Посилений метаболізм кортизолу у жінок з гіпертонією, пов’язаною з вагітністю

Анотація

Призначення

Знижена функція 11β-гідроксистероїддегідрогенази 2 (11β-HSD2) була виявлена в плацентах від прееклампсивної вагітності. Тут ми розглядаємо загальний баланс глюкокортикоїдів у матері при гіпертонії, пов’язаній з вагітністю. Ми прагнемо відповісти на питання, чи змінюються функції первинних ферментів, що беруть участь в метаболізмі кортизолу: 11β-HSD1 та 11β-HSD2 та 5-редуктази (обидва 5α- та 5β) під час гіпертонічної вагітності.

Методи

Ми визначили кортизол і кортизон плазми та сечі, а також їх сечові тетрагідро- та алло-тетрагідрометаболіти, як у вільній, так і в кон'югованій формі, у зразках, отриманих від 181 польської жінки у третьому триместрі вагітності. Ми порівняли стероїдні профілі у жінок з прееклампсією (ПЕ), гестаційною гіпертензією (ГР), хронічною гіпертензією (СН) та у нормотензивів (контролі).

Результати

Ми виявили значні відмінності в балансі глюкокортикоїдів при гіпертонії, пов’язаній з вагітністю. Кортизол у плазмі та кортизон був значно нижчим у РЕ, ніж у контрольних групах (3,00 проти 4,79; стор

Вступ

Патогенез гестозу (ПЕ) не пояснюється повністю. Вважається, що ініціює це ішемія плаценти. При ПЕ інвазія трофобласта є аберрантною; порушення реконструкції спіральних артерій порушено. Тому вони звужені і резистивні. Гіпоперфузія плаценти генерує окислювальний, а також ендоплазматичний стрес ретикулума та викид антиангіогенних факторів у циркуляцію (розчинна fms-подібна тирозинкіназа - sFlt-1 та розчинний ендоглін - sEng) [1, 2]. Дисбаланс між про- та антиангіогенними факторами призводить до дисфункції ендотелію [1, 3]. Окислювальний стрес також індукує вивільнення прозапальних цитокінів та хемокінів [2]. Системна дисфункція ендотелію, що виникає при ПЕ, проявляється в ендотеліозі клубочків та протеїнурії, гіпертонії, а також у порушеннях згортання [3].

Здорова вагітність - це стан гіперактивності осі HPA та гіперкортицизму [4, 5]. Підвищений рівень кортизолу (F) можна частково віднести до стимульованого естрогенами збільшення кортикостероїд-зв’язуючого глобуліну (CBG). При нормальній вагітності рівень ХГЛ підвищується з настанням терміну вагітності, із відповідним збільшенням загального F у плазмі крові, із зниженням з 36 тижнів і далі; це зниження призводить до зростання вільного F у плазмі матері [5]. З іншого боку, плацента є важливим джерелом CRH, що додатково стимулює вивільнення материнського АКТГ. Це призводить до підвищення рівня F в процесі вагітності [4, 5]. F впливає на гіпоталамічну CRH в петлі негативного зворотного зв'язку, тоді як плацентарна CRH сильно стимулюється F в механізмі петлі позитивного зворотного зв'язку [5]. Під час нормальних пологів рівень CRH, ACTH і F у матері збільшується в плазмі матері, а потім падає через 4 дні після пологів [4].

Останнім часом все більше і більше обговорюється неправильний метаболізм глюкокортикоїдів (ГК) при вагітності з несприятливими наслідками [6, 7]. F метаболізується головним чином 11β-гідроксистероїддегідрогеназою (11β-HSD), з яких були описані дві ізоформи (тип 1 і тип 2). 11β-HSD2 інактивує F до кортизону (Е) і локалізується переважно в нирках та плаценті, тоді як 11β-HSD1 регенерує Е до F у печінці та жировій тканині. Потім F і E катаболізуються 5α- і 5β-редуктазою в печінці і перетворюються на тетрагідро- та аллотетрагідрометаболіти [8, 9]. Порушена активність плацентарного 11β-HSD2 під час ПЕ підкреслювалася в останні роки [6]. Досі не виявлено, чи аномальна функція 11β-HSD2 виникає у ТЕЛА лише місцево (у плаценті) або впливає на весь організм вагітної пацієнтки. Більшість дослідницьких груп зосереджуються виключно на плацентарному 11β-HSD2 як ферменті, локалізованому в тканині, який безпосередньо впливає на правильний розвиток плода [7]. Мало доступних досліджень, що стосуються функції неплацентарного 11β-HSD2 в GH та PE, досі не є остаточним [10,11,12].

