ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ В ОЦЕНКЕ КЛЕТОЧНОЙ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ ПРИ НЕРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ БЕРЕМЕННОСТИ Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

IN UNDERGROUND PREGNANCY

Оригинальное исследование УДК: 618.393-079.5

https://doi.org/10.21886/2219-8075-2022-13-3-155-160

Органические кислоты в оценке клеточной митохондриальной функции при неразвивающейся беременности

И. М. Ордиянц, С. С. Барабашева, О. К. Молчанова, Д. Р. Асатрян

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

Автор, ответственный за переписку: Молчанова Ольга Константиновна, olgamolchanova1994@yandex.ru

Аннотация. Цель: определить прогностическую значимость низкомолекулярных метаболитов у женщин с неразвивающейся беременностью. Материалы и методы: в исследовании приняли участие 100 женщин репродуктивного возраста, из них 79 с неразвивающейся беременностью, диагностированной с помощью ультразвукового исследования, и 21 — с прогрессирующей беременностью, которые были госпитализированы для искусственного прерывания беременности. Всем женщинам было проведено иммуногистохимическое исследование эндометрия, органические кислоты в сыворотке крови и эндометрии определялись методом ВЭЖХ. Также определялись достоверно значимые органические кислоты в сыворотке крови и эндометрии, связанные с нарушениями обмена жирных кислот, аминокислот, а также промежуточных метаболитов в цикле Кребса. Статистический анализ полученных данных проводился с использованием пакета модулей STATISTICA® для Windows, выпуск 6.0 от StatSoft® Inc., США (2003), серийный номер AXAR802D898511FA. Результаты: были выявлены статистически значимые изменения в профиле органических кислот у женщин c неразвивающейся беременностью, такие как повышенные уровни 4-гидроксифенилуксусной кислоты, изменение соотношения лактат/пируват в сыворотке и эндометрии в сочетании с морфоиммуногистохимическими особенностями (выраженные очаговые некрозы, венозное полнокровие, лимфогистиоцитарная инфильтрация, повышенные уровни экспрессии HLA-DR, CD 16, CD20, сниженные экспрессии VEGF и LIF). Выводы: в патогенезе НБ лежит универсальный механизм патологических процессов — митохондриальная дисфункция. Определение 4-гидроксифе-нилуксусной кислоты, изменение соотношения лактат/пируват в сыворотке крови и эндометрии являются чувствительными метаболитами функционирования митохондрий и отражают структурно-функциональную неполноценность эндометрия и плохой прогноз течения и исхода последующей беременности.

Ключевые слова: неразвивающаяся беременность, ранние репродуктивные потери, органические кислоты, низкомолекулярные метаболиты

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Для цитирования: Ордиянц И. М., Барабашева С. С., Молчанова О. К., Асатрян Д. Р. Органические кислоты в оценке клеточной митохондриальной функции при неразвивающейся беременности. Медицинский вестник Юга России. 2022;13(3):155-160. DOI 10.21886/2219-8075-2022-13-3-155-160

