Βιοχημικοί δείκτες καρδιακής λειτουργίας σε μακροσωμικά έμβρυα-νεογνά

Abstract

This thesis consists of two parts, the GENERAL and the SPECIFIC I. FETAL GROWTH. The 3 phases of fetal growth, which takes place during gestation, are analyzed as well as the factors affecting fetal development. A separation is made between physiological and abnormal fetal growth and the method for determining gestational age, based not only on the ultrasound assessment but on other factors as well, is described. The criteria, based on which the detection and the separation to LGA, AGA, SGA, IUGR fetuses is made, are presented and finally the curves in which each fetal group is classified, are analyzed. II. LARGE FOR GESTATIONAL AGE NEONATES (LGA). The term LGA is defined and the causes leading to birth of macrosomic fetuses are presented. A detailed report is delivered on Gestational Diabetes Mellitus and on infants born to diabetic mothers. The short- and long-term complications of fetal macrosomia are examined, the most significant ones being perinatal injuries, metabolic and respiratory problems, congenital malformations and cardiovascular diseases. III. CARDIOVASCULAR FETAL DISEASES AND ULTRASOUND STUDIES. In this chapter, the causative factors of congenital heart diseases are reported and the physiology of fetal heart function together with the morphological characteristics of the heart cavities, set out by ultrasound studies, are documented. The most frequent fetal congenital heart diseases are described, including the risk factors which are both environmental and genetic. Great importance is attributed to the relationship between gestational diabetes mellitus and hypertrophic cardiomyopathy, characterizing fetal-neonatal macrosomia.IV. BIOMARKERS. The definition of a biomarker is included and its required characteristics in order to achieve wide sensitivity and specificity and constitute an ideal biomarker are presented. The use of biomarkers in the neonatal and perinatal period to date, a well as the discovery of novel biomarkers which, in the future, will be useful for the prognosis and monitoring of pathological conditions are discussed. The Special part includes the following chapters: I. Hypothesis and aim of studiesThis study is based on the hypothesis that concentrations of CT-1 (as well as concentrations of other biomarkers such as sCD36, PTX-3 and Titin which circulate in the blood and are traced in plasma) may be higher in macrosomic fetuses, reflecting a probable predisposition for cardiovascular diseases, such as hypertrophic cardiomyopathy, hypertension, heart failure, valvular heart diseases, metabolic syndrome and chronic renal failure. Therefore, this study aims to detect and investigate changes in the circulating levels of the aforementioned biomarkers during birth in the umbilical cord blood of LGA fetuses, as compared to AGA ones. Finally, the above circulating levels of biomarkers will be associated with various perinatal parameters (maternal age, parity, gestational age, mode of delivery, birth weight, customized centile, fetal gender). II. The Thesis material and the methods for determining the biochemical markers IV. MATERIAL. We collected 80 blood samples from the doubly-clamped umbilical cord at birth (reflecting the fetal state). Forty samples derived from uncomplicated AGA gestations whilst the rest 40 came from LGA pregnancies. The causes for the LGA pregnancies were maternal diabetes in 8 cases, maternal obesity in 11 cases, excessive gestational weight gain in 7 cases, while in the rest 14 ones no specific pathology was recorded. All pregnancies were singletons. As large for gestational age (LGA) infants were considered those with a birth weight above 4000gr and above the 90th customized centile, which has been calculated for each neonate by using the computer-generated programme GROW (Gestation Related Optimal Weight), as documented by Gardosi et al. The individualized centile was calculated, taking into consideration all significant determinants of fetal growth, such as gestational age, gender, maternal height and booking weight, ethnic group and parity. The determination of the biomarkers