Estimation of the plasma concentration of endothelin-1 and sICAM-1 in pregnant women with gestational diabetes mellitus

Kapustin R.V., Arzhanova O.N., Sokolov D.I., Chepanov S.V., Selkov S.A.

1D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology, Northwestern Branch, Russian Academy of Medical Sciences, Saint Petersburg, Russia; 2Department of Obstetrics, Gynecology and Reproductology, Faculty of Medicine, Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia
Objective. To estimate the plasma concentration of endothelin-1 and sICAM-1 in pregnant women with gestational diabetes mellitus (GDM). Subject and methods. The study included 83 pregnant women who formed four comparison groups: 1) 25 patients with GDM on diet therapy (dGDM); 2) 25 with GDM on insulin therapy (iGDM); 3) 12 apparently healthy pregnant women without carbohydrate metabolic disturbance (a control group); 4) 21 with preeclampsia without carbohydrate metabolic disturbance (a comparison group). The diagnosis of GDM was established on the basis of a glucose tolerance test. The levels of endothelin-1 and sICAM-1 were determined using the standard test systems. Results. The highest values of endothelin-1 were found in the pregnant women with dGDM (3.36 fmol/ml (CI 3.09-3.63)), iGDM (3.82 fmol/ml (CI 3.53-4.11)) and the lowest ones were in the control group (2.54 fmol/ml (CI 2.32-2.77)) (p<0.001). There was a positive correlation between ET-1 and glucose levels (r=0.45-0.57; p<0.05). Estimation of the level of sICAM-1 in the pregnant women from the study groups showed the highest values in those with carbohydrate metabolic disturbance and the lowest ones in those with preeclampsia. However, there were no significant intergroup differences in the levels of intercellular adhesion molecules. Conclusion. The pregnant women with GDM have higher plasma endothelin-1 levels. This level depends on the degree of diabetes compensation and takes the highest values in the patients with iGDM. In this connection, this contingent of women is at high risk for preeclampsia, HELLP syndrome, and fetal hypoxia. Timely detection of GDM, pathogenetic prevention, and therapy for preeclampsia will aid in reducing poor perinatal outcomes.

Keywords

gestational diabetes mellitus
preeclampsia
endothelin-1
sICAM-1

Важным фактором, характеризующим дисфункцию эндотелия, является эндотелин-1 (ЕТ-1) [1]. Последние исследования показали, что у здоровых беременных содержание ET-1 снижается и остается низким вплоть до родов [2], а у женщин с преэклампсией возрастает и возвращается к нормальным значениям после родов [3]. ET-1 может быть ключевым связующим звеном между нарушениями перфузии плаценты и развитием эндотелиальной дисфункции, связанной с преэклампсией [1, 4]. Кроме этого, получена положительная корреляция между повышенной концентрацией ET-1 и синдромом задержки развития плода [5].

Инсулин регулирует секрецию эндотелина-1 [1, 6] и стимулирует экспрессию молекул клеточной адгезии VCAM-1, ICAM-1 путем MAP-киназного пути передачи сигнала инсулина [7]. При гиперинсулинемии происходит увеличение секреции и повышение концентрации ET-1 [8]. Диабет является важным фактором развития сосудистой дисфункции, которая может быть отчасти связана с измененным сосудистым ответом синтеза ET-1. Сниженная чувствительность к рецепторам ET-1 была продемонстрирована у беременных с сахарным диабетом [9–11].

Другим важным механизмом развития эндотелиальной дисфункции являются нарушения, связанные с экспрессией молекул адгезии (ICAM-1, VCAM-1 и E-селектин) [12, 13]. ICAM-1 играет важную роль в регуляции трансэндотелиальной миграции лейкоцитов. В результате протеолитического расщепления мембранной формы ICAM-1 образуется ее растворимая форма – sICAM-1. Такие факторы, как гиперлипидемия, артериальная гипертензия, нарушение толерантности к глюкозе, ожирение могут способствовать повышению концентрации sICAM-1 в крови [14–16]. Накопленные данные показывают, что непосредственное влияние острой гипергликемии на функцию эндотелия и активацию синтеза sICAM-1 опосредовано через ослабление секреции оксида азота эндотелиальными клетками и увеличения производства активных форм кислорода, с образованием свободных радикалов [17].

