Генетические предикторы формирования плацентарной недостаточности у пациенток с гестационным сахарным диабетом без инсулинопотребности

Гестационный сахарный диабет (ГСД) является наиболее частым метаболическим нарушением во время беременности. По данным Международной федерации диабета, в 2021 г. доля ГСД в мире составила 16,7% — 21 млн родов у матерей с нарушениями углеводного обмена. Однако точный показатель частоты ГСД неизвестен, так как в мире отсутствуют единые критерии его диагностики [1—3].

Известно, что ГСД может быть генетически детерминированным. По данным литературы, чаще всего связь с ГСД имеют: фактор транскрипции 7-подобный 2 (TCFL7L2) — полиморфизмы IVS3 C>T и IVS4 G>T, рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPARG), — полиморфизм Pro12Ala C>G [4, 5]. Сообщается, что TCF7L2 является основным регулятором выработки и процессинга инсулина в островках поджелудочной железы. Кроме того, TCF7L2 играет центральную роль в координации экспрессии и последующего процессинга проинсулина с образованием зрелого инсулина посредством нескольких генов-мишеней TCF7L2 и нижестоящей регуляторной сети [6, 7]. Ген TCF7L2 и его полиморфизмы ассоциированы с сахарным диабетом 2-го типа и ГСД в разных популяциях [4—6, 8].

Рецепторы, активируемые пролифератором пероксисом, известные как PPAR, принадлежат к надсемейству гормональных ядерных рецепторов, которые действуют как факторы транскрипции, регулирующие экспрессию генов. Известно, что PPAR играют ключевую роль в регуляции дифференцировки клеток, метаболизме глюкозы и липидов и воспалении. При длительных периодах гипогликемии PPAR участвуют в поставке жирных кислот и кетоновых тел из жировой ткани в качестве источника энергии. Мутация гена PPARG человека связана с повышенной резистентностью к инсулину, гипертонией и диабетом [9, 10].

У женщин с ГСД повышается частота плацентарных нарушений во время беременности. Ведущая роль в патогенезе связанных с гипергликемией осложнений беременности принадлежит дисфункции эндотелия (ДЭ) и ассоциированным с ней нарушениям микроциркуляции [1, 11—14]. Сообщается, что ДЭ определяется как дисбаланс между продукцией вазодилатирующих, ангиопротективных, антипролиферативных, вазоконстриктивных, протромботических и пролиферативных факторов [15, 16]. Фактор роста эндотелия сосудов типа A (VEGF-A) и оксид азота (NO) являются наиболее важными регуляторами сосудистого гомеостаза.

Так, VEGF-A участвует в васкулогенезе путем индукции пролиферации клеток и вазодилатации, стимуляции апоптоза, привлечения воспалительных клеток к месту повреждения. Он стимулирует появление фенестраций между эндотелиальными клетками капилляров и венул и изменение белков в межклеточных соединениях. Как следствие, повышается проницаемость стенки сосуда и облегчается миграция эндотелиоцитов [17—19].

Показано, что NO выполняет важнейшие функции, такие как регуляция кровотока и сосудистого тонуса, подавление пролиферации и миграции гладкомышечных клеток и взаимодействие лейкоцитов с эндотелием. В процессе базального синтеза NO эндотелием основную роль играет эндотелиальная синтаза NO (eNOS). Только при нормальной экспрессии eNOS происходит вазодилатация, необходимая для удовлетворительной инвазии трофобласта [20, 21].

Изменение концентрации названных ангиогенных факторов, обусловленное ДЭ при ГСД, приводит к структурному ремоделированию сосудистого русла, развитию ангиопатий, в результате чего может сформироваться плацентарная недостаточность (ПН) с исходом в нарушение маточно-плацентарного кровотока, задержку роста плода вплоть до его антенатальной гибели.

