Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 1.736
5-Year Impact Factor – 2.135
Index Copernicus  – 168.52
MEiN – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2010, vol. 19, nr 2, March-April, p. 177–183

Publication type: original article

Language: English

1H Magnetic Resonance Spectroscopy of Urine for the Assessment of Renal Dysfunction in Healthy Pregnant Women

1H spektroskopia rezonansu magnetycznego moczu w ocenie zaburzeń czynności nerek u zdrowych kobiet będących w ciąży

Aleksandra K. Majewska1,, Tomasz Janus2,, Elżbieta Ronin-Walknowska1,, Tomasz Płonka1,, Krzysztof S. Borowiak2,

1 Department of Maternal and Fetal Medicine and Gynecology, Pomeranian Medical University, Szczecin, Poland

2 Department of Forensic Medicine, Pomeranian Medical University, Szczecin, Poland

Abstract

Background. Pregnancy is associated with adaptive alterations affecting almost all organs and systems of the female body and is also a time when pathologies appear which would otherwise remain asymptomatic for many years. 1H Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-MRS) of urine, a modern diagnostic method, can disclose discrete changes in organ function. It seemed interesting to search for pregnancy-dependent renal pathology in healthy women and thus prognosticate progression to overt disease after pregnancy.
Objectives. To determine whether physiological pregnancy is accompanied by alterations in renal structures detectable by 1H-MRS of urine and to assess the type and reversibility of alterations.
Material and Methods. Eighty women were enrolled in two groups: a study group (B) consisting of 40 healthy pregnant women and a control group (K) of 40 healthy nulligravida women. Enrollment criteria included normal health status, unrevealing physical and gynecological examination, and normal results of laboratory tests (complete blood count, urea, creatinine, uric acid, urinalysis). MRS of urine and laboratory tests were done in group B during each trimester (B1, B2, and B3, i.e. the 1st, 2nd, and 3rd trimesters, respectively) and six weeks after delivery (BP). In group K, the tests were done only once. The spectra were processed with MestReC software and then multidimensional statistical analysis using Unscrambler software was performed. The results were presented as the distribution of the variables in multidimensional space.
Results. The patterns in multidimensional space revealed a clustering of points when comparing the first and third trimesters of pregnancy and comparing the third trimester and the healthy non-pregnant women. Also, a partial clustering of points comparing healthy non-pregnant and pregnant women after the puerperium was noticeable.
Conclusion. Differences in 1H-MRS profiles of urine between healthy pregnant and non-pregnant women reflect alterations of specific structures of the kidney accompanying pregnancy. In the majority of patients the effect of pregnancy on renal tubules is transient and (presumably) does not lead to permanent lesions.

Streszczenie

Wprowadzenie. Niejednokrotnie podczas ciąży pierwotnie fizjologicznej dochodzi do ujawnienia się chorób, których symptomy mogłyby pojawić się wiele lat później. 1H-MRS moczu można zaliczyć do najnowszych technik analitycznych, wystarczająco czułych, by wykryć dyskretne zmiany w funkcji narządów. Interesujące wydaje się poszukiwanie zmian czynności nerek związanych z ciążą fizjologiczną, których obecność mogłaby poprzedzać wystąpienie jawnej choroby nerek po okresie ciąży.
Cel pracy. Określenie, czy ciąża fizjologiczna powoduje możliwe do wykrycia za pomocą badania 1H-MRS moczu zmiany w strukturach nerek oraz jaki jest charakter i trwałość ewentualnych zmian.
Materiał i metody. Badaniami objęto 80 kobiet, podzielonych na dwie grupy: badaną (B) – 40 zdrowych ciężarnych i kontrolną (K) – 40 zdrowych nieciężarnych nieródek. Kryteria włączenia do badań dla obu grup obejmowały: dobry stan ogólny, brak odchyleń w badaniu fizykalnym oraz ginekologicznym, prawidłowe wyniki badań laboratoryjnych. W obu grupach pacjentek wykonano badania laboratoryjne krwi: oznaczenie morfologii, mocznika, kreatyniny i kwasu moczowego, badanie ogólne moczu i badanie moczu techniką 1H-MRS. Pomiary wykonywano w grupie B czterokrotnie: w każdym trymestrze ciąży oraz sześć tygodni po porodzie. W grupie kontrolnej badania wykonano raz. Widma rezonansowe moczu poddano obróbce w programie MestReC, a następnie statystycznej analizie wielowymiarowej (PCA) w programie Unscrambler. Wyniki przedstawiono w formie rozkładu zmiennych w przestrzeni wielowymiarowej w układzie przestrzennym.
Wyniki. Rozkład zmiennych w przestrzeni wielowymiarowej wykazuje tendencję do grupowania się punktów odpowiadających danym dla profili moczu z pierwszego i trzeciego trymestru ciąży w różnych obszarach przestrzeni wielowymiarowej. Porównanie rozkładu punktów odpowiadających danym z profili moczu zdrowych nieciężarnych oraz pacjentek po okresie połogu wskazuje na częściowe, aczkolwiek niezupełne nakładanie się zajmowanych przez nie obszarów.
Wnioski. Różnice w profilach 1H-MRS moczu między zdrowymi ciężarnymi a nieciężarnymi odzwierciedlają zmiany związane z ciążą obecne w specyficznych strukturach nerki. Ciąża fizjologiczna wpływa obciążająco na cewki nerkowe, u większości pacjentek jest to jednak działanie przejściowe i prawdopodobnie nie prowadzi do trwałych uszkodzeń.

