Biomarcadores de angiogénesis y neuroreparación en sangre en la recuperación funcional durante terapia neurorehabilitadora tras el ictus

Abstract

La neurorehabilitació és l’únic tractament disponible per millorar l’estat funcional i la qualitat de vida després d’un ictus. Tanmateix, la variabilitat en els protocols respecte a la intensitat i freqüència del tractament posa de manifest la necessitat de personalitzar les teràpies segons l’afectació funcional del pacient i els recursos disponibles. Els biomarcadors sanguinis associats a l’ictus podrien guiar aquestes decisions clíniques, aportant informació sobre processos com la neuroplasticitat, la vasculogènesi i la regeneració axonal, essencials en la recuperació cerebral i la seva relació amb la rehabilitació post-ictus.

L’objectiu d’aquesta tesi és investigar l’impacte de la teràpia neurorehabilitadora i la seva intensitat després d’un ictus en la millora funcional i en els nivells sèrics d’angiogenina (ANG), endostatina (END), el Factor de Creixement i Diferenciació-10 (GDF-10), l’Activador del Plasminogen tipus Uroquinasa (uPA) i el seu receptor (uPA-Receptor) (uPA-R), com a possibles biomarcadors relacionats amb la neuroplasticitat en la recuperació associada a la rehabilitació post-ictus.

Metodològicament, la tesi es basa en un estudi prospectiu, observacional, longitudinal i multicèntric amb dues cohorts: pacients amb ictus en teràpia de rehabilitació (RHB) i subjectes de control (sense malalties neurològiques, malignes o inflamatòries conegudes). A més, els primers es van subclasificar en teràpia intensiva (IRT, mínim 15 h/setmana) i convencional (NO-IRT, <15 h/setmana). Hi van participar 6 centres amb avaluacions funcionals i mostres de sang recollides durant el seguiment (pre-RHB, 1 mes, 3 mesos i 6 mesos post-RHB). La cohort final inclou 62 pacients amb ictus i 43 controls. Els nivells dels biomarcadors es van determinar mitjançant ELISA juntament amb una bateria de proves funcionals.

Els resultats mostren que els pacients del grup IRT van aconseguir millores més ràpides (dins del primer mes) en diverses escales (CAHAI, FMA i FAC) i una ambulació comunitària més precoç (als 3 mesos). L’ANG va ser l’únic biomarcador amb diferències significatives entre grups, augmentant al mes només en IRT. Només ANG i END es van trobar significativament elevats respecte al grup control, sense diferències entre subgrups en la visita basal. Finalment, els nivells alts de GDF-10 o uPAR previs a la intervenció es van associar amb pitjors resultats als 6 mesos, mentre que les reduccions en END i els augments en GDF-10 després d’un mes es van correlacionar amb millors resultats.

En conclusió, aquesta tesi suggereix que la intensitat de la rehabilitació està associada a millores funcionals primerenques i que els canvis en ANG, END, GDF-10 i uPAR podrien ser biomarcadors útils per monitoritzar la recuperació durant la rehabilitació a llarg termini. Tot i això, calen nous estudis confirmatoris amb cohorts més àmplies.

La neurorehabilitación es el único tratamiento disponible para mejorar el estado funcional y la calidad de vida tras un ictus. Sin embargo, la variabilidad en los protocolos respecto a la intensidad y frecuencia del tratamiento resalta la necesidad de personalizar las terapias según la afectación funcional del paciente y los recursos disponibles. Los biomarcadores sanguíneos asociados al ictus podrían guiar estas decisiones clínicas, al aportar información sobre procesos como neuroplasticidad, vasculogénesis y regeneración axonal, claves en la recuperación cerebral y su relación con la rehabilitación post-ictus.

El objetivo de la presente tesis es la de investigar el impacto de la terapia neurorehabilitadora y su intensidad después del ictus en la mejora funcional y en los niveles séricos de angiogenina (ANG), Endostatina (END), el Factor de Crecimiento y Diferenciación-10 (GDF-10), el Activador del Plasminógeno tipo Uroquinasa (uPA) y su Receptor (uPA-Receptor)(uPA-R), como possibles biomarcadores sanguíneos relacionados con la neuroplasticidad en la recuperación asociada a la rehabilitación post-ictus. Metodológicamente la presente tesis se basa en un estudio prospectivo, observacional, longitudinal y multicéntrico con dos cohortes de estudio: pacientes con ictus en terápia de rehabilitación (RHB) y sujetos de control (sin enfermedades neurológicas, malignas o inflamatorias conocidas). Además, los primeros se subclasificaron entre aquellos que realizaron terapia de rehabilitación intensiva (IRT, mínimo 15 h/semana) vs. terapia convencional (NO-IRT, <15 h/semana). Participaron un total de 6 centros, con evaluaciones funcionales y toma de muestras de sangre durante el seguimiento (pre-RHB, y 1-mes, 3-meses y 6-meses post-RHB). La cohorte final incluye 62 pacientes con ictus y 43 controles. Los niveles séricos de los biomarcadores en estudio se determinaron mediante la técnica de ELISA junto con una batería de pruebas funcionales durante el seguimiento.

