Preeklampsian havaitseminen ja tunnistaminen haihtuvien biomarkkerien avulla (DIP)

Preeklampsia on verenpainetaudin muoto, joka on ainutlaatuinen ihmisen raskaudelle. Preeklampsian kliiniset löydökset voivat ilmetä joko äidin oireyhtymänä (hypertensio ja proteinuria muiden monisysteemisten poikkeavuuksien kanssa tai ilman) tai sikiön oireyhtymänä (sikiön kasvun rajoittuminen, lapsivesien väheneminen ja epänormaali hapetus).

Preeklampsian ilmaantuvuus vaihtelee 2-7 prosentin välillä terveillä synnyttämättömillä naisilla. Näillä naisilla preeklampsia on yleensä lievä, ja se alkaa lähellä raskausaikaa tai synnytyksen aikana (75 prosenttia tapauksista), ja tila ilmaisee vain minimaalisen lisääntyneen haitallisen raskauden riskin. Sitä vastoin preeklampsian ilmaantuvuus ja vaikeusaste ovat huomattavasti korkeammat naisilla, joilla on monisikiöraskaus, krooninen hypertensio, aikaisempi preeklampsia, raskaudenaikainen diabetes mellitus ja niillä, joilla on aiemmin ollut trombofilia.

Preeklampsian etiologiaa ei tunneta. Monia teorioita on ehdotettu, mutta useimmat niistä eivät ole kestäneet ajan koetta. Jotkut näistä teorioista: Epänormaali trofoblastien invaasio, hyytymishäiriöt, verisuonten endoteelivauriot, sydän- ja verisuonitautien sopeutumattomuus, immunologiset ilmiöt, geneettinen taipumus ja ruokavalion puutteet tai liiallisuudet.

Preeklampsia on kliininen oireyhtymä, joka käsittää laajan kirjon merkkejä ja oireita, joiden on kliinisesti havaittu kehittyvän yksinään tai yhdessä. Klassiseen preeklampsian kolmikkoon kuuluvat: hypertensio, proteinuria ja turvotus. Nyt on kuitenkin yleinen yksimielisyys siitä, että turvotusta ei pitäisi pitää osana preeklampsian diagnoosia. Preeklampsian diagnoosi edellyttää kohonnutta verenpainetta (BP) ja proteinuriaa,3 yleensä 20. raskausviikon jälkeen, mutta sairausprosessin vakavuus perustuu yleensä äidin verenpaineeseen, jota pidetään perinteisenä tunnusmerkkinä. taudin diagnosointiin.

Preeklampsiaa sairastavilla naisilla voi olla oireyhtymä, joka vaihtelee minimaalisesta verenpaineen noususta useiden elinjärjestelmien häiriöihin. Munuaiset, hematologiset ja maksajärjestelmät ovat todennäköisimmin mukana.

Munuaisten toiminta on yleensä heikentynyt lähes kaikissa tapauksissa, koska proteinuriaa todetaan aina. Preeklampsiassa vasospasmi ja glomerulusten kapillaarien endoteelin turvotus (glomerulusten endotelioosi) johtavat GFR:n (glomerulusten suodatusnopeuden) keskimääräiseen laskuun 25 prosenttia normaalin raskauden nopeuden alapuolelle. Seerumin kreatiniinipitoisuus on harvoin kohonnut preeklampsiassa, mutta virtsahappo on yleensä kohonnut. Huolimatta siitä, että virtsahappotasot ovat kohonneet naisilla, joilla on preeklampsia, tämä testi ei ole herkkä tai spesifinen sairauden diagnoosille.

Maksa ei ole ensisijaisesti mukana preeklampsiassa, ja maksan osallistumista havaitaan vain 10 prosentilla naisista, joilla on vaikea preeklampsia. Fibriinin kertymistä on löydetty maksan poskionteloiden seinämistä preeklampsiapotilailla, joilla ei ole laboratorio- tai histologista näyttöä maksan vaikutuksesta. Kun maksan toimintahäiriö esiintyy preeklampsiassa, lievä seerumin transaminaasiarvojen nousu on yleisintä. Bilirubiini lisääntyy harvoin preeklampsiassa, mutta kun se on kohonnut, epäsuora fraktio on hallitseva. Kohonneet maksaentsyymiarvot ovat osa HELLP-oireyhtymää, joka on muunnelma vaikeasta preeklampsiasta.

