Abstract

Obezitatea și sarcina pun ficatul sub stres metabolic, dar interacțiunile dintre obezitatea obstetrică și metabolismul bilirubinei nu au fost studiate. Am determinat asocieri între obezitate, nivelurile bilirubinei materne/neonatale și enzima uridinei 5'difosfat-glucuronosiltransferazei 1A1 (UGT1A1) care elimină bilirubina. Ficatele adulte au fost analizate pentru exprimarea, activitatea și clearance-ul bilirubinei UGT1A1 prin modelare farmacocinetică. Apoi, serurile materne și neonatale potrivite (N = 450) au fost testate pentru bilirubina totală și neconjugată. Asocierile dintre obezitate, UGT1A1, hiperbilirubinemie maternă și neonatală au fost determinate statistic prin analiza corelației (testul Pearson), precum și categoriile în grup (ANOVA unidirecțional). Obezitatea morbidă a scăzut nivelul, activitatea și clearance-ul bilirubinei proteinelor hepatice UGT1A1 (P Cuvinte cheie: bilirubină, farmacologie a dezvoltării, glucuronoconjugare, icter

Introducere

Obezitatea este cel mai frecvent sindrom obstetric cu risc crescut și este asociată cu o incidență crescută a complicațiilor sarcinii și neonatale. 1 Impactul obezității asupra complicațiilor sarcinii, independent de cultură și etnie, include efectele de stres ale sarcinii asupra funcțiilor hepatice (de exemplu, diabetul gestațional). Cu toate acestea, inhibarea mediată de obezitate a metabolismului bilirubinei la mamă și la copilul în curs de dezvoltare nu a fost studiată anterior. Enzimele uridinei 5'difosfat-glucuronosiltransferază (UGT) sunt o superfamilie de proteine ​​care sunt responsabile pentru eliminarea substraturilor endogene și exogene prin conjugarea directă a porțiunii mari de zahăr solubil în apă, acidul glucuronic. 2 Aceste enzime se găsesc în țesuturile din tot corpul, cu cele mai mari expresii localizate în ficat, rinichi și intestinul subțire. 3 Enzima UGT1A1 este singura cale de eliminare a metabolismului bilirubinei și nu este activă în ficatul fetal sau la naștere, rezultând niveluri crescute de bilirubină neconjugată (hiperbilirubinemie) la mamă și nou-născut. 4

Deoarece UGT1A1 este în mare parte nefuncțional la ficatul fetal, 5-7 detoxifiere a bilirubinei în timpul sarcinii este efectuată de ficatul și placenta materne. Prin urmare, inhibarea UGT1A1 maternă în timpul sarcinii poate fi periculoasă. Mai mult, chiar și în timpul sarcinilor normale, necomplicate, dezvoltarea imatură a UGT1A1, cuplată cu descompunerea globulelor roșii la naștere, cauzează frecvent bilirubină liberă sistemică ridicată și icter neonatal. 11 Lăsat netratat, acest lucru poate duce la kernicter și afectarea dezvoltării neurologice. 12 Deși prevalența kernicterului este de 2,7 la 100.000 de nașteri vii în America de Nord și Europa, prevalența este de o sută de ori mai mare, la 2,7 la 1.000 de nașteri în țările în curs de dezvoltare. 13 Există, de asemenea, îngrijorare cu privire la efectele hiperbilirubinemiei la nou-născuții prematuri, care sunt mai subtile decât la sugarii la termen, dar potențial la fel de dăunătoare. 14

Subiecte și metode

Interacțiuni între obezitate și nivelurile serice de bilirubină

Obezitatea a fost definită de indicele de masă corporală (IMC) după cum urmează: Subponderalitate = 2. Bilirubina serică neconjugată crescută a fost definită ca bilirubină totală ≥ 0,5 mg/dL, bilirubină directă 25

