Определение уровня митохондриальной ДНК в крови для прогнозирования осложнений беременности

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.2.44-49

28.02.2018
262

1 ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, Москва; 2 ГБУЗ ДЦ 5 ДЗМ, Москва, Россия; 3 НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, Москва, Россия
Актуальность. Митохондриальные дисфункции различной природы приводят к неконтролируемому окислительному стрессу (ОС), повреждающему клетки и ткани, что рассматривается как один из ведущих факторов патогенеза таких осложнений беременности, как преждевременные роды (ПР), преэклампсия (ПЭ) и синдром задержки роста плода (СЗРП). Возникло предположение, что изменения количества копий митохондриальной ДНК (мтДНК) в крови беременной женщины могут служить биологическим маркером степени индукции ОС и повышения риска возникновения того или иного осложнения гестации. Цель исследования. Определение уровня мтДНК в плазме крови женщин при физиологическом и осложненном течении беременности. Материал и методы. Проанализировано течение беременности и исход родов у 142 женщин, по результатам анализа всех обследованных пациенток разделили на 4 группы: 1-я – женщины с физиологическим течением беременности (ФБ); 2-я – с ПР; 3-я – c беременностью, осложненной ПЭ; 4-я – женщины с беременностью, осложненной СЗРП. Количество мтДНК определяли в плазме крови методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени. Количество ПЦР-продуктов в реакции оценивали по значению Ct, определяемому как n-й цикл реакции, при котором флюоресценция достигает установленного порогового значения. Количество ПЦР-продукта целевого гена (D-петля мтДНК) нормировали на количество ПЦР-продукта ядерного гена β2-микроглобулина. Копийность мтДНК выражали в условных единицах 2(-ΔС). Результаты исследования. При осложненном течении беременности выявлено повышение уровня мтДНК уже в I триместре. У беременных с диагностированным СЗРП мтДНК повышена на 49% (р<0,01), у женщин с ПР – на 48% (р<0,01), у беременных с развившейся ПЭ – на 25% (р<0,05) по сравнению с ФБ. Относительный уровень мтДНК в группе женщин с физиологическим течением беременности составил 153±32, при ПР – 292±69, ПЭ – 205±84, СЗРП – 299±101. По результатам ROC-анализа чувствительность и специфичность метода определения мтДНК в крови беременных в I триместре в диагностике ПР составила 100 и 91% соответственно, ПЭ – 71 и 64%, СЗРП – 83 и 90%. Были определены пороговые значения содержания мтДНК в крови пациенток, ассоциированные с повышением риска развития ПР 2(-ΔС)≥209, ПЭ – 2(-ΔС)≥158 и СЗРП – 2(-ΔС)≥221. Заключение. Определение уровня мтДНК в плазме крови в I триместре беременности позволяет выделить группу женщин с повышенным риском развития ПР, ПЭ и СЗРП.

Окислительный стресс (ОС) определяют как дисбаланс между продукцией активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА) и их утилизацией системой антиоксидантной защиты. Основным источником продукции АФК и АФА в клетке являются митохондрии. Митохондрии играют важную роль в регуляции энергетического метаболизма клетки, поддержании внутриклеточного кальциевого гомеостаза, запуске процессов апоптоза, а также в продукции АФК и АФА, выполняющих сигнальную функцию [1]. Во время беременности функциональная активность митохондрий повышается, так как к функции обеспечения энергией организма матери, добавляется функция обеспечения трансплацентарного переноса от матери к развивающемуся плоду питательных веществ и продуктов метаболизма в обратную сторону. Одновременно с повышением продукции энергии митохондриями во время беременности, повышается продукция АФК и АФА митохондриями, что сопровождается компенсаторным повышением активности антиоксидантной защиты. Такое состояние сбалансированного изменения окислительно-восстановительного статуса организма характерно для физиологического течения беременности и необходимо для нормальной плацентации и дальнейшего формирования плода [2]. Однако митохонд­риальные дисфункции различной природы приводят к неконтролируемому ОС, повреждающему клетки и ткани, что рассматривается как один из ведущих факторов патогенеза таких осложнений беременности, как преждевременные роды (ПР), преэклампсия (ПЭ) и синдром задержки роста плода (СЗРП) [3–8].