was performed by sensitive enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Parametric and non parametric methods were applied in the statistical analysis, based on the normality or not of the data distribution and selectively a multiple factor analysis. III. Results CARDIOTROPHIN-1 (CT-1) •In the final linear regression model, the effect of group (AGA or LGA) on CT-1 concentrations was significant. Therefore, cord blood CT-1 concentrations were significantly higher in LGA, compared to the AGA group. •The sub-group analysis in the LGA group indicated increased CT-1 umbilical cord blood levels only in the complicated by gestational diabetes mellitus cases. •In the LGA group, the effect of delivery mode on umbilical cord CT-1 concentrations was significant. •The CT-1 concentrations were significantly lower in neonates born by caesarian section, compared to the ones born by vaginal delivery.PENTRAXIN-3 (PTX-3). •PTX-3 umbilical cord blood concentrations were similar in LGA and AGA neonates. •However, in the macrosomic group, PTX-3 levels positively correlated with birth weight. •Furthermore, cord blood PTX-3 levels positively correlated with gestational age. •In the macrosomic group cord blood PTX-3 concentrations were positively associated with maternal obesity. •A positive correlation was recorded between PTX-3 and sCD36 concentrations. •No correlation was identified between cord blood CT-1 levels and respective PTX-3 ones.Soluble CD36 and Titin•Cord blood sCD36 concentrations were similar in LGA and AGA neonates. •In macrosomic neonates, cord blood PTX-3 concentrations positively correlated with sCD36 ones. •The effect of group on Titin concentrations was significant. •Cord blood Titin concentrations were higher in LGA, than AGA neonates. •Cord blood Titin positively correlated with CT-1 and PTX-3.Summing up our results, we conclude the following: 1. The increased CT-1 levels in LGA fetuses/neonates born to diabetic mothers provide serologically-based prospective evidence of abnormal CT-1 expression in response to maternal diabetes already at birth and probably suggest a predisposition for later development of cardiovascular disease. On the other hand, other common causes of fetal macrosomia do not seem to affect cardiotrophin-1 levels in cord blood. The statistically higher CT-1 concentrations in fetuses/neonates delivered vaginally versus those delivered by elective caesarean section could also be attributed to the hypoxic and inflammatory conditions, associated with vaginal delivery. 2. Cord blood PTX-3 is probably not affected by excessive fetal growth. Yet, the positive correlation between cord blood PTX-3 and birth weight in the macrosomic group may indicate a predisposition to later cardiovascular pathology in the severe LGA cases. The positive correlation of PTX-3 with gestational age can be attributed to the increased placental expression of the protein as pregnancy progresses. 3. The higher cord blood Titin concentrations in LGA pregnancies possibly represent a candidate molecular mechanism, underlying the association between fetal macrosomia and cardiomyocyte/diastolic dysfunction, associated with later cardiovascular disease. The positive correlation of Titin with the respective concentrations of CT-1 and PTX-3, probably underlines its rapidly evolving role in cardiac physiology and cardiomyopathy. It is notable that no differentiation was found in the expression of Titin in various subgroups of LGA, probably implying that this molecule is less specific as a prognostic marker, associated with gestational diabetes mellitus.4. Cord blood sCD36 concentrations do not seem to be affected by fetal macrosomia. Nonetheless, the positive correlation between cord blood PTX-3 and respective sCD36 concentrations in the macrosomic group might indicate an inflammatory pathway, linking extreme fetal growth with the predisposition to metabolic syndrome and cardiovascular pathology later in life. The determination of various cardiac biomarkers, such as CT-1 and probably Titin in umbilical cord blood may have an early prognostic value for subsequent development of cardiovascular disease in fetal macrosomia.

