Detección e identificación de preeclampsia a través de biomarcadores volátiles (DIP)

La preeclampsia es una forma de hipertensión que es exclusiva del embarazo humano. Los hallazgos clínicos de la preeclampsia pueden manifestarse como un síndrome materno (hipertensión y proteinuria con o sin otras anomalías multisistémicas) o como un síndrome fetal (restricción del crecimiento fetal, reducción del líquido amniótico y oxigenación anormal).

La incidencia de preeclampsia oscila entre el 2 y el 7 por ciento en mujeres nulíparas sanas. En estas mujeres, la preeclampsia es generalmente leve, con inicio cerca del término o durante el parto (75 por ciento de los casos), y la afección conlleva solo un riesgo mínimamente mayor de un resultado adverso del embarazo. Por el contrario, la incidencia y gravedad de la preeclampsia son sustancialmente mayores en mujeres con gestación multifetal, hipertensión crónica, preeclampsia previa, diabetes mellitus pregestacional y en aquellas con trombofilias preexistentes.

La etiología de la preeclampsia es desconocida. Se han sugerido muchas teorías, pero la mayoría de ellas no han resistido la prueba del tiempo. Algunas de estas teorías: Invasión anormal del trofoblasto, anomalías de la coagulación, daño del endotelio vascular, mala adaptación cardiovascular, fenómenos inmunológicos, predisposición genética y deficiencias o excesos dietéticos.

La preeclampsia es un síndrome clínico que abarca un amplio espectro de signos y síntomas que se han observado clínicamente para desarrollarse solos o en combinación. La tríada clásica de preeclampsia incluye: hipertensión, proteinuria y edema. Sin embargo, ahora existe un acuerdo universal de que el edema no debe considerarse como parte del diagnóstico de preeclampsia. El diagnóstico de preeclampsia requiere la presencia de una presión arterial (PA) elevada con proteinuria3, que generalmente comienza después de la semana 20 del embarazo, pero la gravedad del proceso de la enfermedad generalmente se basa en la PA materna, que se considera como el sello tradicional. para el diagnóstico de la enfermedad.

Las mujeres con preeclampsia pueden exhibir un complejo de síntomas que va desde una elevación mínima de la PA hasta trastornos de múltiples sistemas de órganos. Los sistemas renal, hematológico y hepático son los más probables de estar involucrados.

La función renal suele estar alterada en casi todos los casos, ya que siempre se encuentra proteinuria. En la preeclampsia, el vasoespasmo y la inflamación del endotelio capilar glomerular (endoteliosis glomerular) conducen a una reducción promedio de la TFG (tasa de filtración glomerular) del 25 por ciento por debajo de la tasa del embarazo normal. La creatinina sérica rara vez está elevada en la preeclampsia, pero el ácido úrico suele estar elevado. A pesar de que los niveles de ácido úrico están elevados en mujeres con preeclampsia, esta prueba no es sensible ni específica para el diagnóstico de la enfermedad.

El hígado no está involucrado principalmente en la preeclampsia y se observa compromiso hepático en solo el 10 por ciento de las mujeres con preeclampsia grave. Se ha encontrado depósito de fibrina a lo largo de las paredes de los sinusoides hepáticos en pacientes con preeclampsia sin evidencia de laboratorio o histológica de compromiso hepático. Cuando ocurre disfunción hepática en la preeclampsia, lo más común es una elevación leve de la transaminasa sérica. La bilirrubina rara vez aumenta en la preeclampsia, pero cuando está elevada, predomina la fracción indirecta. Las enzimas hepáticas elevadas son parte del síndrome HELLP, una variante de la preeclampsia grave.

La trombocitopenia es la anomalía hematológica más común en mujeres con preeclampsia. Se correlaciona con la severidad del proceso de la enfermedad y la presencia o ausencia de desprendimiento de placenta. Se ha informado un recuento de plaquetas de menos de 150,000/mm3 en el 32 al 50 por ciento de las mujeres con preeclampsia severa, y en el 15 por ciento de los casos de mujeres con hipertensión durante el embarazo.

La revisión de la literatura revela que se han recomendado más de 100 pruebas clínicas, biofísicas y bioquímicas para predecir o identificar al paciente en riesgo de desarrollar la enfermedad en el futuro.

Los resultados de los datos agrupados para las diversas pruebas y la falta de concordancia entre las pruebas en serie sugieren que ninguna de estas pruebas clínicas es lo suficientemente confiable para usar como prueba de detección en la práctica clínica. Como resultado, obviamente existe una gran necesidad de desarrollar una tecnología novedosa para la detección temprana de esta complicación del embarazo antes de que aparezcan sus manifestaciones clínicas. Una detección temprana puede ayudar en el tratamiento temprano para prevenir o al menos minimizar la secuela de esta enfermedad.