Митохондрии содержат в своем составе несколько копий собственной митохондриальной ДНК (мтДНК). Хотя количество мтДНК положительно коррелирует с количеством и размером митохондрий, оно также может изменяться не только при смене энергетических потребностей клетки, но и при усилении ОС и под действием других патологических факторов [9, 10]. В отличие от ядерной ДНК – мтДНК более подвержена повреждениям, в том числе в результате повышенной продукции АФК, поскольку имеет кольцевую структуру, не содержит интроны и другие некодирующие последовательности (в ядерной ДНК около 90% последовательности не несет информацию) и не защищена гистонам; кроме того система репарации мтДНК значительно менее эффективна. Накапливающиеся нарушение в структуре мтДНК провоцирует первичную митохондриальную дисфункцию, приводящую к снижению уровня АТФ в клетке и еще большему увеличению продукции АФК и АФА, обуславливая, тем самым, нарушение работы целых тканей и органов [11–17]. В некоторых экспериментальных работах и клинических исследованиях было показано, что изменение содержания мтДНК в крови положительно коррелирует с таковым в других тканях и может в определенной степени отражать процессы, происходящие в других тканях организма [18]. На основании того, что беременность связана с возрастающим ОС даже ...

Список литературы

1. Palikaras K., Daskalaki I., Markaki M., Tavernarakis N. Mitophagy and age-related pathologies: Development of new therapeutics by targeting mitochondrial turnover. Pharmacol. Ther. 2017; 178: 157-74.

2. Wu F., Tian F.J., Lin Y. Oxidative stress in placenta: health and diseases. Biomed. Res. Int. 2015; 2015: 293271.

3. Мартусевич А.К., Карузин К.А. Окислительный стресс и его роль в формировании дизадаптации и патологии. Биорадикалы и антиоксиданты. 2015; 2(2): 5-14.

4. D’Souza V., Chavan-Gautam P., Joshi S. Counteracting oxidative stress in pregnancy through modulation of maternal micronutrients and omega-3 fatty acids Curr. Med. Chem. 2013; 20(37): 4777-83.

5. Duhig K., Chappell L.C., Shennan A.H. Oxidative stress in pregnancy and reproduction. Obstet. Med. 2016; 9(3): 113-6.

6. Genc H., Uzun H., Benian A., Simsek G., Gelisgen R., Madazli R., Güralp O. Evaluation of oxidative stress markers in first trimester for assessment of preeclampsia risk. Arch. Gynecol. Obstet. 2011; 284(6):1367-73.

7. Ghaebi M., Nouri M., Ghasemzadeh A., Farzadi L., Jadidi-Niaragh F., Ahmadi M., Yousefi M. Immune regulatory network in successful pregnancy and reproductive failures. Biomed. Pharmacother. 2017; 88: 61-73.

8. Janssen B.G., Gyselaers W., Byun H.M., Roels H.A., Cuypers A., Baccarelli A.A., Nawrot T.S. Placental mitochondrial DNA and CYP1A1 gene methylation as molecular signatures for tobacco smoke exposure in pregnant women and the relevance for birth weight. J. Transl. Med. 2017; 15(1): 5.

9. Clay Montier L.L., Deng J.J., Bai Y. Number matters: control of mammalian mitochondrial DNA copy number. J. Genet. Genomics. 2009; 36(3): 125-31.

10. Lee H.C., Wei Y.H. Mitochondrial role in life and death of the cell. J. Biomed. Sci. 2000; 7(1): 2-15.

11. Кулида Л.В., Майсина А.И., Перетятко Л.П. Роль митохондриальной дисфункции в развитии патологии плаценты. Мать и дитя в Кузбассе. 2014; 2: 28-31.

