文摘
本研究论文旨在评估一个默认的面板的预测作用的氧化应激(OS)生物标志物的早期识别高危婴儿催促及其验证通过与核磁共振相关结果。进行多中心前瞻性研究2012年3月至2015年4月在两个欧洲高等nicu。八十四项婴儿催促的风险(pH < 7, <−13更易/ L, 5阿普加< 5)登记。三染色体异常和一个被排除在外,因为缺乏血液样本。最后的人口是根据围产期缺氧的严重程度分为2组:轻度和中度催促和严重的催促。高级氧化蛋白质产物(AOPP), non-protein-bound铁(NPBI)和F2-isoprostanes (F2-IsoPs)测定在P1(4 - 6小时)血液样本,P2(24 - 72小时),和P3(5天),在两组。核磁共振成像对脑损伤的严重程度得分,使用修改后的Barkovich得分。1.4 GA的平均值为39.8周(SD),平均出生体重3538克(SD 660);37是女性和43岁男性。显著降低5阿普加分数,pH值,汤普森和更高的分数组II相比,组中发现了我出生时。第二组显示AOPP和NPBI水平显著高于组我(平均(SD) AOPP: 15.7(15.5)和34.1 (39.2), ;NPBI 1.1(2.5)和3.9 (4.4), 出生后不久(P1)。没有观察到不同操作系统生物标志物水平两组之间在P2和P3。回归模型,包括调整治疗体温过低,性别、出生后和时间,表明AOPP水平和男性都更高的脑损伤的风险因素得分(AOPP:或3.6,95%可信区间(1.1 - -12.2)和性别:或5.6,95%可信区间(1.2 - -25.7),职责)。新生儿重度窒息显示更高的操作系统比出生时患有轻度窒息。AOPP明显与MRI脑损伤的严重程度评估,特别是在男性。
1。介绍
出生窒息在很大程度上是公认为最常见的急性原因中断胎儿缺氧和脑损伤的最常见原因1]。目前,尽管进步提供的低温治疗在神经保护方面,改进长期的神经结果保持谦虚(2- - - - - -4]。20 -百分之五十的婴儿扼杀在新生儿期开发赶快死,和大约百分之二十五的幸存者将开发神经障碍,如脑瘫、认知障碍、学习障碍、感觉混乱和神经问题[5]。因此,最重要的一个目标的方式催促患者实际上仍然是确定的时期,潜在的破坏性因素的影响发生(1,2,5,6]。现在可以使用几种方法来检测脑损伤的类型和时间:常规产前测试,如胎儿cardiotocography;超声波;多普勒和羊水检查神经影像;aEEG;检测技术;和决心众多目前可用的生物标记。每个提供的信息不同表情的脑损伤和有一些局限性1,7]。核磁共振的黄金标准是脑损伤的早期评估催促后,不仅包括传统的神经影像学方法,还有先进的成像技术(醉酒驾车,1H-MRS和美国手语)(8- - - - - -11]。在这种情况下,特定的生物标记物的使用,将会增加生活的第一个小时内缺血的早期诊断新生儿可以帮助催促并及时识别可能有资格获得神经保护的新生儿。氧化应激参与了缺血脑损伤和炎症的机制,虽然脑损伤和操作系统之间的关系是非常复杂的和不完全清楚12- - - - - -15]。病理生理过程,导致脑损伤的发展实际上是几种机制的结合,外源性或内源性(缺氧、缺血、缺血再灌注、氧过多、炎症,和线粒体损伤),细胞生物学和氧化代谢的影响根据不同严重程度和持续时间的侮辱16]。此外,某些大脑区域尤其富含铁,释放的细胞在缺氧受损,这可能促进,通过芬顿反应,羟基自由基的形成和nitroperoxide使中枢神经系统更容易受到攻击的活性物种17]。此外,一个足月的婴儿的大脑,是富含多不饱和脂肪酸和低抗氧化剂,是特别容易受到自由基的攻击18]。增加氧化应激在缺氧胎儿和新生儿被分析发现一些生物标记:脂质过氧化的产物在呼气,血清丙二醛反应,血清isoprostanes,血清总氢过氧化物,高级氧化蛋白质产品,增加血清NPBI [18- - - - - -20.]。尽管有广泛的研究领域在过去的几年里,没有这样的生物标志物在临床实践验证。所以我们研究的目的是评估一个默认的面板的操作系统的预测作用生物标志物的早期识别高危婴儿缺血脑损伤及其验证通过与核磁共振相关。
2。方法
2.1。主题
