Detecção e identificação de pré-eclâmpsia por meio de biomarcadores voláteis (DIP)

A pré-eclâmpsia é uma forma de hipertensão exclusiva da gravidez humana. Os achados clínicos da pré-eclâmpsia podem se manifestar como uma síndrome materna (hipertensão e proteinúria com ou sem outras anormalidades multissistêmicas) ou como uma síndrome fetal (restrição do crescimento fetal, líquido amniótico reduzido e oxigenação anormal).

A incidência de pré-eclâmpsia varia entre 2 e 7% em mulheres nulíparas saudáveis. Nessas mulheres, a pré-eclâmpsia é geralmente leve, com início próximo ao termo ou intraparto (75% dos casos), e a condição transmite apenas um risco minimamente aumentado de resultado adverso na gravidez. Em contraste, a incidência e a gravidade da pré-eclâmpsia são substancialmente maiores em mulheres com gestação multifetal, hipertensão crônica, pré-eclâmpsia prévia, diabetes mellitus pré-gestacional e naquelas com trombofilias preexistentes.

A etiologia da pré-eclâmpsia é desconhecida. Muitas teorias foram sugeridas, mas a maioria delas não resistiu ao teste do tempo. Algumas dessas teorias: invasão anormal do trofoblasto, anormalidades da coagulação, dano endotelial vascular, má adaptação cardiovascular, fenômenos imunológicos, predisposição genética e deficiências ou excessos alimentares.

A pré-eclâmpsia é uma síndrome clínica que abrange um amplo espectro de sinais e sintomas que foram observados clinicamente para se desenvolver isoladamente ou em combinação. A tríade clássica da pré-eclâmpsia inclui: hipertensão, proteinúria e edema. No entanto, agora existe um consenso universal de que o edema não deve ser considerado como parte do diagnóstico de pré-eclâmpsia. O diagnóstico de pré-eclâmpsia requer a presença de pressão arterial (PA) elevada com proteinúria,3 geralmente iniciando após a 20ª semana de gestação, mas a gravidade do processo da doença é geralmente baseada na PA materna, que é considerada a marca registrada tradicional para diagnóstico da doença.

As mulheres com pré-eclâmpsia podem apresentar um complexo de sintomas que varia desde uma elevação mínima da PA até distúrbios de múltiplos sistemas de órgãos. Os sistemas renal, hematológico e hepático são os mais prováveis ​​de estarem envolvidos.

A função renal geralmente é prejudicada em quase todos os casos, pois a proteinúria sempre é encontrada. Na pré-eclâmpsia, o vasoespasmo e o inchaço endotelial capilar glomerular (endoteliose glomerular) levam a uma redução média na TFG (taxa de filtração glomerular) de 25% abaixo da taxa de gravidez normal. A creatinina sérica raramente está elevada na pré-eclâmpsia, mas o ácido úrico geralmente está elevado. Apesar de os níveis de ácido úrico estarem elevados em mulheres com pré-eclâmpsia, esse teste não é sensível ou específico para o diagnóstico da doença.

O fígado não está envolvido principalmente na pré-eclâmpsia, e o envolvimento hepático é observado em apenas 10% das mulheres com pré-eclâmpsia grave. A deposição de fibrina foi encontrada ao longo das paredes dos sinusóides hepáticos em pacientes com pré-eclâmpsia sem evidência laboratorial ou histológica de envolvimento hepático. Quando a disfunção hepática ocorre na pré-eclâmpsia, a elevação leve da transaminase sérica é mais comum. A bilirrubina raramente está aumentada na pré-eclâmpsia, mas quando elevada, a fração indireta predomina. As enzimas hepáticas elevadas fazem parte da síndrome HELLP, uma variante da pré-eclâmpsia grave.

A trombocitopenia é a anormalidade hematológica mais comum em mulheres com pré-eclâmpsia. Está correlacionado com a gravidade do processo da doença e a presença ou ausência de descolamento prematuro da placenta. Uma contagem de plaquetas inferior a 150.000/mm3 foi relatada em 32 a 50 por cento das mulheres com pré-eclâmpsia grave e em 15 por cento dos casos de mulheres com hipertensão durante a gravidez.

A revisão da literatura revela que mais de 100 testes clínicos, biofísicos e bioquímicos foram recomendados para prever ou identificar o paciente em risco para o desenvolvimento futuro da doença.

Os resultados dos dados agrupados para os vários testes e a falta de concordância entre os testes em série sugerem que nenhum desses testes clínicos é suficientemente confiável para uso como teste de triagem na prática clínica. Como resultado, há obviamente uma grande necessidade de desenvolver uma nova tecnologia para a detecção precoce dessa complicação da gravidez antes que suas manifestações clínicas apareçam. Uma detecção precoce pode ajudar no tratamento precoce para prevenir ou pelo menos minimizar as sequelas desta doença.