Organic acids in the evaluation of cell mitochondrial function

in underground pregnancy

I. M. Ordiyants, S. S. Barabasheva, O. K. Molchanova, D. R. Asatryan

Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia

^rresponding author: Olga K. Molchanova, olgamolchanova1994@yandex.ru

Abstract. Objective: to determine prognostic significance of low molecular weight metabolites in women with missed abortion. Material and methods: the research included 100 women of reproductive age, 79 of them with missed abortion diagnosed by ultrasound and 21 with progressive pregnancy who were admitted for an artificial abortion. All women underwent immuno-histochemical studies of the endometrium and organic acids in blood serum and endometrium were determined by HPLC. Reliably significant organic acids in blood serum and endometrium, associated with metabolic disorders of fatty acids, amino acids, as well as intermediate metabolites in the Krebs cycle. Statistical analysis of the obtained data was performed using the STATISTICA® for Windows, Release 6.0 module package from StatSoft® Inc., USA (2003), serial number AXAR802D898511FA. Results: statistically significant changes were revealed in the profile of organic acids in the studied women at the levels of lactic, pyru-vic and 4-hydroxyphenylpyruvic acids. In women with missed abortion, the change in the lactate / pyruvate. In all women with missed abortion, 4-hydroxyphenylacetic were determined, in contrast to women with a progressing pregnancy, combined with morpho-immuno-histochemical features (pronounced focal necrosis, venous fullness, lymphohistiocytic infiltration, increased levels of HLA-DR, CD 16, CD20 expression, reduced VEGF and LIF expression). Conclusion: missed abortion is associated with the accumulation of intermediate metabolites of tyrosine catabolism (4-hydroxyphenyacetic, 4-hydroxyphenylpyruvic and

© И. M. Ордиянц, С. С. Барабашева, О. К. Молчанова, Д. P. Асатрян, 2022

ФУНКЦИИ ПРИ НЕРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ БЕРЕМЕННОСТИ

homogentizic acids), which, despite normal levels of TSH and T4, may reflect organ dysfunction. Timely correction of iodine deficiency in the pre-conception period after missed abortion can be a criterion for a successful subsequent pregnancy. Overcoming iodine deficiency potentiates the possibility of a conceptual restoration of fertility after a previous NB.

Keywords: missed abortion, early reproductive losses, organic acids and low molecular weight metabolites

Finansing. The study did not have sponsorship.

For citation: Ordiyants I. M., Barabasheva S. S., Molchanova O. K., Asatryan D. R. Organic acids in the evaluation of cell mitochondrial function in underground pregnancy. Medical Herald of the South of Russia. 2022;13(3):155-160. DOI 10.21886/2219-8075-2022-13-3-155-160

Введение

Среди важнейших проблем практического акушерства одно из первых мест занимает невынашивание беременности, частота которого составляет 20%. [1]. Практически теряется каждая 5-я беременность, и это не имеет тенденции к снижению, несмотря на многочисленные и высокоэффективные методы диагностики и лечения, разработанные в последние годы [2,3]. Поистине «проблемой века» следует считать неразвивающуюся беременность (НБ). Международная федерация акушеров-гинекологов (FIGO) в 2006 г. объявила НБ современной эпидемией. В настоящее время нет единого предиктора к развитию НБ. У 40-50% беременных точная причина НБ не установлена [4].

Не вызывает сомнений, что в основе НБ лежит дисфункция эндометрия. Именно способность эндометрия адекватно реагировать на циклические колебания уровня стероидных гормонов крови приводит к формированию необходимых ультраструктурных изменений в эндометрии для возникновения «окна имплантации» и в конечном результате обеспечивает имплантацию оплодотворенной яйцеклетки, наступление и развитие беременности [2,5].

Существует множество доказательств, свидетельствующих о том, что патогенез ранних репродуктивных потерь тесно связан с окислительным стрессом (ОС), изменениями протеомного спектра, нарушением липид-ного обмена, снижением активности ферментов дыхательной цепи, возникающими в митохондриях [6, 7]. И хотя патофизиология, лежащая в основе осложнений ге-стации, различна, изменения в структуре и функциях митохондрий являются во всех случаях общей терминальной стадией гибели клеток и могут быть мишенью для фармакотерапии.

Являясь неотъемлемой частью системной биологии, метаболомика обладает многочисленными преимуществами по сравнению с традиционными лабораторными исследованиями, изучение органических кислот (ОК) приобретает всё больший научный интерес, поскольку ОК являются важными компонентами метаболизма и играют особо важную роль в выработке клеточной энергии. ОК в основном отражают функционирование митохондрий и окисление жирных кислот, которое происходит в процессе дыхания клетки.

Цель исследования — определить прогностическую значимость низкомолекулярных метаболитов в патогенезе неразвивающейся беременности.

