Акушерське ожиріння асоціюється з гіпербілірубінемією новонароджених з високою поширеністю у корінних гавайців та жінок з островів Тихого океану

Анотація

Ожиріння та вагітність ставлять печінку під обмінний стрес, проте взаємодії між акушерським ожирінням та метаболізмом білірубіну не вивчались. Ми визначили зв'язок між ожирінням, рівнем білірубіну у матері та новонародженого та ферментом уридин 5'дифосфат-глюкуронозилтрансферази 1A1 (UGT1A1), який елімінує білірубін. Фармакокінетичним моделюванням печінки дорослих аналізували на експресію, активність та кліренс білірубіну UGT1A1. Потім аналізували відповідні сироватки для матері та новонароджених (N = 450) на загальний та некон’югований білірубін. Асоціації між ожирінням, UGT1A1, гіпербілірубінемією матері та новонародженого визначали статистично за допомогою кореляційного аналізу (тест Пірсона), а також між категоріями (одностороння ANOVA). Хворобливе ожиріння знизило рівень печінкового білка UGT1A1, активність та кліренс білірубіну (P Ключові слова: білірубін, фармакологія розвитку, глюкуронізація, жовтяниця

Вступ

Ожиріння є найпоширенішим акушерським синдромом високого ризику і пов'язане зі збільшенням частоти ускладнень вагітності та новонароджених. 1 Вплив ожиріння на ускладнення вагітності, незалежно від культури та етнічної приналежності, включає стрес-ефекти вагітності на функції печінки (наприклад, гестаційний діабет). Однак опосередковане ожирінням інгібування метаболізму білірубіну у матері та дитини, що розвивається, раніше не вивчалося. Ферменти уридин 5'дифосфат-глюкуронозилтрансферази (UGT) є надсімейством білків, які відповідають за кліренс ендогенних та екзогенних субстратів шляхом прямого кон'югування великого водорозчинного залишку цукру глюкуронової кислоти. 2 Ці ферменти містяться в тканинах по всьому тілу, з найвищим вираженням у печінці, нирках і тонкому кишечнику. 3 Фермент UGT1A1 є єдиним шляхом кліренсу для метаболізму білірубіну і не активний у печінці плода або при народженні, що призводить до підвищення рівня некон'югованого білірубіну (гіпербілірубінемія) у матері та новонароджених. 4

Оскільки UGT1A1 в значній мірі не працює у печінці плода, 5-7 детоксикація білірубіну під час вагітності здійснюється материнською печінкою та плацентою. 8 - 10 Отже, пригнічення материнського UGT1A1 під час вагітності може бути небезпечним. Більше того, навіть при нормальних неускладнених вагітностях незрілий розвиток UGT1A1 в поєднанні з розпадом еритроцитів при народженні зазвичай спричиняє високий рівень вільного білірубіну та жовтяниці новонароджених. 11 Якщо їх не лікувати, це може призвести до ядерної хвороби та порушення неврологічного розвитку. 12 Хоча поширеність керніктуру становить 2,7 на 100 000 живонароджених у Північній Америці та Європі, поширеність у сто разів вища - 2,7 на 1000 народжень у країнах, що розвиваються. 13 Також виникає занепокоєння щодо наслідків гіпербілірубінемії у недоношених новонароджених, які є більш тонкими, ніж у недоношених дітей, але потенційно такими ж шкідливими. 14

Предмети та методи

Взаємодія між ожирінням та рівнем білірубіну в сироватці крові

Ожиріння визначалося за індексом маси тіла (ІМТ) наступним чином: Низька вага = 2. Підвищений некон'югований білірубін у сироватці крові визначався як загальний білірубін ≥ 0,5 мг/дл, прямий білірубін 25

Клінічні лабораторії ТОВ «Гаваї» (Aiea, Гаваї, США) аналізували сироватки матері (зібрані при народженні) на вміст загального та некон’югованого білірубіну, а відповідні рівні білірубіну в сироватці крові новонароджених витягували безпосередньо з електронних медичних карток Гаваї Персонал біорепозиторію. Крім того, інформація щодо вагітності, пологів та ускладнень новонароджених, включаючи гестаційний цукровий діабет 1 та 2 типу, цукровий діабет 1 та 2 типу, внутрішньоутробне обмеження росту, передчасні розриви оболонок, передчасні пологи, передчасні пологи, гестаційна гіпертензія, прееклампсія, еклампсія, гемоліз, підвищений рівень печінкових ферментів, синдром низького рівня тромбоцитів, панкреатит, холецистит, мальформація новонароджених, незначні для гестаційного віку, гіпербілірубінемія новонароджених та апное-брадикардія були вилучені з електронних медичних карт та порівняні з рівнями білірубіну та ожиріння.