Данные о концентрации молекул межклеточной адгезии у беременных неоднозначны [18–20]. Висследовании Д.И. Соколова и соавт. плазменный уровень sICAM-1 был повышен при преэклампсии в периферической крови, но не изменен в плацентарной ткани [15]. В других клинических исследованиях содержание sICAM-1 и sVCAM-1 в плазме крови было повышено на ранних сроках беременности у женщин с преэклампсией [21]. С другой стороны, Chaiworapongsa и соавт. установили, что уровень sICAM-1 достоверно не различался у беременных с преэклампсией и здоровых женщин [22]. Clausen и соавт. предположили, что изменение концентрации в плазме крови молекул адгезии sICAM-1и sVCAM-1 у беременных с преэклампсией может быть обусловлено нарушением плацентации [21]. Напротив, Tziotis не выявил экспрессии молекул адгезии в плаценте как при нормальной, так и осложненной преэклампсией беременности [23].

По данным авторов, уровень секреторных молекул межклеточной адгезии (sICAM-1, sVCAM-1 и sE-селектин) при диабете был различным: повышенным [24] или не измененным [25, 26]. Было показано, что уровень sE-селектина и sVCAM-1 был значительно выше в плазме крови у беременных женщин с гестационным сахарным диабетом (ГСД) [27]. В то же время Nan Fang и соавт. не выявили повышенной экспрессии sICAM-1 в сосудах пуповины и плаценте при ГСД [28].

Таким образом, в литературе имеются противоречи- вые данные о концентрации эндотелина-1 и sICAM-1 в крови у беременных с ГСД. Высокий процент акушерских осложнений, обусловленных ГСД, в частности преэклампсии, диктует необходимость более детальной оценки роли молекул эндотелиальной дисфункции при данной патологии.

Цель исследования: оценить концентрацию эндоте- лина-1 и sICAM-1 в плазме крови у беременных с ГСД.

Материали методы исследования

В исследование включены 83 беременные женщины, которых рандомизировали на четыре группы: 1-я группа – ГСД-диетотерапия (ГСД (д)) – 25; 2-я группа – ГСД-инсулинотерапия (ГСД (и)) – 25; 3-я контрольная группа – практически здоровые беременные (без нарушения углеводного обмена) – 12; 4-я группа сравнения – преэклампсия (без нарушения углеводного обмена) – 21.

Диагноз ГСД устанавливали на основании критериев, зарекомендовавших себя в НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта (уровень цельной капиллярной крови натощак – 5,5 ммоль/л; через 1 ч 9,4 ммоль/л; через 2 ч – 7,7 ммоль/л) после перорального глюкозотолерантного теста с 75 г глюкозы (ПГТТ). Данные критерии являются более жесткими и не противоречат общепринятым в Российской Федерации критериям ВОЗ. Уровень гликированного гемоглобина (HbA1c, %) определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Содержание эндотелина в сыворотке периферической крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием коммерческих тест-систем «ENDOTELIN (121)» фирмы Biomedika (Австрия).

Содержание sICAM-1 в сыворотке периферической крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием коммерческих тест-систем «Human sICAM-1» фирмы Bender MedSystems GmbH (Австрия).

Статистическую обработку проводили с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2007 (Microsoft Corporation, USA) и Statistica v 7.0 (Statsoft, Inc. USA). Параметры распределения выборки оценивали при помощи критерия Колмогорова– Смирнова. Для определения статистической значимости различий между количественными параметрами нормально распределенных данных исследуемых групп использовался дисперсионный анализ ANOVA и критерий Фишера (LSD). При непараметрическом распределении данных использовался критерий Крускала–Уоллиса (ANOVA test). Корреляционный анализ проводился с использованием коэффициента Пирсона. Гипотезу о равенстве средних значений отвергали при уровне значимости p<0,05.