Таким образом, генетическая детерминация ГСД и его патогенетическая связь с ДЭ и ПН обусловливают необходимость изучения генетических предикторов ПН у пациенток с ГСД.

Цель исследования — проанализировать ассоциации аллелей и генотипов полиморфных вариантов генов эндотелиальной дисфункции и нарушения углеводного обмена с формированием ПН у пациенток с ГСД без инсулинопотребности.

Проведено продольное когортное сравнительное исследование на базе ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт материнства и младенчества» Минздрава России. Исследование одобрено этическим комитетом ФГБУ НИИ ОММ Минздрава России (протокол №23 от 07.12.2021). Набор материала проведен с 01.01.2021 по 31.01.2023.

В исследование были включены 120 пациенток во II—III триместре беременности с ГСД без инсулинопотребности, разделенные на две группы. Основную группу составили 70 женщин, беременность которых осложнилась субкомпенсированными и декомпенсированными формами ПН. В группу сравнения вошли 50 беременных без патологии фетоплацентарного комплекса. Критерии невключения: ГСД с необходимостью инсулинотерапии, I триместр беременности, многоплодие, врожденные пороки развития и водянка плода.

Изучено четыре полиморфных варианта локусов в генах PPARG, TCF7L2, VEGFA, eNOS(табл. 1). Проведен сравнительный анализ распределения аллелей и генотипов по полиморфным вариантам генов: PPARG (Pro12Ala C>G), TCF7L2 (IVS3 C>T), TCF7L2 (IVS4 G>T), VEGFA (C936T C>T), eNOS (G894T G>T), eNOS (T786C T>C). Для генотипирования образцы ДНК получали из лимфоцитов периферической крови, после чего поставлена полимеразная цепная реакция в режиме реального времени. Применялись наборы реагентов производства ООО «Научно-производственная фирма Синтол» (Россия).

Таблица 1. Исследуемые гены и полиморфизмы

Детекция и интерпретация результатов исследования осуществлялись с помощью программного обеспечения прибора.

Статистический анализ данных выполнен с использованием пакета прикладных программ Statistica 12.0. Различия между непараметрическими переменными обнаруживали с помощью критерия χ² Пирсона (Pearson). Оценивали показатель отношения шансов (ОШ) и доверительный интервал (95% ДИ). Нулевая гипотеза отвергалась при p≤0,05. Распределение частот аллелей и генотипов исследуемых полиморфизмов генов в исследуемых группах соответствовало равновесию Харди—Вайнберга (тест проведен с помощью критерия χ² с использованием программы Hardy—Weinberg equilibrium).

Для установления роли полиморфизмов исследуемых генов в риске формирования ПН у женщин с ГСД использованы общая, мультипликативная и доминантная модели. Для оценки межгенных взаимодействий нами применена модификация метода MDR — метод GeneralizedMDR (https://sourceforge.net/projects/mdr). С помощью метода GMDR построена дендрограмма для визуализации изучаемых межгенных взаимодействий.

Анализ распределения генотипов по полиморфным локусам исследованных генов показал значимость полиморфного маркера eNOS (G894T G>T) в риске формирования ПН у пациенток с ГСД. Распределение генотипов у пациенток исследуемых групп (общая модель) по полиморфному маркеру eNOS (G894T G>T) выявило следующую тенденцию. У женщин основной группы преобладали генотипы, содержащие вариантную аллель 894T в гомо- и гетерозиготном состоянии (ОШ=1,85; 95% ДИ 1,12—3,06; p≤0,05), а в группе сравнения чаще выявлялись гомозиготные генотипы с аллелью 894G (ОШ=0,42; 95% ДИ 0,85—0,21; p≤0,05), TT (ОШ=4,59; 95% ДИ 1,34—15,78; p≤0,05).

