The features of expression of vascular and metabolic factors in placental tissue in women with diabetes mellitus

Abstract

Введение. Плацентарный фактор роста (PlGF) и эндоглин (ENG), участвующие в процессе ангиогенеза, лептин (Lep), регулирующий трансплацентарный транспорт веществ, фактор, индуцируемый гипоксией (HIF-1), являющийся маркером оксидативного стресса плаценты, вносят свой вклад в патогенез неблагоприятных материнских и перинатальных исходов. Несмотря на то, что сахарный диабет (СД) является значимым фактором риска развития гестационных осложнений, в литературе представлены единичные данные об особенностях плацентарной экспрессии этих факторов у женщин с различными типами СД. Цель: оценить уровень экспрессии сосудистотропных (ENG, PlGF, HIF) и регулирующих энергетический обмен (LEP) факторов в ткани плацент у женщин с различными типами сахарного диабета, преэклампсией и условно здоровых. Материалы и методы. Дизайн исследования – ретроспективное, когортное. Выделены следующие группы исследования плацент: 1а – женщины с СД 1 типа (n=20) и незапланированной беременностью (НБ) (HbA1c > 6,5% до зачатия и в 1 триместре), 1б – женщины с СД 1 типа (n=20) и запланированной беременностью (ЗБ) (HbA1c < 6,5% до зачатия и в 1 триместре); 2а – женщины с СД 2 типа (n=15), получающие диетотерапию, 2б - женщины с СД 2 типа (n=20), получающие инсулинотерапию; 3а – женщины с ГСД (n=20), получающие диетотерапию, 3б - женщины с ГСД (n=20), получающие инсулинотерапию; 4 – контрольная группа – женщины без нарушений углеводного обмена и осложнений беременности (n=15); 5 – женщины с преэклампсией (ПЭ) и без нарушений углеводного обмена (n=10). Морфологическое и морфометрическое исследования проводились по стандартной методике. Для иммуногистохимического исследования использовали первичные моноклональные антитела к CD-105, PlGF, LEP, HIF-1(Abcam). Морфометрическое исследование проводили с использованием микроскопа NikonExlipse 400 и программного обеспечения «Видеотест-Морфология 5.3» Результаты. Наибольшая экспрессия ENG в плацентах выявлена в группе ПЭ - 20,34 % (95% ДИ 18,59– 22,09), наименьшая в группе контроля – 8,37 % (95% ДИ 7,09 – 9,66). Высокие показатели экспрессии протеина были характерны для групп СД 1 c НБ – 16,98% (95% ДИ 15,28 – 18,68), СД 2 типа и ГСД, получающие инсулин – 14,78% (95% ДИ 13,12 – 16,43) и 15,8% (95% ДИ 14,1 – 17,5) соответственно. Иммуногистохимическая реакция с PlGF во всех группах была невыраженной. Наибольшая площадь экспрессии фактора была характерна для группы контроля – 2,12% (95% ДИ 1,47 – 2,76), наименьшая зафиксирована в группе ПЭ - 0,18% (95% ДИ 0,15 – 0,20). В группах СД 2 типа и ГСД, получающих диету, показатели уровня экспрессии были выше в сравнении с группами на инсулинотерапии: 1,0% (95% ДИ 0,80 – 1,19) и 1,36% (95% ДИ 1,17 – 1,55) против 0,45% (95% ДИ 0,33 – 0,57) и 0,39% (95% ДИ 0,29 – 0,49) соответственно. Наибольшая экспрессия LEP наблюдалась в плацентах группы СД 1 типа с НБ – 18,63%, (95% ДИ 14,72– 22,54), а наименьшая в группе ПЭ – 6,3 (95% ДИ 4,65 – 8,42). Уровень экспрессии LEP в группе СД 2 типа был выше в группе инсулинотерапии в сравнении с группой диеты – 13,98%, (95% ДИ 10,83 – 17,13) против 9,86% (95% ДИ 8,64 – 11,09), что характерно и для групп с ГСД: 12,23%, (95% ДИ 10,59 – 13,88) на инсулине и 8,34% (95% ДИ 3,74 – 12,95) на диете. Показатели экспрессии LEP в контрольной группе находились в средних значениях – 8,02%, (95% ДИ 2 7,65 – 8,38). Наибольшая экспрессия HIF-1 наблюдалась в плацентах группы с СД 1 типа c НБ– 30, 44%, (95% ДИ 27,72 – 33,15), а наименьшая в группе контроля – 11,62 (95% ДИ 7,45 – 15,8). Также высокий уровень экспрессия HIF-1 был характерен для группы ПЭ – 29,64%, (95% ДИ 23,62 – 35,66). В группах СД 2 типа и ГСД, получающих инсулинотерапию, уровень экспрессии данного фактора был выше в сравнении с группой диеты: 25,26%, (95% ДИ 22,63 – 27,88) и 24, 17%, (95% ДИ 21,67 – 26,67) против 19,79% (95% ДИ 17,36 – 22,23) и 17,58% (95% ДИ 15,03 – 20,12) соответственно. Выводы. В результате проведенного исследования установлено, что сахарный диабет ассоциирован с достоверно более высокими значениями плацентарной экспрессии ENG, LEP и HIF-1 и более низким уровнем PlGF. Выявлена корреляционная связь между экспрессией факторов и такими осложнениями как гестационная гипертензия, ПЭ, КС, СЗРП и макросомия плода. Для групп СД 2 типа и ГСД на инсулинотерапии, а также СД 1 типа с НБ характерны более высокие уровни экспрессии ENG, LEP и HIF-1. Уровень PlGF был выше в группах СД 2 типа и ГСД на диете и среди женщин с СД 1 типа с ЗБ.