12. Burnham P., Kim M.S., Agbor-Enoh S., Luikart H., Valantine H.A., Khush K.K., De Vlaminck I. Single-stranded DNA library preparation uncovers the origin and diversity of ultrashort cell-free DNA in plasma. Sci. Rep. 2016; 6:е27859.

13. Holland O., Dekker Nitert M., Gallo L.A., Vejzovic M., Fisher J.J., Perkins A.V. Placental mitochondrial function and structure in gestational disorders. Placenta. 2017; 54: 2-9.

14. Rudov A., Balduini W., Carloni S., Perrone S., Buonocore G., Albertini M.C. Involvement of miRNAs in placental alterations mediated by oxidative stress. Oxid. Med. Cell. Longev. 2014; 2014: е103068.

15. Valero T. Mitochondrial biogenesis: pharmacological approaches. Curr. Pharm. Des. 2014; 20(35): 5507-9.

16. Vyssokikh M.Y., Antonenko Y.N., Lyamzaev K.G., Rokitskaya T.I., Skulachev V.P. Methodology for use of mitochondria-targeted cations in the field of oxidative stress-related research. Methods Mol. Biol. 2015; 1265: 149-59.

17. Wu Y.T., Wu S.B., Wei Y.H. Metabolic reprogramming of human cells in response to oxidative stress: implications in the pathophysiology and therapy of mitochondrial diseases. Curr. Pharm. Des. 2014; 20(35):5510-6.

18. Kuznetsova T., Knez J. Peripheral blood mitochondrial DNA and myocardial function. Adv. Exp. Med. Biol. 2017; 982:347-58.

19. Qiu C., Hevner K., Enquobahrie D.A., Williams M.A. A case-control study of maternal blood mitochondrial DNA copy number and preeclampsia risk. Int. J. Mol. Epidemiol. Genet. 2012; 3(3): 237-44.

20. Colleoni F., Lattuada D., Garretto A., Massari M., Mandò C., Somigliana E., Cetin I. Maternal blood mitochondrial DNA content during normal and intrauterine growth restricted (IUGR) pregnancy. Obstet. Gynecol. 2010; 203(4): 365. e1-6.

21. Hernandez S., Moren C., Catalán-García M., Lopez M., Guitart-Mampel M., Coll O. et al. Mitochondrial toxicity and caspase activation in HIV pregnant women. J. Cell. Mol. Med. 2017; 21(1): 26-34.

22. Williams M.A., Sanchez S.E., Ananth C.V., Hevner K., Qiu C., Enquobahrie D.A. Maternal blood mitochondrial DNA copy number and placental abruption risk: results from a preliminary study. Int. J. Mol. Epidemiol. Genet. 2013;4(2): 120-7.

23. Mandò C., De Palma C., Stampalija T., Anelli G.M., Figus M., Novielli C. et al. Placental mitochondrial content and function in intrauterine growth restriction and preeclampsia. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2014;306(4): E404-13.

Поступила 09.06.2017

Принята в печать 23.06.2017

Об авторах / Для корреспонденции

Скрипниченко Юлия Петровна, аспирант ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России; врач акушер-гинеколог ГБУЗ ДЦ 5 ДЗМ.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-94-92. E-mail: wonder_julia@mail.ru
Баранов Игорь Иванович, д.м.н., профессор, зав. оргметодотделом ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-94-92. E-mail: i_baranov@oparina4.ru
Высоких Михаил Юрьевич, к.б.н., зав. лабораторией митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: m_vysokikh@oparina4.ru

Для цитирования: Скрипниченко Ю.П., Баранов И.И., Высоких М.Ю. Определение уровня митохондриальной ДНК в крови для прогнозирования осложнений беременности. Акушерство и гинекология. 2018; 2: 44-9.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.2.44-49

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь