Wykrywanie i identyfikacja stanu przedrzucawkowego za pomocą lotnych biomarkerów (DIP)

Stan przedrzucawkowy jest formą nadciśnienia, która jest charakterystyczna dla ciąży u ludzi. Objawy kliniczne stanu przedrzucawkowego mogą objawiać się zespołem matczynym (nadciśnienie i białkomocz z lub bez innych nieprawidłowości wielonarządowych) lub zespołem płodowym (ograniczenie wzrostu płodu, zmniejszony płyn owodniowy i nieprawidłowe utlenienie).

Częstość występowania stanu przedrzucawkowego waha się od 2 do 7 procent u zdrowych nieródek. U tych kobiet stan przedrzucawkowy jest na ogół łagodny, zaczyna się blisko terminu porodu lub w trakcie porodu (75 procent przypadków), a stan ten wiąże się jedynie z minimalnie zwiększonym ryzykiem niekorzystnego przebiegu ciąży. W przeciwieństwie do tego częstość występowania i nasilenie stanu przedrzucawkowego są znacznie wyższe u kobiet z ciążą wielopłodową, przewlekłym nadciśnieniem tętniczym, stanem przedrzucawkowym w przeszłości, cukrzycą przedciążową oraz u kobiet z istniejącą wcześniej trombofilią.

Etiologia stanu przedrzucawkowego jest nieznana. Sugerowano wiele teorii, ale większość z nich nie przetrwała próby czasu. Niektóre z tych teorii: nieprawidłowa inwazja trofoblastów, zaburzenia krzepnięcia, uszkodzenie śródbłonka naczyń, nieprzystosowanie układu sercowo-naczyniowego, zjawiska immunologiczne, predyspozycje genetyczne oraz niedobory lub nadmiary diety.

Stan przedrzucawkowy to zespół kliniczny, który obejmuje szerokie spektrum objawów przedmiotowych i podmiotowych, które, jak zaobserwowano klinicznie, rozwijają się pojedynczo lub łącznie. Klasyczna triada stanu przedrzucawkowego obejmuje: nadciśnienie, białkomocz i obrzęk. Jednak obecnie istnieje powszechna zgoda co do tego, że obrzęku nie należy uwzględniać jako elementu diagnostyki stanu przedrzucawkowego. Rozpoznanie stanu przedrzucawkowego wymaga obecności podwyższonego ciśnienia krwi (BP) z białkomoczem,3 zwykle rozpoczynającego się po 20. tygodniu ciąży, ale ciężkość procesu chorobowego jest na ogół oparta na BP matki, które jest uważane za tradycyjną cechę rozpoznawczą do diagnozy choroby.

Kobiety ze stanem przedrzucawkowym mogą wykazywać zespół objawów od minimalnego wzrostu BP do zaburzeń wielonarządowych. Najprawdopodobniej zajęte są układy nerkowe, hematologiczne i wątrobowe.

Czynność nerek jest zwykle upośledzona w prawie każdym przypadku, ponieważ zawsze stwierdza się białkomocz. W stanie przedrzucawkowym skurcz naczyń i obrzęk śródbłonka kłębuszków nerkowych (endotelioza kłębuszków nerkowych) prowadzą do średniego zmniejszenia GFR (współczynnik przesączania kłębuszkowego) o 25 procent poniżej wskaźnika dla prawidłowej ciąży. Stężenie kreatyniny w surowicy rzadko jest podwyższone w stanie przedrzucawkowym, ale często zwiększa się stężenie kwasu moczowego. Pomimo faktu, że u kobiet ze stanem przedrzucawkowym stężenie kwasu moczowego jest podwyższone, badanie to nie jest czułe ani swoiste w rozpoznawaniu choroby.

Wątroba nie jest głównie zaangażowana w stan przedrzucawkowy, a zajęcie wątroby obserwuje się tylko u 10 procent kobiet z ciężkim stanem przedrzucawkowym. Odkładanie fibryny stwierdzono wzdłuż ścian zatok wątrobowych u pacjentów ze stanem przedrzucawkowym bez laboratoryjnych lub histologicznych dowodów zajęcia wątroby. Kiedy w stanie przedrzucawkowym występuje dysfunkcja wątroby, najczęściej występuje łagodny wzrost aktywności aminotransferaz w surowicy. Bilirubina rzadko wzrasta w stanie przedrzucawkowym, ale gdy jest podwyższona, dominuje frakcja pośrednia. Podwyższone enzymy wątrobowe są częścią zespołu HELLP, wariantu ciężkiego stanu przedrzucawkowego.

