Specific features of molecular genetic mechanisms regulating the hemostatic system in patients with diabetes mellitus

Shchupletsova Yu.S., Bashmakova N.V., Putilova N.V., Tretyakova T.B.

Ural Research Institute of Maternal and Infant Care, Ministry of Health of Russia, Yekaterinburg 620028, Repina str. 1, Russia
Objective. To study the specific features of molecular genetic mechanisms regulating the hemostatic system in patients with diabetes mellitus.
Subjects and methods. 110 patients with different types of diabetes mellitus in the third trimester of pregnancy were examined for polymorphism of genes encoding blood aggregation and folate metabolism; according to perinatal outcomes, the patients were divided into 2 groups: 1) 71 patients whose neonatal infants had been diagnosed with hypoxic-ischemic lesions of the central nervous system (CNS) in the early neonatal period (a study group); 2) 39 patients whose neonates had been found to have no hypoxic-ischemic lesions of CNS (a comparison group).
Results. The performed study shows that a genetically determined abnormality of the hemostatic system is a predictor of chronic perinatal ischemia in the fetus and newborn infant of diabetic patients.
Conclusion. To improve perinatal outcomes in pregnant women with diabetes it is necessary to detect the genetic polymorphisms and correct coagulation disorders associated with them in time.

Keywords

diabetes
pregnancy
thrombophilia

Проблема сахарного диабета (СД) остается одной из наиболее актуальных медико-социальных проблем современности, что обусловлено широким распространением данного заболевания практически во всех странах мира, тенденцией к увеличению его частоты, тяжестью многочисленных осложнений, трудно поддающихся лечению, основными из которых являются сосудистые нарушения. По данным литературы, в настоящее время от сосудистых поражений погибает 65–80% пациентов с различными типами СД. Многие авторы и эксперты включают поражение сосудов в определение самого заболевания, так как начинается СД как болезнь обмена, а заканчивается как генерализованная сосудистая патология [1–5].

Рост заболеваемости СД, наметившаяся тенденция к его «омоложению», тяжесть сосудистых осложнений, сопутствующих этой патологии, сделали особенно актуальной проблему ведения беременности у этого контингента больных и выхаживания их новорожденных детей. Несмотря на широкое внедрение новых высокоочищенных видов инсулинов, методов самоконтроля и мониторинга состояния углеводного обмена, организации акушерских отделений, специализированных по СД, у пациенток с СД остается высокой перинатальная заболеваемость и смертность новорожденных детей (10–40%) [2, 4, 6, 7].

По данным литературы, у беременных с СД были обнаружены изменения сосудов маточно-плацентарного русла по типу ангиопатических, характерных для СД, что создает предпосылки для формирования хронических форм плацентарной недостаточности, а, следовательно, и внутриутробной гипоксии плода[2, 4, 7].

По данным нашего исследования, частота формирования хронической перинатальной ишемии новорожденных у пациенток с различными типами СД вдвое превосходила частоту формирования диабетической фетопатии у данного контингента больных. Это не зависело, как от степени компенсации углеводных нарушений, так и от типа СД.

Данное положение позволило нам определить хроническую перинатальную ишемию новорожденных у матерей с СД как основной фактор, определяющий перинатальный прогноз.

По современным представлениям патогенез осложнений СД рассматривается с позиций теории глюкозотоксичности, согласно которой хронически повышенный уровень глюкозы крови является ведущим фактором, инициирующим многообразные биохимические и структурные изменения в клетках и тканях [7–10]. Считается, что при СД основным патогенетическим механизмом развития ангиопатий является гликозилирование сосудистой стенки [3–5].

По классификации З.С. Баркагана, СД входит в VIII группу гематогенных тромбофилий, связанных с нарушениями различных компонентов системы гемостаза, вследствие изменения обмена веществ и биохимического состава крови [1].

Однако, по данным других авторов, влияние гипергликемии не является приоритетным в формировании диабетических повреждений сосудов. Показано, что более чем у 20% больных СД ангиопатии не обнаруживаются даже при чрезвычайно плохой компенсации метаболических нарушений. Эти больные по каким-то причинам невосприимчивы к токсическому воздействию гипергликемии [4, 6].