Key words

MRS, urine, reproductive and urinary physiology, kidney tubules

Słowa kluczowe

MRS, mocz, fizjologia rozrodu i układu moczowo-płciowego, kanaliki nerkowe

References (16)

  1. Samuels-Kalow ME, Funai EF: Is pregnancy a stress test? Contemporary OB/GYN 2007, 52, 10, 59.
  2. Kempiak J: Zmiany ustrojowe w przebiegu ciąży. In: Położnictwo i ginekologia. Eds.: Bręborowicz GH. PZWL, Warszawa 2005, 41–53.
  3. Cunningham FG, Leveno KJ, Bloom SL, Hauth JC, Gilstrap III LC, Wenstrom KD: Williams Obstetrics 21st edition. New York: McGraw-Hill 2005, 122–150.
  4. Neild GH, Foxall PJD, Lindon JC, Holmes EC, Nicholson JK: Uroscopy in the 21st century: high-field NMR spectroscopy. Nephrol Dial Transplant 1997, 12, 404–417.
  5. Zuppi C, Messana I, Forni F et al.: 1H NMR spectra of normal urines: Reference ranges of the major metabolites. Clin Chim Acta 1997, 265, 85–97.
  6. Sims EA: Renal function in normal pregnancy. Clin Obstet Gynecol 1968, 11, 2, 461–472.
  7. Lichodziejewska-Niemierko M, Rutkowski B: Nerki a ciąża. In: Nefrologia. Eds.: Książek A, Rutkowski B. Czelej, Lublin 2004, 607–617.
  8. Nicholson JK, Timbrell JA, Sadler PJ: Proton NMR spectra of urine as indicators of renal damage. Mercuryinduced nephrotoxicity in rats. Mol Pharmacol 1985, 27, 644–651.
  9. Hauet T, Baumert H, Gibelin H et al.: Noninvasive monitoring of citrate, acetate, lactate, and renal medullary osmolyte excretion in urine as biomarkers of exposure to ischemic reperfusion injury. Cryobiology 2000, 41, 280–291.
  10. Janus T, Borowiak K, Rozwadowski Z, Machoy-Mokrzyńska A, Suchocka J: Changes in urine metabolic profiles in patients with chronic intake of amphetamine and opiates revealed using 1H NMR spectroscopy with pattern recognition technique. Acta Toxicol 2006, 14, 1–2, 111–116.
  11. Foxall PJD, Singer JM, Hartley JM et al.: Urinary proton magnetic resonance studies of early ifosfamide-induced nephrotoxicity and encephalopathy. Clin Cancer Res 1997, 3, 1507–1518.
  12. Halligan S, Byard SJ, Spencer AJ, Gray TJB, Harpur ES, Bonner FW: A study of the nephrotoxicity of three cephalosporins in rabbits using 1H NMR spectroscopy. Toxicol Lett 1995, 81, 15–21.
  13. Zuppi C, Messana I, Forni F, Ferrari F, Rossi C, Giardina B: Influence of feeding on metabolite excretion evidenced by urine 1H NMR spectral profiles: a comparison between subjects living in Rome and subjects living at arctic latitudes (Svaldbard). Clin Chim Acta 1998, 278, 75–79.
  14. Mulder TP, Rietveld AG, van Amelsvoort JM: Consumption of both black tea and green tea results in an increase in the excretion of hippuric acid into urine. Am J Nutr 2005, 81, Suppl 1, 256–260.
  15. Van Dorsen FA, Daykin CA, Mulder TP, Van Duynhoven JP: Metabonomics approach to determine metabolic differences between green tea and black tea consumption. J Agric Food Chem 2006, 54, 18, 6929–6938.
  16. Holmes E, Loo RL, Stamler J, Bictash M et al.: Human metabolic phenotype diversity and its association with diet and blood pressure. Nature 2008, 453, 7193, 396–400.