Påvisning og identifikation af præeklampsi via flygtige biomarkører (DIP)

Præeklampsi er en form for hypertension, der er unik for menneskelig graviditet. De kliniske fund af præeklampsi kan manifestere sig som enten et maternel syndrom (hypertension og proteinuri med eller uden andre multisystem abnormiteter) eller som et føtalt syndrom (fostervækstbegrænsning, reduceret fostervand og unormal iltning).

Forekomsten af ​​svangerskabsforgiftning varierer mellem 2 og 7 procent hos raske nulipære kvinder. Hos disse kvinder er svangerskabsforgiftning generelt mild, med indtræden på kort sigt eller intrapartum (75 procent af tilfældene), og tilstanden giver kun en minimalt øget risiko for uønsket graviditetsudfald. I modsætning hertil er forekomsten og sværhedsgraden af ​​præeklampsi væsentligt højere hos kvinder med multifetal graviditet, kronisk hypertension, tidligere præeklampsi, prægestationel diabetes mellitus og hos dem med allerede eksisterende trombofilier.

Ætiologien af ​​præeklampsi er ukendt. Mange teorier er blevet foreslået, men de fleste af dem har ikke modstået tidens tand. Nogle af disse teorier: Abnorm trofoblastinvasion, koagulationsabnormiteter, vaskulær endothelial skade, kardiovaskulær fejltilpasning, immunologiske fænomener, genetisk disposition og diætmangler eller overskud.

Præeklampsi er et klinisk syndrom, der omfatter et bredt spektrum af tegn og symptomer, som er klinisk observeret at udvikle sig alene eller i kombination. Den klassiske triade af præeklampsi inkluderer: hypertension, proteinuri og ødem. Men der er nu universel enighed om, at ødem ikke skal betragtes som en del af diagnosen præeklampsi. Diagnosen præeklampsi kræver tilstedeværelsen af ​​et forhøjet blodtryk (BP) med proteinuri3, sædvanligvis starter efter den 20. uge af graviditeten, men sværhedsgraden af ​​sygdomsprocessen er generelt baseret på moderens BP, som anses for at være det traditionelle kendetegn. til diagnosticering af sygdommen.

Kvinder med præeklampsi kan udvise et symptomkompleks, der spænder fra minimal BP-forhøjelse til forstyrrelser af flere organsystemer. Det er højst sandsynligt, at de nyre-, hæmatologiske og hepatiske systemer er involveret.

Nyrefunktionen er normalt nedsat i næsten alle tilfælde, da proteinuri altid er fundet. Ved præeklampsi fører vasospasme og glomerulær kapillær endotelhævelse (glomerulær endoteliose) til en gennemsnitlig reduktion i GFR (glomerulær filtrationshastighed) på 25 procent under hastigheden for normal graviditet. Serumkreatinin er sjældent forhøjet ved præeklampsi, men urinsyre er almindeligvis forhøjet. På trods af at urinsyreniveauet er forhøjet hos kvinder med præeklampsi, er denne test ikke følsom eller specifik for diagnosen af ​​sygdommen.

Leveren er ikke primært involveret i præeklampsi, og leverpåvirkning observeres kun hos 10 procent af kvinder med svær præeklampsi. Fibrinaflejring er blevet fundet langs væggene af leversinusoider hos præeklamptiske patienter uden laboratorie- eller histologiske beviser for leverpåvirkning. Når leverdysfunktion forekommer ved præeklampsi, er mild forhøjelse af serumtransaminase mest almindelig. Bilirubin er sjældent forhøjet ved præeklampsi, men når det er forhøjet, dominerer den indirekte fraktion. Forhøjede leverenzymer er en del af HELLP-syndromet, en variant af svær præeklampsi.

Trombocytopeni er den mest almindelige hæmatologiske abnormitet hos kvinder med præeklampsi. Det er korreleret med sværhedsgraden af ​​sygdomsprocessen og tilstedeværelsen eller fraværet af placentaabruption. Et blodpladetal på mindre end 150.000/mm3 er blevet rapporteret hos 32 til 50 procent af kvinder med svær præeklampsi, og i 15 procent af tilfældene hos kvinder med hypertension under graviditeten.

Gennemgang af litteraturen afslører, at mere end 100 kliniske, biofysiske og biokemiske test er blevet anbefalet til at forudsige eller identificere patienten med risiko for den fremtidige udvikling af sygdommen.

Resultaterne af de samlede data for de forskellige tests og den manglende overensstemmelse mellem serielle tests tyder på, at ingen af ​​disse kliniske test er tilstrækkeligt pålidelige til brug som screeningstest i klinisk praksis. Som følge heraf er der naturligvis et stort behov for at udvikle en ny teknologi til tidlig påvisning af denne graviditetskomplikation, før dens kliniske manifestationer viser sig. En tidlig påvisning kan hjælpe i tidlig behandling for at forhindre eller i det mindste minimere følgerne af denne sygdom.

