Påvisning og identifisering av svangerskapsforgiftning via flyktige biomarkører (DIP)

Preeklampsi er en form for hypertensjon som er unik for menneskelig graviditet. De kliniske funnene av svangerskapsforgiftning kan manifestere seg som enten et mors syndrom (hypertensjon og proteinuri med eller uten andre multisystemabnormiteter) eller som et føtalt syndrom (fostervekstbegrensning, redusert fostervann og unormal oksygenering).

Forekomsten av svangerskapsforgiftning varierer mellom 2 og 7 prosent hos friske nullipære kvinner. Hos disse kvinnene er svangerskapsforgiftning generelt mild, med utbruddet nær sikt eller intrapartum (75 prosent av tilfellene), og tilstanden gir bare en minimalt økt risiko for uønsket graviditetsutfall. I motsetning til dette er forekomsten og alvorlighetsgraden av svangerskapsforgiftning betydelig høyere hos kvinner med multifetal svangerskap, kronisk hypertensjon, tidligere svangerskapsforgiftning, pregestasjonell diabetes mellitus og hos de med allerede eksisterende trombofilier.

Etiologien til svangerskapsforgiftning er ukjent. Mange teorier har blitt foreslått, men de fleste av dem har ikke motstått tidens tann. Noen av disse teoriene: Unormal trofoblastinvasjon, koagulasjonsavvik, vaskulær endotelskade, kardiovaskulær feiltilpasning, immunologiske fenomener, genetisk predisposisjon og kostholdsmangler eller overskudd.

Preeklampsi er et klinisk syndrom som omfatter et bredt spekter av tegn og symptomer som er klinisk observert å utvikle seg alene eller i kombinasjon. Den klassiske triaden av preeklampsi inkluderer: hypertensjon, proteinuri og ødem. Imidlertid er det nå universell enighet om at ødem ikke skal betraktes som en del av diagnosen svangerskapsforgiftning. Diagnosen svangerskapsforgiftning krever tilstedeværelse av forhøyet blodtrykk (BP) med proteinuri,3 starter vanligvis etter 20. uke av svangerskapet, men alvorlighetsgraden av sykdomsprosessen er generelt basert på mors BP, som anses som det tradisjonelle kjennetegnet for diagnostisering av sykdommen.

Kvinner med svangerskapsforgiftning kan ha et symptomkompleks som spenner fra minimal BP-økning til forstyrrelser av flere organsystemer. Det er mest sannsynlig at nyre-, hematologiske og hepatiske systemer er involvert.

Nyrefunksjonen er vanligvis svekket i nesten alle tilfeller, da proteinuri alltid er funnet. Ved preeklampsi fører vasospasme og glomerulær kapillær endotelhevelse (glomerulær endoteliose) til en gjennomsnittlig reduksjon i GFR (glomerulær filtrasjonshastighet) på 25 prosent under frekvensen for normal graviditet. Serumkreatinin er sjelden forhøyet ved svangerskapsforgiftning, men urinsyre øker ofte. Til tross for at urinsyrenivået er forhøyet hos kvinner med svangerskapsforgiftning, er denne testen ikke sensitiv eller spesifikk for diagnosen av sykdommen.

Leveren er ikke primært involvert i svangerskapsforgiftning, og leverinvolvering er observert hos bare 10 prosent av kvinnene med alvorlig svangerskapsforgiftning. Fibrinavsetning er funnet langs veggene til leversinusoider hos preeklamtiske pasienter uten laboratorie- eller histologiske bevis på leverpåvirkning. Når leverdysfunksjon oppstår ved svangerskapsforgiftning, er mild økning av serumtransaminase mest vanlig. Bilirubin er sjelden økt ved svangerskapsforgiftning, men når det er forhøyet, dominerer den indirekte fraksjonen. Forhøyede leverenzymer er en del av HELLP-syndromet, en variant av alvorlig svangerskapsforgiftning.

Trombocytopeni er den vanligste hematologiske abnormiteten hos kvinner med svangerskapsforgiftning. Det er korrelert med alvorlighetsgraden av sykdomsprosessen og tilstedeværelsen eller fraværet av placentaavbrudd. Et blodplateantall på mindre enn 150 000/mm3 er rapportert hos 32 til 50 prosent av kvinnene med alvorlig svangerskapsforgiftning, og i 15 prosent av tilfellene hos kvinner med hypertensjon under svangerskapet.

Gjennomgang av litteraturen viser at mer enn 100 kliniske, biofysiske og biokjemiske tester har blitt anbefalt for å forutsi eller identifisere pasienten med risiko for fremtidig utvikling av sykdommen.

Resultatene av de samlede dataene for de ulike testene og mangelen på samsvar mellom serielle tester tyder på at ingen av disse kliniske testene er tilstrekkelig pålitelige for bruk som screeningtest i klinisk praksis. Som et resultat er det åpenbart et stort behov for å utvikle en ny teknologi for tidlig oppdagelse av denne graviditetskomplikasjonen før dens kliniske manifestasjoner vises. En tidlig oppdagelse kan hjelpe i tidlig behandling for å forhindre eller i det minste minimere oppfølgeren til denne sykdommen.