Trombosytopenia on yleisin hematologinen poikkeavuus naisilla, joilla on preeklampsia. Se korreloi sairausprosessin vakavuuteen ja istukan irtoamisen esiintymiseen tai puuttumiseen. Alle 150 000/mm3 verihiutalemäärän on raportoitu 32–50 prosentilla naisista, joilla on vaikea preeklampsia, ja 15 prosentilla naisista, joilla on raskauden aikana verenpainetauti.

Kirjallisuuden tarkastelu paljastaa, että yli 100 kliinistä, biofysikaalista ja biokemiallista testiä on suositeltu ennustamaan tai tunnistamaan potilas, jolla on riski taudin tulevalle kehittymiselle.

Eri testien yhdistetyn tiedon tulokset ja sarjatestien välisen yhdenmukaisuuden puute viittaavat siihen, että mikään näistä kliinisistä testeistä ei ole riittävän luotettava käytettäväksi seulontatestinä kliinisessä käytännössä. Tämän seurauksena on ilmeisesti suuri tarve kehittää uusi tekniikka tämän raskauskomplikaatioiden havaitsemiseksi varhaisessa vaiheessa ennen kuin sen kliiniset oireet ilmaantuvat. Varhainen havaitseminen voi auttaa varhaisessa hoidossa ehkäisemään tai ainakin minimoimaan tämän taudin seurauksen.

Preeklampsian haihtuvat biomarkkerit:

Morettin ja Phillipsin ryhmä tutki GC-kromatografialla/massaspektrometrialla (GC-MS) oksidatiivisen stressin voimakkuutta naisilla, joilla oli normaali raskaus, preeklampsia ja ei-raskaana olevat naiset. 3-D-näyttö C4-C20-alkaanien ja monometyloitujen alkaanien runsaudesta osoitti, että käyrän alla oleva keskimääräinen tilavuus oli merkittävästi suurempi preeklampsiapotilailla kuin normaaleilla raskaana olevilla naisilla (P < 003) ja ei-raskaana olevilla kontrollihenkilöillä (P < 005). Viittä haihtuvaa biomarkkeria (undekaani, 6-metyylitridekaani, 2-metyylipentaani, 5-metyylitetradekaani ja 2-metyylinonaani) käyttävä ennustava malli erotti preeklampsian komplisoitumattomasta raskaudesta (herkkyys = 92,3 %). spesifisyys = 89,7 %; ristiin validoitu herkkyys = 88,5 % spesifisyys = 79,3 %). Vaikka tämän hengitystestin kliininen arvo preeklampsian ennustajana on lupaava, se on edelleen tuntematon. Tämä voi johtua siitä, että tutkimuksessa keskityttiin vain oksidatiivisen stressin suhteeseen preeklampsiaan aikana, jolloin aineenvaihduntareittejä ei voida jättää huomiotta.

Jälkimmäinen tukee monien sairauksien (esim. munuaisten, hematologisten ja maksan) häiriöt, joiden on havaittu emittoivan haihtuvia biomarkkereita preeklampsian aikana.

Kun tämä alustava tutkimus otetaan laajempaan perspektiiviin, tarvitaan pitkittäisiä tutkimuksia sen määrittämiseksi, voivatko oksidatiivisen stressin lisääntyneet hengityksen biomarkkerit ja myös aineenvaihduntareitit ennustaa preeklampsian alkamista raskauden aikaisemmissa vaiheissa. Vaikka osa vaaditusta tiedosta voitaisiin hankkia massaspektrometriatekniikoiden avulla, näiden tekniikoiden käyttöä haittaavat kalliiden laitteiden tarve, tällaisten laitteiden käyttämiseen vaadittava korkea asiantuntemus, näytteenoton ja analyysin edellyttämä nopeus, ja esikeskittymistekniikoiden tarve (tekniikka, jonka avulla voidaan havaita vain osa (15-20 %) haihtuvista biomarkkereista, jotka löytyvät todellisesta uloshengitetystä hengityksestä).

