通过挥发性生物标志物检测和鉴定先兆子痫 (DIP)

先兆子痫是人类妊娠特有的一种高血压。 先兆子痫的临床表现可表现为母体综合征（高血压和蛋白尿伴或不伴其他多系统异常）或胎儿综合征（胎儿生长受限、羊水减少和氧合异常）。

在未生育的健康女性中，先兆子痫的发生率在 2% 到 7% 之间。 在这些女性中，先兆子痫通常较轻，在近期或产时发作（占病例的 75%），并且这种情况只会轻微增加不良妊娠结局的风险。 相比之下，先兆子痫的发生率和严重程度在多胎妊娠、慢性高血压、既往先兆子痫、孕前糖尿病以及先前存在血栓形成倾向的妇女中要高得多。

先兆子痫的病因尚不清楚。 人们提出了许多理论，但其中大多数都没有经受住时间的考验。 其中一些理论：异常滋养层细胞侵入、凝血异常、血管内皮损伤、心血管适应不良、免疫现象、遗传易感性和饮食不足或过量。

先兆子痫是一种临床综合征，包含广泛的体征和症状，这些体征和症状已在临床上观察到单独或组合发展。 先兆子痫的经典三联征包括：高血压、蛋白尿和水肿。 然而，现在普遍认为水肿不应被视为先兆子痫诊断的一部分。 先兆子痫的诊断需要出现血压升高 (BP) 伴蛋白尿，3 通常在妊娠 20 周后开始，但疾病过程的严重程度通常取决于母体血压，这被认为是传统标志用于疾病的诊断。

患有先兆子痫的妇女可能表现出从最低血压升高到多器官系统紊乱的复杂症状。 肾、血液和肝系统最有可能受累。

几乎在每种情况下，肾功能通常都会受损，因为总是会发现蛋白尿。 在先兆子痫中，血管痉挛和肾小球毛细血管内皮肿胀（肾小球内皮增生）导致 GFR（肾小球滤过率）平均比正常妊娠率低 25%。 先兆子痫患者血清肌酐很少升高，但尿酸通常升高。 尽管患有先兆子痫的女性尿酸水平升高，但该测试对该疾病的诊断不敏感或不特异。

先兆子痫并非主要受累于肝脏，仅 10% 的重度先兆子痫女性可观察到肝脏受累。 在没有肝脏受累的实验室或组织学证据的先兆子痫患者中，已经发现沿着肝窦壁的纤维蛋白沉积。 当先兆子痫确实出现肝功能障碍时，最常见的是血清转氨酶轻度升高。 胆红素在先兆子痫中很少升高，但升高时，间接部分占主导地位。 升高的肝酶是 HELLP 综合征的一部分，HELLP 综合征是严重先兆子痫的一种变体。

血小板减少症是先兆子痫妇女最常见的血液学异常。 它与疾病进程的严重程度和有无胎盘早剥有关。 据报道，32% 至 50% 的重度先兆子痫妇女的血小板计数低于 150,000/mm3，而 15% 的妊娠期高血压妇女的血小板计数低于 150,000/mm3。

文献回顾表明，已经推荐了 100 多项临床、生物物理和生化测试来预测或识别处于疾病未来发展风险中的患者。

各种测试的汇总数据结果以及系列测试之间缺乏一致性表明，这些临床测试中没有一个足够可靠，可用作临床实践中的筛选测试。 因此，显然非常需要开发一种新技术，以便在其临床表现出现之前及早发现这种妊娠并发症。 早期检测有助于早期治疗，以预防或至少最大限度地减少这种疾病的后遗症。