Результаты исследования

Средний возраст исследуемых беременных женщин различался: наибольший был во 2-й группе –33,1±5,21, а наименьший в 3-й – 27,1±3,17 года. При оценке индекса Кетле распределение значений имело такую же тенденцию (табл. 1). Таким образом, возраст выступает одним из факторов риска развития метаболических расстройств и дальнейшего развития инсулинорезистентности.

Таблица 1. Возрастная и массо-ростовая характеристика обследованных групп.

Срок выявления ГСД был различным: 29,4 недели (95% ДИ 27,9–30,8) у беременных на диете, и 25,5 недели (95% ДИ 23,2–28,7) – на инсулинотерапии (p=0,00064). Состояние углеводного обмена характеризовалось наибольшим уровнем гликемии у беременных на инсулинотерапии и наименьшим у здоровых женщин. Это было характерно как для показателей ПГТТ и среднесуточного уровня гликемии, так и для данных гликированного гемоглобина как интегрального показателя компенсации углеводного обмена за предыдущие 3 мес (табл. 2).

Таблица 2. Состояние углеводного обмена у беременных обследуемых групп.

При оценке уровня sICAM-1 у беременных обследуемых групп наибольшие значения были характерны для пациенток с нарушенным углеводным обменом, а наименьшие – для женщин с преэклампсией. Однако достоверных межгрупповых различий концентрации молекул межклеточной адгезии получено не было (табл. 3).

Таблица 3. Концентрация sICAM-1 и эндотелина-1 у беременных обследованных групп.

В отличие от sICAM-1 уровень концентрации эндотелина-1 различался во всех группах. При этом самые высокие значения этого пептида были характерны для беременных с диабетом, получавших инсулинотерапию (табл. 3).

Учитывая эту тенденцию, проведен корреляционный анализ между уровнем эндотелина-1 и гликемии у беременных групп. Как видно из представленных графиков, наблюдалась прямая, умеренной силы корреляция (r=0,45–0,57, p<0,05) между изучаемыми параметрами (рисунок, см. на вклейке). Корреляции между уровнем эндотелина и степенью тяжести преэклампсии получено не было (r=0,12, p=0,84).

Обсуждение результатов

В нашем исследовании мы получили значительно более высокую концентрацию эндотелина-1 у беременных с ГСД. С одной стороны это может быть связано с развитием эндотелиальной дис- функции на фоне хронической гипергликемии. С другой стороны, было показано, что инсулин спо- собствует повышению синтеза данного пептида [1, 6]. Таким образом, можно ожидать повышение уровня ET-1 у беременных женщин с гиперинсу- линиемией и гипергликемией. Это подтверждено и в нашем исследовании, где выявлена прямая корреляция между концентрацией эндотелина и состоянием углеводного обмена у беременных исследуемых групп.

sICAM-1 является одним из наиболее важных маркеров эндотелиальной дисфункции, развивающейся на фоне атеросклероза и способствующей развитию микрососудистых ангиопатий. Следовательно, можно предположить, что у беременных с сахарным диабетом концентрация данного рецептора в плазме крови будет повышена. Тем не менее, в нашем исследовании достоверных различий между уровнем концентрации молекул sICAM-1 не выявлено. Возможно, это связано с механизмами адаптации при беременности. В частности, оксид азота может иметь ингибирующие влияние на экспрессию молекул адгезии в эндотелиальных клетках [17].

Заключение

Таким образом, беременные с ГСД имеют более высокий уровень эндотелина-1 в плазме крови. Этот уровень зависит от степени компенсации диабета и имеет наибольшие значения у пациентов на инсулинотерапии. В связи с этим данный кон- тингент женщин входит в группу высокого риска по развитию преэклампсии, HELLP-синдрома и гипоксии плода. Своевременное выявление ГСД, назначение патогенетической профилактики и терапии преэклампсии поможет добиться снижения неблагоприятных перинатальных исходов. Кроме того, возможно, одним из методов оценки эффективности терапии преэклампсии при ГСД может стать динамическое определение эндотелина-1 в плазме крови у беременных с нарушениями углеводного обмена.

