Marcadores biológicos tras la hemorragia intracerebral y su relación con la evolución clínico-radiológica

Abstract

La hemorragia intracerebral (HIC) constituye un 15% de todos los ictus y está asociada a una elevada tasa de morbi-mortalidad. En muchos casos, en la evolución clínica, existe un crecimiento precoz de la HIC y/o la aparición de edema rodeando a la lesión que se pueden acompañar de deterioro neurológico. Aunque se desconoce en gran parte la fisiopatología subyacente a estos fenómenos, sabemos que tras el sangrado inicial, se desencadenan una serie de procesos que contribuyen al daño cerebral secundario producido por la HIC. En dichos procesos participan una serie de moléculas susceptibles de ser utilizadas como marcadores biológicos de la evolución clínica y radiológica de los pacientes que presentan una HIC.<br/>Los objetivos de esta tesis son:<br/>1.- Revisar la literatura referente a dichos procesos.<br/>2.- Determinar los niveles en plasma de diversos marcadores biológicos relacionados con sistemas de coagulación/fibrinólisis (D-dímero), con daño glial (proteína S100B), con sistemas proteolíticos (metaloproteasas de matriz MMP-2, MMP-3, MMP-9, y sus inhibidores tisulares TIMP-1 y TIMP-2) y con mecanismos de apoptosis (caspasa-3 y Fas soluble) en una amplia muestra de pacientes con HIC.<br/>3.- Relacionar las determinaciones obtenidas con la evolución clínica y radiológica posterior.<br/>4.- Determinar el papel del sistema Fas/Fas ligando en el tejido cerebral tras la HIC.<br/>Entre todos los procesos descritos toman un papel predominante, en fases iniciales, la coagulación de la sangre y los fenómenos de inflamación. En fases más tardías, el daño cerebral se agrava por la participación de enzimas proteolíticas y de sustancias derivadas de la lisis de los eritrocitos, entre otros.<br/>También se produce la muerte por necrosis y apoptosis de las células de la región que rodea a la hemorragia.<br/>En nuestros pacientes, todos los marcadores biológicos a estudio se encontraron de forma basal elevados en plasma (a excepción de Fas soluble, TIMP-2 y caspasa-3, que se encontraron por debajo o dentro del rango de normalidad) y presentaron un perfil temporal (24 horas, 48 horas, 7º día y tercer mes) característico para cada una de ellos. <br/>Los niveles basales de D-dímero> 1900 ng/mL fueron predictores independientes del deterioro neurológico precoz (OR 4.5, 95% IC 1.03 a 20.26; p=0.045) junto a la presión arterial sistólica>182 mmHg (OR 6.8, CI 1.25 a 36.9, p=0.026). Los niveles de D-dímero también se asociaron a la mortalidad durante la primera semana siendo predictores independientes de ésta, junto al volumen inicial de la HIC>30 mL.<br/>La proteína S100B se correlacionó directamente con el volumen inicial de la HIC (r=0.45, p<0.0001). Los pacientes con niveles más elevados de proteína S100B presentaron una peor evolución clínica inicial (deterioro neurológico precoz) y final (mRS>2 al tercer mes).<br/>La MMP-9 y su inhibidor TIMP-1 se asociaron al edema perihematoma basal y la MMP-3 se asoció al volumen residual y a la mortalidad al tercer mes.<br/>Entre los marcadores de apoptosis, el Fas soluble sufrió un descenso inicial (1as 24 horas) significativo, y se asoció al crecimiento posterior del edema. <br/>Por último, la expresión del receptor de muerte celular Fas y de su ligando (FasL) se encontró aumentada en las áreas del tejido cerebral perihematoma con respecto a las áreas del hemisferio contralateral y a zonas sanas del hemisferio ipsilateral, sugiriendo un papel de este sistema en la muerte celular por apoptosis en la región del perihematoma.

Intracerebral hemorrhage (ICH) accounts for 15% of all stroke and exposes patients to high rates of mortality and poor functional outcome. <br/>Early hematoma growth and perihematomal edema (PE) formation are considered determinants of early neurological worsening and poor outcome.<br/>After the initial bleeding, some molecular processes appear and contribute to the secondary brain damage. In this context, biological markers of these processes may add early prognostic information and be suitable targets for therapeutic research.<br/>The aims of the present thesis are:<br/>1. To review the literature regarding the molecular processes involved in ICH.<br/>2. To determine plasma level of biomarkers related to coagulation/fibrinolysis systems (such as D-dimer), of biomarkers related to glial damage (such as S100B), of biomarkers related to some proteolytic systems (such as metalloproteinases MMP-2, MMP-3 and MMP-9, and their tissular inhibitors TIMP-1 and TIMP-2) and of biomarkers involved in apoptosis (soluble Fas and caspase-3).<br/>3. To study the relationship among these biomarkers and the clinical and radiological outcome in ICH patients.<br/>4. To determine the role of Fas receptor/Fas ligand system in cerebral tissue after ICH.<br/>Coagulation and neuroinflammation has been reported as the main processes at the early stages and after them, clot lysis and some metalloproteinases may contribute to further brain damage. Cellular death in the tissue surrounding the hematoma has also been described to be present after ICH. <br/>In our patients, all biomarkers studied were increased at baseline (except for soluble Fas, TIMP-2 and caspase-3 which concentrations were below or within the normal range). Each one of them presented a characteristic temporal profile (24 hours, 48 hours, 7th day and third month determinations).<br/>Baseline D-dimer level>1900 ng/mL independently predicted neurological worsening (OR 4.5, 95% CI 1.03 to 20.26; p=0.045) besides systolic blood pressure>182 mmHg (OR 6.8, CI 1.25 to 36.9; p=0.026). Baseline D-dimer level was also associated with mortality within the first week. Moreover, ICH volume<30 mL (OR 19.13, CI 95% 2.06 to 177; p=0.009) and D-dimer level> 1900 ng/mL (OR 8.75; 95% CI 1.41 to 54.16; p=0.020) emerged as independent predictors of mortality.<br/>S100B was closely correlated to baseline ICH volume (r=0.45, p<0.0001). Increased level of this protein was associated with a worse early and late clinical outcome. <br/>Among metalloproteinases and their tissular inhibitors, MMP-9 and TIMP-1 were associated with baseline perihematomal edema volume, whereas MMP-3 was related to the residual cavity volume and third month mortality.<br/>Regarding apoptosis, soluble Fas level showed an initial decrease and it was associated with further edema growing. <br/>Finally, the expression of Fas receptor and its ligand (Fas ligand) were found higher at perihematomal areas than in the areas from the contralateral hemisphere or from a healthy area in the ipsilateral hemisphere, suggesting a role for the activation of this system in apoptosis after ICH.