Поэтому весьма обоснованными представляются поиски различных генетических факторов, обеспечивающих большую или меньшую восприимчивость микрососудистого русла органов-мишеней к воздействию метаболических и/или гемодинамических факторов при СД.

В связи с этим, целью нашего исследования явилось изучение особенностей молекулярно-генетических механизмов регуляции системы гемостаза у пациенток с СД.

Материал и методы исследования

Для достижения поставленной цели на наличие полиморфизма генов, кодирующих агрегантное состояние крови и фолатный обмен, были обследованы 110 пациенток в 3-м триместре беременности, страдающих различными типами СД. В зависимости от перинатальных исходов все пациентки были разделены на 2 группы: Основную (n=71), которую составили пациентки, у новорожденных которых были диагностированы гипоксически-ишемические поражения центральной нервной системы в раннем неонатальном периоде, и группу сравнения (n=39), которую составили пациентки, новорожденные которых не имели указанных поражений.

Исследование генетических полиморфизмов, ассоциированных с риском развития тромбофилии (генов агрегантного состояния крови и фолатного обмена) проводилось методом полимеразно-цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени с использованием детектирующего амплификатора ДТ-96 с автоматическим программным обеспечением (ООО «НПО ДНК-Технология»). Образцы ДНК получали из клеток буккального эпителия.

Анализ проводился по полиморфным вариантам генов системы факторов свертывания крови (F51691G>A, F220210G>A, FGB455 G>A), системы фибринолиза (PAI-1 5G>4G), системы гликопротеинов тромбоцитарных рецепторов (ITGA2 807C>T, ITGB3 1565T>C), ферментов цикла обмена гомоцистеина (MTR 2756A>G, MTRR 66A>G, MTHFR 677С>Т, MTHFR 1298A>C). Выбор полиморфных локусов определялся описанной в литературе наибольшей информативностью влияния указанных мутаций на степень декомпенсации гемостазиологических нарушений [2, 4, 6].

Статистическая обработка материала проводилась с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel. Для проверки соответствия наблюдаемого распределения частот генотипов теоретически ожидаемому равновесному распределению по закону Харди–Вайнберга использовался критерий χ2.

Результаты исследования и обсуждение

Изучена частота встречаемости генотипов, содержащих редкий аллель, в полиморфных локусах генов F5:1691G>A, F2: 20210G>A, FGB: 455 G>A , PAI-1: 5G>4G, ITGA2: 807C>T, ITGB3 1565T>C, MTR 2756A>G, MTRR 66A>G, MTHFR 677С>Т и MTHFR 1298A>C у женщин основной группы и группы сравнения. Распределение частот генотипов исследуемых генов соответствовало распределению Харди–Вайнберга (p>0,05).

На основании проведенного исследования, наличие генетической предрасположенности к формированию тромбозов было отмечено у всех пациенток (таблица).

Так мутация гена протромбина (F2) у пациенток с формированием перинатальной ишемии новорожденных (основная группа) встречалась в 4,2%, при полном отсутствии таковой в группе сравнения (p<0,05). По данным литературы, эта мутация достаточно редко встречается в популяции (1–4%) и ассоциирована с невынашиванием беременности, фетоплацентарной недостаточностью, задержкой развития плода, отслойкой плаценты [7, 11].

Напротив, частота встречаемости Лейденской мутации (F5) у пациенток основной группы была реже, чем у пациенток группы сравнения (2,8 и 5,1% соответственно, при p>0,05). Полученные данные не противоречат результатам мировых исследований. Распространенность Лейденской мутации среди здоровых лиц в Европе и США колеблется от 3 до 7%, а в некоторых популяциях может достигать 15% [11].

Достоверных различий в частоте встречаемости генотипов, содержащих аллель «риска», по полиморфным вариантам генов фибриногена (FBG), ингибитора активатора плазминогена 1-го типа (PAI-1), гликопротеинов тромбоцитарных рецепторов (ITGA2 и ITGB3) в исследуемых группах выявлено не было.