Biomarcadores volátiles de preeclampsia:

La intensidad del estrés oxidativo en mujeres con embarazo normal, preeclampsia y mujeres no embarazadas, expresada por biomarcadores volátiles a través del aliento exhalado, fue estudiada por GC-Chromatography/Mass-Spectrometry (GC-MS) por el grupo de Moretti y Phillips. Una visualización tridimensional de la abundancia de alcanos C4-C20 y alcanos monometilados mostró que el volumen medio bajo la curva fue significativamente mayor en pacientes con preeclampsia que en mujeres embarazadas normales (P<003) y sujetos de control no embarazadas (P<005). Un modelo predictivo que emplea cinco biomarcadores volátiles (undecano, 6-metiltridecano, 2-metilpentano, 5-metiltetradecano y 2-metilnonano) distinguió la preeclampsia del embarazo sin complicaciones (sensibilidad = 92,3 %, especificidad=89,7%; sensibilidad con validación cruzada = 88,5 %, especificidad=79,3%). Si bien es prometedor, aún se desconoce el valor clínico de esta prueba del aliento como predictor de preeclampsia. Esto podría atribuirse al hecho de que el estudio se centró solo en la relación del estrés oxidativo con la preeclampsia en el momento en que no se pueden ignorar las vías metabólicas.

Un respaldo para esto último proviene de la participación de muchos trastornos (p. ej., renal, hematológico y hepático), que se ha encontrado que emiten biomarcadores volátiles durante la preeclampsia.

Para poner este estudio preliminar en una perspectiva más amplia, se requieren estudios longitudinales para determinar si el aumento de los biomarcadores respiratorios del estrés oxidativo y, también, las vías metabólicas durante las primeras etapas del embarazo pueden predecir la aparición de la preeclampsia. Si bien parte del conocimiento requerido podría obtenerse mediante técnicas de espectrometría de masas, el uso de estas técnicas se ve obstaculizado por la necesidad de equipos costosos, los altos niveles de experiencia requeridos para operar tales instrumentos, la velocidad requerida para el muestreo y análisis, y la necesidad de técnicas de preconcentración (una técnica que permite detectar solo una parte (15-20%) de los biomarcadores volátiles que se encuentran en el aliento exhalado real).

Para que las pruebas de biomarcadores volátiles de preeclampsia se conviertan en una realidad clínica, es necesario que se produzcan varios avances en el conocimiento de biomarcadores volátiles de preeclampsia específicos y en el desarrollo de sensores. Es más probable que las matrices de sensores químicos, basadas en nanomateriales, se conviertan en una herramienta de diagnóstico clínico y de laboratorio, porque son significativamente más pequeñas, más fáciles de usar y menos costosas. Un sensor químico ideal para el análisis de biomarcadores volátiles debe ser sensible a concentraciones de analitos muy bajas en presencia de vapor de agua (ya que las muestras de aliento contienen 80-90 % de HR). Además, debe responder de forma rápida y diferente a pequeños cambios en la concentración y proporcionar un resultado consistente que sea específico para una exposición determinada.

Objetivos:

El objetivo de este proyecto es la detección temprana de "Preeclampsia" y otras complicaciones del embarazo mediante biomarcadores volátiles que aparecen en el aliento exhalado y/o muestras de sangre, utilizando un peaje sencillo y económico denominado NA-NOSE.

Fase I: La fase principal de este proyecto es la comparación entre los patrones de biomarcadores volátiles de mujeres embarazadas que padecen "preeclampsia", mujeres embarazadas que se considera que tienen un "embarazo normal" y mujeres sanas "no embarazadas".

Fase II: La fase secundaria de este proyecto es la capacidad de predecir la "preeclampsia", en comparación, directamente, con otros predictores potenciales utilizados en la práctica clínica actual.

Metodología:

Diseño y esquema del estudio:

La Fase I de este estudio se concentrará en pruebas transversales de aliento de tres grupos de mujeres jóvenes que aceptaron participar y firmaron un formulario de consentimiento informado que fue aprobado por el comité institucional de Helsinki en el Hospital Nazareth.

Grupos:

• Preeclampsia: 30 mujeres embarazadas con preeclampsia con edad gestacional >24 semanas y sin trastornos médicos crónicos que no están en trabajo de parto y su feto está vivo. La preeclampsia se define como presión arterial >140/90 mm Hg en 2 ocasiones separadas con al menos 4 horas pero no más de una semana de diferencia con proteinuria. La proteinuria se define como un valor de tira reactiva urinaria > 1+ (30 mg/dl), o una recolección de orina de 24 horas con una excreción de proteínas de > 300 mg.
• Embarazo sin complicaciones: 30 gestantes normotensas con edad gestacional >24 semanas y sin patologías médicas crónicas que no presenten problemas obstétricos, no en trabajo de parto y feto vivo.
• Controles sanos: 30 mujeres de control sanas no embarazadas reclutadas principalmente entre empleados del Hospital Nazareth que están sanas, no toman medicamentos y no han dado a luz ni concebido durante el año anterior a la recolección de aliento.

La muestra de prueba de aliento para el NA-NOSE, así como las muestras de sangre, se realizarán en el Technion.

Análisis químico:

El grupo LNBD (Technion) determinará las características eléctricas más pronunciadas para cada nanosensor funcionalizado orgánicamente en respuesta a los biomarcadores volátiles (tanto de muestras de aliento como de sangre) y de toda la matriz de sensores, utilizando modelos clásicos de regresión multilineal y redes neuronales. modelos Se buscarán diferentes algoritmos lineales y no lineales basados ​​en análisis de componentes principales y parámetros caóticos para reducir las dimensiones de los datos y extraer la información más importante. El aire exhalado también se analizará mediante cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC-MS) en combinación con desorción térmica para determinar la naturaleza y composición de los biomarcadores volátiles en las muestras de aliento y sangre relacionadas.