Flygtige biomarkører for præeklampsi:

Intensiteten af ​​oxidativt stress hos kvinder med normal graviditet, præeklampsi og ikke-gravide kvinder, som udtrykt af flygtige biomarkører gennem udånding, blev undersøgt ved GC-kromatografi/massespektrometri (GC-MS) af gruppen Moretti og Phillips. En 3D-visning af overflod af C4-C20-alkaner og monomethylerede alkaner viste, at middelvolumenet under kurven var signifikant højere hos præeklampsipatienter end hos normale gravide kvinder (P<003) og ikke-gravide kontrolpersoner (P<005). En prædiktiv model, der anvender fem flygtige biomarkører (undecan, 6-methyltridecan, 2-methylpentan, 5-methyltetradecan og 2-methylnonan) adskilte præeklampsi fra ukompliceret graviditet (følsomhed=92,3 %, specificitet = 89,7%; krydsvalideret følsomhed=88,5 %, specificitet=79,3%). Selvom det er lovende, er den kliniske værdi af denne udåndingstest som en prædiktor for præeklampsi stadig ukendt. Dette kunne tilskrives det faktum, at undersøgelsen kun fokuserede på det oxidative stress forhold til præeklampsi på det tidspunkt, hvor metaboliske veje ikke kan ignoreres.

En støtte til sidstnævnte kommer fra involvering af mange lidelser (f.eks. renal, hæmatologisk og hepatisk), som har vist sig at udsende flygtige biomarkører under præeklampsi.

Sætter denne foreløbige undersøgelse i et bredere perspektiv, er longitudinelle undersøgelser nødvendige for at afgøre, om øgede ånde-biomarkører for oxidativt stress, og også metaboliske veje under tidligere stadier af graviditeten, kan forudsige begyndelsen af ​​præeklampsi. Mens en del af den nødvendige viden kunne opnås ved hjælp af massespektrometriteknikker, hæmmes brugen af ​​disse teknikker af behovet for dyrt udstyr, det høje niveau af ekspertise, der kræves for at betjene sådanne instrumenter, den hastighed, der kræves til prøveudtagning og analyse, og behovet for prækoncentrationsteknikker (en teknik, der tillader kun at detektere en del (15-20%) af de flygtige biomarkører, der findes i det rigtige udåndede åndedræt).

For at præeklampsis flygtige biomarkørtest kan blive en klinisk realitet, skal der ske adskillige fremskridt i viden om specifikke flygtige biomarkører for præeklampsi og sensorudvikling. Kemiske sensormatricer, baseret på nanomaterialer, er mere tilbøjelige til at blive et klinisk og laboratoriediagnostisk værktøj, fordi de er væsentligt mindre, nemmere at bruge og billigere. En ideel kemisk sensor til analyse af flygtige biomarkører bør være følsom ved meget lave analytkoncentrationer i nærvær af vanddamp (da åndedrætsprøver indeholder 80-90 % RF). Desuden bør den reagere hurtigt og anderledes på små ændringer i koncentrationen og give et konsistent output, der er specifikt for en given eksponering.

Mål:

Formålet med dette projekt er tidlig påvisning af "Preeklampsi" og andre graviditetskomplikationer ved hjælp af flygtige biomarkører, der optræder i udåndet ånde og/eller blodprøver, ved hjælp af en simpel og billig vejafgift kaldet NA-NÆSE.

Fase-I: Den primære fase af dette projekt er sammenligningen mellem flygtige biomarkørers mønstre af gravide kvinder, der lider af "Preeklampsi", gravide kvinder, der anses for at have "normal graviditet", og raske "ikke-gravide" kvinder.

Fase-II: Den sekundære fase af dette projekt er evnen til at forudsige "Preeklampsi" sammenlignet, head-to-head, med andre potentielle prædiktorer, der anvendes i den nuværende kliniske praksis.

Metode:

Studiedesign og disposition:

Fase-I af denne undersøgelse vil koncentrere sig om en tværsnitsudåndingstest af tre grupper af unge kvinder, som indvilligede i at deltage og underskrev en informeret samtykkeerklæring, der blev godkendt af den institutionelle Helsinki-komité på Nazareth Hospitalet.

Grupper:

• Præeklampsi: 30 præeklamtiske gravide kvinder med gestationsalder >24 uger og ingen kroniske medicinske lidelser, som ikke er i fødsel, og deres foster er i live. Præeklampsi defineres som et blodtryk på >140/90 mm Hg ved 2 separate lejligheder med mindst 4 timer, men ikke mere end en uges mellemrum med proteinuri. Proteinuri er defineret som en urinstiksværdi >1+ (30mg/dL), eller en 24 timers urinopsamling med en proteinudskillelse på >300mg.
• Ukompliceret graviditet: 30 normotensive gravide kvinder med gestationsalder >24 uger og ingen kroniske medicinske lidelser, som ikke har nogen obstetriske problemer, ikke er i fødsel og deres foster er i live.
• Sunde kontroller: 30 raske, ikke-gravide kontrolkvinder rekrutteret hovedsageligt fra ansatte på Nazareth Hospital, som er raske, ikke på medicin og ikke har født en baby eller undfanget i løbet af året før udåndingsindsamlingen.

Udåndingstest Prøvetagning for NA-NÆSE samt blodprøver vil blive udført i Technion.

Kemisk analyse:

LNBD-gruppen (Technion) vil bestemme de mest udtalte elektriske funktioner for hver organisk funktionaliserede nanosensor som svar på de flygtige biomarkører (af både åndedræts- og blodprøver) og for hele sensorarrayet ved hjælp af klassiske multi-lineære regressionsmodeller og neurale netværk modeller. Forskellige lineære og ikke-lineære algoritmer vil blive søgt baseret på principiel komponentanalyse og kaotiske parametre for at reducere dimensionerne af dataene og for at udtrække den vigtigste information. Den udåndede luft vil også blive analyseret ved gaskromatografi/massespektrometri (GC-MS) i konjugation med termisk desorption for at bestemme arten og sammensætningen af ​​de flygtige biomarkører i de relaterede ånde- og blodprøver.