Обнаружение и идентификация преэклампсии с помощью летучих биомаркеров (DIP)

Преэклампсия — это форма гипертензии, характерная только для беременности человека. Клинические признаки преэклампсии могут проявляться либо как материнский синдром (гипертензия и протеинурия с другими мультисистемными аномалиями или без них), либо как фетальный синдром (задержка роста плода, уменьшение количества амниотической жидкости и нарушение оксигенации).

Частота преэклампсии у здоровых нерожавших женщин колеблется от 2 до 7 процентов. У этих женщин преэклампсия, как правило, протекает в легкой форме, с началом в ближайшем будущем или во время родов (75 процентов случаев), и это состояние представляет лишь минимально повышенный риск неблагоприятного исхода беременности. Напротив, частота и тяжесть преэклампсии значительно выше у женщин с многоплодной беременностью, хронической гипертензией, преэклампсией в анамнезе, прегестационным сахарным диабетом и у женщин с предшествующей тромбофилией.

Этиология преэклампсии неизвестна. Было предложено много теорий, но большинство из них не выдержало испытания временем. Некоторые из этих теорий: Аномальная инвазия трофобласта, аномалии коагуляции, повреждение эндотелия сосудов, сердечно-сосудистая дезадаптация, иммунологические явления, генетическая предрасположенность и недостаток или излишество в питании.

Преэклампсия — это клинический синдром, который включает в себя широкий спектр признаков и симптомов, развитие которых клинически наблюдалось по отдельности или в сочетании. Классическая триада преэклампсии включает: артериальную гипертензию, протеинурию и отеки. Однако в настоящее время все согласны с тем, что отеки не следует рассматривать как часть диагноза преэклампсии. Диагноз преэклампсии требует наличия повышенного артериального давления (АД) с протеинурией3, обычно начиная с 20-й недели беременности, но тяжесть болезненного процесса обычно основывается на материнском АД, который считается традиционным признаком для диагностики заболевания.

У женщин с преэклампсией может проявляться симптомокомплекс, варьирующийся от минимального повышения АД до нарушений функций многих систем органов. Наиболее вероятно поражение почечной, гематологической и печеночной систем.

Функция почек обычно нарушена почти в каждом случае, так как всегда обнаруживается протеинурия. При преэклампсии спазм сосудов и эндотелиальный отек клубочков (гломерулярный эндотелиоз) приводят к среднему снижению СКФ (скорости клубочковой фильтрации) на 25% ниже нормы при нормальной беременности. Уровень креатинина в сыворотке редко повышается при преэклампсии, но уровень мочевой кислоты обычно повышен. Несмотря на то, что уровень мочевой кислоты у женщин с преэклампсией повышен, этот тест не является чувствительным или специфичным для диагностики заболевания.

Печень не вовлекается в преэклампсию в первую очередь, и поражение печени наблюдается только у 10% женщин с тяжелой преэклампсией. Отложения фибрина были обнаружены вдоль стенок печеночных синусоидов у пациенток с преэклампсией без лабораторных или гистологических признаков поражения печени. Когда дисфункция печени возникает при преэклампсии, наиболее распространенным является умеренное повышение уровня трансаминаз в сыворотке. Билирубин редко повышается при преэклампсии, но при его повышении преобладает непрямая фракция. Повышенные ферменты печени являются частью синдрома HELLP, варианта тяжелой преэклампсии.

Тромбоцитопения является наиболее частой гематологической аномалией у женщин с преэклампсией. Это коррелирует с тяжестью патологического процесса и наличием или отсутствием отслойки плаценты. Количество тромбоцитов менее 150 000/мм3 было зарегистрировано у 32–50 % женщин с тяжелой преэклампсией и у 15 % женщин с артериальной гипертензией во время беременности.

Обзор литературы показывает, что было рекомендовано более 100 клинических, биофизических и биохимических тестов для прогнозирования или выявления пациента с риском развития заболевания в будущем.

Результаты объединенных данных для различных тестов и отсутствие согласия между серийными тестами позволяют предположить, что ни один из этих клинических тестов не является достаточно надежным для использования в качестве скринингового теста в клинической практике. В связи с этим очевидна необходимость разработки новой технологии раннего выявления этого осложнения беременности до появления его клинических проявлений. Раннее выявление может помочь в раннем лечении, чтобы предотвратить или, по крайней мере, свести к минимуму последствия этого заболевания.