Serurile materne (colectate la naștere) au fost analizate pentru bilirubina totală și neconjugată de Laboratoarele clinice din Hawai'i LLC (Aiea, Hawai'i, SUA), iar nivelurile bilirubinei serice neonatale corespunzătoare au fost extrase direct din fișele medicale electronice de către Hawai'i Personal biorepozitiv. În plus, informații despre sarcină, travaliu și complicații neonatale, inclusiv diabet zaharat gestațional tip 1 și 2, diabet zaharat tip 1 și 2, restricție de creștere intrauterină, ruptură prematură a membranelor, naștere prematură, travaliu prematur, hipertensiune gestațională, preeclampsie, eclampsie, hemoliza, enzimele hepatice crescute, sindromul scăzut al numărului de trombocite, pancreatita, colecistita, malformația neonatală, mică pentru vârsta gestațională, hiperbilirubinemia neonatală și apneea-bradicardia au fost extrase din dosarele medicale electronice și comparate cu bilirubina și nivelurile de obezitate.

Acest studiu a fost aprobat de Comitetul de revizuire instituțională pentru subiecți umani ai Universității din Hawaii, cu aprobare rapidă utilizând donatori anonimizați, dezidentificați dintr-o arhivă existentă. Acest studiu a fost aprobat în conformitate cu statutele federale ale SUA CFR 46.110 și 21 CFR 56.110 Categoria (5).

Activitatea și expresia UGT1A1 în microsomi hepatici

Rezervele de microzomi hepatici umani au fost folosite pentru a testa ipoteza că proteina și activitatea UGT1A1 umană au variat cu obezitatea în ficatul uman. Țesuturile hepatice nu au fost disponibile din setul original de probe de 450 de femei și copiii lor, astfel încât a fost dobândită o sursă separată de microsomi hepatici (care se realizează prin centrifugarea ficatului la 10.000 xg pentru a extrage și concentra proteinele UGT1A1). Grupuri de adulți cu greutate normală (n = 10), supraponderal (n = 10), obezi (n = 10) și obezi morbid (n = 5) adulți au fost achiziționați de la BD Biosciences (East Rutherford, NJ, SUA). Bazinele conțineau un număr egal de bărbați și femele adulte, cu excepția obezității morbide, în care eșantionul conținea microzomi de la 3 femele și 2 bărbați.

Prezența proteinelor UGT1A1 în microsomi a fost determinată prin western blot, așa cum s-a descris anterior utilizând o electroforeză pe gel de poliacrilamidă de dodecil sulfat de sodiu 10% cu transfer semi-uscat în difluorură de poliviniliden. 7 Pe scurt, detectarea UGT1A1 specifică a fost efectuată cu un anticorp primar de la Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, SUA sc-27415) la diluție 1: 1000, anticorp secundar măgar-anti-capră-biotină (diluare 1: 4000, Jackson Immunoresearch, West Grove, PA, SUA) și detectarea cu streptavidin-biotină-ridiche peroxidază (diluare 1: 3000, GE Healthcare, Piscataway, NJ, SUA) și reactiv chemiluminiscent. Analiza densității de suprafață a filmelor ulterioare a fost efectuată utilizând software-ul Image J (Institutul Național de Sănătate, Bethesda, Maryland, SUA), utilizând o cutie de dimensiuni constante, deplasată manual de-a lungul petei și aplicând scăderea fundalului.

Activitatea biochimică a UGT1A1 către substratul bilirubinei utilizând reactivul etil antranilat a fost realizată spectrofotometric, după cum sa raportat anterior. 26