В полиморфном локусе TCF7L2 (IVS4 G>T) у женщин основной группы реже встречались генотипы GT (ОШ=0,96; 95% ДИ 0,43—2,16; p≤0,05) и TT (ОШ=0,07; 95% ДИ 0,00—1,39; p≤0,05) относительно женщин группы сравнения. У женщин группы сравнения генотип GG (ОШ=1,51; 95% ДИ 0,69—3,3; p≤0,05) встречался чаще, чем у женщин основной группы. Однако, принимая во внимание значение 95% ДИ, эти данные нельзя считать статистически значимыми.

В полиморфных локусах генов PPARG (Pro12Ala C>G), TCF7L2 (IVS3 C>T), TCF7L2 (IVS4 G>T), VEGFA (C936T C>T), eNOS (T786C T>C) статистически значимые различия между группами не выявлены (p>0,5) (табл. 2).

Таблица 2. Распределение генотипов по полиморфным локусам в исследуемых группах (общая модель)

Анализ распределения аллелей исследуемых генов (мультипликативная модель) по полиморфному локусу eNOS (G894T G>T) показал, что у женщин основной группы чаще встречаются генотипы, содержащие вариантную аллель T (ОШ=0,46; 95% ДИ 0,25—0,87; p≤0,05), а у женщин группы сравнения чаще выявляли аллель G (ОШ=2,16; 95% ДИ 1,15—4,06; p≤0,05) (табл. 3). Распределение аллелей в полиморфных локусах генов PPARG (Pro12Ala C>G), TCF7L2 (IVS3 C>T), TCF7L2 (IVS4 G>T), VEGFA (C936T C>T), eNOS (T786C T>C) между группами статистически значимо не различалось (p>0,5).

Таблица 3. Распределение частот аллелей по полиморфным локусам в исследуемых группах (мультипликативная модель)

Проведенное нами исследование частоты выявления генотипов и аллелей (доминантная модель) показало статистическую значимость полиморфизма eNOS (G894T G>T) в риске формирования плацентарной недостаточности. Носительство в генотипе по меньшей мере одной вариантной аллели 894T увеличивает риск формирования ПН (ОШ=2,38; 95% ДИ 1,12—5,08; p≤0,05), а генотип eNOS (G894T G>T) GG чаще регистрируется у женщин группы сравнения (ОШ=0,42; 95% 0,20—0,90; p≤0,05). В отношении полиморфных локусов генов PPARG (Pro12Ala C>G), TCF7L2 (IVS3 C>T), TCF7L2 (IVS4 G>T), VEGFA (C936T C>T), eNOS (T786C T>C) статистически значимые различия между группами не выявлены (p>0,5) (табл. 4).

Таблица 4. Распределение генотипов по полиморфным локусам в исследуемых группах (доминантная модель)

При оценке межгенных взаимодействий получены данные о том, что наиболее сильное синергическое взаимодействие характерно для локусов G894T G>T и T786C T>C гена eNOS. С отдаленным аддитивным эффектом взаимодействуют полиморфные локусы генов eNOS, VEGFA и PPARG, последние взаимодействуют между собой с умеренным антагонизмом (рис. 1 на цв. вклейке). Наибольшим предсказательным потенциалом в отношении формирования плацентарной недостаточности характеризуется локус eNOS (G894T G>T), на долю которого приходится 2,81% фенотипической энтропии (рис. 2 на цв. вклейке).

Рис. 1. Дендрограмма взаимодействий полиморфных локусов исследуемых генов.

Длинные линии в дендрограмме описывают слабую взаимосвязь генов. Чем короче линии, соединяющие два предиктора, тем сильнее взаимодействие. Здесь и на рис. 2: красные линии — сильные синергические взаимодействия, желтые линии — отдаленный аддитивный эффект, зеленые линии — умеренный антагонизм.

Рис. 2. Граф взаимодействий исследуемых генов.