Материалы и методы

В исследование были включены 100 женщин репродуктивного возраста, из них 79 — с диагностированной

при УЗИ неразвивающейся беременностью и 21 — с прогрессирующей беременностью, поступивших на ар-тифициальный аборт. Критериями включения были репродуктивный возраста, неразвивающаяся беременность, подтверждённая при УЗИ. Критериями исключения стали пороки развития органов малого таза, антифосфолипидный синдром (АФС), системные заболевания.

Произведены иммуногистохимические исследования эндометрия и определение органических кислот в сыворотке крови и эндометрии методом ВЭЖХ. Проанализированы статистически значимые органические кислоты в сыворотке крови и эндометрии, связанные с нарушениями обмена жирных кислот, аминокислот, а также являющиеся промежуточными метаболитами в цикле Кребса.

Статистический анализ полученных данных выполнен с помощью пакета модулей STATISTICA" for Windows, Release 6.0 компании StatSoftTnc., США (2003), серийный номер AXAR802D898511FA.

Результаты

Клинико-статистический анализ подтвердил сопоставимость групп по возрасту, социальному положению, соматическим и гинекологическим заболеваниям. Диагноз НБ при поступлении устанавливался на основании результатов ультразвукового исследования (отсутствие эмбриона при размерах плодного яйца 25 мм и более при трансабдоминальном сканировании и 18 мм и более при трансвагинальном сканировании, отсутствие сердцебиения эмбриона с копчико-теменным размером 5 мм и более).

Средний возраст пациенток с НБ в момент обследования составил 29,8±5,8 лет, четверть из них находилась в позднем репродуктивном возрасте (старше 35 лет).

Нами были проанализированы уровни 11 низкомолекулярных метаболитов в сыворотке крови и эндометрии, являющиеся субстратами цикла Кребса и b-окисления жирных кислот, играющие важную роль в выработке клеточной энергии. Из 11 изученных ОК гликолевая и адипиновая не имели статистически значимых различий между группами. Уровень гликоле-вой кислоты при НБ составил 5,8±4,8 ммоль/л, а при прогрессирующей беременности — 4,8±3,2 ммоль/л (р=0,102), адипиновой — 0,10±0,3 ммоль/л и 0,24±0,5 ммоль/л соответственно (р=0,101). Статистически значимые различия были выявлены при определении уровней молочной, пировиноградной, гиппуровой, ги-дроксифенилмолочной, 4-гидроксифенилуксусной и 4-гидроксифенилпировиноградной кислот в сыворотке крови (табл. 1).

IN UNDERGROUND PREGNANCY

Таблица / Table 1

Органические кислоты в сыворотке крови Organic acids in blood serum

Органические кислоты в сыворотке крови Organic acids in blood serum I группа (ммоль/л) I group (mmol/L) II группа ммоль/л) IIgroup (mmol/L) P

Молочная / Lactic 10,01±0,06 8,16±0,24 p=0,05

Пировиноградная / Pyruvic 27,71±0,04 34,1±0,4 p=0,05

Гиппуровая / Hippuric 0,19±0,08 0,23±0,09 p=0,05

Гидроксифенилмолочная / Hydroxyphenil Lactic 0,11±0,04 0,17±0,02 p=0,021

4-гидроксифенилуксусная / 4-hydroxyphenylacetic 0,06±0,3 0 p=0,021

4-гидроксифенилпировиноградная / 4-hydroxyphenylpyruvic 0,14±0,7 0,17±0,2 p=0,002

Таблица / Table 2

Органические кислоты в сыворотке крови Organic acids in blood serum

Органические кислоты в сыворотке крови Organic acids in blood serum I группа (ммоль/л) I group (mmol/L) II группа (ммоль/л) IIgroup (mmol/L) p

Глутаровая / Glutaric 0,15±2,04 - p=0,101

4-гидроксифенилуксусная / 4-hydroxyphenylacetic 0,06±0,3 - p=0,05

Гомогентизиновая / Homogenizied 0,01±0,4 - p=0,112

Таблица / Table 3

Органические кислоты в эндометрии Organic acids in endometrium

4-гидроксифенилуксусная и метилмалоновая кислоты определились только у женщин с НБ (табл. 4).