Η διατριβή αποτελείται από το ΓΕΝΙΚΟ και το ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Το Γενικό μέρος περιλαμβάνει τα κεφάλαια: Ι. ΕΜΒΡΥΙΚΗ ΑΥΞΗΣΗ. Αναλύονται οι 3 φάσεις της εμβρυϊκής αύξησης που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της κύησης, καθώς και οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη του εμβρύου. Γίνεται διαχωρισμός της φυσιολογικής και μη εμβρυϊκής αύξησης και περιγράφεται ο τρόπος καθορισμού της ηλικίας κύησης, με βάση όχι μόνο την υπερηχογραφική μελέτη αλλά και άλλους παράγοντες. Παρουσιάζονται τα κριτήρια, με βάση τα οποία γίνεται η ανίχνευση και ο διαχωρισμός σε LGA, AGA, SGA, IUGR νεογνά και τέλος αναλύονται οι καμπύλες, στις οποίες κατατάσσεται η κάθε ομάδα νεογνών. II. MEΓΑΛΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΗΛΙΚΙΑ ΚΥΗΣΗΣ ΝΕΟΓΝΑ (Large for Gestational Age-LGA). Δίνεται ο ορισμός και παρουσιάζονται τα αίτια γέννησης ενός μακροσωμικού νεογνού. Γίνεται εκτενής αναφορά στο σακχαρώδη διαβήτη κύησης και στα νεογνά διαβητικών μητέρων. Αναλύονται οι βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες επιπλοκές της εμβρυικής μακροσωμίας, οι κυριότερες εκ των οποίων είναι οι περιγεννητικές κακώσεις, τα μεταβολικά προβλήματα, τα αναπνευστικά προβλήματα, οι συγγενείς διαμαρτίες και τα καρδιαγγειακά προβλήματα. III. KAΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΕΣ ΠΑΘΗΣΕΙΣ ΕΜΒΡΥΟΥ ΚΑΙ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ. Στο κεφάλαιο αυτό αναφέρονται οι αιτιολογικοί παράγοντες των συγγενών καρδιοπαθειών και περιγράφεται η φυσιολογία της λειτουργίας της καρδιάς ενός εμβρύου καθώς και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των καρδιακών κοιλοτήτων με υπερηχογραφική μελέτη. Περιγράφονται οι συχνότερες συγγενείς καρδιοπάθειες του εμβρύου και οι παράγοντες κινδύνου που είναι τόσο περιβαλλοντικοί όσο και γενετικοί. Μεγάλη σημασία δίνεται στη σχέση μεταξύ σακχαρώδη διαβήτη κύησης της μητέρας και υπερτροφικής μυοκαρδιοπάθειας του μακροσωμικού εμβρύου-νεογνού. IV. ΒΙΟΔΕΙΚΤΕΣ. Δίδεται ο ορισμός του βιοδείκτη και παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά που οφείλει να έχει για να επιτύχει μεγάλη ευαισθησία και ειδικότητα και να είναι ιδανικός. Αναφέρεται η χρήση των βιοδεικτών στη νεογνική και περιγεννητική περίοδο έως τώρα, καθώς και η ανακάλυψη νέων βιοδεικτών που θα μπορέσουν στο μέλλον να φανούν χρήσιμοι στην πρόγνωση και παρακολούθηση παθολογικών καταστάσεων.Το Ειδικό μέρος περιλαμβάνει. Ι. Την υπόθεση και το σκοπό των μελετών. Η παρούσα μελέτη στηρίχτηκε στην υπόθεση ότι η συγκέντρωση της CT-1 (και άλλων δεικτών όπως sCD 36, PTX3 και titin που κυκλοφορούν στο αίμα και ανιχνεύονται στο πλάσμα) ενδεχομένως να είναι υψηλή σε μακροσωμικά έμβρυα, αντανακλώντας πιθανή προδιάθεση για εμφάνιση καρδιαγγειακών παθήσεων, όπως υπερτροφικής μυοκαρδιοπάθειας, υπέρτασης, καρδιακής ανεπάρκειας, παθήσεων βαλβίδων της