先兆子痫的挥发性生物标志物：

Moretti 和 Phillips 小组通过 GC-色谱法/质谱法 (GC-MS) 研究了正常妊娠、先兆子痫和非妊娠女性的氧化应激强度，通过呼出的气体通过挥发性生物标志物表达。 C4-C20 烷烃和单甲基化烷烃丰度的 3-D 显示表明，先兆子痫患者的平均曲线下体积显着高于正常孕妇 (P<003) 和未怀孕的对照受试者 (P<005)。 采用五种挥发性生物标志物（十一烷、6-甲基十三烷、2-甲基戊烷、5-甲基十四烷和 2-甲基壬烷）的预测模型将先兆子痫与无并发症的妊娠区分开来（灵敏度 = 92.3%， 特异性=89.7%； 交叉验证灵敏度=88.5%， 特异性 = 79.3%)。 虽然很有前途，但这种呼气测试作为先兆子痫预测指标的临床价值仍然未知。 这可能是因为该研究仅关注氧化应激与先兆子痫的关系，而代谢途径不容忽视。

对后者的支持来自许多疾病（例如肾脏、血液和肝脏）的参与，这些疾病已被发现在先兆子痫期间释放挥发性生物标志物。

从更广泛的角度来看这项初步研究，需要纵向研究来确定氧化应激呼吸生物标志物的增加以及妊娠早期代谢途径的增加是否可以预测先兆子痫的发作。 虽然部分所需知识可以通过质谱技术获得，但这些技术的使用受到昂贵设备需求、操作此类仪器所需的高水平专业知识、采样和分析所需的速度、以及对预浓缩技术的需求（一种仅允许检测真实呼出气中发现的部分（15-20%）挥发性生物标志物的技术）。

要使先兆子痫的挥发性生物标志物检测成为临床现实，需要在特定先兆子痫挥发性生物标志物的知识和传感器开发方面取得一些进展。 基于纳米材料的化学传感器矩阵更有可能成为临床和实验室诊断工具，因为它们体积更小、更易于使用且成本更低。 用于挥发性生物标志物分析的理想化学传感器应该在存在水蒸气的情况下对非常低的分析物浓度敏感（因为呼吸样本含有 80-90% RH）。 此外，它应该对浓度的微小变化做出快速和不同的反应，并提供特定于给定暴露的一致输出。

目标：

该项目的目的是使用呼出气和/或血液样本中出现的挥发性生物标志物，使用一种简单且廉价的称为 NA-NOSE 的方法，早期检测“先兆子痫”和其他妊娠并发症。

第一阶段：该项目的第一阶段是比较患有“先兆子痫”的孕妇、被认为“正常怀孕”的孕妇和健康的“未怀孕”女性的挥发性生物标志物模式。

第二阶段：该项目的第二阶段是预测“先兆子痫”的能力，与当前临床实践中使用的其他潜在预测指标进行比较。

方法：

研究设计和大纲：

这项研究的第一阶段将集中在三组同意参与并签署知情同意书的年轻女性身上进行横断面呼气测试，该表格由拿撒勒医院的机构赫尔辛基委员会批准。

团体：

• 先兆子痫：30 名胎龄 >24 周且没有慢性疾病且未分娩且胎儿存活的先兆子痫孕妇。 先兆子痫定义为至少 4 小时但不超过 1 周的 2 次不同情况下的血压 >140/90 mm Hg 并伴有蛋白尿。 蛋白尿定义为尿液试纸值 >1+ (30mg/dL)，或 24 小时尿液收集的蛋白质排泄量 >300mg。
• 无并发症妊娠：30 例血压正常、胎龄>24 周、无慢性疾病、无产科问题、未分娩且胎儿存活的孕妇。
• 健康对照：30 名健康的未怀孕对照女性，主要从拿撒勒医院的员工中招募，她们身体健康，未服用药物，并且在收集呼吸之前的一年内没有分娩或怀孕。

NA-NOSE 的呼气测试采样以及血液样本将在 Technion 中完成。

化学分析：

LNBD 小组（Technion）将使用经典的多元线性回归模型和神经网络，确定每个有机功能化纳米传感器响应挥发性生物标志物（呼吸和血液样本）以及整个传感器阵列最显着的电气特征楷模。 将基于主成分分析和混沌参数寻求不同的线性和非线性算法，以降低数据的维度，并提取最重要的信息。 呼出的空气也将通过气相色谱/质谱 (GC-MS) 结合热解吸进行分析，以确定相关呼吸和血液样本中挥发性生物标志物的性质和组成。