Неравнозначные результаты по группам исследования были получены и при изучении полиморфизмов генов, ассоциированных с нарушением обмена фолатов: так, полиморфизм метионин-синтазы (MTR A2756G) статистически чаще – 47,9% случаев встречался у пациенток основной группы, по сравнению с пациентками группы сравнения (38,5%), p<0,05.

Встречаемость генетического полиморфизма метионин – синтазы редуктазы (MTRR A66G) была относительно высокой в обеих исследуемых группах и составила 83,1 и 89,7% случаев соответственно. Такую высокую встречаемость данного полиморфизма можно объяснить большой распространенностью его в популяции.

Аллель Т гена метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) в положении 677 у пациенток в основной группе встречался в 28,2% случаев, а у пациенток в группе сравнения – в 48,7% (p>0,05). Также было выявлено, что полиморфный аллель 677T у пациенток в группе сравнения в 90% случаев встречался в состоянии гетерозиготы, что приводит к менее выраженному снижению активности фермента. По данным ряда авторов, около половины населения в мире являются гетерозиготными носителями полиморфизма С677Т гена MTHFR [6, 8, 9, 11]. Тогда как у пациенток основной группы мутантный аллель 677T в 30% случаев встречался в гомозиготном состоянии. По данным литературных источников частота гомозигот 677ТТ варьирует в различных регионах Российской Федерации в пределах 4,6–13% [5, 11–14].

Полиморфизм гена MTHFR в положении A1298C чаще встречался у пациенток основной группы – в 52,1% случаев, чем у пациенток в группе сравнения – в 35,9% (p<0,05).

Таким образом, из четырех исследуемых полиморфизмов в генах, кодирующих состояние ферментов фолатного каскада, у пациенток основной группы были выявлены три, встречаемость которых в данной группе была высокой – MTR A2756G, MTRR A66G и MTHFR A1298C (p<0,05).

При наличии полиморфных вариантов по нескольким генам одной функциональной сети возможен аддитивный эффект, когда многочисленные незначительные изменения в итоге обуславливают качественно новое проявление фенотипа [8, 9, 13]. Поэтому мы провели сочетанный анализ носительства полиморфных вариантов генов фолатного обмена в исследуемых группах пациенток. Достоверные отличия были получены по сочетанию полиморфизма MTHFR A1298C с наличием полиморфизма MTR A2756G. Частота встречаемости такого генотипа составила 28,2%, против 5,1% у пациенток в группе сравнения (p<0,05). Важно заметить, что в данном сочетании мутантный аллель 1298С в 60% случаев находился в гомозиготном состоянии.

Проведенный анализ позволяет предположить, что у женщин, имеющих в генотипе полиморфные варианты обоих указанных генов, возможно развитие ситуации, при которой снижена функциональная активность двух ферментов: метилентетрагидрофолатредуктазы, катализируещей превращение 5, 10-метилентетрагидрофолата в 5-метилентетрагидрофолат при участии фолиевой кислоты, как ко-фактора, и метионин-синтазы-редуктазы, осуществляющей метилирование гомоцистеина в присутствии ко-фактора кобаламина (витамин В12). В результате возможно развитие гипергомоцистеинемии на фоне дефицита фолатов и/или кобаламина с последующим риском развития тромбообразования.

Выводы

  1. Генетически детерминированные дефекты гемостаза у беременных с СД являются прогностически значимыми для формирования хронической перинатальной ишемии новорожденных.
  2. Предикторами риска развития данных повреждений являются полиморфизмы в гене протромбина: F220210G>A и фолатного цикла: MTR A2756G, MTRR A66G и MTHFR A1298C, а также сочетание в генотипе аллелей 2756G гена MTR и 1298C гена MTHFR.
  3. С целью улучшения перинатальных исходов у беременных с СД необходимо своевременное выявление генетических полиморфизмов и коррекция ассоциированных с ними нарушений гемокоагуляции.