καρδιάς, μεταβολικού συνδρόμου και χρόνιας νεφρικής ανεπάρκειας. Για το σκοπό αυτό στην παρούσα μελέτη θα αναζητηθούν μεταβολές στα κυκλοφορούντα επίπεδα των παραπάνω βιοχημικών δεικτών κατά τη γέννηση στο αίμα ομφαλίου λώρου κυήσεων LGA νεογνών, σε σχέση με φυσιολογικές κυήσεις. Τέλος, τα παραπάνω κυκλοφορούντα επίπεδα των βιοχημικών δεικτών θα συσχετιστούν με ποικίλες περιγεννητικές παραμέτρους (ηλικία μητέρας, τόκο, διάρκεια κύησης, είδος τοκετού, βάρος γέννησης, προτυποποιημένη εκατοστιαία θέση, φύλο νεογνού). ΙΙ. Το υλικό της διατριβής και τις μεθόδους προσδιορισμού των βιοχημικών δεικτών. ΙV. ΥΛΙΚΟ. Συλλέξαμε 80 δείγματα από αίμα ομφαλίου λώρου κατά τη γέννηση. Σαράντα δείγματα προέρχονταν από μη επιπλεγμένες AGA κυήσεις, ενώ τα υπόλοιπα 40 προέρχονταν από LGA κυήσεις. Τα αίτια των LGA κυήσεων ήταν ο μητρικός διαβήτης σε 8 περιπτώσεις, η παχυσαρκία της μητέρας σε 11 περιπτώσεις, η υπερβολική πρόσληψη βάρους κατά την κύηση σε 7 περιπτώσεις, ενώ οι υπόλοιπες 14 περιπτώσεις δεν εμφάνιζαν συγκεκριμένη παθολογία. Όλες οι κυήσεις ήταν μονόδυμες. Ως νεογνά με μεγάλο βάρος γέννησης για την ηλικία κύησης (ΜΒΓ) χαρακτηρίζονταν εκείνα που ήταν πάνω από 4000γρ και βρίσκονταν πάνω από τη 90η προτυποποιημένη εκατοστιαία θέση που έχει υπολογιστεί για κάθε νεογνό με τη βοήθεια του υπολογιστικού προγράμματος GROW (Gestation Related Optimal Weight) που αναφέρεται από τον Gardosi και συνεργάτες. Ο υπολογισμός της εξατομικευμένης εκατοστιαίας θέσης πραγματοποιείται, αφού ληφθούν υπόψη καθοριστικοί παράγοντες του βάρους γέννησης, όπως η ηλικία κύησης, το φύλο, το βάρος της μητέρας στην αρχή της κύησης, το ύψος της μητέρας, η εθνικότητα και ο τόκος. Δείγμα αίματος ελήφθη από τον διπλά απολινωμένο ομφάλιο λώρο κατά τη γέννηση, αντικατοπτρίζοντας την εμβρυική κατάσταση. Για τον προσδιορισμό των βιοδεικτών χρησιμοποιήθηκαν ευαίσθητες ενζυμοανοσοχημικές μέθοδοι. Για τη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν παραμετρικές και μη μέθοδοι, αναλόγως της κανονικότητας ή μη κατανομής των δεδομένων και επιλεκτικά πολυπαραγοντική ανάλυση. ΙΙΙ. Αποτελέσματα. CARDIOTROPHIN-1 (CT-1) •Στο τελικό μοντέλο γραμμικής παλινδρόμησης, η επίδραση της ομάδας (AGA ή LGA), στις συγκεντρώσεις της CT-1 ήταν σημαντική. Έτσι, οι συγκεντρώσεις CT-1 στο αίμα του ομφαλίου λώρου ήταν σημαντικά υψηλότερες στα LGA σε σχέση με τα AGA νεογνά. •Ανάλυση υποομάδων στην LGA ομάδα έδειξε αυξημένα επίπεδα CT-1 ομφαλίου λώρου μόνο στις επιπλεγμένες με σακχαρώδη διαβήτη κυήσεις. •Στην ομάδα των LGA νεογνών, η επίδραση του είδους τοκετού στις συγκεντρώσεις CT-1 του ομφαλίου λώρου ήταν σημαντική. •Οι συγκεντρώσεις της CT-1 ήταν σημαντικά ελαττωμένες σε νεογνά που γεννήθηκαν με καισαρική σε σχέση με εκείνα που γεννήθηκαν με φυσιολογικό τοκετό. PENTRAXIN-3 (PTX-3). •Oι συγκεντρώσεις αίματος ομφαλίου λώρου της PTX-3 ήταν παρόμοιες στα LGA και AGA νεογνά. •Ωστόσο, στην ομάδα των μακροσωμικών