Modificări de eliminare hepatică a bilirubinei

Metabolismul la scară al bilirubinei a fost investigat pentru a înțelege dacă activitatea microsomală normalizată la greutate va fi afectată de obezitate, indiferent de etnie. Activitățile enzimatice determinate experimental pentru fiecare grup au fost reduse pentru clearance-ul hepatic utilizând un model farmacocinetic, așa cum a fost raportat anterior de grupul nostru, cu excepția faptului că factorul de scalare a puterii 3/4 pentru copii a fost permis. S-a presupus cinetica Michaelis-Menten. Parametrii farmacocinetici standard au fost utilizați cu dimensiuni hepatice de 1500 g, debit hepatic de 1,5 L/min și proteine ​​microsomale per gram de ficat 45 mg/g. Au fost utilizate 27 de valori publicate pentru bilirubină de Km = 5,0 µM și fracția nelegată 0,001. 28, 29 În cele din urmă, clearance-ul hepatic a fost standardizat în funcție de greutate, presupunând 70 kg pentru greutatea normală, 86 kg pentru supraponderal, 101 kg pentru obezi și 132 kg pentru obezi morbid. Greutățile au fost calculate utilizând o înălțime medie de 177 cm, unde fiecare greutate corespundea IMC median de IMC normal (18,5-24,9), supraponderal (25-29,9), obez (30-39,9) și obez morbid (40+).

Analize statistice

Toate analizele statistice au fost efectuate folosind Prism 5.0 (Graph Pad, San Diego, CA, SUA) cu α = 0,05. A fost utilizat testul de normalitate D'Agostino-Pearson Omnibus și, deoarece aceste date îndeplineau condițiile pentru normalitate, s-au efectuat statistici parametrice. Pentru date continue (nivelurile IMC și bilirubină), corelațiile au fost determinate folosind testul Pearson. Pentru datele categorice blocate, ANOVA unidirecțională cu analiza post-hoc a lui Bonferroni a fost utilizată pentru a atribui semnificație categoriilor în comparație cu greutatea normală.

Rezultate

Caracteristicile populației

Detalii privind populația studiată (N = 450) sunt enumerate în Tabelul 1. Incidența bilirubinei serice materne neconjugate crescute a fost de 10% în cohortă, ceea ce se traduce la 7,7% la caucazieni, 10,3% la asiatici și 12,1% la NHPI (Tabelul 1). Rata obezității pentru întreaga populație a fost de 21,4%, cuprinzând 5,7% la asiatici, 11,5% la caucazieni și 53,2% la NHPI, ceea ce reflectă mediile populației raportate (Tabelul 1). 15, 16

tabelul 1

Studiați caracteristicile populației

Cohorta totalăcaucazianasiaticNHPI
Gama IMC16,2 - 50,316,7 - 49,616,3 - 36,716,2 - 50,3
IMC Median23.822.521.330.4
IMC medie26,0 ± 7,123,7 ± 4,822,3 ± 4,031,6 ± 7,8
% Obezitate a 21,4%11,5%5,7%53,2%
% Bilirubina serului matern neconjugat10%7,7%10,3%12,1%

Efectele obezității și asociațiile cu rezultate clinice

Nu au existat cazuri de apnee-bradicardie, colecistită, travaliu complicat, malformație neonatală, ruptură prematură a membranelor, naștere prematură sau cazuri de travaliu prematur raportate în cohortă.

Nici obezitatea, nici nivelurile de bilirubină nu au fost asociate cu diabet zaharat gestațional, diabet zaharat tip 1 și 2, restricție de creștere intrauterină, preeclampsie, eclampsie, hemoliză, enzime hepatice crescute, sindrom cu număr scăzut de trombocite (HELLP), pancreatită sau mici pentru vârsta gestațională (date neprezentate) ). Cu toate acestea, au existat un număr mic pentru toate acestea (Figura 1A, P = .003) cu o corelație moderată (r = 0.21). Aceste efecte au fost cele mai puternice la femeile cu descendență NHPI (Figura 1B, P = .007) și corelația consolidată (r = 0.32). Femeile NHPI au fost, de asemenea, cele mai obeze și au avut cele mai mari rate de bilirubină neconjugată crescută. Nu s-a observat nicio relație semnificativă pentru bilirubina neonatală neconjugată la subpopulațiile asiatice și caucaziene (P = .689, r = -0.046 și P = .624, r = 0.068, respectiv), analizate individual.

este

Obezitatea maternă afectează bilirubina serică neonatală. A) Obezitate maternă în comparație cu serul neonatal bilirubină neconjugată pentru toate etniile; B) Obezitatea maternă în comparație cu serul neonatal bilirubină neconjugată la femeile cu NHPI. populației. Linia continuă reprezintă regresia liniară. Linia punctată reprezintă un interval de încredere de 95% pentru corelație. Sunt prezentate coeficientul de corelație Pearson (r) și valorile de semnificație (P) ale corelației. IMC = indicele de masă corporală.