Це дослідження було схвалено Інституційною комісією з огляду людських суб’єктів Гавайського університету з пришвидшеним схваленням з використанням анонімних, неідентифікованих донорів із існуючого архіву. Це дослідження було затверджено згідно із федеральними законами США CFR 46.110 та 21 CFR 56.110 Категорія (5).

Активність та експресія UGT1A1 у мікросомах печінки

Пули мікросом печінки людини використовували для перевірки гіпотези про те, що білок UGT1A1 людини та його активність змінюються залежно від ожиріння в печінці людини. Тканини печінки були недоступні в оригінальній вибірці з 450 жінок та їх дітей, тому було придбано окреме джерело мікросом печінки (які отримують центрифугуванням печінки при 10000 х г для вилучення та концентрування білків UGT1A1). Басейни з нормальною вагою (n = 10), надмірною вагою (n = 10), ожирінням (n = 10) та хворобливим ожирінням (n = 5) дорослі були придбані у BD Biosciences (East Rutherford, NJ, USA). Басейни містили однакову кількість дорослих чоловіків і жінок, за винятком хворобливого ожиріння, де зразок містив мікросоми від 3 самок і 2 чоловіків.

Наявність білків UGT1A1 у мікросомах визначали за допомогою вестерн-блот, як описано раніше, використовуючи електрофорез 10% -ного додецилсульфату натрію в поліакриламідному гелі з напівсухим перенесенням у дифторид полівінілідену. 7 Коротко, виявлення специфічного UGT1A1 було здійснено за допомогою первинного антитіла від Santa Cruz Biotechnology (Санта-Крус, Каліфорнія, США sc-27415) при розведенні 1: 1000, вторинне антитіло до осла-кози-біотину (розведення 1: 4000, дослідження Джексона), Вест-Гроув, Пенсільванія, США) та виявлення за допомогою стрептавідин-біотин-пероксидази хрону (розведення 1: 3000, GE Healthcare, Piscataway, NJ, США) та хемілюмінесцентний реагент. Аналіз щільності площі наступних плівок проводили за допомогою програмного забезпечення Image J (Національний інститут охорони здоров'я, Бетесда, штат Меріленд, США), використовуючи ящик незмінного розміру, переміщений вручну вздовж плями та застосовуючи фонове віднімання.

Біохімічна активність UGT1A1 по відношенню до білірубіну субстрату з використанням реагенту етилантранілат проводилася спектрофотометрично, як повідомлялося раніше. 26

Модельоване печінкове очищення білірубіну

Масштабований метаболізм білірубіну досліджували, щоб зрозуміти, чи впливатиме ожиріння на мікросомальну активність, нормалізовану до ваги, незалежно від етнічної приналежності. Експериментально визначена активність ферментів для кожного пулу масштабувалась з урахуванням кліренсу печінки з використанням фармакокінетичної моделі, як повідомлялося раніше нашою групою, за винятком того, що коефіцієнт масштабування 3/4 потужності для дітей опущений. 7 Припускали кінетику Міхаеліса-Ментена. Використовували стандартні фармакокінетичні параметри з розміром печінки 1500 г, швидкістю печінкового потоку 1,5 л/хв та мікросомальним білком на грам печінки 45 мг/г. 27 Були використані опубліковані значення білірубіну Km = 5,0 мкМ та незв'язаної фракції 0,001. 28, 29 Нарешті, печінковий кліренс стандартизували за вагою, припускаючи 70 кг для нормальної ваги, 86 кг для надмірної ваги, 101 кг для ожиріння та 132 кг для пацієнтів із ожирінням. Ваги були розраховані з використанням середнього зросту 177 см, де кожна вага відповідала середньому ІМТ нормального (18,5–24,9), надмірної ваги (25–29,9), ожиріння (30–39,9) та захворювального ожирінням (40+) ІМТ.

Статистичний аналіз

Всі статистичні аналізи проводили за допомогою Prism 5.0 (Graph Pad, Сан-Дієго, Каліфорнія, США) з α = 0,05. Застосовували омнібусний тест Д'Агостіно-Пірсона на нормальність, і оскільки ці дані задовольняли умовам нормальності, проводили параметричну статистику. Для постійних даних (ІМТ та рівні білірубіну) кореляцію визначали за допомогою тесту Пірсона. Для поєднаних категоріальних даних використовували односторонній ANOVA з пост-хок-аналізом Бонферроні для присвоєння значущості категоріям порівняно із нормальною вагою.