Органические кислоты в эндометрии Organic acids in endometrium I группа (ммоль/л) I group (mmol/L) II группа (ммоль/л) IIgroup (mmol/L) P

Молочная / Lactic 8,28±0,2 7,57±0,2 p=0,043

Пировиноградная / Pyruvic 23,72±0.9 24,60±0.8 p=0,040

Таблица / Table 4

Органические кислоты в эндометрии Organic acids in endometrium

Органические кислоты в эндометрии Organic acids in endometrium I группа (ммоль/л) I group (mmol/L) II группа (ммоль/л) IIgroup (mmol/L) p

4-гидроксифенилуксусная / 4-hydroxyphenylacetic 0,08±0,3 - p=0,05

Мевалоновая / Mevalonic 0,025±0,2 - p=0,02

И. М. Ордиянц, С. С. Барабашева, О. К. Молчанова, Д. Р. Асатрян АКУШЕРСТВО И ГИНЕКОЛОГИЯ

ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ В ОЦЕНКЕ КЛЕТОЧНОЙ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ ПРИ НЕРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ БЕРЕМЕННОСТИ

Были определены 3 метаболита, которые определились только у женщин с НБ в сыворотке крови, такие как глутаровая, 4-гидроксифенилуксусная и гомогентизино-вая кислоты в сыворотке крови (табл. 2).

При исследовании метаболитов в эндометрии достоверно значимые различия также имели молочная и пиро-виноградная кислоты (табл. 3).

При гистологическом исследовании эндометрия отмечались регрессивные изменения в сочетании с диффузной и очаговой лимфогистиоцитарной инфильтрацией (96,2%) с примесью плазматических клеток, а в отдельных случаях с образованием лимфоидных фолликулов, имелись также небольшие очаги склероза стромы (рис. 1 а, б) со склерозированными сосудами (89,9%) и венозным полнокровием с выраженными тромбозами (68,3%).

При иммуногистохимическом исследовании была установлена высокая экспрессия маркеров хронического эндометрита HLA-DR, CD 16 и CD 20 в строме эндометрия и снижение экспрессии VEGF и LIF (маркера рецептивности) в эпителии и строме. Нами была выявлена прямая корреляция между экспрессией VEGF и содержанием 4-гидроксифенилуксусной (r=0,411) и CD16 и молочной кислотой в эндометрии (r=0,523).

Для оценки характера и степени влияния различных факторов на риск возникновения повторной НБ был

б)

Рисунок 1. (а, б) Очаги склероза стромы со склерози-рованными сосудами.

Figure 1. (a, b) Foci of stroma sclerosis with sclerosed vessels.

использован метод бинарной логистической регрессии. В результате данного анализа в модели остались только факторы, статистически значимо оказывающие влияние на развитие НБ. С помощью регрессионного анализа нами была построена достоверная модель (Хи2=54,676 р<0,001).

Обсуждение

Сопоставив, полученные результаты, мы выявили статистически значимые различия при определении молочной, пировиноградной и 4-гидроксифенилуксусной кислот в сыворотке крови и эндометрии между исследуемыми группами.

Молочная кислота (лактат) является ранним индикатором неадекватной перфузии клеток 02 и используется в качестве «количественной» оценки тканевой гипоксии. Повышенный уровень лактата у женщин с НБ в сравнении с группой контроля (р=0,05) может указывать на сниженную оксигенацию тканей, ишемию и снижение митохондриальной функции. На образование клеточного лактата влияет «окислительно-восстановительное состояние» клетки, одной из таких клеточных окислительно-восстановительных реакций является равновесие между пировиноградной кислотой (пируватом) и лактатом. В норме соотношение лактат/пируват 10:1. Сдвиг соотношения лактат/пиру-ват ингибирует образование митохондриального АТФ и ведёт к сдвигу цитоплазматического окислительно-восстановительного состояния клетки: НАДН накапливается, а НАД+ падает, что вызывает окислительный стресс (ОС).