References

  1. Barkagan Z.S., Rudnitskaya T.A., Kolpakov M.A. Metabolic homocysteine in patients with type 2 diabetes. Tromboz, gemostaz i reologiya. 2006, 3: 20-5. (in Russian)
  2. Gryaznova I.M., Vtorova V.G. Diabetes mellitus and pregnancy. M.: Meditsina; 2005. 143 p. (in Russian)
  3. Dedov I.I. Features debut and prediction of vascular complications in patients with slowly progressive diabetic adults. M.; 2003. 38p. (in Rusian)
  4. Kirichuk V.F., Bolotova N.V., Nikolaeva N.V. Microcirculatory changes in hemostasis and rheology in diabetes mellitus. Tromboz, gemostaz i reologiya. 2004; 4: 12-9. (in Russian)
  5. Barrett T.G., Bundey S.E., Macleod A.F. Neurodegeneration and diabetes: UK nationwide study of Wolfram (DIDMOAD) syndrome. Lancet. 1995; 346(8988): 1458-63.
  6. Carr M.E. Diabetes mellitus: a hypercoagulable state. J. Diabetes Complications. 2001; 15(1): 44-54.
  7. Harmanci A., Kandemir N., Dagdelen S., Gonc N., Buyukasik Y., Alikasifoglu A. et al. Thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor activity and global fibrinolytic capacity in Type 1 diabetes: evidence for normal fibrinolytic state. J. Diabetes Complications. 2006; 20(1): 40-4.
  8. Baranov V.S. Genetic basis of susceptibility to some common multifactorial diseases. Meditsinskaya genetika. 2004; 3(3): 102-12. (in Russian)
  9. Bespalova O.N. Genetics miscarriage. Zhurnal akusherstva i zhenskih bolezney. 2007; 56(1): 81-95. (in Russian)
  10. Davidenkova E.F., Liberma I.S. Genetics diabetes. L.: Meditsina; 1988. 159 p. (in Rusian)
  11. Chamberlain S., Shaw J., Wallis J., Rowland A., Chow L., Farrall M. et al. Genetic homogeneity at the Friedreich’s ataxia locus on chromosome 9. Am. J. Hum. Genet. 1989; 44(4): 518-21.
  12. Mashkina E.V., Kovalenko G.A., Gutnikova L.V., Derevyanchuk E.G., Shkurat T.P. Association of polymorphic variants of the genes of folate cycle and integrins with miscarriage. Meditsinskaya genetika. 2013; 12(1): 40-5. (in Russian)
  13. Pankova E.E., Zinchenko L.V., Matulevich S.A., Golubtsov V.I. C677T polymorphism of the MTHFR gene as a risk factor for congenital abnormalities in the offspring. Kubanskiy nauchnyiy meditsinskiy vestnik. 2009; 6: 144-7. (in Russian)
  14. Candito M., Rivet R., Herbeth B., Boisson C., Rudigoz R.C., Luton D. et al. Nutritional and genetic determinants of vitamin B and homocysteine metabolisms in neural tube defects: a multicenter case-control study. Am. J. Med. Genet. A. 2008; 146A(9): 1128-33.

About the Authors

Shupletsova Julia, post-graduate student, Ural Research Institute of Maternal and Infant Care, Ministry of Health of Russia.
620028, Russia, Ekaterinburg, Repina str. 1. Tel.: +790892356577. E-mail: pjuly@mail.ru
Bashmakova Nadine, MD, Professor, Director, Ural Research Institute of Maternal and Infant Care, Ministry of Health of Russia.
620028, Russia, Ekaterinburg, Repina str. 1. Tel.: +73433718768. E-mail: dr@niiomm.ru
Putilova Natalia, Ph.D., head of the scientific department of antenatal fetal protection, Ural Research Institute of Maternal and Infant Care,
Ministry of Health of Russia. 620028, Russia, Ekaterinburg, Repina str. 1. Tel.: +73433715240. E-mail: putilova-1959@mail.ru
Tretyakov Tatyana, MD, Senior Researcher of biochemical research methods, Ural Research Institute of Maternal and Infant Care, Ministry of Health of Russia.
620028, Russia, Ekaterinburg, Repina str. 1. Tel.: +79122467716. E-mail: TbTretyakova@yandex.ru

Similar Articles

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