八十四项科目,出生于2012年3月和2015年4月,与临床和生化催促的迹象,承认两个欧洲高等nicu的多中心前瞻性研究,连续注册。入选标准是围产期窒息的存在下列定义为至少三个标准:(1)宣布在胎儿后期监测或胎粪染色;(2)延迟性呼吸复苏,或通风至少10分钟;(3)阿普加分数< 5 5分钟;(4)动脉脐带血pH值与基础赤字< 7.1 > 16更易/ L或血清乳酸> 10更易/ L;(5)multiorgan失败,其次是脑病的症状,如改变警觉性,语气异常,喂养困难,或癫痫发作了汤普森的分数≥7 aEEG和/或异常的大脑活动;(6)体温过低的治疗开始后6小时内出生(4,7,21]。赶快分为轻度(一级),中等(二级),或严重(三级)根据标准描述到了Sarnat和硕士Sarnat22]。脑病的临床评估发生在出生后24和48小时。婴儿主要的先天性异常,大脑畸形,中枢神经系统感染、先天性代谢异常被排除在外。尽快进入新生儿重症监护后,所有的孩子们接受了例行检查,包括血液气体分析,开始aEEG和近红外线监测。低体温是出生后6小时内开始,持续了72 h,目的是为直肠给药测量体温33.5°C。七十二小时后体温过低开始,随后复温在每小时0.5°C。体温(°C)、心率、动脉血压和动脉氧饱和度(圣2)同时检测和监测aEEG参数,及其记录值都存储在个人电脑脱机分析(软件:保利5 Inspektor研究系统,阿姆斯特丹,荷兰)。从医院所有临床和人口数据收集记录。这项研究是医学伦理审查委员会批准这两个各自的大学医院,以书面通知父母的同意,获得根据《赫尔辛基宣言》。
2.2。氧化应激的方法
高级氧化蛋白质产物(AOPP), F2-isoprostanes (F2-IsoPs)和non-protein-bound铁(NPBI)都以血液样本,在常规测试和只有在获得父母的书面同意,在P1(出生后4 - 6小时),P2(出生后24 - 72 h)和P3(出生后5天)。对于每一个血液样本,2.5毫升的血液收集:1.3毫升EDTA(乙二胺四乙酸)管在两试管和1.2毫升(0.6毫升)含有肝素。这些样品立即被离心机(学监1,RTM 1500 T 4°C, 10分钟)去除细胞和获得上层清液,当时分为五个不同的微量管,其中一个包含二叔丁基对甲酚(丁羟甲苯),并存储在−80°C。随后获得的样本分析测量操作系统生物标志物。AOPP和F2-IsoPs检测到标记的蛋白质和脂质OS-induced损伤,分别的方法Witko-Sarsat et al .,标使用分光光度法,根据质/ MS方法发现了isoprostanes被Casetta et al。23,24]。校准了AOPP chloramine-T解决方案,吸收在340 nm碘化钾的存在。在测试井,200年μL的血浆稀释1:5磷酸盐溶液中(PBS)分布在96 -微量滴定板,和20μL(醋酸是补充道。在标准井,10毫升1.16碘化钾是添加到200年μ其次是20 L chloramine-T的解决方案μL醋酸。反应混合物的吸光度立即阅读在340纳米微型板块读者对包含200年的空白μL PBS, 10μL碘化钾,20μL醋酸。因为chloramine-T在340 nm的吸光度线性多达100μmol / L, AOPP被表示为μmol / L的chloramine-T等价物。NPBI检测标记的操作系统潜在风险,通过高效液相色谱使用Paffetti描述的方法等。25]。
2.3。MRI评分
根据临床情况,婴儿在出生后接受了核磁共振5岁±3天。静脉镇静在检查婴儿先生持续静脉行放置;别人收到口服镇静与水合氯醛(50 - 60毫克/公斤)。婴儿被裹进真空垫来减少运动,和耳套(EM的4个孩子,埃弗顿公园,澳大利亚)被用于听力保护装置。呼吸速率(荷兰飞利浦医疗系统,最好),心率,并经皮血氧饱和度(Nonin脉冲Oxymetry Nonin医疗,普利茅斯,MN)期间监测先生成像,在考试和新生儿学专家在场。脑损伤的严重程度评估通过使用传统的轴向T1, t2加权序列旋转回声,醉酒驾车,ADC地图。核磁共振成像进行回顾性分析由两个专家调查人员(LV和FG)对婴儿的结果也不清楚。受伤是基底神经节和花托得分与皮质参与相结合,集水区,和内囊后肢,通过修改Barkovich分数(表1),从0(无损害)11(大规模的脑损伤),前面描述的是预测催促后神经发育的结果(21,22]。