4-гидроксифенилуксусная кислота является промежуточным метаболитом в процессе катаболизма аминокислоты тирозина, которая путём переаминирования с а-кетоглутаровой кислотой расщепляется на 4-гидрок-сифенилуксусную, гиппуровую, гидроксифенилмолоч-ную и 4-гидроксифенилпировиноградную кислоты, далее 4-гидроксифенилуксусная окисляется в гомоген-тизиновую кислоту, последняя же окисляется до фума-рилацетоацетата, с последующим превращением в фу-марат и ацетат и выделением воды и углекислого газа. Поэтому определение гомогентизиновой и 4-гидрок-сифенилуксусной кислот у женщин с НБ может свидетельствовать о нарушении метаболизма тирозина, что может быть следствием повышенного расхода белка и гидроксилированием фенилаланина. Нарушение метаболизма тирозина может быть фактором риска инсули-норезистентности и снижения выработки гормонов щитовидной железы [6].

Выявленные изменения на молекулярном уровне высоко коррелировали с гистологическими и иммуноги-стохимическими изменениями в эндометрии у женщин с НБ.

Заключение

Таким образом, в основе патогенеза НБ лежит универсальный механизм патологических процессов — митохондриальная дисфункция. В результате мито-хондриальной дисфункции снижается уровень АТФ в клетке, увеличивается продукция активных форм кислорода и происходит активация механизмов клеточной гибели. Определение 4-гидроксифенилуксусной

IN UNDERGROUND PREGNANCY

кислоты, изменение соотношения лактат/пируват в сы- отражает структурно-функциональную неполноцен-воротке крови и эндометрии являются чувствительны- ность эндометрия и плохой прогноз течения и исхода по-ми метаболитами функционирования митохондрий и следующей беременности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Zhang X, Zhang K, Zhang Y. Pigment epithelium-derived factor facilitates NLRP3 inflammasome activation through downregulating cytidine monophosphate kinase 2: A potential treatment strategy for missed abortion. Int J Mol Med. 2020;45(5): 1436-1446. DOI: 10.3892/ ijmm.2020.4517.

2. Ордиянц И.М., Барабашева С.С., Савичева А.М. Профиль органических кислот у женщин с неразвивающейся беременностью. Фундаментальная и клиническая медицина. 2019;4(3):22-26. DOI: 10.23946/2500-0764-2019-4-3-22-26

3. Zheng D, Li C, Wu T, Tang K. Factors associated with spontaneous abortion: a cross-sectional study of Chinese populations. Reprod Health. 2017;14(1):33. DOI: 10.1186/ s12978-017-0297-2.

4. Li X, Yin M, Gu J, Hou Y, Tian F, Sun F. Metabolomic Profiling of Plasma Samples from Women with Recurrent Spontaneous Abortion. Med Sci Monit. 2018;24:4038-4045. DOI: 10.12659/MSM.907653.

5. Неразвивающаяся беременность. Методические рекомендации МАРС (Междисциплинарной ассоциации специалистов репродуктивной медицины) / [авт. - сост. В.Е. Радзинский и др.]. М.: Редакция журнала StatusPraesens; 2015.

6. Liu X, Wang X, Sun H, Guo Z, Liu X, et al. Author Correction: Urinary metabolic variation analysis during pregnancy and application in Gestational Diabetes Mellitus and spontaneous abortion biomarker discovery. Sci Rep. 2019;9(1):18003. DOI: 10.1038/s41598-019-54733-7.

7. Zhu LJ, Chen YP, Chen BJ, Mei XH. Changes in reactive oxygen species, superoxide dismutase, and hypoxia-inducible factor-1a levels in missed abortion. Int J Clin Exp Med. 2014;7(8):2179-84. PMID: 25232404; PMCID: PMC4161564.