Результати

Характеристики населення

Детальна інформація щодо досліджуваної сукупності (N = 450) наведена в таблиці 1. Частота підвищеного некон'югованого білірубіну в сироватці крові матері становила 10% у когорті, що становило 7,7% у кавказців, 10,3% у азіатів та 12,1% у NHPI (таблиця 1). Рівень ожиріння для всього населення становив 21,4%, складаючи 5,7% у азіатів, 11,5% у кавказців та 53,2% у NHPI, що відображає середні показники населення (таблиця 1). 15, 16

Таблиця 1

Дослідження характеристик населення

Загальна когорта	Кавказька	Азіатський	NHPI
Діапазон ІМТ	16,2 - 50,3	16,7 - 49,6	16,3 - 36,7	16,2 - 50,3
Медіана ІМТ	23.8	22.5	21.3	30.4
ІМТ Середній	26,0 ± 7,1	23,7 ± 4,8	22,3 ± 4,0	31,6 ± 7,8
% Ожиріння a	21,4%	11,5%	5,7%	53,2%
% Білірубіну некон'югованої материнської сироватки	10%	7,7%	10,3%	12,1%

Вплив ожиріння та асоціації з клінічними результатами

У когорті не зафіксовано випадків апное-брадикардії, холециститу, ускладнених пологів, мальформації новонароджених, передчасного розриву оболонок, передчасних пологів або передчасних пологів.

Ні ожиріння, ні рівень білірубіну не були пов'язані з гестаційним цукровим діабетом, цукровим діабетом 1 і 2 типів, обмеженням внутрішньоутробного росту, прееклампсією, еклампсією, гемолізом, підвищеним рівнем ферментів печінки з низьким рівнем тромбоцитів (HELLP), панкреатитом або незначним для гестаційного віку (дані не наведені) ). Однак для всіх них були невеликі цифри (Рисунок 1А, Р = .003) з помірною кореляцією (r = 0.21). Ці ефекти були найсильнішими у жінок із походженням NHPI (Рисунок 1B, P = .007) і кореляція посилилася (r = 0.32). Жінки NHPI також страждали ожирінням і мали найвищий рівень підвищеного некон'югованого білірубіну. Не виявлено значущої взаємозв'язку некон'югованого білірубіну у новонароджених у субпопуляціях азіатів та кавказців (P = .689, r = -0.046 та P = .624, r = 0.068 відповідно), аналізованих індивідуально.

Ожиріння матері впливає на білірубін сироватки новонароджених. А) Ожиріння матері порівняно з некон'югованим білірубіном у сироватці новонароджених для всіх етнічних груп; Б) Ожиріння матері у порівнянні з некон'югованим білірубіном у сироватці новонароджених для жінок NHPI. населення. Суцільна лінія являє собою лінійну регресію. Пунктирна лінія представляє 95% довірчий інтервал для кореляції. Представлено коефіцієнт кореляції Пірсона (r) та значення значимості (P) кореляції. ІМТ = індекс маси тіла.

UGT1A1 Експресія, активність та модельоване печінкове очищення білірубіну

Вплив ожиріння на експресію білка UGT1A1 в печінці, метаболізм білірубіну та кліренс. Вестерн-блот, активність та кліренс для білка UGT1A1 у збірних зразках печінки з дорослими донорами нормальної ваги (NW), надмірної ваги (OW), ожиріння (OB) та хворого ожирінням (MO). * = P 30 Частота підвищеного некон'югованого білірубіну в сироватці крові матері, що спостерігається у цьому дослідженні, така висока (кавказька) або вища (азіати та NHPI), ніж показник функціональних поліморфізмів UGT1A1 у відповідних популяціях. 23, 24 Ми також надали попередні механістичні докази підвищеного некон'югованого білірубіну, показавши, що ожиріння пов'язане з меншою кількістю білків UGT1A1, а при захворюванні ожирінням пов'язане зі зниженням елімінації білірубіну з печінки.

Це дослідження вводить цікаву концепцію щодо взаємодії генів із середовищем при глюкуронізації. Хоча точні сигнальні шляхи тут не з'ясовані, представлені молекулярні та біохімічні дані свідчать про те, що зниження регуляції білків UGT1A1, пов'язане з ожирінням, принаймні частково відповідає за зміни рівня некон'югованого білірубіну. Цікаво, що, хоча рівень білка UGT1A1 значно знизився у осіб із надмірною вагою, ожирінням та патологічним ожирінням, це лише призвело до значно нижчого кліренсу білірубіну у пацієнтів із ожирінням. У міру того, як людина стає більш ожирінням, печінка збільшується, і компенсаторне збільшення об’єму печінки, здається, врівноважує нижчі рівні білка UGT1A1 на гепатоцит, до граничного значення. Здається, цей поріг спостерігається при захворюванні на ожиріння (ІМТ 3 40). Чи це пов'язано з переважним виснаженням UGT1A1 (на гепатоцит), іншими пов'язаними з цим порушеннями функції печінки або їх комбінацією не було встановлено. Незважаючи на це, механізм застосовується до населення в цілому, оскільки до збірних зразків були включені як чоловіча, так і жіноча печінка. Слід розглядати статеві відмінності щодо змін ферменту UGT1A1 та ожиріння.