Існує обмежена кількість даних щодо рівня метаболітів F та E у вагітних [13,14,15], деякі з яких стосуються лише плямистої сечі [14]. Інші включають жінок у перші тижні вагітності [15], або - як дослідження 1980 р. - стосуються лише тетрагідрометаболітів F та E, оцінених у зразках 6 пацієнтів [16]. Наскільки нам відомо, єдиний аналіз функції 11β-HSD1 в GH та PE був опублікований більше 20 років тому та включав невелику кількість досліджуваних [10]. Однак останні дані показали, що деякі поліморфізми в Росії HSD11B1 гени, що кодують 11β-HSD1, пов'язані з більш високим ризиком розвитку ПЕ [17]. Більше того, деякі автори виявили підвищений рівень 11β-HSD1 в децидуї жінок із ПЕ [18]. Ці факти свідчать про необхідність подальших досліджень у галузі функції 11β-HSD під час вагітності.

Метою цього дослідження було оцінити загальний баланс ГХ матері при гіпертонії, пов'язаній з вагітністю (як ГР, так і ПЕ), а також перевірити, чи функції первинних ферментів, що беруть участь у метаболізмі F: 11β-HSD1, 11β-HSD2, 5α та 5β- редуктази змінюються при гіпертонічній вагітності. F і E плазми та сечі, а також їх метаболіти в сечі були визначені і послужили основою для подальшої непрямої оцінки функцій ферментів. Питання дослідження полягало в тому, чи порушена конверсія F в організмі жінок, які страждають на ГР та/або ПЕ.

Матеріали і методи

Учасники дослідження

У дослідженні взяли участь 181 польська жінка у третьому триместрі вагітності (щонайменше 27-й тиждень вагітності, РГ), набрана в період з 2013 по 2016 рік у стаціонарів гінекологічної та акушерської клінічної лікарні, а також здорових добровольців, які відвідували дородовий курс у Познані.

Вагітних розділили на чотири групи (табл. 1). Гіпертонічна група включала пацієнтів з хронічною гіпертензією (СН) та гіпертонією, пов’язаною з вагітністю, розділених на ГР та ПЕ. Хворі на СН були включені в окрему групу, щоб перевірити, чи спостерігаються зміни характерні для вагітності, а не внаслідок гіпертонії як такої. Нормотензивний (0,3 г/24 год) [20]. Пацієнти з гіпертонічною терапією отримували антигіпертензивні препарати, які рекомендується застосовувати під час вагітності. Хворих на гіпотиреоз лікували левотироксином; дві жінки-астматики приймали інгаляційні ГК (будесонід).

ІМТ до вагітності базувався на самозвітах матері при вступі. Недоношеність була визнана, коли пологи відбулися до 37 РГ. Малі для немовлят для гестаційного віку (СГА) визначались як ті, чия вага при народженні була нижче 10-го процентиля для гестаційного віку (ГА) та статі, згідно з даними для Великопольської області [21]. Народження дитини SGA було критерієм виключення для контролю. Критеріями виключення для всієї досліджуваної сукупності були: багатоплідна вагітність, цукровий діабет до вагітності, крім ендокринних захворювань гіпотиреозу, психічні та печінкові розлади (включаючи холестаз, який був пов'язаний зі зменшенням експресії плаценти 11β-HSD2 [22]), інфекційні захворювання та мертвонародження.