εμβρύων, τα επίπεδα PTX3 συσχετίστηκαν θετικά με το βάρος γέννησης. •Επιπλέον, τα επίπεδα PTX3 ομφαλίου λώρου παρουσίασαν θετική συσχέτιση με την ηλικία κύησης. •Στα μακροσωμικά νεογνά, οι συγκεντρώσεις του αίματος ομφαλίου λώρου της PTX-3 συσχετίστηκαν θετικά με την παχυσαρκία της μητέρας. •Θετική συσχέτιση υπάρχει ανάμεσα στην PTX-3 και τις συγκεντρώσεις της sCD36. •Δε βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ επιπέδων αίματος ομφαλίου λώρου CT-1 και PTX-3. Soluble CD36 και Τitin. •Oι συγκεντρώσεις της sCD36 ήταν παρόμοιες στα LGA και AGA έμβρυα.•Στα μακροσωμικά νεογνά, οι συγκεντρώσεις του αίματος ομφαλίου λώρου της PTX-3 συσχετίστηκαν θετικά με τις συγκεντρώσεις της sCD36. •Η επίδραση της ομάδας στις συγκεντρώσεις της Τitin ήταν σημαντική. •Οι συγκεντρώσεις αίματος ομφαλίου λώρου της Titin ήταν υψηλές στα LGA, σε σύγκριση με τα AGA νεογνά. •Η Titin αίματος ομφαλίου λώρου συσχετίζεται θετικά με την CT-1 και την PTX-3. Συνοψίζοντας τα αποτελέσματά μας, συμπεραίνουμε ότι: 1. Τα αυξημένα επίπεδα καρδιοτροφίνης-1 στα LGA έμβρυα/νεογνά διαβητικών μητέρων συνιστούν ορολογική ένδειξη διαταραγμένης έκφρασης της κυτταροκίνης ήδη από τη γέννηση, πιθανώς προδιαθέτοντας σε μετέπειτα ανάπτυξη καρδιαγγειακής νόσου. Αντίθετα, τα υπόλοιπα συνήθη αίτια μακροσωμίας δε φαίνεται να επηρεάζουν την έκφραση της καρδιοτροφίνης-1 στον ομφάλιο λώρο. Η συσχετιζόμενη με φυσιολογικό τοκετό φλεγμονή πιθανώς να εξηγεί τα υψηλότερα εμβρυικά επίπεδα καρδιοτροφίνης-1. 2. Οι συγκεντρώσεις PTX3 στο αίμα ομφαλίου λώρου πιθανόν να μην επηρεάζονται στα μακροσωμικά έμβρυα. Ωστόσο, η αύξηση της PTX3 αυξανομένου του βάρους γέννησης στα LGA έμβρυα/νεογνά μπορεί ενδεχομένως να υποδηλώνει προδιάθεση για μετέπειτα εμφάνιση καρδιαγγειακής παθολογίας στις σοβαρότερες περιπτώσεις μακροσωμίας. Η θετική συσχέτιση μεταξύ ηλικίας κύησης και επιπέδων PTX3 ομφαλίου λώρου πιθανώς να οφείλεται στην αυξημένη πλακουντιακή έκφραση της πρωτεΐνης με την πρόοδο της κύησης. 3. Οι υψηλές συγκεντρώσεις της Titin στο ομφαλικό αίμα σε LGA κυήσεις ενδεχομένως να αντιπροσωπεύουν έναν μοριακό μηχανισμό, μέσω του οποίου τα μακροσωμικά έμβρυα κινδυνεύουν να αναπτύξουν καρδιομυοκυτταρική διαστολική δυσλειτουργία και μελλοντικά καρδιαγγειακή νόσο. Η θετική συσχέτιση της Titin με τις συγκεντρώσεις της CT-1 και PTX-3, πιθανώς να υπογραμμίζει τον ταχέως εξελισσόμενο ρόλο της στην καρδιακή φυσιολογία και την μυοκαρδιοπάθεια. Είναι αξιοσημείωτο ότι δε βρέθηκε διαφοροποίηση στην έκφραση της Titin στις διάφορες υποομάδες της LGA ομάδας, πιθανώς υποδηλώνοντας ότι το μόριο αυτό είναι λιγότερο διαφοροποιημένο ως προγνωστικός δείκτης που σχετίζεται με το σακχαρώδη διαβήτη της κύησης. 4. O προσδιορισμός διάφορων καρδιολογικών βιοδεικτών, όπως της CT-1 και πιθανώς της Titin στο αίμα ομφάλιου λώρου μπορεί να έχει πρώιμη προγνωστική αξία για μεταγενέστερη ανάπτυξη καρδιαγγειακής νόσου σε εμβρυϊκή μακροσωμία.