Introduction. Placental growth factor (PlGF) and endoglin (ENG) are involved in the process of angiogenesis. Leptin (Lep) regulates the transplacental transport of substances. Hypoxia Induced Factor (HIF-1) is a marker of placental oxidative stress. All of these factors contribute to the pathogenesis of adverse maternal and perinatal outcomes. Despite the fact that diabetes mellitus (DM) is a significant risk factor for the development of gestational complications, there are few data on the peculiarities of placental expression of these factors in women with various types of diabetes. Objective: to assess the level of expression of vascularotropic (ENG, PlGF, HIF) and regulatory energy metabolism (LEP) factors in placental tissue in women with various types of diabetes mellitus, preeclampsia, and conditionally healthy. Materials and methods. Research design is retrospective cohort. The following groups of placenta studies were identified: 1a - women with type 1 diabetes (n = 20) and unplanned pregnancy (UP) (HbA1c> 6.5% before conception and in the first trimester), 1b - women with type 1 diabetes (n = 20 ) and planned pregnancy (PP) (HbA1c <6.5% before conception and in the first trimester); 2a - women with type 2 diabetes (n = 15) receiving diet therapy, 2b - women with type 2 diabetes (n = 20) receiving insulin therapy; 3a - women with GDM (n = 20) receiving diet therapy, 3b - women with GDM (n = 20) receiving insulin therapy; 4 - control group - women without carbohydrate metabolism disorders and pregnancy complications (n = 15); 5 - women with preeclampsia (PE) and without impaired carbohydrate metabolism (n = 10). Morphological and morphometric studies were carried out according to standard methods. For immunohistochemical studies, primary monoclonal antibodies to CD-105, PlGF, LEP, HIF-1 (Abcam) were used. The morphometric study was carried out using a NikonExlipse 400 microscope and the Video Test Morphology 5.3 software. Results. The highest expression of ENG in placentas was detected in the PE group - 20.34% (95% CI 18.59–22.09), the smallest in the control group - 8.37% (95% CI 7.09–9.66). High levels of protein expression were characteristic for diabetes groups 1 with UP - 16.98% (95% CI 15.28 - 18.68), type 2 diabetes and GDM receiving insulin - 14.78% (95% CI 13.12 - 16.43) and 15.8% (95% CI 14.1 - 17.5), respectively. The immunohistochemical reaction with PlGF in all groups was unexpressed. The largest factor expression area was characteristic of the control group - 2.12% (95% CI 1.47 - 2.76), the smallest was recorded in the PE group - 0.18% (95% CI 0.15 - 0.20). In groups of type 2 diabetes and GDM receiving a diet, expression levels were higher compared to insulin therapy groups: 1.0% (95% CI 0.80 - 1.19) and 1.36% (95% CI 1, 17 - 1.55) versus 0.45% (95% CI 0.33 - 0.57) and 0.39% (95% CI 0.29 - 0.49), respectively. The highest LEP expression was observed in placentas of type 1 diabetes mellitus group with UP - 18.63%, (95% CI 14.72–22.54), and the smallest in the PE group — 6.3 (95% CI 4.65–8. 42). The level of LEP expression in the type 2 diabetes group was higher in the insulin therapy group compared with the diet group - 13.98%, (95% CI 10.83 - 17.13) versus 9.86% (95% CI 8.64 - 11 09), which is also characteristic of groups with GDM: 12.23%, (95% CI 10.59 - 13.88) on insulin and 8.34% (95% CI 3.74 - 12.95) on a diet . Indicators of LEP expression in the control group were in average values - 8.02%, (95% CI 2 7.65 - 8.38). The highest expression of HIF-1 was observed in the placentas of the group with type 1 diabetes with UP - 30, 44%, (95% CI 27.72 - 33.15), and the smallest in the control group - 11.62 (95% CI 7.45 - 15.8). Also, a high level of HIF-1 expression was characteristic of the PE group - 29.64%, (95% CI 23.62 - 35.66). In the groups of type 2 diabetes and GDM receiving insulin therapy, the expression level of this factor was higher in comparison with the diet group: 25.26%, (95% CI 22.63 - 27.88) and 24, 17%, (95% CI 21.67 - 26.67) versus 19.79% (95% CI 17.36 - 22.23) and 17.58% (95% CI 15.03 - 20.12), respectively. Conclusion. As a result of the study, it was found that diabetes mellitus is associated with significantly higher values of placental expression of ENG, LEP and HIF-1 and a lower level of PlGF. A correlation was found between the expression of factors and complications such as gestational hypertension, PE, cesarean section, fetal growth restriction and fetal macrosomia. For groups of type 2 diabetes and GDM on insulin therapy, as well as type 1 diabetes with UP, higher levels of expression of ENG, LEP and HIF-1 are characteristic. The level of PlGF was higher in the type 2 diabetes group and GDM groups on the diet and among women with type 1 diabetes with PP.