Протокол дослідження відповідав Гельсінській декларації, і письмова інформована згода була отримана від кожного учасника. Етичний комітет Університету медичних наук Познані затвердив протокол.

Визначення стероїдів у плазмі та сечі

Кожна жінка повинна була надати один зразок сечі з 24-годинного збору сечі та один ранковий зразок крові, як було докладно описано раніше [12]. Нарешті, зразки плазми були отримані у 170, а сечі у 177 учасників.

Загальні F та E плазми визначали перевіреним методом ВЕРХ-FLD [12]. Кількість вільних від сечі та загальних стероїдів оцінювали за допомогою перевіреного методу ВЕРХ-МС/МС [23]. Було визначено шість ГК сечі: F, E та їх метаболіти (тетрагідрокортизол, THF; тетрагідрокортизон, THE; алло-тетрагідрокортизол, alloTHF; алло-тетрагідрокортизон, alloTHE). Вільні F та E у сечі були описані як UFF та UFE, тоді як вільні метаболіти F та E як THFfree, THEfree, alloTHFfree, alloTHEfree. Загальні сечові стероїди, отримані після гідролізу Helix pomatia, були позначені індексом “tot”: Ftot, Etot, THFtot, THEtot, alloTHFtot, alloTHEtot. Кількість виведених за день стероїдів оцінювали на основі 24-годинного об’єму сечі та виражали у мкг стероїдної сполуки на ммоль креатиніну (Cr). Кожного разу, коли в розрахунках використовувались суми ТГФ і алоТГФ, їх описували як “ТГФ”, а отже, суму ТА і алоТГ - як “ТО”.

Параметри, що відображають баланс GC

Функції 11β-HSD, 5α та 5β-редуктази були ретельно оцінені з використанням визнаних параметрів [8, 9, 24, 25, 25, 26, 27, 28]. На відміну від інших авторів, які не розглядають аллоТЕ, ми використовували як ТЕ, так і аллоТЕ для точних розрахунків, аналогічно ТГФ і аллоТГФ. Оскільки в опублікованій літературі немає послідовності, які форми сполук (вільні [8, 27] чи загальні [9, 28]) слід використовувати в більшості співвідношень, ми розрахували співвідношення двічі (використовуючи некон'юговані та кон'юговані стероїди) для порівняння результати.

Були визначені такі параметри:

для 11β-HSD2 — UFF/UFE, який вважається найкращим предиктором функції 11β-HSD2

для 11β-HSD1 - співвідношення метаболітів F та E: THFstot/THEstot та THFsfree/THEsfree, що забезпечує індекс загальної активності 11β-HSD; підвищені значення коефіцієнтів (при нормальних значеннях UFF/UFE) свідчать про аномальну функцію 11β-HSD1

для 5α/β-редуктази - аллоTHFtot/Ftot та THFtot/Ftot, що відображає активність 5α та 5β-редуктази, відповідно; alloTHFtot/THFtot, оцінюючи загальний баланс між 5α та 5β-редуктазою та вказуючи, який шлях метаболізму F домінує: відновлення до alloTHF або до THF

для чистого балансу глюкокортикоїдів в організмі: F/E плазми; сечовий Ftot/Etot; THFstot/UFF, який показує незворотне перетворення F у його метаболіти. (THFstot + THEstot)/UFF являє собою неінвазивний показник метаболічного кліренсу F. (THFstot + THEstot)/(UFF + UFE) являє собою більш складний показник загальної активності 11β-HSD. Сума чотирьох основних метаболітів GC в сечі (THFstot + THEstot, нормалізований для сечового Cr) вказує на секрецію GC.

Крім того, рівні кон'югації з глюкуроновою та сірчаною кислотою оцінювали на вміст F, E, THF та THE у сечі. Ці рівні розраховували для кожного стероїду як співвідношення вільної та загальної сполуки, що виділяється за 24 год, і виражали у відсотках (%).

