Detektion och identifiering av havandeskapsförgiftning via flyktiga biomarkörer (DIP)

Preeklampsi är en form av högt blodtryck som är unik för mänsklig graviditet. De kliniska fynden av havandeskapsförgiftning kan visa sig antingen som ett maternellt syndrom (hypertoni och proteinuri med eller utan andra multisystemavvikelser) eller som ett fostersyndrom (fostertillväxtbegränsning, minskat fostervatten och onormal syresättning).

Förekomsten av havandeskapsförgiftning varierar mellan 2 och 7 procent hos friska kvinnor som inte är sjuka. Hos dessa kvinnor är havandeskapsförgiftning i allmänhet mild, med början nära sikt eller intrapartum (75 procent av fallen), och tillståndet förmedlar endast en minimalt ökad risk för negativa graviditetsresultat. Däremot är förekomsten och svårighetsgraden av havandeskapsförgiftning avsevärt högre hos kvinnor med multifetal graviditet, kronisk hypertoni, tidigare havandeskapsförgiftning, pregestationell diabetes mellitus och hos de med redan existerande trombofilier.

Etiologin för havandeskapsförgiftning är okänd. Många teorier har föreslagits, men de flesta av dem har inte stått emot tidens tand. Några av dessa teorier: Onormal trofoblastinvasion, koagulationsavvikelser, vaskulär endotelskada, kardiovaskulär missanpassning, immunologiska fenomen, genetisk predisposition och kostbrister eller överskott.

Preeklampsi är ett kliniskt syndrom som omfattar ett brett spektrum av tecken och symtom som kliniskt har observerats utvecklas ensamma eller i kombination. Den klassiska triaden av havandeskapsförgiftning inkluderar: hypertoni, proteinuri och ödem. Men det råder nu allmän enighet om att ödem inte ska betraktas som en del av diagnosen havandeskapsförgiftning. Diagnosen havandeskapsförgiftning kräver närvaron av ett förhöjt blodtryck (BP) med proteinuri,3 börjar vanligtvis efter den 20:e graviditetsveckan, men svårighetsgraden av sjukdomsprocessen baseras i allmänhet på moderns blodtryck som anses vara det traditionella kännetecknet. för diagnos av sjukdomen.

Kvinnor med havandeskapsförgiftning kan uppvisa ett symtomkomplex som sträcker sig från minimal blodtrycksförhöjning till störningar i flera organsystem. De njur-, hematologiska och hepatiska systemen är mest sannolikt inblandade.

Njurfunktionen är vanligtvis försämrad i nästan alla fall eftersom proteinuri alltid förekommer. Vid havandeskapsförgiftning leder vasospasm och glomerulär kapillär endotelial svullnad (glomerulär endotelios) till en genomsnittlig minskning av GFR (glomerulär filtrationshastighet) på 25 procent under frekvensen för normal graviditet. Serumkreatinin är sällan förhöjt vid havandeskapsförgiftning, men urinsyra är vanligtvis förhöjt. Trots att urinsyranivåerna är förhöjda hos kvinnor med havandeskapsförgiftning är detta test inte känsligt eller specifikt för diagnosen av sjukdomen.

Levern är inte primärt involverad i havandeskapsförgiftning, och leverpåverkan observeras hos endast 10 procent av kvinnorna med svår havandeskapsförgiftning. Fibrinavlagring har hittats längs väggarna av leversinusoider hos preeklamtiska patienter utan laboratorie- eller histologiska bevis på leverinblandning. När leverdysfunktion inträffar vid havandeskapsförgiftning, är mild förhöjning av serumtransaminas vanligast. Bilirubin är sällan förhöjt vid havandeskapsförgiftning, men vid förhöjning dominerar den indirekta fraktionen. Förhöjda leverenzymer är en del av HELLP-syndromet, en variant av svår havandeskapsförgiftning.

Trombocytopeni är den vanligaste hematologiska abnormiteten hos kvinnor med havandeskapsförgiftning. Det är korrelerat med svårighetsgraden av sjukdomsprocessen och närvaron eller frånvaron av placentaavbrott. Ett trombocytantal på mindre än 150 000/mm3 har rapporterats hos 32 till 50 procent av kvinnorna med svår havandeskapsförgiftning, och i 15 procent av fallen hos kvinnor med högt blodtryck under graviditeten.

Genomgång av litteraturen visar att mer än 100 kliniska, biofysiska och biokemiska tester har rekommenderats för att förutsäga eller identifiera patienten med risk för framtida utveckling av sjukdomen.

Resultaten av de sammanslagna data för de olika testerna och bristen på överensstämmelse mellan serietesterna tyder på att inget av dessa kliniska test är tillräckligt tillförlitligt för att användas som ett screeningtest i klinisk praxis. Som ett resultat finns det uppenbarligen ett stort behov av att utveckla en ny teknologi för tidig upptäckt av denna graviditetskomplikation innan dess kliniska manifestationer uppträder. En tidig upptäckt kan hjälpa till vid tidig behandling för att förhindra eller åtminstone minimera uppföljningen av denna sjukdom.