В настоящее время проведено большое количество молекулярно-генетических исследований с использованием как кандидатного, так и полигеномного подходов для выявления генетических причин ГСД и повреждения фетоплацентарного комплекса при данной патологии. В большинстве случаев оценивалась роль полиморфизма отдельных кандидатных генов в риске развития либо ГСД, либо плацентарной недостаточности без учета их роли и взаимодействия при ПН на фоне ГСД.

Полиморфизм eNOS (G894T G>T) является структурным полиморфизмом экзона 7 гена, кодирующего eNOS, и приводит к замене глутамина аспаргином в позиции 298 самого фермента (Glu298Asp) [22, 23]. В научной литературе мало данных о связи полиморфизма G894T и плацентарной недостаточности. Получены данные о связи eNOS и ГСД. S. Ostafiichuk и соавт. в своем исследовании выявили, что снижение активности гена eNOS (G894T G>T) при наличии гомозиготной вариантной аллели TT является инициатором нарушений липидного и углеводного обмена у беременных [24]. Сообщается о связи G894T TT с нарушением маточно-плацентарного кровотока и задержкой роста плода (ЗРП) [25]. Исследований, посвященных изучению вклада полиморфизма eNOS (T786C T>C) в развитие ГСД или ПН, в литературе не найдено.

Ген TCF7L2 этого фактора расположен на хромосоме 10q25.3 [26]. Исследований, подтверждающих или опровергающих связь полиморфизма данного гена с ПН, нет, в нашем исследовании не выявлена роль этого гена в формировании ПН у пациенток с ГСД.

У пациенток с ГСД экспрессия PPARG подавляется как в тканях плаценты, так и в жировых тканях [27, 28]. Другими исследователями показано, что PPARG активировался у пациентов с ГСД [29]. В нашем исследовании не выявлена значимость этого маркера в формировании ПН у пациенток с ГСД без инсулинопотребности, однако в литературе описаны противоположные данные. Отмечено, что в плацентах с ЗРП экспрессия PPARG была снижена [30, 31]. S. Lane и соавт. отметили, что фармакологическая активация рецептора, запускаемого пероксисомным пролифератором, защищает от ЗРП, связанной с гипоксией [32]. Исследование, проведенное О.А. Мелкозеровой и соавт., показало, что наличие сочетания однонуклеотидных полиморфизмов генов PPARG (Pro12Ala C>G) и eNOS (G894T G>T) свидетельствует о высоком риске развития у пациенток перинатальных осложнений ГСД на фоне вспомогательных репродуктивных технологий [33]. В нашем исследовании также не обнаружен вклад полиморфизма C936T C>T гена VEGFA в формирование ПН у пациенток с ГСД. В литературе подобные исследования не найдены.

Проведенное нами исследование показало статистическую значимость полиморфизма eNOS (G894T G>T) в риске формирования плацентарной недостаточности. Носительство в генотипе, по крайней мере, одной вариантной аллели 894T увеличивает риск формирования плацентарной недостаточности. Применение метода многофакторного анализа с целью установления роли межгенных взаимодействий в прогнозировании плацентарной недостаточности при гестационном сахарном диабете еще раз подтвердило роль гетерозиготного полиморфизма eNOS (G894T G>T), на долю которого приходится почти 3,0% фетотипической энтропии. Ассоциация плацентарной недостаточности с этим полиморфизмом показана в нашем исследовании. Полученные результаты дают возможность предположить, что аллель T полиморфного локуса гена eNOS (G894T G>T) является аллелью риска формирования плацентарной недостаточности у женщин с гестационным сахарным диабетом. Выявление предикторов формирования патологии фетоплацентарного комплекса у женщин с гестацонным сахарным диабетом позволит прогнозировать эту патологию и снизить долю перинатальных осложнений.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Путилова Н.В., Третьякова Т.Б.

Сбор и обработка материала — Сытых О.Н.

Статистическая обработка — Сытых О.Н.

Написание текста — Третьякова Т.Б., Сытых О.Н.

Редактирование — Путилова Н.В.

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания по научно-исследовательской работе Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.