Biomarcadores voláteis de pré-eclâmpsia:

A intensidade do estresse oxidativo em mulheres com gravidez normal, pré-eclâmpsia e mulheres não grávidas, expressa por biomarcadores voláteis através da respiração exalada, foi estudada por GC-Chromatography/Mass-Spectrometry (GC-MS) pelo grupo de Moretti e Phillips. Uma exibição 3-D da abundância de alcanos C4-C20 e alcanos monometilados mostrou que o volume médio sob a curva foi significativamente maior em pacientes com pré-eclâmpsia do que em mulheres grávidas normais (P<003) e controles não grávidas (P<005). Um modelo preditivo que emprega cinco biomarcadores voláteis (undecano, 6-metiltridecano, 2-metilpentano, 5-metiltetradecano e 2-metilnonano) diferenciou a pré-eclâmpsia da gravidez sem complicações (sensibilidade = 92,3%, especificidade=89,7%; sensibilidade validada cruzada = 88,5%, especificidade=79,3%). Embora promissor, o valor clínico desse teste respiratório como preditor de pré-eclâmpsia ainda é desconhecido. Isso pode ser atribuído ao fato de que o estudo focou apenas na relação do estresse oxidativo com a pré-eclâmpsia no momento em que as vias metabólicas não podem ser ignoradas.

Um suporte para o último vem do envolvimento de muitos distúrbios (por exemplo, renais, hematológicos e hepáticos), que emitem biomarcadores voláteis durante a pré-eclâmpsia.

Colocando este estudo preliminar em uma perspectiva mais ampla, estudos longitudinais são necessários para determinar se o aumento dos biomarcadores respiratórios do estresse oxidativo e, também, as vias metabólicas durante os estágios iniciais da gravidez podem prever o início da pré-eclâmpsia. Embora parte do conhecimento necessário possa ser obtido por meio de técnicas de espectrometria de massa, o uso dessas técnicas é impedido pela necessidade de equipamentos caros, pelos altos níveis de especialização necessários para operar tais instrumentos, pela velocidade necessária para amostragem e análise, e a necessidade de técnicas de pré-concentração (técnica que permite detectar apenas parte (15-20%) dos biomarcadores voláteis encontrados no ar exalado real).

Para que o teste de biomarcadores voláteis de pré-eclâmpsia se torne uma realidade clínica, vários avanços no conhecimento de biomarcadores voláteis específicos de pré-eclâmpsia e no desenvolvimento de sensores precisam ocorrer. As matrizes de sensores químicos, baseadas em nanomateriais, têm maior probabilidade de se tornar uma ferramenta de diagnóstico clínico e laboratorial, porque são significativamente menores, mais fáceis de usar e menos dispendiosas. Um sensor químico ideal para análise de biomarcadores voláteis deve ser sensível a concentrações muito baixas de analito na presença de vapor d'água (já que as amostras de respiração contêm 80-90% UR). Além disso, deve responder rápida e diferentemente a pequenas mudanças na concentração e fornecer uma saída consistente específica para uma determinada exposição.

Objetivos.

O objetivo deste projeto é a detecção precoce de "pré-eclâmpsia" e outras complicações da gravidez usando biomarcadores voláteis que aparecem na respiração exalada e/ou amostras de sangue, usando um método simples e barato denominado NA-NOSE.

Fase-I: A fase primária deste projeto é a comparação entre os padrões de biomarcadores voláteis de mulheres grávidas que sofrem de "pré-eclâmpsia", mulheres grávidas consideradas como tendo "gravidez normal" e mulheres saudáveis ​​"não grávidas".

Fase-II: A fase secundária deste projeto é a capacidade de predizer "Pré-eclâmpsia", em comparação, frente a frente, com outros preditores potenciais usados ​​na prática clínica atual.

Metodologia:

Desenho e Esboço do Estudo:

A Fase I deste estudo se concentrará em testes respiratórios transversais de três grupos de mulheres jovens que concordaram em participar e assinaram um termo de consentimento informado que foi aprovado pelo comitê institucional de Helsinque no Hospital Nazareth.

Grupos:

• Pré-eclâmpsia: 30 gestantes com pré-eclâmpsia com idade gestacional > 24 semanas e sem distúrbios médicos crônicos que não estão em trabalho de parto e seu feto está vivo. A pré-eclâmpsia é definida como pressão arterial de >140/90 mm Hg em 2 ocasiões separadas com pelo menos 4 horas, mas não mais de uma semana de intervalo com proteinúria. A proteinúria é definida como um valor urinário >1+ ​​(30mg/dL) ou uma coleta de urina de 24 horas com excreção de proteína >300mg.
• Gravidez sem complicações: 30 gestantes normotensas com idade gestacional >24 semanas e sem problemas médicos crônicos, sem problemas obstétricos, não em trabalho de parto e com feto vivo.
• Controles saudáveis: 30 mulheres de controle não grávidas saudáveis ​​recrutadas principalmente de funcionários do Hospital Nazareth que são saudáveis, não tomam medicamentos e não deram à luz ou conceberam durante o ano anterior à coleta da respiração.

A amostragem do teste respiratório para o NA-NOSE, bem como as amostras de sangue, serão feitas no Technion.

Análises químicas:

O grupo LNBD (Technion) determinará as características elétricas mais pronunciadas para cada nanossensor organicamente funcionalizado em resposta aos biomarcadores voláteis (tanto de amostras de respiração quanto de sangue) e de toda a matriz de sensores, usando modelos clássicos de regressão multilinear e rede neural modelos. Diferentes algoritmos lineares e não lineares serão buscados com base na análise de componentes principais e parâmetros caóticos para reduzir as dimensões dos dados e extrair as informações mais importantes. O ar exalado também será analisado por Cromatografia Gasosa/Espectrometria de Massas (GC-MS) em conjugação com dessorção térmica para determinação da natureza e composição dos biomarcadores voláteis nas respectivas amostras de respiração e sangue.