Flyktiga biomarkörer för havandeskapsförgiftning:

Intensiteten av oxidativ stress hos kvinnor med normal graviditet, havandeskapsförgiftning och icke-gravida kvinnor, uttryckt av flyktiga biomarkörer genom utandningsandning, studerades med GC-kromatografi/massspektrometri (GC-MS) av gruppen Moretti och Phillips. En 3D-visning av överflöd av C4-C20-alkaner och monometylerade alkaner visade att medelvolymen under kurvan var signifikant högre hos havandeskapsförgiftningspatienter än hos normala gravida kvinnor (P<003) och icke-gravida kontrollpersoner (P<005). En prediktiv modell som använder fem flyktiga biomarkörer (undekan, 6-metyltridekan, 2-metylpentan, 5-metyltetradekan och 2-metylnonan) skiljde havandeskapsförgiftning från okomplicerad graviditet (känslighet=92,3 %, specificitet=89,7%; korsvaliderad känslighet=88,5 %, specificitet=79,3%). Även om det är lovande, är det kliniska värdet av detta utandningstest som en prediktor för havandeskapsförgiftning fortfarande okänt. Detta kan tillskrivas det faktum att studien endast fokuserade på förhållandet mellan oxidativ stress och havandeskapsförgiftning vid den tidpunkt då metabola vägar inte kan ignoreras.

Ett stöd för det senare kommer från involveringen av många störningar (t.ex. njursjukdom, hematologisk och hepatisk), som har visat sig avge flyktiga biomarkörer, under havandeskapsförgiftningen.

För att sätta denna preliminära studie i ett vidare perspektiv, krävs longitudinella studier för att avgöra om ökade andningsbiomarkörer för oxidativ stress, och även metabola vägar under tidigare stadier av graviditeten kan förutsäga början av havandeskapsförgiftning. Även om en del av den erforderliga kunskapen skulle kunna erhållas med hjälp av masspektrometritekniker, hindras användningen av dessa tekniker av behovet av dyr utrustning, den höga expertis som krävs för att använda sådana instrument, den hastighet som krävs för provtagning och analys, och behovet av förkoncentrationstekniker (en teknik som tillåter detektering av endast en del (15-20%) av de flyktiga biomarkörerna som finns i den verkliga utandningsandan).

För att preeklampsis testning av flyktiga biomarkörer ska bli en klinisk verklighet måste flera framsteg göras i kunskapen om specifika preeklampsi-flyktiga biomarkörer och sensorutveckling. Kemiska sensormatriser, baserade på nanomaterial, är mer benägna att bli ett kliniskt och laboratoriediagnostiskt verktyg, eftersom de är betydligt mindre, lättare att använda och billigare. En idealisk kemisk sensor för analys av flyktiga biomarkörer bör vara känslig vid mycket låga analytkoncentrationer i närvaro av vattenånga (eftersom utandningsprover innehåller 80-90 % RH). Dessutom bör den reagera snabbt och annorlunda på små förändringar i koncentrationen och ge en konsekvent effekt som är specifik för en given exponering.

Mål:

Syftet med detta projekt är att tidigt upptäcka "Preeklampsi" och andra graviditetskomplikationer med hjälp av flyktiga biomarkörer som förekommer i utandningsandnings- och/eller blodprover, med hjälp av en enkel och billig toll som kallas NA-NOSE.

Fas-I: Den primära fasen av detta projekt är jämförelsen mellan flyktiga biomarkörers mönster av gravida kvinnor som lider av "Preeklampsi", gravida kvinnor som anses ha "normal graviditet" och friska "icke-gravida" kvinnor.

Fas II: Den sekundära fasen av detta projekt är förmågan att förutsäga "Preeklampsi" jämfört med andra potentiella prediktorer som används i den nuvarande kliniska praxisen.

Metodik:

Studiedesign och disposition:

Fas-I av denna studie kommer att koncentrera sig på ett tvärsnittsutandningstest av tre grupper av unga kvinnor som gick med på att delta och som undertecknade ett informerat samtyckesformulär som godkändes av den institutionella Helsingforskommittén på Nasarets sjukhus.

Grupper:

• Preeklampsi: 30 gravida kvinnor med preeklampsi med graviditetsålder >24 veckor och inga kroniska medicinska störningar som inte är under förlossning och deras foster lever. Preeklampsi definieras som ett blodtryck på >140/90 mm Hg vid 2 separata tillfällen med minst 4 timmar men inte mer än en veckas mellanrum med proteinuri. Proteinuri definieras som ett urinsticksvärde >1+ (30mg/dL), eller en 24-timmars urinuppsamling med en proteinutsöndring på >300mg.
• Okomplicerad graviditet: 30 normotensiva gravida kvinnor med graviditetsålder >24 veckor och inga kroniska medicinska besvär som inte har några obstetriska problem, inte har förlossning och fostret lever.
• Friska kontroller: 30 friska icke-gravida kontrollkvinnor rekryterade huvudsakligen från anställda på Nazareth Hospital som är friska, inte på mediciner och inte har fött barn eller blivit befruktade under året före andningsinsamlingen.

Andningstest Provtagning för NA-NOSE samt blodprover kommer att göras i Technion.

Kemisk analys:

LNBD-gruppen (Technion) kommer att bestämma de mest uttalade elektriska egenskaperna för varje organiskt funktionaliserad nanosensor som svar på de flyktiga biomarkörerna (av både andnings- och blodprover), och för hela sensorgruppen, med hjälp av klassiska multilinjära regressionsmodeller och neurala nätverk modeller. Olika linjära och olinjära algoritmer kommer att eftersträvas baserat på principiell komponentanalys och kaotiska parametrar för att reducera dimensionerna på data och för att extrahera den viktigaste informationen. Utandad luft kommer också att analyseras med gaskromatografi/masspektrometri (GC-MS) i konjugation med termisk desorption för att bestämma naturen och sammansättningen av de flyktiga biomarkörerna i de relaterade utandnings- och blodproverna.