2.4。统计分析
使用SPSS进行描述性和推理分析第23节为Windows统计软件包(SPSS Inc .)、芝加哥,美国)。数据提出了均值和SD或中位数和四分位范围(IR)连续变量的描述性分析,而对于分类变量,绝对频率报告。进行对数转换为参数化的变量没有分布。《独立报》以及和Mann-Whitney测试使用,在适当情况下,对于所有病人特征进行比较,系统生物学测量在每个时间点,和性别差异。皮尔逊相关性和散点图,分别研究和可视化操作系统生物标志物和MRI评分之间的关系对于每一个时期的兴趣。纵向模型是建立分析操作系统生物标志物和脑损伤测量之间的关系通过Barkovich得分。性别、治疗,体温过低和时间的生命(对应于所选时间的血液样本收集)被引入到模型的混杂因素。ROC曲线进行发现MRI评分截止能够区分新生儿死亡的主要危险和新生儿有良好的结果。然后建立多变量逻辑回归模型来验证如果OS生物标志物水平的增加可能是神经损伤的危险因素,使用核磁共振测量。MRI评分被引入该模型分成两个的因变量,使用ROC曲线截止;性别、治疗,体温过低和时间的生命也考虑在模型中不与每个生物标志物。一个值< 0.05被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
八十四年登记的病人,三个染色体异常和一个被排除在外,因为缺乏血液样本。所以最后的人口由八十名婴儿平均39.8周的胎龄(SD 1.4),平均出生体重3538克(SD 660);37是女性和43岁男性。20个新生儿HIE的风险分类有轻微(Sarnat I), 1与温和的(Sarnat II),分类和59分类有严重的迹象催促(Sarnat III)。没有考虑轻度组体温过低,同时为体温过低严重组被认为是合格的。体温过低的治疗中一个是合格的;然而,他出生在一个周边医院,来得太迟(因此出生后6小时以上)来执行它。新生儿然后根据催促的严重程度分为两组:轻度和中度催促(不合格/迟到体温过低的治疗, )和严重的催促(资格体温过低的治疗, )。临床和生化的迹象,赶快为每个组报道在表2。没有一个婴儿轻微集团的发展为中度或重度HIE的迹象。
3.1。操作系统生物标志物和HIE-Comparison等级之间的关系随着时间的推移两组之间
轻/中度HIE组显示AOPP和NPBI水平显著低于严重HIE组时间P1 (AOPP (IR)中位数:9.4(13.6)和18.6 (19.5)μmol / L, 和NPBI位数(IR): 0.0(3.8)和2.4 (3.3)μmol / L, 职责。)(数据1(一)和1 (b))。没有观察到的差异在P2和P3 AOPP和NPBI水平(数字1(一)和1 (b))。没有其他差异F2-IsoP水平观察两组之间(图1 (c))。
(一)
(b)
(c)
严重HIE组显示也显著降低AOPP水平在男性比女性时间P1 (AOPP (IR)中位数:14.8(10)和27.6 (50.7)μmol / L, ;图2)。没有AOPP水平观察男性和女性之间的差异在P2和P3。没有发现NPBI和IsoP水平的差异之间的男性和女性。
3.2。MRI评分和生存
八十登记患者56例(70%)在产后5岁接受了核磁共振±3天:分别5 21(23%)的51轻/中度窒息组和重度窒息组59例(86%)的,根据他们的临床状况。每个MRI评分和相应的结果被发表在表3。
中华民国曲线识别新生儿死亡的主要危险和新生儿生存没有障碍被设定为一个MRI评分值为4.5(敏感性100%,特异性97.7%, ;图3)。MRI得分从0到4.5显示100%的敏感性和100%的真正负分数好神经的结果。相反,100%的神经发育不良的结果观察MRI评分值> 8.5。MRI评分绘制曲线显示4.5的最佳预测阈值的敏感性为100% (95% CI 63.06 -100)和特异性为97.7% (95% CI 88.2 - -99.9)。
(一)
(b)
3.3。操作系统生物标记物之间的关系,与MRI脑损伤的严重程度评估