Статистичний аналіз

Дослідження проводилось у структурі управління випадками. Статистичний аналіз проводився за допомогою програмного забезпечення Statistica 12.0 (StatSoft Inc., Талса, ОК, США). У кожному аналізі a стор-значення

Результати

Стероїди плазми та сечі

Рівні ГХ у плазмі та сечі, що спостерігаються у досліджуваних групах (Mann – Whitney U тест) представлені в додатковій таблиці 1.

Результати нижче нижньої межі кількісного визначення (LLOQ) або межі виявлення (LOD)

Під час аналізів декілька пацієнтів (переважно з групи ПЕ) представили результати вільних стероїдів 97% зразків. Тому, очевидно, результати для alloTHFfree та alloTHEfree не були показані в додатковій таблиці 1, і вони були виключені з подальшого аналізу. Отже, THFsfree та THEsfree були, відповідно, THFfree та THEfree, відповідно.

Для невизначених стероїдів (результати ULOQ (5000 нг/мл у матриці). Для цих пацієнтів зразок сечі розводили та повторно оцінювали (цілісність розведення оцінювали під час перевірки методу [23]).

Параметри, що відображають баланс GC

Значення параметрів, що вказують на секрецію ГХ та оцінюють функцію 11β-HSD2, 11β-HSD1, 5α та 5β-редуктази, а також загальний баланс між цими ферментами представлені в таблиці 2. Таблиця також містить результати з Манн – Уїтні U тест.

Багаторазовий регресійний аналіз застосовували для деталізації Манна – Уітні U тест. Група РЕ характеризувалася значно раніше GA при відборі зразків порівняно з контролем. Отже, GA під час збору зразків розглядався як ненавмисний сполучувач, і були побудовані моделі, що містять кожен параметр (як залежну змінну), PE та GA при вибірці (як незалежні змінні). Результати (додаткова таблиця 2) підтвердили, що залежності спостерігаються у Манна – Уітні U тести є наслідком захворювання, а не більш раннім часом відбору проб.

Крім того, була виконана поступова багаторазова регресія (вибір F = 1, елімінація F = 0). Залежними змінними в таких моделях були параметри, розраховані на основі ендогенних рівнів ГХ. Незалежними змінними, включеними у всі моделі, були: гіпертонічний розлад вагітності (відповідно ПЕ, ГР чи СН), а також фактори, які можуть впливати на рівновагу ГХ (вік матері, гіпотиреоз, діабет, стать дитини, нуліпарність, ГА при взятті проб і ІМТ вагітності). Найважливіші результати поетапного багаторазового регресійного аналізу, що повідомляють про зв'язок між параметрами та певним захворюванням (РЕ, ГР або СН), представлені в таблиці 3. Деталі наведені в додатковій таблиці 3. Кожного разу, напівповна часткова кореляція (R ) та значення p були відзначені.

Поетапна множинна регресія показала, що РЕ суттєво вплинув на більшість аналізованих параметрів. У більшості випадків ПЕ був єдиним значущим предиктором змінних відповіді. Аналіз показав, що GH був єдиним значущим предиктором кількох змінних відповіді. СН був єдиним значущим предиктором алоТТФтот/ТГФтот - тенденція, яка спостерігається у Манна – Уітні U тест підтверджено.

Рівень кон'югації певних стероїдів

Ступінь кон'югації з глюкуроновою та сірчаною кислотами для певних стероїдів представлена в таблиці 2. Тести Спірмена показали, що у нормотензивних вагітних жінок ступінь кон'югації F та E зростає із GA (Р. = 0,485; стор

Обговорення

Порушений баланс ГХ спостерігався у багатьох медичних станах, зокрема, при синдромі полікістозу яєчників [32, 33], метаболічному синдромі, резистентності до інсуліну [25], холестазі [34] та психічних розладах [27]. Зазвичай вони пов’язані з аномальною активністю 11β-HSD, 5α та/або 5β-редуктази. Тут ми представляємо, що порушений метаболізм F проявляється також у жінок, які страждають на гіпертонію, пов’язану з вагітністю, включаючи як ПЕ, так і ГР.