Los resultados muestran que el número de horas semanales de terapia fue significativamente diferente entre grupos, con mejoras funcionales y significativas. Sin embargo, los pacientes en el grupo IRT mostraron mejoría más temprana (dentro de 1 mes) en varias escalas (CAHAI, FMA y FAC) y lograron de manera más temprana la ambulación comunitaria (a los 3 meses). En relación a los biomarcadores, solamente ANG sérica mostro diferencias significativas entre los grupos IRT y NO-IRT durante el seguimiento (elevándose al mes solamente en el grupo IRT). En relación a los nivels de los 5 biomarcadores estudiados, solamente ANG y END se encontraron elevados significativamente respecto a la cohorte control y en ningún caso se encontraron diferencias entre sub-grupos de rehabilitación en la visita basal. Finalmente, el valor pronóstico de los biomarcadores estudiados, esta tesis muestra como los niveles altos de GDF-10 o uPAR basales previos a la intervención se relacionaron con puntuaciones desfavorables durante el seguimiento a 6 meses de forma significativa (para el test de marcha de 10 metros, MRC o FMA ), mientras que aquellos pacientes que tras un mes de terapia presentaron mayores reducciones en los niveles séricos de END o mayores aumentos en los de GDF-10, obtenían mejores puntuaciones (para los tests FMA, MRC CAHAI o el Índice de Barthel).

En conclusión, esta tesis se presenta como un estudio único de la evolución funcional en relación a biomarcadores séricos en pacientes en rehabilitación post-ictus que sugiere una asociación de la intensidad de la rehabilitación con mejoras funcionales tempranas y conecta este proceso con cambios de la ANG. También postula otras moléculas relacionadas con mecanismos de neuroplasticidad y regneración axonal como END, GDF-10 y uPAR como potenciales biomarcadores para monitorizar la recuperación de los pacientes durante las intervenciones de rehabilitación a largo plazo. Todo ello, con la necesidad de realizar nuevos estudios confirmatorios en chortes más amplias.

Neurorehabilitation is the only available treatment to improve functional status and quality of life after a stroke. However, variability in treatment protocols regarding intensity and frequency highlights the need to personalize therapies based on the patient’s functional impairment and available resources. Blood biomarkers associated with stroke could guide clinical decisions by providing information on processes such as neuroplasticity, vasculogenesis, and axonal regeneration, which are key to brain recovery and its relationship with post-stroke rehabilitation.

This thesis aims to investigate the impact of neurorehabilitation therapy and its intensity after stroke on functional improvement and serum levels of angiogenin (ANG), endostatin (END), Growth and Differentiation Factor-10 (GDF-10), Urokinase-type Plasminogen Activator (uPA), and its receptor (uPA-Receptor) (uPA-R) as potential biomarkers of neuroplasticity in recovery associated with post-stroke rehabilitation.

Methodologically, the thesis is based on a prospective, observational, longitudinal, and multicenter study with two cohorts: stroke patients undergoing rehabilitation therapy (RHB) and control subjects (without known neurological, malignant, or inflammatory diseases). The stroke patients were further classified into intensive rehabilitation therapy (IRT, minimum 15 h/week) and conventional therapy (NO-IRT, <15 h/week). A total of 6 centers participated, collecting functional evaluations and blood samples during follow-up (pre-RHB, and at 1, 3, and 6 months post-RHB). The final cohort included 62 stroke patients and 43 controls. Biomarker levels were determined using ELISA along with a battery of functional tests.

The results showed that IRT patients achieved faster improvements (within the first month) in several scales (CAHAI, FMA, and FAC) and reached community ambulation earlier (at 3 months). ANG was the only biomarker with significant differences between groups, increasing at 1 month only in the IRT group. Only ANG and END were significantly elevated compared to controls, with no differences between subgroups at baseline. High baseline levels of GDF-10 or uPAR were associated with worse outcomes at 6 months, while reductions in END and increases in GDF-10 after 1 month correlated with better outcomes.

In conclusion, this thesis suggests that rehabilitation intensity is associated with early functional improvements and that changes in ANG, END, GDF-10, and uPAR could serve as valuable biomarkers to monitor long-term recovery during rehabilitation. Further confirmatory studies with larger cohorts are needed.