纵多变量模型,调整了混杂因素,表现出显著的独立AOPP水平之间的联系(ln转换)和MRI评分( , 0.38,95% CI -2.22;图4(一)),这表明蛋白质的增加过氧化水平在生命的前五天是与严重的脑损伤。特别是男性显示氧化神经损伤的风险增加,作为光来自AOPP和脑损伤的男性之间的显著相关性( , ;图4 (b))。使用ROC曲线截止,进行多变量逻辑回归模型,以MRI评分为叉状分枝的因变量。最后一个模型证实AOPP水平和男性都更严重的脑损伤的危险因素(AOPP: = 3.6, 95%置信区间1.1 - -12.2和性别:= 5.6,95% CI 1.2 - -25.7,职责)。详细的增加AOPP对数刻度1增加3.6倍脑损伤的风险。至于其他两个生物标记,两个回归模型的水平呈负关联NPBI (ln)和MRI评分(线性模型: 1.69,95% CI−−0.18;物流模式:或= 0.20,95% CI 0.06 - -0.71)。没有发现显著关联之间的血浆水平IsoPs和MRI评分。
(一)
(b)
4所示。讨论
客观的诊断早期脑损伤的预测和决策是非常重要的术语与HIE新生儿。我们的研究表明,婴儿患有严重的出生窒息显示增加了操作系统水平比那些有轻度或中度窒息。特别是,操作系统水平的增加围产期突出显示了较高的血浆的积累水平的AOPP和膜蛋白氧化损伤指数。AOPP的高水平与脑损伤的增加相关显著,与MRI量化。在我们的研究中,男性,尽管出生时低层次的操作系统,在发展中脑损伤的风险最大,显示对氧化应激损伤的易感性增加。新生儿的大脑尤其容易受到氧化损伤,降低抗氧化能力和氧的高消费和高脂质浓度和化学活性物种,如自由铁(26,27]。自由基,这是连续生产过程中常见的细胞代谢过程,大大增加,尤其是在大脑层面,缺血事件之后。窒息和酸中毒导致事实在等离子体自由铁的释放,和自由铁本身负责进一步形成自由基,如isoprostanes和AOPP。新生儿的大脑,特别是富含多不饱和脂肪酸,是特别容易受到脂质过氧化在窒息,让不成熟的髓磷脂特别容易受到自由基的攻击(28]。操作系统来源于生产过剩的自由基主导缺乏抗氧化机制,包括超氧化物歧化酶的活性降低,过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX),因此参与缺氧缺血性脑损伤的发病机制(29日- - - - - -31日]。GPX产量的增加新生儿HIE的脑脊液中发现Vasiljević等人认为,这是一个活跃的分引起的氧化应激反应机制。此外,同一作者发现GPX活动增加与侮辱和缺氧脑损伤的严重程度31日]。催促后,增加操作系统尤其是在发生再灌注和再氧化阶段。在这个阶段,一些prooxidant自由铁释放和激活的酶(如一氧化氮合成,环氧酶,lipooxygenase,和黄嘌呤氧化酶)确定一个连锁反应,最终在自由基的生产,如剧毒过氧亚硝基,造成细胞损伤通过膜的过氧化脂质和破坏DNA和蛋白质(32,33]。所有这些机制的级联激活导致内皮损伤,毛细血管通透性增加,因此细胞毒性水肿;不久之后,还存在3和9的激活导致凋亡机制的激活(28,29日,32,34- - - - - -36]。等离子AOPP越高,终端产品的蛋白质过氧化反应,因此自由基损伤指数,更严重的是围产期分,证实了迄今为止在文献中报道,强调蛋白质的第一个目标是有毒的自由基的作用。增加了羰基化合物和表达的蛋白质氧化已被广泛证明和观察从最早的3小时后分的出现(18,37,38]。改变蛋白质分子作为自由基的一个陷阱,这进一步开始链式反应,恶化的损失。通常,这种类型的反应是由铁和铜等过渡金属催化,进入芬顿反应(39]。尤其是铁,铁蛋白的释放,尽管它也可能来源于转铁蛋白,血红蛋白、肌红蛋白、乳铁蛋白、细胞色素。在缺氧和随后的再氧化,铁从存储站点和转换为一种可检测血浆和细胞外空间,所谓的“自由铁”或NPBI。NPBI暴露水平的增加蛋白质和膜脂质自由基的攻击,从而氧化损伤(37,40]。在文献中,几项研究已经报道的角色自由铁后缺氧氧化损伤。Ciccoli等人表明,红细胞缺氧的婴儿比成人常氧释放更多的铁(41]。Buonocore等人报道的血浆水平NPBI高度预测宫内痛苦和脑损伤(42]。在我们的研究中,NPBI水平明显高于与严重的围产期窒息婴儿在生命的最初6个小时,而自由铁离子水平在这组婴儿显示出下降的趋势,可能与低体温的影响。事实上许多研究已经表明,低温治疗是有效的,不仅在减少脑损伤和改善长期的结果,但也在减少活性氧水平负责氧化损伤(38,43]。生产过剩自由铁是低氧诱导酸中毒的结果,我们推测,细胞代谢的恢复期间体温过低将导致减少自由铁释放的触发;同时,AOPP isoprostanes和表达在等离子体氧化细胞损伤持续增加。