Małopłytkowość jest najczęstszą nieprawidłowością hematologiczną u kobiet ze stanem przedrzucawkowym. Jest to skorelowane z ciężkością procesu chorobowego oraz obecnością lub brakiem odklejenia się łożyska. Liczba płytek krwi poniżej 150 000/mm3 została zgłoszona u 32 do 50 procent kobiet z ciężkim stanem przedrzucawkowym oraz w 15 procentach przypadków kobiet z nadciśnieniem w czasie ciąży.

Przegląd piśmiennictwa ujawnia, że ​​zaleca się ponad 100 testów klinicznych, biofizycznych i biochemicznych w celu przewidywania lub identyfikacji pacjenta zagrożonego przyszłym rozwojem choroby.

Wyniki zbiorczych danych dla różnych testów i brak zgodności między testami seryjnymi sugerują, że żaden z tych testów klinicznych nie jest wystarczająco wiarygodny do stosowania jako test przesiewowy w praktyce klinicznej. W związku z tym istnieje oczywiście ogromna potrzeba opracowania nowej technologii wczesnego wykrywania tego powikłania ciąży, zanim pojawią się jego objawy kliniczne. Wczesne wykrycie może pomóc we wczesnym leczeniu, aby zapobiec lub przynajmniej zminimalizować następstwa tej choroby.

Lotne biomarkery stanu przedrzucawkowego:

Intensywność stresu oksydacyjnego u kobiet w normalnej ciąży, ze stanem przedrzucawkowym i kobiet niebędących w ciąży, wyrażona przez lotne biomarkery w wydychanym powietrzu, została zbadana metodą chromatografii GC/spektrometrii masowej (GC-MS) przez grupę Moretti i Phillips. Trójwymiarowy obraz obfitości alkanów C4-C20 i monometylowanych alkanów wykazał, że średnia objętość pod krzywą była znacznie wyższa u pacjentek ze stanem przedrzucawkowym niż u normalnych kobiet w ciąży (P <003) i nieciężarnych osobników kontrolnych (P <005). Model prognostyczny wykorzystujący pięć lotnych biomarkerów (undekan, 6-metylotridekan, 2-metylopentan, 5-metylotetradekan i 2-metylononan) odróżniał stan przedrzucawkowy od ciąży niepowikłanej (czułość = 92,3%, specyficzność = 89,7%; potwierdzona krzyżowo czułość = 88,5%, specyficzność = 79,3%). Choć obiecująca, wartość kliniczna tego testu oddechowego jako czynnika predykcyjnego stanu przedrzucawkowego jest nadal nieznana. Można to przypisać faktowi, że badanie skupiło się wyłącznie na związku stresu oksydacyjnego ze stanem przedrzucawkowym w czasie, gdy nie można zignorować szlaków metabolicznych.

Wsparcie dla tego ostatniego pochodzi z zaangażowania wielu zaburzeń (np. nerek, hematologii i wątroby), które, jak stwierdzono, emitują lotne biomarkery podczas stanu przedrzucawkowego.

Umieszczając to wstępne badanie w szerszej perspektywie, wymagane są badania podłużne w celu ustalenia, czy zwiększone biomarkery oddechowe stresu oksydacyjnego, a także szlaki metaboliczne we wcześniejszych stadiach ciąży mogą przewidywać początek stanu przedrzucawkowego. Chociaż część wymaganej wiedzy można uzyskać za pomocą technik spektrometrii mas, stosowanie tych technik jest utrudnione ze względu na konieczność posiadania drogiego sprzętu, wysoki poziom wiedzy specjalistycznej wymagany do obsługi takich instrumentów, szybkość wymaganą do pobierania próbek i analiz, oraz zapotrzebowanie na techniki prekoncentracji (techniki, która pozwala na wykrycie tylko części (15-20%) lotnych biomarkerów znajdujących się w rzeczywistym wydychanym powietrzu).

