Czy mocz, pobierany w nieinwazyjny sposób, może powiedzieć nam, co dzieje się w mózgu noworodka? Okazuje się, że tak. I to w zaskakująco dużym stopniu. Dowodzą tego wyniki badań prowadzonych przez naukowców Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum.
Każdego roku na świat przychodzą tysiące dzieci zagrożone uszkodzeniem mózgu. Do tej pory wykrywanie zmian w ośrodkowym układzie nerwowym było trudne, bo wiele procesów zachodzi „po cichu” – na długo zanim staną się widoczne w badaniach obrazowych. Naukowcy z Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum, którymi kierował prof. Przemko Kwinta, kierownik Katedry Pediatrii, sięgnęli więc po inną metodę.
Przez ostatnie 5 lat analizowali próbki moczu ponad 120 noworodków – zarówno wcześniaków, jak i dzieci urodzonych o czasie, wykorzystując najnowocześniejsze techniki proteomiki i metabolomiki w laboratoriach CDT-CARD. Pozwoliło to zajrzeć w głąb procesów biologicznych zachodzących w pierwszych dniach życia.
Wyniki pokazały, że wcześniaki różnią się od dzieci donoszonych już od pierwszych dni po urodzeniu pod względem składu białek i metabolitów w moczu, co odzwierciedla niedojrzałość ich układu odpornościowego, krzepnięcia i metabolizmu, a u dzieci z uszkodzeniem mózgu zachodzą trwałe i charakterystyczne zmiany w moczu, m.in. spada poziom białek budujących macierz mózgową (neurokan, agrekan, brewikan), a rośnie poziom cząsteczek związanych ze stresem komórkowym i stanem zapalnym (FABP). Naukowcy dowiedli także, że u noworodków z niedotlenieniem okołoporodowym w moczu pojawia się prawdziwa „burza biochemiczna” związana ze stresem oksydacyjnym i masywnym uszkodzeniem komórek. Równocześnie aktywują się naturalne procesy naprawcze, takie jak neutralizacja hemu uwalnianego z krwinek.
Badacze odkryli, że między 3 a 6 dobą życia w moczu wcześniaków pojawiają się wyjątkowo specyficzne markery biologiczne. To właśnie wtedy metabolizm dziecka zdradza najwięcej na temat późniejszych uszkodzeń mózgu. Z pomocą zaawansowanych modeli matematycznych udało się przewidzieć ciężkie uszkodzenie mózgu z dokładnością niemal 100 proc., bazując wyłącznie na danych z tego krótkiego okresu życia. Dla neonatologii może to mieć duże znaczenie. Stwarza bowiem możliwość wczesnej identyfikacji dzieci szczególnie zagrożonych, szybszego wdrażania terapii mogących chronić mózg czy też indywidualizować plan dalszej opieki.
Jednym z najbardziej obiecujących biomarkerów okazał się stosunek mleczanu do kreatyniny w moczu (ULCR): u wcześniaków z ciężkim uszkodzeniem mózgu jego wartość gwałtownie rosła już w 2 i 3 dobie życia i wskaźnik ten silnie korelował z nieprawidłowościami widocznymi później w badaniu rezonansu magnetycznego mózgu i spektroskopii rezonansu magnetycznego. Tak proste i tanie badanie mogłoby w przyszłości trafić do rutynowej diagnostyki w oddziałach intensywnej terapii noworodków.
Projekt pokazał również wyraźnie, że mózg wcześniaka choruje inaczej niż mózg noworodka z niedotlenieniem. Wcześniaki z uszkodzeniem mózgu wykazują metabolizm wskazujący na wieloetapowe, przewlekłe zaburzenia, w tym długotrwały stres energetyczny i nieprawidłową mielinizację, a dzieci po niedotlenieniu mają z kolei bardziej „nagłą”, burzliwą reakcję związaną ze stresem oksydacyjnym. Różnice te były uchwytne nie tylko w moczu, ale też w badaniach spektroskopii rezonansu magnetycznego, które ujawniły charakterystyczne odchylenia w metabolizmie wzgórza – kluczowej struktury pełniącej rolę centrum przekaźnikowego mózgu.
Projekt otwiera drogę do stworzenia nowej generacji biomarkerów pozwalających przewidywać uszkodzenia mózgu jeszcze zanim staną się widoczne w MRI, a to w przyszłości może pomóc we wdrażaniu terapii w najbardziej wrażliwym okresie – przekonuje prof. Przemko Kwinta.
Łukasz Wspaniały, źródło: UJ