References

1. George E.M., Granger J.P. Endothelin: key mediator of hypertension in preeclampsia. Am. J. Hypertens. 2011; 24(9): 964–9.
2. Lygnos M., Pappa K., Papadaki H., Relakis C., Koumantakis E., Anagnou N. Changes in maternal plasma levels of VEGF, bFGF, TGF-beta1, ET-1 and sKL during uncomplicated pregnancy, hypertensive pregnancy and gestational diabetes. In Vivo. 2006; 20: 157–63.
3. George E., Granger J. Mechanisms and potential therapies for preeclampsia. Curr. Hypertens. Rep. 2011; 13: 269–75.
4. Fiore G., Florio P., Micheli L., Nencini C., Rossi M., Cerretani D. et al. Endothelin-1 triggers placental oxidative stress pathways: putative role in preeclampsia. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2005; 90: 4205–10.
5. Nezar M., el-Baky A., Soliman O., Abdel-Hady H., Hammad A., Al-Haggar M. Endothelin-1 and leptin as markers of intrauterine growth restriction. Indian J. Pediatr. 2009; 76: 485–8.
6. Potenza M., Marasciulo F., Chieppa D., Brigiani G., Formoso G. et al. Insulin resistance in spontaneously hypertensive rats is associated with endothelial dysfunction characterized by imbalance between NO and ET-1 production. Am. J. Physiol. 2005; 289: 813–22.
7. Montagnani M., Golovchenko I., Kim I., Koh G., Goalstone M., Mundhekar A. et al. Inhibition of phosphatidylinositol 3-kinase enhances mitogenic actions of insulin in endothelial cells. J. Biol. Chem. 2002; 277: 1794 –9.
8. Seligman B., Biolo A., Polanczyk C., Gross J., Clausell N. Increased plasma levels of endothelin 1 and von Willebrand factor in patients with type 2 diabetes and dyslipidemia. Diabetes Care. 2000; 23(9): 1395–400.
9. Ang C., Hillier C., Cameron A., Greer A., Lumsden M. The effect of type 1 diabetes mellitus on vascular responses to endothelin-1 in pregnant women. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2001; 86: 4939–42.
10. Swiderski S., Celewicz Z., Miazgowski T., Ogonowski J. Maternal endothelin-1 and cyclic guanosine monophosphate concentrations in pregnancies complicated by pregravid and gestational diabetes mellitus. Gynecol. Obstet. Invest. 2010; 69: 46–50.
11. Telejko B., Zonenberg A., Kuzmicki M., Modzelewska A., Niedziolko-Bagniuk K., Ponurkiewicz A. et al. Circulating asymmetric dimethylarginine, endothelin-1 and cell adhesion molecules in women with gestational diabetes. Acta Diabetol. 2009; 46: 303–8. 12. Krauss T., Emons G., Kuhn W., Augustin H. Predictive value of routine circulating soluble endothelial cell adhesion molecule measurements during pregnancy. Clin. Chem. 2002; 48(9): 1418–25.
13. Meigs J., Hu B., Rifai N., Manson J. Biomarkers of endothelial dysfunction and risk of type 2 diabetes mellitus. JAMA. 2004. 291:1978–86.
14. Loukovaara M., Loukavaara S., Leinonen P., Teramo K., Andersson S. Endothelium-derived nitric oxide metabolites and soluble intercellular adhesion molecule-1 in diabetic and normal pregnancies. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2005; 118(2): 160-5.
15. Sokolov D.I., Lesnichija M.V., Aminova Je.A., Arzhanova O.N., Sel'kov S.A. Ocenka koncentracii sICAM-1 v syvorotke krovi beremennyh i produkcii sICAM-1 tkan'ju placenty. Zhurnal akusherstva i zhenskih boleznej. 2009; 58(1): 44–9.
16. Petrishhev N.N., red. Disfunkcija jendotelija. Patogeneticheskoe znachenie i metody korrekcii. SPb.: IIC VMA; 2007. 296 s.
17. Ceriello A., Falleti E., Motz E., Taboga C., Tonutti L., Ezsol Z. et al. Hyperglycemia induced circulating ICAM-1 increase in diabetes mellitus: the possible role of oxidative stress. Horm. Metab. Res. 1998; 30(3): 146–9.
18. Bo S., Valpreda S., Menato G., Bardelli C., Botto C., Gambino R. et al. Should we consider gestational diabetes a vascular risk factor? Atherosclerosis. 2007; 194(2): e72–9.