UGT1A1 Expresie, activitate și eliminare hepatică modelată a bilirubinei

Impactul obezității asupra expresiei hepatice a proteinelor UGT1A1, a metabolismului bilirubinei și a clearance-ului. Western blot, activitate și clearance-ul pentru proteina UGT1A1 în probe de ficat reunite din donatori adulți cu greutate normală (NW), supraponderal (OW), obez (OB) și obez morbid (MO). * = P 30 Incidența bilirubinei serice materne neconjugate crescută observată în acest studiu este la fel de mare (caucaziană) sau mai mare (asiatici și NHPI) decât rata polimorfismelor funcționale UGT1A1 în populațiile respective. 23, 24 Am furnizat în continuare dovezi mecaniciste preliminare pentru bilirubina crescută neconjugată, arătând că obezitatea este asociată cu cantități mai mici de proteine ​​UGT1A1, iar la obezii morbid se asociază cu eliminarea hepatică scăzută a bilirubinei.

Acest studiu introduce un concept interesant cu privire la interacțiunile genă-mediu în glucuronidare. Deși căile de semnalizare precise nu sunt elucidate aici, dovezile moleculare și biochimice prezentate sugerează că reglarea descendentă a proteinelor UGT1A1 legată de obezitate este cel puțin parțial responsabilă pentru modificările nivelurilor de bilirubină neconjugate. Interesant este faptul că, în timp ce nivelurile de proteine ​​UGT1A1 au scăzut semnificativ la persoanele supraponderale, obeze și cu obezitate morbidă, acest lucru s-a tradus doar prin scăderea semnificativă a clearance-ului bilirubinei la obezii morbid. Pe măsură ce o persoană devine mai obeză, ficatul se mărește, iar creșterea compensatorie a volumului hepatic pare să echilibreze nivelurile mai scăzute de proteină UGT1A1 per hepatocit, până la un prag. Acest prag pare să apară la obezitatea morbidă (IMC 3 40). Nu s-a determinat dacă acest lucru se datorează epuizării copleșitoare a UGT1A1 (per hepatocit), alte deficiențe asociate ale funcției hepatice sau o combinație a celor două. Indiferent, mecanismul se aplică populației în general, deoarece atât ficatul de sex masculin, cât și cel feminin au fost incluși în probe combinate. Diferențele de sex în ceea ce privește modificările enzimei UGT1A1 și ale obezității ar trebui studiate în continuare.

O explicație plauzibilă pentru nivelurile mai ridicate de bilirubină neconjugată ar putea fi creșterea acizilor grași fără plasmă, care pot despărți direct glucuronida de bilirubină. 36, 37 Acest lucru se întâmplă la nou-născuții prematuri cărora li se administrează lipide IV - standardul de îngrijire nutrițională pentru sugari prematuri - unde acizii grași cu conținut ridicat de ser deconjugă în mod direct glucuronidele bilirubinei și copleșesc capacitatea limitată a sugarului de a elimina compusul. 36, 37 Deconjugarea directă a glucuronilor care cauzează icter este un domeniu de îngrijorare la sugarii prematuri care necesită nutriție parenterală. Există, de asemenea, dovezi că acizii grași liberi sunt puternici inhibitori direcți ai unor enzime UGT la nivel de proteine. 38, 39 Utilizând teste in vitro, pe lângă albumina serică bovină (care sechestrează acizii grași) modifică activitatea UGT1A1, implicând astfel unele efecte ale grăsimilor asupra catalizei UGT1A1. 40