尽管AOPP的水平显著差异强调出生时男孩和女孩之间,我们的研究证实了已经众所周知,有一个更高的男性对大脑氧化损伤的易感性。最近欧洲分析4500名儿童脑瘫事实上透露,脑瘫的发病率在男性比女性高30倍44]。这些性别差异在不成熟的大脑似乎与内在的染色体和激素的差异有关。雌激素的保护作用与操作系统,因此大多数男性易受氧化损伤已被大量研究报告(45- - - - - -47]。佐丹奴等人在动物模型证明雌激素调节大脑某些抗氧化酶的表达(paraoxonase 1和2 (PON1和PON2)),以这种方式增加女性神经元氧化损伤的电阻(46]。此外,尽管雌激素的神经保护作用是众所周知的,缺乏雌二醇在某些细胞的保护作用(PON2 PON2-knockout老鼠−−/)表明,雌性激素相关的神经保护机制可能会采取行动对抗自由基损伤(45,48]。存在男性和女性之间的差异在操作系统级别与激素状态和它们之间的关系也一直强调由Minghetti et al,另一项研究中,男性比女性更高的脂质过氧化和抗氧化能力降低,导致男性劣势的概念对自由基造成的损害(47]。尽管新的研究和研究项目的出现,确切的机制产生这些性别差异在很大程度上仍是未知的。
氧化应激的作用在新生儿发病率与自由基损伤的风险增加这些婴儿正在增长。然而,挑战仍然存在在婴儿的风险新生儿脑病的早期识别,确定时间和缺血脑损伤程度,和优化管理和治疗49]。尽管目前限制如需要特定的设备和特定的仪器来测量氧化应激生物标记结果与专家的需要实验室团队和高成本,使慢到达目标的过程中,研究人员目前正在开发一种生物标记面板中,可以成为有用的临床医生的治疗。
文学几近窒息新生儿的大脑成像通常使用核磁共振成像技术标准,执行后体温过低生命第一周结束时,定义在这些新生儿脑损伤的存在和程度和预后提供后续的神经损伤(50]。醉酒驾车允许识别的大脑结构异常在第一周,只有成为传统成像清晰可见的天7 - 10的生活(51,52]。
存在的氧化应激的生物标记物之间的联系,以生命的最初几个小时,通过神经成像和脑损伤成功评估强调的早期识别的可能性的新生儿脑损伤的风险更大,也突显出AOPP的有效性,作为操作系统的产品损坏的等离子体,因此神经损伤的生物标志物。也知道,缺血侮辱后,细胞损伤在能源基质12-48小时继续发展,我们建议引进新的神经保护策略和抗氧化剂在这样一个生命的早期阶段可能会改变这些婴儿的长期结果。
缩写
| ADC: | 表观扩散系数 |
| aEEG: | 振幅集成脑电图 |
| AOPP: | 先进的氧化蛋白产品 |
| 美国手语: | 动脉自旋标记 |
| 酒后驾驶: | Diffusion-weighted成像 |
| F2-IsoPs: | F2-isoprostanes |
| GPX: | 谷胱甘肽过氧化物酶 |
| 催促: | 缺血脑病 |
| 1H-MRS: | 氢核磁共振光谱学 |
| 高效液相色谱法: | 高效液相色谱法 |
| 质/女士: | 液相色谱串联质谱分析 |
| 检测: | 近红外光谱 |
| NPBI: | Non-protein-bound铁 |
| 操作系统: | 氧化应激 |
| PON1: | Paraoxonase 1 |
| PON2: | Paraoxonase 2。 |
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版这篇文章。
确认
本研究支持由托斯卡纳地区及卫生部和通用董事会的2011 - 2014年科学技术研究(项目号rf - 2009 1499651)。