Jotta preeklampsian haihtuvien biomarkkerien testauksesta tulisi kliininen todellisuus, on tapahduttava useita edistysaskeleita spesifisten preeklampsian haihtuvien biomarkkerien tiedossa ja sensorien kehittämisessä. Nanomateriaaleihin perustuvista kemiallisista anturimatriiseista tulee todennäköisemmin kliininen ja laboratoriodiagnostiikkatyökalu, koska ne ovat huomattavasti pienempiä, helpompia käyttää ja halvempia. Ihanteellisen kemiallisen anturin haihtuvien biomarkkerien analysointiin tulisi olla herkkä erittäin alhaisilla analyyttipitoisuuksilla vesihöyryn läsnä ollessa (koska hengitysnäytteet sisältävät 80-90 % suhteellista kosteutta). Lisäksi sen pitäisi reagoida nopeasti ja eri tavalla pieniin pitoisuuden muutoksiin ja tarjota johdonmukainen tulos, joka on ominaista tietylle altistukselle.

Tavoitteet:

Tämän projektin tavoitteena on "Preeklampsian" ja muiden raskauden komplikaatioiden varhainen havaitseminen käyttämällä haihtuvia biomarkkereita, joita esiintyy uloshengitetyssä hengityksessä ja/tai verinäytteissä, käyttämällä yksinkertaista ja edullista NA-NOSE-nimistä maksua.

Vaihe I: Tämän projektin ensisijainen vaihe on vertailla haihtuvien biomarkkereiden kuvioita raskaana oleville naisille, jotka kärsivät "preeklampsiasta", raskaana olevista naisista, joilla katsotaan olevan "normaali raskaus" ja terveet "ei-raskaana olevat" naiset.

Vaihe II: Tämän projektin toissijainen vaihe on kyky ennustaa "preeklampsiaa" verrattaessa toisiinsa nykyisessä kliinisessä käytännössä käytettyjen mahdollisten ennustajien kanssa.

Metodologia:

Tutkimuksen suunnittelu ja pääpiirteet:

Tämän tutkimuksen ensimmäinen vaihe keskittyy poikkileikkaushengitystesteihin kolmelle ryhmälle nuoria naisia, jotka suostuivat osallistumaan ja allekirjoittivat tietoisen suostumuslomakkeen, jonka Nasaretin sairaalan institutionaalinen Helsingin komitea hyväksyi.

Ryhmät:

• Preeklampsia: 30 preeklampsia raskaana olevaa naista, joiden raskausikä on yli 24 viikkoa ja joilla ei ole kroonisia lääketieteellisiä häiriöitä, jotka eivät ole synnytyksessä ja heidän sikiönsä on elossa. Preeklampsia määritellään verenpaineeksi > 140/90 mmHg kahdessa erillisessä tapauksessa vähintään 4 tunnin, mutta enintään viikon välein, ja proteinuria. Proteinuria määritellään virtsan mittatikun arvoksi >1+ (30 mg/dl) tai 24 tunnin virtsankeräykseen, jossa proteiinin erittyminen on >300 mg.
• Komplisoitumaton raskaus: 30 normaalipaineista raskaana olevaa naista, joiden gestaatioikä on yli 24 viikkoa ja joilla ei ole kroonisia lääketieteellisiä häiriöitä, joilla ei ole synnytysongelmia, ei synny ja heidän sikiönsä on elossa.
• Terveet kontrollit: 30 tervettä ei-raskaana olevaa kontrollinaista, jotka on rekrytoitu pääasiassa Nasaretin sairaalan työntekijöistä, jotka ovat terveitä, eivät lääkkeitä eivätkä ole synnyttäneet tai tulleet raskaaksi hengityskeräystä edeltävän vuoden aikana.

Hengityskoe NA-NOSE:lle sekä verinäytteet otetaan Technionissa.

Kemiallinen analyysi:

LNBD-ryhmä (Technion) määrittää selkeimmät sähköiset ominaisuudet jokaiselle orgaanisesti funktionalisoidulle nanosensorille vasteena haihtuville biomarkkereille (sekä hengitys- että verinäytteestä) ja koko anturiryhmästä käyttämällä klassisia monilineaarisia regressiomalleja ja hermoverkkoa. mallit. Pääkomponenttianalyysiin ja kaoottisiin parametreihin perustuen etsitään erilaisia ​​lineaarisia ja epälineaarisia algoritmeja datan dimensioiden pienentämiseksi ja tärkeimmän tiedon poimimiseksi. Uloshengitysilma analysoidaan myös kaasukromatografialla/massaspektrometrialla (GC-MS) yhdistettynä lämpödesorptioon haihtuvien biomarkkerien luonteen ja koostumuksen määrittämiseksi asiaan liittyvissä hengitys- ja verinäytteissä.