Одним із правдоподібних пояснень вищих рівнів некон'югованого білірубіну може бути підвищення вмісту вільних жирних кислот у плазмі, які можуть безпосередньо від'єднати глюкуронід від білірубіну. 36, 37 Це трапляється у недоношених новонароджених, яким вводили ліпіди внутрішньовенно - стандарт харчової допомоги недоношеним немовлятам - де високі вільні жирні кислоти в сироватці крові безпосередньо декон'югують глюкуроніди білірубіну та переборюють обмежену здатність немовляти елімінувати сполуку. 36, 37 Пряме декон'югація глюкуронідів, що викликає жовтяницю, викликає велике занепокоєння у недоношених дітей, які потребують парентерального харчування. Є також дані, що вільні жирні кислоти є потужними прямими інгібіторами деяких ферментів UGT на рівні білка. 38, 39 За допомогою аналізів in vitro додавання бичачого сироваткового альбуміну (який секвеструє жирні кислоти) змінює активність UGT1A1, тим самим маючи на увазі деякі ефекти жиру на каталіз UGT1A1. 40

Вільні жирні кислоти в крові новонароджених можуть бути отримані від матері, оскільки материнські циркулюючі вільні жирні кислоти безпосередньо транспортуються через плаценту. 41 Отже, коли мати ожиріння, високий рівень циркулюючих материнських жирів з дієти та/або порушення функції печінки може загнати більше жиру в відділ плода. У поєднанні з відомою відсутністю активності UGT1A1 у плода та новонародженого це може схилити новонароджених мам з ожирінням до більш високих рівнів некон'югованого білірубіну, гіпотеза, підтверджена нашими висновками. 5, 6, 42

У азіатів алель UGT1A1 * 28 зустрічається рідше, ніж у інших етнічних груп, і різні поліморфізми в кодуючій області (особливо UGT1A1 * 6) трапляються зі значними незначними частотами. Частота UGT1A1 * 28 у азіатів становить від 2% до 3%, а UGT1A1 * 6 - близько 3%, причому обидва зустрічаються разом менше ніж у 3% і не мають зв’язку у своєму вираженні. Отже, низький рівень ожиріння у азіатів у поєднанні з низьким рівнем генетичного поліморфізму відповідає нашим висновкам про низький рівень некон'югованої гіпербілірубінемії у матері та новонародженого. 23, 30 Оскільки домінуючою генетичною теорією є те, що NHPI мають азіатське походження 43, і дослідження показали подібну поширеність поліморфізмів між двома етнічними групами, 24 можна було б очікувати, що вони мали б подібні показники гіпербілірубінемії, якби поліморфізми були відповідальними. Однак це протилежне тому, що спостерігалося, оскільки однією критичною фізичною різницею між азіатською і NHPI когортами є рівень ожиріння.

Культурні та соціально-економічні характеристики етнічного населення також важливі. Наприклад, зниження рівня освіти пов’язане із збільшенням ІМТ та окружності талії при NHPI. 44 Крім того, було продемонстровано, що кілька впливів навколишнього середовища, включаючи наркотики, хімікати та харчові сполуки, інгібують UGT1A1. 45 Хоча поточне дослідження не може визначити наслідки соціально-економічних, культурних або екологічних відмінностей на результати, про які повідомляється, усі ці вагітні жінки та новонароджені походили з одного ізольованого географічного місця зі змішаним інтегрованим населенням (Гонолулу, Гаваї, США). Це включає спільний досвід, такий як спільність продуктів харчування, вплив навколишнього середовища, доступ до медичного обслуговування тощо. Таким чином, ці учасники представляють більш однорідну вибірку, ніж можна було б очікувати, якби вони були з різних географічних популяцій.

Висновки

Ці висновки особливо актуальні для розвиненого світу стосовно акушерських та позалікарняних акушерських послуг. Наприклад, у сільських та віддалених районах Північної Америки, а також у Європі, Австралії та Новій Зеландії, акушерки все частіше відповідають за первинну акушерську допомогу та за рішення щодо передачі лікарні до новонароджених. 46, 47 Крім того, для недоношених дітей, які потребують парентерального харчування, жовтяниця є справжньою проблемою. У країнах, що розвиваються, до 3% госпіталів новонароджених спричинені білірубіновою енцефалопатією, значною мірою через бідні ресурси. 48 Підвищена пильність та готовність до пологів для жовтяних новонароджених із ожирінням, вагітні матері можуть прискорити прийняття рішень щодо лікування, включаючи переведення новонароджених до лікарні від позагоспітальних пологів. Орієнтація та оптимізація медичних ресурсів у дедалі більше людей із ожирінням є критично важливою для сприяння оптимальному акушерському обслуговуванню та результатам новонароджених.