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Biomarkers of Endothelial Activation in Delayed Cerebral Ischemia after Aneurysmal Subarachnoid Hemorrhage: A Prospective Cohort Study

Published online by Cambridge University Press:  24 February 2025

Maartje F. Serlé*
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands
Maud A. Tjerkstra
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands
Bert A. Coert
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands Amsterdam Neuroscience Centre, Neurovascular Disease, Amsterdam, the Netherlands
Rene Post
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands Amsterdam Neuroscience Centre, Neurovascular Disease, Amsterdam, the Netherlands
W. Peter Vandertop
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands Amsterdam Neuroscience Centre, Neurovascular Disease, Amsterdam, the Netherlands
Dagmar Verbaan
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Neurosurgery, University of Amsterdam, Neuroscience Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands Amsterdam Neuroscience Centre, Neurovascular Disease, Amsterdam, the Netherlands
Nicole P. Juffermans
Affiliation:
Amsterdam UMC, Department of Intensive Care, Laboratory of Experimental Intensive Care Medicine and Anesthesiology (LEICA), University of Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands Department of Intensive Care, Erasmus MC, Rotterdam, the Netherlands
*
Corresponding author: Maartje F. Serlé; Email: m.f.serle@amsterdamumc.nl
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Abstract

Background:

Endothelial cell activation seems to be an important process in the multifactorial pathophysiology of delayed cerebral ischemia (DCI) and subsequent poor clinical outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH).

Aim:

To assess the association between biomarker levels of endothelial activation and the occurrence of DCI and poor clinical outcome six months after aSAH.

Methods:

Between October 2018 and November 2020, 75 aSAH patients were included. Blood samples were taken on admission, days 3–5 and days 9–11 after aSAH. Ten patients with unruptured intracranial aneurysms served as controls. Poor outcome was assessed at six months, defined by a modified Rankin Scale score of 4–6. The cohort was dichotomized into patients with and without DCI and good and poor outcomes. Biomarker levels of von Willebrand factor (vWF), E-selectin, thrombomodulin, syndecan-1 and matrix metalloproteinase (MMP-9) were analyzed and compared between groups by a T-test or Mann–Whitney U test, depending on the normality of the data.

Results:

Twelve (16.0%) patients developed DCI, and 39 (41.9%) patients had poor outcomes at six months post-aSAH. None of the biomarkers showed significant differences between patients with and without DCI. vWF and syndecan-1 were elevated on admission and on days 9–11 in patients with poor outcomes (p < 0.05 and p = 0.02, respectively).

Conclusion:

Levels of vWF, E-selectin, thrombomodulin, syndecan-1 and MMP-9 were not associated with the occurrence of DCI, although higher levels of vWF and syndecan-1 were associated with poor outcome at six months. Further research is needed to establish the role of these biomarkers in aSAH patients.

Résumé

RÉSUMÉ

Biomarqueurs de l’activation des cellules endothéliales dans le cas de l’ischémie cérébrale retardée à la suite d’une hémorragie sous-arachnoïdienne due à un anévrisme : une étude de cohorte prospective.

Contexte :

L’activation des cellules endothéliales semble être un processus important en lien avec la physiopathologie multifactorielle de l’ischémie cérébrale retardée (ICR) et de mauvais résultats cliniques consécutifs à une hémorragie sous-arachnoïdienne due à un anévrisme (HSAa).

Objectif :

Évaluer l’association entre les biomarqueurs de l’activation des cellules endothéliales, l’ICR et de mauvais résultats cliniques six mois après une HSAa.

Méthodes :

Entre octobre 2018 et novembre 2020, 75 patients victimes d’une HSAa ont été inclus dans cette étude. Des échantillons de sang ont été prélevés lors de leur admission, entre le troisième et le cinquième jour et enfin entre le neuvième et le onzième jour après l’HSAa. À noter que 10 patients victimes d’anévrisme intracrânien non rompu ont servi de témoins. L’obtention de mauvais résultats cliniques a été évaluée au bout de six mois et a été définie par un score de 4 à 6 sur l’échelle modifiée de Rankin. Cette même cohorte a été par la suite dichotomisée entre, d’une part, des patients avec et sans ICR et, d’autre part, entre ceux ayant obtenu des bons et des mauvais résultats cliniques. Les niveaux des biomarqueurs du facteur de von Willebrand (FVW), de sélectine E, de thrombomoduline, de syndecan-1 et de MMP-9 ont été analysés et comparés entre les groupes au moyen d’un test de Student ou d’un test U de Mann-Whitney, et ce, en fonction de la normalité des données.

Résultats :

Au total, ce sont 12 patients (16,0 %) qui ont donné à voir une ICR alors que 39 d’entre eux (41,9 %) ont obtenu de mauvais résultats cliniques six mois après une HSAa. Aucun des biomarqueurs n’a montré de différences notables entre les patients victimes ou non d’une ICR. Les niveaux de FVW et de syndecan-1 étaient élevés lors de l’admission, ainsi qu’entre le neuvième et le onzième jour, chez les patients dont les résultats cliniques étaient mauvais (respectivement p < 0,05 et p = 0,02).

Conclusion :

Les niveaux de FVW, de sélectine E, de thrombomoduline, de syndecan-1 et de MMP-9 ne sont pas associés à l’apparition d’une ICR, bien que des niveaux plus élevés de FVW et de syndecan-1 soient associés à des résultats cliniques défavorables au bout de six mois. Des recherches supplémentaires sont donc nécessaires pour établir le rôle de ces biomarqueurs chez les patients ayant souffert d’une HSAa.

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Copyright
© The Author(s), 2025. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Table 1. Baseline characteristics of 75 aSAH and 10 control patients

Figure 1

Table 2. Median and interquartile range (IQR) marker concentration in the control group (n = 10), compared to subarachnoid hemorrhage (SAH) patients at admission (T0), on days 3–5 (T1) and days 9–11 (T2)

Figure 2

Figure 1. Median levels with interquartile range of (A) von Willebrand factor (vWF), (B) E-selectin, (C) thrombomodulin, (D) syndecan-1 and (E) matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in patients with and without delayed cerebral ischemia (DCI) on admission (T0), on days 3–5 (T1) and days 9–11 (T2).

Figure 3

Figure 2. Median levels with interquartile range of (A) von Willebrand factor (vWF), (B) E-selectin, (C) thrombomodulin, (D) syndecan-1 and (E) matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in patients with poor outcome and good outcome, on admission (T0), on days 3–5 (T1) and days 9–11 (T2).

Supplementary material: File

Serlé et al. supplementary material

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