Μελέτη της εμφάνισης μεταβολικού συνδρόμου και άλλων ενδοκρινολογικών διαταραχών σε παιδιά από εξωσωματική μικρογονιμοποίηση

Abstract

Background: There has been increasing evidence for an epigenetically-based elevated predisposition of assisted reproductive technology (ART) offspring to insulin resistance, which can lead to an unfavorable cardio-metabolic profile in adult life. However, the relevant long-term systematic cohort studies are limited, especially for the IntraCytoplasmic Sperm Injection (ICSI) method, introduced in 1992. In the current study, we carefully defined a group of 42 prepubertal ICSI and 42 naturally conceived (NC) children. We assessed differences in their metabolic profile based on biochemical measurements, while, for a subgroup of girls, plasma metabolomic analysis was also performed, investigating any relevant insulin resistance indices.Methods & Results: Auxological and biochemical parameters of 42 6.8±2.1 yrs old ICSI-conceived and 42 age-matched controls were assessed. Significant differences between the groups were determined using univariate and multivariate statistical anlysis, indicating low urea and low-grade inflammation markers (YKL-40, hsCRP) and high triiodothyronine (T3) in ICSI children compared to controls. Moreover, plasma metabolomic analysis carried out for a subgroup of 10 ICSI- and 10 NC girls using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) indicated clear differences between the two groups, characterized by 36 metabolites linked to obesity, insulin resistance and metabolic syndrome. Notably, the distinction between the two girl subgroups was accentuated when both biochemical and metabolomic measurements were taken into consideration.Conclusions: The present study contributes a large auxological and biochemical dataset of a well-defined group of prepubertal ICSI-conceived subjects to the research of the ART effect on the offspring’s health. Moreover, it is the first time that metabolomics are employed in order to investigate the metabolic profile of children born after ART. The acquired results are consistent with early insulin resistance in ICSI-offspring, paving the way for further systematic investigations. These data support that metabolomics may unravel metabolic differences long before they become clinically or biochemically evident, underlining its utility in the ART research.

Εισαγωγή: Όλο και περισσότερες έρευνες υποστηρίζουν ότι τα παιδιά που γεννήθηκαν έπειτα από μεθόδους υποβοηθούμενης αναπαραγωγής (Αssisted Reproductive Technology - ART) έχουν περισσότερες πιθανότητες να αναπτύξουν αντίσταση στην ινσουλίνη, μέσω επιγενετικών μηχανισμών, αυξάνοντας την προδιάθεση να αναπτύξουν ένα δυσμενές καρδιομεταβολικό πρότυπο κατα την ενηλικίωση τους. Στην διεθνή βιβλιογραφία δεν υπάρχουν μακροχρόνιες τυχαιοποιημένες επιδημιολογικές μελέτες κυρίως σε ό,τι αφορά την σχετικά πρόσφατη (1992, Βέλγιο) μέθοδο της μικρογονιμοποίησης (IntraCytoplasmic Sperm Injection - ICSI). Στην παρούσα μελέτη στρατολογήθηκαν 42 προεφηβικά παιδιά που γεννήθηκαν έπειτα από την μέθοδο ICSI και 42 παιδιά φυσιολογικής σύλληψης (ΦΣ) και μελετήθηκαν οι διαφορές που εμφανίζουν στη μεταβολική τους φυσιολογία βάση βιοχημικών δεικτών. Επιπλέον από την αρχική ομάδα παιδιών, πραγματοποιήθηκε η μεταβολομική ανάλυση πλάσματος σε μια υπο-ομάδα κοριτσιών ώστε να μελετηθεί η πιθανή προδιάθεση των παιδιών των δύο ομάδων (ICSI-ΦΣ) στην ινσουλινοαντίσταση. Μάρτυρες- Αποτελέσματα: Στην παρούσα έρευνα συλλέχθηκαν και μελετήθηκαν τα δημογραφικά χαρακτηριστικά, οι ανθρωπομετρικές μετρήσεις και οι βιοχημικοί δείκτες 42 παιδιών ICSI και 42 παιδιών ΦΣ (6.8±2.1 ετών) πλήρως αντιστοιχισμένων ανα ηλικία, φύλο και είδος κύησης (μονήρης-δίδυμη).Σημαντικές διαφορές προέκυψαν ανάμεσα στις δύο ομάδες παιδιών μέσω της μονοπαραμετρικής και πολυπαραμετρικής στατιστικής ανάλυσης. Πράγματι τα παιδιά της ICSI σε σχέση με τα παιδιά της ΦΣ παρουσίαζαν χαμηλότερα επίπεδα ουρίας, χαμηλότερα επίπεδα δεικτών χαμηλής έντασης φλεγμονής (YKL-40, hsCRP) και υψηλότερα επίπεδα τριωδοθυρονίνης (T3). Αργότερα πραγματοποιήθηκε η μεταβολομική ανάλυση πλάσματος αίματος σε μια υπο-ομάδα 10 κοριτσιών ICSI και 10 κοριτσιών ΦΣ χρησιμοποιώντας χρωματογραφία αερίων-φασματογραφία μάζας (Gas Chromatography-Mass Spectrometry - GC-MS). Η μεταβολομική ανάλυση κατέδειξε σαφείς διαφορές ανάμεσα στις δύο ομάδες παιδιών σε 36 μεταβολίτες οι οποίοι σχετίζονται με την παχυσαρκία, την ινσουλινοαντίσταση και το μεταβολικό σύνδρομο. Επιπλέον ο διαχωρισμός των δύο ομάδων παιδιών (ICSI-ΦΣ) ήταν σαφέστερος όταν συνυπολογίστηκαν οι βιοχημικές και οι μεταβολομικές μετρήσεις.Συμπεράσματα: Η παρούσα έρευνα προσφέρει μια πλούσια βάση ανθρωπομετρικών και βιοχημικών δεδομένων μιας αυστηρά επιλεγμένης ομάδας προέφηβων παιδιών ICSI και ΦΣ ώστε να μελετηθεί η πιθανή επίδραση των μεθόδων της ART στην υγεία των παιδιών που γεννήθηκαν έπειτα από την χρήση αυτών των τεχνικών. Επιπλέον είναι η πρώτη φορά που η μεταβολομική ανάλυση χρησιμοποιείται για την διερεύνηση του μεταβολικού προτύπου των παιδιών που γεννήθηκαν έπειτα από την χρήση των μεθόδων της ART.Συνοπτικά από τα αποτελέσματα της μελέτης διακρίνεται η πρώιμη εμφάνιση ινσουλινοαντίστασης στα παιδιά που γεννήθηκαν έπειτα από την χρήση των μεθόδων της ICSI, γεγονός το οποίο θα πρέπει να διερευνηθεί και σε μεγαλύτερες προοπτικές μελέτες. Αναδεικνύεται η αξία της μεταβολομικής στην αναγνώριση των διαταραχών του μεταβολισμού πριν εγκατασταθεί η βλάβη στον οργανισμό ώστε να είναι ανιχνεύσιμη σε βιοχημικό επίπεδο. Υπογραμμίζεται επίσης η αξία της μεταβολομικής ανάλυσης για μελλοντικές μελέτες σχετικές με τις μεθόδους της ART.