Летучие биомаркеры преэклампсии:

Интенсивность оксидативного стресса у женщин с нормальной беременностью, преэклампсией и небеременных женщин, выраженная летучими биомаркерами в выдыхаемом воздухе, была изучена с помощью ГХ-хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ-МС) группой Моретти и Филлипса. Трехмерное отображение содержания алканов C4-C20 и монометилированных алканов показало, что средний объем под кривой был значительно выше у пациентов с преэклампсией, чем у здоровых беременных женщин (P<003) и небеременных контрольных субъектов (P<005). Прогностическая модель с использованием пяти летучих биомаркеров (ундекан, 6-метилтридекан, 2-метилпентан, 5-метилтетрадекан и 2-метилнонан) позволила отличить преэклампсию от неосложненной беременности (чувствительность = 92,3%, специфичность = 89,7%; перекрестная чувствительность = 88,5%, специфичность = 79,3%). Хотя это многообещающе, клиническая ценность этого дыхательного теста как предиктора преэклампсии до сих пор неизвестна. Это может быть связано с тем, что исследование было сосредоточено только на связи окислительного стресса с преэклампсией, в то время как метаболические пути нельзя игнорировать.

Подтверждением последнего является участие многих заболеваний (например, почечных, гематологических и печеночных), которые, как было обнаружено, выделяют летучие биомаркеры во время преэклампсии.

Если рассматривать это предварительное исследование в более широкой перспективе, необходимы лонгитюдные исследования, чтобы определить, могут ли повышенные биомаркеры дыхания при окислительном стрессе, а также метаболические пути на более ранних стадиях беременности предсказать начало преэклампсии. Хотя часть необходимых знаний можно было бы получить с помощью методов масс-спектрометрии, использование этих методов сдерживается необходимостью в дорогостоящем оборудовании, высоким уровнем знаний, необходимых для работы с такими приборами, скоростью, необходимой для отбора проб и анализа, и необходимость в методах предварительного концентрирования (метод, который позволяет обнаружить только часть (15-20%) летучих биомаркеров, обнаруженных в реальном выдыхаемом воздухе).

Чтобы тестирование летучих биомаркеров преэклампсии стало клинической реальностью, необходимо добиться ряда успехов в изучении конкретных летучих биомаркеров преэклампсии и разработке сенсоров. Химические сенсорные матрицы на основе наноматериалов с большей вероятностью станут инструментом клинической и лабораторной диагностики, поскольку они значительно меньше по размеру, проще в использовании и дешевле. Идеальный химический сенсор для анализа летучих биомаркеров должен быть чувствительным при очень низких концентрациях аналита в присутствии паров воды (поскольку образцы выдыхаемого воздуха содержат 80–90 % относительной влажности). Кроме того, он должен быстро и по-разному реагировать на небольшие изменения концентрации и обеспечивать стабильный результат, характерный для данного воздействия.

Цели:

Целью этого проекта является раннее выявление «преэклампсии» и других осложнений беременности с использованием летучих биомаркеров, появляющихся в выдыхаемом воздухе и/или образцах крови, с помощью простого и недорогого теста, называемого NA-NOSE.

Фаза-I. Первичной фазой этого проекта является сравнение моделей летучих биомаркеров беременных женщин, страдающих «преэклампсией», беременных женщин, у которых считается «нормальная беременность», и здоровых «небеременных» женщин.

Фаза-II: Второстепенная фаза этого проекта - это возможность предсказать «преэклампсию» в прямом сравнении с другими потенциальными предикторами, используемыми в текущей клинической практике.

Методология:

План исследования и план:

Фаза-I этого исследования будет сосредоточена на перекрестных тестах дыхания трех групп молодых женщин, которые согласились участвовать и подписали форму информированного согласия, которая была одобрена институциональным Хельсинкским комитетом в больнице Назарета.

Группы:

• Преэклампсия: 30 беременных женщин с преэклампсией, гестационным возрастом >24 недель и без хронических заболеваний, которые не рожают, а их плод жив. Преэклампсия определяется как артериальное давление >140/90 мм рт. ст. в 2 отдельных случаях с интервалом не менее 4 часов, но не более одной недели с протеинурией. Протеинурия определяется как показатель мочи >1+ (30 мг/дл) или сбор мочи за 24 часа с экскрецией белка >300 мг.
• Неосложненная беременность: 30 нормотензивных беременных с гестационным возрастом >24 недель и без хронических соматических заболеваний, не имеющих акушерских проблем, не рожающих и их плод жив.
• Здоровая контрольная группа: 30 здоровых небеременных женщин контрольной группы, набранных в основном из сотрудников Назаретской больницы, которые здоровы, не принимали лекарства и не рожали и не зачали ребенка в течение года до забора выдыхаемого воздуха.

Отбор проб дыхания для NA-NOSE, а также образцы крови будут проводиться в Технионе.

Химический анализ:

Группа LNBD (Technion) определит наиболее выраженные электрические характеристики для каждого органически функционализированного наносенсора в ответ на летучие биомаркеры (как образцов дыхания, так и крови) и всего массива датчиков, используя классические модели мультилинейной регрессии и нейронную сеть. модели. Будут найдены различные линейные и нелинейные алгоритмы, основанные на анализе основных компонентов и хаотических параметрах, чтобы уменьшить размеры данных и извлечь наиболее важную информацию. Выдыхаемый воздух также будет проанализирован с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ-МС) в сочетании с термодесорбцией для определения природы и состава летучих биомаркеров в соответствующих образцах дыхания и крови.