Такий висновок про зменшення реакції HPA не може бути отриманий з результатів для групи GH. Плазма F у пацієнтів із ГР була подібною до значень, отриманих для жінок, які страждають на нормальну гіпертензію (Додаткова таблиця 1), незважаючи на очевидно посилений метаболізм F. Посилений метаболізм F проявляється в значно нижчих значеннях UFF/UFE (підвищена функція 11β-HSD2), вищих THFtot/Ftot (підвищена функція 5β-редуктази) і майже в два рази вище (THFstot + THEstot)/UFF (сильно підвищений кліренс F). Більше того, секреція ГХ значно збільшується. Усі ці факти дозволяють зробити висновок, що посилений метаболізм F у пацієнтів із ГР компенсується вищою секрецією F через активність HPA (табл. 2). Наші спостереження не підтверджують результатів Walker et al. [10], який не продемонстрував відмінностей у функції 11β-HSD між ПЕ, ГР та нормальними вагітними жінками. Такі розбіжності можуть бути результатом порівняно невеликої кількості досліджуваних у цитованому дослідженні (13 контрольних груп, 7 жінок із ГР та 8 із ПЕ). Більше того, варто зазначити, що ми розрахували співвідношення метаболітів F та E, враховуючи не тільки THF та THE, а й аллотетрагідрометаболіти.

Результати, отримані для пацієнтів із СН, дуже схожі на результати для жінок, які страждають на нормальну гіпертензію. Однак варто зазначити той факт, що баланс у функціях 5α та 5β-редуктаз зміщений у бік 5β-редуктази (нижчі значення алоTHFtot/THFtot у СН, як представлено в таблицях 2 та 3). Дивно, але це суперечить результатам для невагітної популяції гіпертоніків із зниженою активністю 5β-редуктази [8].

Сильними сторонами нашого дослідження є порівняно велика група пацієнтів порівняно з іншими опублікованими дослідженнями [10] та ретельний аналіз балансу ГХ у вагітних. Ми оцінили функцію первинних ферментів, що беруть участь у метаболізмі F: 11β-HSD1, 11β-HSD2, 5α та 5β-редуктази та загальну рівновагу між ними. Крім того, у досліджувану групу входили як пацієнти з ПЕ, так і ГР, що відкриває нові уявлення про явища, пов’язані з гіпертонією, пов’язаною з вагітністю.

Наші основні висновки включають: помітно посилений метаболізм F, що виявляється у підвищеній функції ниркової 11β-HSD2, 5α та 5β-редуктази у ТЕЛА, а також посиленій функції ниркової 11β-HSD2 та 5β-редуктази в GH. Баланс ГХ у ПЕ чітко зміщений у бік зменшення концентрації F або за рахунок посиленого перетворення F в Е, або за рахунок посиленого виробництва тетрагідро- та алло-тетрагідрометаболітів. Спостережувані зміни подібні, однак, менш виражені у GH. Важливо, що ми пропонуємо притуплену реакцію осі ГПА при ПЕ, яка не була виявлена при інших гіпертонічних розладах вагітності. Потрібні подальші дослідження щодо невагітних жінок із ПЕ та ГР в анамнезі, щоб оцінити, чи спостерігаються зміни в балансі ГХ обмежені гестацією, чи вони залишаються в організмі постраждалих жінок після вагітності. Більше того, комплексне проспективне дослідження, що включає жінок з високим ризиком ПЕ та ГР, може дати відповідь, якщо будь-яке втручання в баланс ГХ під час гіпертонічної вагітності буде виправданим.

Список літератури

Б. Джим, С. А. Каруманкі, гестоз: патогенез, профілактика та довгострокові ускладнення. Семін. Нефрол. 37, 386–397 (2017)

Т. Chaiworapongsa, P. Chaemsaithong, L. Yeo, R. Romero, Pre-eclampsia part 1: сучасне розуміння її патофізіології. Нат. Преподобний Нефрол. 10, 466 (2014)