REFERENCES

1. Zhang X, Zhang K, Zhang Y. Pigment epithelium-derived factor facilitates NLRP3 inflammasome activation through downregulating cytidine monophosphate kinase 2: A potential treatment strategy for missed abortion. Int J Mol Med. 2020;45(5):1436-1446. DOI: 10.3892/ijmm.2020.4517.

2. Ordiyants I.M., Barabasheva S.S., Savicheva A.M. Serum and endometrial organic acid profile in women with missed abortion. Fundamental and Clinical Medicine. 2019;4(3):22-26. (In Russ.) DOI: 10.23946/2500-0764-2019-4-3-22-26

3. Zheng D, Li C, Wu T, Tang K. Factors associated with spontaneous abortion: a cross-sectional study of Chinese populations. Reprod Health. 2017;14(1):33. DOI: 10.1186/s12978-017-0297-2.

4. Li X, Yin M, Gu J, Hou Y, Tian F, Sun F. Metabolomic Profiling of Plasma Samples from Women with Recurrent Spontaneous Abortion. Med Sci Monit. 2018;24:4038-4045. DOI: 10.12659/ MSM.907653.

5. Undevelopment pregnancy. Methodological recommendations of Mars (interdisciplinary association of reproductive medicine specialists) / [V.E. Radzinsky et al.]. M.: StatusPraesens, 2015. (In Russ.).

6. Liu X, Wang X, Sun H, Guo Z, Liu X, et al. Author Correction: Urinary metabolic variation analysis during pregnancy and application in Gestational Diabetes Mellitus and spontaneous abortion biomarker discovery. Sci Rep. 2019;9(1):18003. DOI: 10.1038/s41598-019-54733-7.

7. Zhu LJ, Chen YP, Chen BJ, Mei XH. Changes in reactive oxygen species, superoxide dismutase, and hypoxia-inducible factor-1a levels in missed abortion. Int J Clin Exp Med. 2014;7(8):2179-84. PMID: 25232404; PMCID: PMC4161564.

Информация об авторах Ордиянц Ирина Михайловна, д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии с курсом пе-ринатологии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия, ordiyantc@mail.ru, https://orcid. ощ/0000-0001-5882-9995

Барабашева Софья Сергеевна, аспирант кафедры акушерства и гинекологии с курсом перинатологии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия, vorkina@list.ru, https://orcid.org/0000-0003-4348-5987

Молчанова Ольга Константиновна, аспирант кафедры акушерства и гинекологии с курсом перинатоло-гии, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия, olgamolchanova1994@yandex.ru, https://orcid. org/0000-0003-4717-7519

Асатрян Дарья Рубеновна, студентка 6 курса Медицинского Института, Российский университет дружбы народов, Москва, Россия, asterdasha@mail.ru, https://orcid. org/0000-0002-9997-378X

Information about the authors Irina M. Ordiyants - Dr. Sci. (Med.), prof., Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia, ordiyantc@ mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5882-9995

Sofia S. Barabasheva - Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia, vorkina@list.ru, https://orcid. org/0000-0003-4348-5987

Olga K. Molchanova - Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia, olgamolchanova1994@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-4717-7519

Darya R. Asatryan - Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia, asterdasha@mail.ru, https://orcid. org/0000-0002-9997-378X

Вклад авторов

И. M. Ордиянц — разработка дизайна исследования; С. С. Барабашева —обзор публикаций по теме статьи, написание текста рукописи;

О. К. Молчанова — разработка дизайна исследования, обзор публикаций по теме статьи;

Д. Р. Асатрян — получение и анализ данных.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors' contribution

I. M. Ordiyants — research design development; S. S. Barabasheva — review of publications on the topic of the article, writing the text of the manuscript;

O. K. Molchanova — research design development, review of publications on the topic of the article;

D. R. Asatryan — obtaining and analysis of the data.

Conflict of interest

Authors declares no conflict of interest.

Поступила в редакцию / Received: 30.04.2022 Доработана после рецензирования / Revised: 23.05.2022 Принята к публикации / Accepted: 17.08.2022