Flyktige biomarkører for svangerskapsforgiftning:

Intensiteten av oksidativt stress hos kvinner med normal graviditet, svangerskapsforgiftning og ikke-gravide kvinner, som uttrykt av flyktige biomarkører gjennom utånding, ble studert ved GC-kromatografi/massespektrometri (GC-MS) av gruppen Moretti og Phillips. En 3D-visning av overflod av C4-C20 alkaner og monometylerte alkaner viste at gjennomsnittlig volum under kurve var signifikant høyere hos preeklampsipasienter enn hos normale gravide kvinner (P<003) og ikke-gravide kontrollpersoner (P<005). En prediktiv modell som bruker fem flyktige biomarkører (undekan, 6-metyltridekan, 2-metylpentan, 5-metyltetradekan og 2-metylnonan) skilte preeklampsi fra ukomplisert graviditet (sensitivitet=92,3 %, spesifisitet = 89,7 %; kryssvalidert sensitivitet=88,5 %, spesifisitet=79,3 %). Selv om den er lovende, er den kliniske verdien av denne pustetesten som en prediktor for svangerskapsforgiftning fortsatt ukjent. Dette kan tilskrives det faktum at studien kun fokuserte på det oksidative stressforholdet til svangerskapsforgiftning på det tidspunktet metabolske veier ikke kan ignoreres.

En støtte for sistnevnte kommer fra involvering av mange lidelser (f.eks. renal, hematologisk og hepatisk), som har vist seg å avgi flyktige biomarkører, under preeklampsi.

Setter denne foreløpige studien inn i et bredere perspektiv, kreves det longitudinelle studier for å avgjøre om økte pustebiomarkører for oksidativt stress, og også metabolske veier under tidligere stadier av svangerskapet kan forutsi utbruddet av svangerskapsforgiftning. Mens en del av den nødvendige kunnskapen kan oppnås ved hjelp av massespektrometriteknikker, hindres bruken av disse teknikkene av behovet for dyrt utstyr, det høye nivået av ekspertise som kreves for å betjene slike instrumenter, hastigheten som kreves for prøvetaking og analyse, og behovet for forhåndskonsentrasjonsteknikker (en teknikk som gjør det mulig å oppdage bare deler (15-20%) av de flyktige biomarkørene som finnes i det virkelige utåndingspusten).

For at preeklampsis flyktige biomarkørtesting skal bli en klinisk realitet, må det skje flere fremskritt i kunnskapen om spesifikke preeklampsi-flyktige biomarkører og sensorutvikling. Kjemiske sensormatriser, basert på nanomaterialer, er mer sannsynlig å bli et klinisk og laboratoriediagnostisk verktøy, fordi de er betydelig mindre, enklere å bruke og rimeligere. En ideell kjemisk sensor for analyse av flyktige biomarkører bør være følsom ved svært lave analyttkonsentrasjoner i nærvær av vanndamp (da pusteprøver inneholder 80-90 % RF). Videre bør den reagere raskt og annerledes på små endringer i konsentrasjon, og gi en konsistent utgang som er spesifikk for en gitt eksponering.

Mål:

Målet med dette prosjektet er tidlig oppdagelse av "Preeklampsi" og andre svangerskapskomplikasjoner ved hjelp av flyktige biomarkører som vises i utåndet pust og/eller blodprøver, ved å bruke en enkel og rimelig toll kalt NA-NESE.

Fase-I: Den primære fasen av dette prosjektet er sammenligningen mellom flyktige biomarkørers mønstre av gravide kvinner som lider av "Preeklampsi", gravide kvinner som anses å ha "normal graviditet", og friske "ikke-gravide" kvinner.

Fase II: Den sekundære fasen av dette prosjektet er evnen til å forutsi "Preeklampsi", sammenlignet, head-to-head, med andre potensielle prediktorer som brukes i dagens kliniske praksis.

Metodikk:

Studiedesign og disposisjon:

Fase-I av denne studien vil konsentrere seg om en tverrsnittsutåndingsprøve av tre grupper unge kvinner som samtykket til å delta og signerte et informert samtykkeskjema som ble godkjent av den institusjonelle Helsingfors-komiteen i Nazareth Hospital.

Grupper:

• Svangerskapsforgiftning: 30 gravide kvinner med svangerskapsalder >24 uker og ingen kroniske medisinske lidelser som ikke er i fødsel og fosteret er i live. Preeklampsi er definert som et blodtrykk på >140/90 mm Hg ved 2 separate anledninger med minst 4 timer, men ikke mer enn en ukes mellomrom med proteinuri. Proteinuri er definert som en urinpinneverdi >1+ (30mg/dL), eller en 24 timers urinsamling med en proteinutskillelse på >300mg.
• Ukomplisert graviditet: 30 normotensive gravide kvinner med svangerskapsalder >24 uker og ingen kroniske medisinske lidelser som ikke har obstetriske problemer, ikke i fødsel og fosteret er i live.
• Friske kontroller: 30 friske ikke-gravide kontrollkvinner rekruttert hovedsakelig fra ansatte ved sykehuset i Nasaret som er friske, ikke på medisiner og ikke har født barn eller unnfanget i løpet av året før pusteinnsamlingen.

Pusteprøve Prøvetaking for NA-NESE samt blodprøver vil bli tatt i Technion.

Kjemisk analyse:

LNBD-gruppen (Technion) vil bestemme de mest uttalte elektriske egenskapene for hver organisk funksjonaliserte nanosensor som svar på de flyktige biomarkørene (av både puste- og blodprøver), og for hele sensorgruppen, ved å bruke klassiske multilineære regresjonsmodeller og nevrale nettverk modeller. Ulike lineære og ikke-lineære algoritmer vil bli søkt basert på prinsipiell komponentanalyse og kaotiske parametere for å redusere dimensjonene til dataene, og trekke ut den viktigste informasjonen. Utåndingsluften vil også bli analysert ved gasskromatografi/massespektrometri (GC-MS) i konjugering med termisk desorpsjon for å bestemme arten og sammensetningen av de flyktige biomarkørene i de relaterte puste- og blodprøvene.