Aby testowanie lotnych biomarkerów stanu przedrzucawkowego stało się rzeczywistością kliniczną, musi nastąpić kilka postępów w wiedzy na temat konkretnych lotnych biomarkerów stanu przedrzucawkowego i rozwoju czujników. Matryce czujników chemicznych, oparte na nanomateriałach, mają większe szanse stać się narzędziem diagnostyki klinicznej i laboratoryjnej, ponieważ są znacznie mniejsze, łatwiejsze w użyciu i tańsze. Idealny czujnik chemiczny do analizy lotnych biomarkerów powinien być czuły przy bardzo niskich stężeniach analitu w obecności pary wodnej (ponieważ próbki oddechu zawierają 80-90% wilgotności względnej). Ponadto powinien reagować szybko i w różny sposób na niewielkie zmiany stężenia oraz zapewniać spójną wydajność, która jest specyficzna dla danego narażenia.

Cele:

Celem tego projektu jest wczesne wykrywanie stanu przedrzucawkowego i innych powikłań ciąży za pomocą lotnych biomarkerów pojawiających się w wydychanym powietrzu i/lub próbkach krwi, przy użyciu prostego i niedrogiego narzędzia zwanego NA-NOSE.

Faza I: Podstawowa faza tego projektu polega na porównaniu wzorców lotnych biomarkerów kobiet w ciąży cierpiących na stan przedrzucawkowy, kobiet w ciąży, które są uważane za mające „normalną ciążę” i zdrowych kobiet „niebędących w ciąży”.

Faza II: Drugorzędną fazą tego projektu jest możliwość przewidywania „stanu przedrzucawkowego” w bezpośrednim porównaniu z innymi potencjalnymi czynnikami prognostycznymi stosowanymi w obecnej praktyce klinicznej.

Metodologia:

Projekt i zarys badania:

Faza I tego badania będzie koncentrować się na przekrojowych testach oddechowych trzech grup młodych kobiet, które zgodziły się na udział i podpisały formularz świadomej zgody, który został zatwierdzony przez instytucjonalny komitet helsiński w szpitalu Nazareth.

Grupy:

• Stan przedrzucawkowy: 30 ciężarnych ze stanem przedrzucawkowym w wieku ciążowym >24 tygodni bez przewlekłych schorzeń, które nie są w trakcie porodu i ich płód żyje. Stan przedrzucawkowy definiuje się jako ciśnienie krwi >140/90 mm Hg przy 2 różnych okazjach w odstępie co najmniej 4 godzin, ale nie więcej niż w odstępie jednego tygodnia, z białkomoczem. Białkomocz definiuje się jako wynik testu paskowego >1+ ​​(30 mg/dl) lub dobową zbiórkę moczu z wydalaniem białka >300 mg.
• Ciąża niepowikłana: 30 ciężarnych z prawidłowym ciśnieniem w wieku ciążowym > 24 tygodni bez przewlekłych schorzeń, u których nie występują problemy położnicze, nie są w trakcie porodu i ich płód żyje.
• Zdrowe grupy kontrolne: 30 zdrowych, niebędących w ciąży kobiet kontrolnych rekrutowanych głównie spośród pracowników Szpitala Nazaret, które są zdrowe, nie przyjmują leków i nie urodziły ani nie zaszły w ciążę w ciągu roku poprzedzającego pobranie oddechu.

Badanie oddechu Pobieranie próbek na NOS NA, jak również próbki krwi zostaną wykonane w Technion.

Analiza chemiczna:

Grupa LNBD (Technion) określi najbardziej wyraźne cechy elektryczne dla każdego organicznie funkcjonalizowanego nanoczujnika w odpowiedzi na lotne biomarkery (zarówno próbek oddechu, jak i krwi) oraz całej matrycy czujników, używając klasycznych modeli regresji wieloliniowej i sieci neuronowej modele. Poszukiwane będą różne algorytmy liniowe i nieliniowe oparte na analizie głównych składowych i parametrach chaotycznych w celu zmniejszenia wymiarów danych i wydobycia najważniejszych informacji. Wydychane powietrze będzie również analizowane metodą chromatografii gazowej/spektrometrii masowej (GC-MS) w połączeniu z desorpcją termiczną w celu określenia charakteru i składu lotnych biomarkerów w odpowiednich próbkach oddechu i krwi.