19. Kim S., Ryu H., Yang J. Maternal serum levels of VCAM-1, ICAM-1 and E-selectin in preeclampsia. J. Korean Med. Sci. 2004; 19: 688–92.
20. Phocas I., Rizos D., Papoulias J., Xyni K., Sarandakou A., Salamalekis E. A comparative study of serum soluble vascular cell adhesion molecule–1 and soluble intercellular adhesion molecule–1 in preeclampsia. J. Perinat. 2000; 20: 114–9.
21. Clausen P., Ekbom P., Damm P., Feldt-Rasmussen U., Nielsen B., Mathiesen E., Feldt-Rasmussen B. Signs of maternal vascular dysfunction precede preeclampsia in women with type 1 diabetes. J. Diabetes Complications. 2007; 21(5): 288–93.
22. Chaiworapongsa T., Romero R., Yoshimatsu J., Espinoza J., Kim Y., Park K. et al. Soluble adhesion molecule profile in normal pregnancy and preeclampsia. J. Matern. Fetal Neonatal Med. 1997; 12: 19–27.
23. Tziotis J., Malamitsi-Puchner A., Vlachos G., Creatsas G., Michalas S. Adhesion molecules expression in the placental bed of pregnancies with preeclampsia. Br. J. Obstet. Gynaecol. 2002; 109(2): 197–201.
24. Blüher M., Unger R., Rassoul F., Richter V., Paschke R. Relation between glycaemic control, hyperinsulinaemia and plasma concentrations of soluble adhesion molecules in patients with impaired glucose tolerance or Type II diabetes. Diabetologia. 2002; 45(2): 210–6.
25. Konukoglu D., Firtina S., Serin O. The relationship between plasma asymmetric dimethyl-L-arginine and inflammation and adhesion molecule levels in subjects with normal, impaired, and diabetic glucose tolerance. Metabolism. 2008; 57: 110–5.
26. Targher G., Bonadonna R., Alberiche M., Zenere M., Muggeo M., Bonora E. Relation between soluble adhesion molecules and insulin sensitivity in type 2 diabetic individuals: role of adipose tissue. Diabetes Care. 2001; 24: 1961–6.
27. Kautzky-Willer A., Fasching P., Jilma B., Waldhausl W., Wagner O. Persistent elevation and metabolic dependence of circulating E-selectin after delivery in women with gestational diabetes mellitus. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1997; 82: 4117–21.
28. Nan Fang, Yi Ke Da, Xue Xue Bao. Value of coagulation function and fibrinolytic system assessment in patients with gestational diabetes mellitus. 2007; 27(1): 35–7.

About the Authors

Kapustin Roman Victorovich. - post-graduate, department of pathology of pregnancy. FSBI «The D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology» Northwest branch RAMS, 199034, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya, 3.
E-mail: Kapustin.Roman @ gmail.com
Arzhanova Olga Nikolaevna - MD, Professor. Head of the Department of Pathology of pregnancy. FSBI «The D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology» Northwest branch RAMS, 199034, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya, 3.
E-mail: arjanova_olga@mail.ru
Sokolov Dmitriy Igorevich – MD. Leading researcher of laboratory of immunology of FSBI «The D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology» Northwest branch RAMS, 199034, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya, 3. 328-98-50
Chepanov Sergey Vladimirovich - laboratory doctor of laboratory of immunology of FSBI «The D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology» Northwest branch RAMS, 199034, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya, 3
Selkov Sergey Alekseevich - MD, Professor. The director of laboratory of immunology of FSBI «The D.O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology» Northwest branch RAMS, 199034, Saint-Petersburg, Mendeleevskaya liniya, 3. 328-98-50. E-mail: selkovsa@mail.ru

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.