Acizii grași liberi din sângele neonatal pot fi derivați de la mamă, deoarece acizii grași liberi care circulă matern sunt transportați direct pe placentă. 41 Prin urmare, atunci când mama este obeză, niveluri ridicate de grăsimi materne circulante din dietă și/sau disfuncție hepatică pot conduce mai multe grăsimi în compartimentul fetal. Combinat cu lipsa cunoscută a activității fetale și neonatale UGT1A1, aceasta poate predispune nou-născuții mamelor obeze la niveluri mai ridicate de bilirubină neconjugată, o ipoteză susținută de constatările noastre. 5, 6, 42

La asiatici, alela UGT1A1 * 28 este mai puțin frecventă decât în ​​alte etnii și polimorfisme diferite în regiunea de codificare (în special UGT1A1 * 6) apar cu frecvențe minore semnificative. Rata UGT1A1 * 28 la asiatici variază între 2% -3% și UGT1A1 * 6 în jurul valorii de 3%, ambele apărând împreună în mai puțin de 3% și nu au nicio legătură în expresia lor. Prin urmare, rate scăzute de obezitate la asiatici, combinate cu rate scăzute de polimorfism genetic sunt în concordanță cu constatările noastre de niveluri scăzute de hiperbilirubinemie neconjugată maternă și neonatală. Deoarece teoria genetică predominantă este că NHPI sunt de origine asiatică 43 și studiile au arătat o prevalență similară a polimorfismelor între cele două grupuri etnice, 24 ar fi de așteptat ca acestea să prezinte rate similare de hiperbilirubinemie dacă polimorfismele ar fi responsabile. Cu toate acestea, acesta este opusul a ceea ce s-a observat, o diferență fizică critică între cohortele asiatice și NHPI fiind nivelurile de obezitate.

Caracteristicile culturale și socio-economice ale populațiilor etnice sunt, de asemenea, importante. De exemplu, nivelul de educație mai scăzut a fost legat de creșterea IMC și circumferința taliei în NHPI. 44 În plus, s-a demonstrat că mai multe expuneri la mediu, inclusiv medicamente, substanțe chimice și compuși nutriționali inhibă UGT1A1. 45 Deși studiul actual nu poate determina efectele diferențelor socio-economice, culturale sau de mediu asupra rezultatelor raportate, toate aceste femei însărcinate și nou-născuți provin din aceeași locație geografică izolată cu o populație mixtă și integrată (Honolulu, Hawai'i, STATELE UNITE ALE AMERICII). Aceasta include experiențe împărtășite, cum ar fi elemente comune în alimente, expuneri la mediu, accesul la asistență medicală și așa mai departe. Astfel, acești participanți reprezintă un eșantion mai omogen decât s-ar fi așteptat dacă ar proveni din populații geografice disparate.

Concluzii

Aceste descoperiri sunt relevante în special pentru lumea dezvoltată în ceea ce privește moașa și îngrijirea obstetrică non-spitalicească. De exemplu, în mediul rural și la distanță din America de Nord, precum și din Europa, Australia și Noua Zeelandă, moașele sunt din ce în ce mai responsabile pentru îngrijirea obstetrică primară și pentru deciziile privind transferul spitalului neonatal. 46, 47 În plus, pentru sugarii prematuri care necesită nutriție parenterală, icterul este o preocupare reală. În lumea în curs de dezvoltare, până la 3% din internările în spitale neonatale sunt cauzate de encefalopatia bilirubinică, în mare parte datorită unor condiții sărace în resurse. 48 O vigilență sporită și pregătirea la naștere pentru nou-născuții icterizați de mame însărcinate obeze pot avea decizii cu privire la tratamentul medical, inclusiv transferul nou-născuților la spital de la nașteri non-spitalicești. Direcționarea și optimizarea resurselor medicale într-o populație din ce în ce mai obeză este esențială pentru a promova îngrijirea obstetrică optimă și rezultatele neonatale.