Μικρό βάρος γέννησης, ενδομήτριο στρες και πρώιμη λοίμωξη: γενετικοί και περιβαλλοντικοί προδιαθεσικοί παράγοντες

Abstract

Maternal stress, anxiety or depression during pregnancy are early life adverse experiences and have been associated with low birth weight and prematurity. These are considered to be risk factors for morbidity and mortality that may influence future health and disease susceptibility. Intrauterine stress affects the development of the fetus and modulates its response to stress, which is mediated by the autonomic nervous system and the HPA axis regulation. Intrauterine stress shapes the fetal epigenetic profile, which in combination with the genetic profile of each individual determines susceptibility or resistance to stress. This study is focused on genetics and epigenetics of specific genes related to low birth weight, prematurity and stress. MBL2 gene polymorphisms may be indicative of an increased predisposition to preterm birth or low birth weight, as well as, risk for developing neonatal infections, while FKBP5 and SLC6A4 gene polymorphisms are related to each individual's response to stress. Additionally, depending on the stress exposure of each individual and the vulnerability to stress, the FKBP5 DNA methylation status can also be affected. The HLA-G gene is expressed in the placenta and is implicated in the immune response mechanisms. After giving birth, some mothers are more likely to experience postpartum depression. This serious mental disorder affects about 15% of women and usually occurs within the first year after giving birth. This disorder, apart from the mother, influences also the development of the newborn, which shapes the response to the environmental stimuli. The molecular mechanisms of postpartum depression need to be further elucidated. 83 well-characterized newborns were included in this study. 51 of them had low birth weight and/or prematurity, and the residual 32 were full-term with normal birth weight (controls). Genomic DNA was isolated from peripheral blood and MBL2, FKBP5 and SLC6A4 gene polymorphisms, as well as DNA methylation levels of FKBP5 and HLA-G genes, were analyzed. Aiming to further investigate postpartum depression related mechanisms, we explored the metabolomics profile in the blood sera of women with postpartum depression (n= 18) compared to matched controls (n= 17). A mass spectrometry- based targeted metabolic platform was used to evaluate the levels of approximately 300 metabolites.In our study population, a statistically significant difference was found between the two groups of newborns for the rs1800451 polymorphism of the MBL2 gene, which was enhanced by a correlational analysis between this polymorphism and prematurity and low birth weight. This correlation is confirmed in other studies of the recent literature. Furthermore, an increased tendency for the "risk" T allele of the FKBP5 gene was observed in the preterm infants group. In addition, the G allele of the rs25531 polymorphism of the SLC6A4 gene occurs only in the preterm compared to the full-term infants. These results seem to be consistent with the literature as both the risk T allele (rs1360780) and the polymorphisms of the SLC6A4 gene have been associated with stressful experiences (depression, maternal sterility, etc.). The DNA methylation analysis of specific CpG regions in the HLA-G gene revealed lower levels in the preterm group compared to controls. Alterations in metabolites of amino acids and sterols biosynthetic pathways and oxidative stress were detected in the analyzed sample (women with or without postpartum depression). More specifically, changes in glutathione disulfide, ATP and adenyl succinate levels were observed. These results indicate that metabolites levels alterations in the peripheral material can be used as diagnostic markers of the disease. In conclusion, our findings suggest that the exposure of an organism to intrauterine and early- life stress, is decisive. The results of this study seem to be in line with those of studies in respective population groups that have experienced stressful life events.

Το μητρικό στρες, το άγχος ή η κατάθλιψη που μπορεί να βιώνει η μητέρα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης αποτελούν δυσμενές ενδομήτριο περιβάλλον για το έμβρυο και έχουν συσχετιστεί με το μικρό βάρος γέννησης και τον πρόωρο τοκετό. Το μικρό βάρος γέννησης και η προωρότητα, αποτελούν παράγοντες κινδύνου για νοσηρότητα και θνησιμότητα του νεογνού και μπορεί να είναι αποτέλεσμα των πρώιμων στρεσογόνων εμπειριών που έχει βιώσει το έμβρυο επηρεάζοντας τη μετέπειτα ζωή του. Το ενδομήτριο στρες είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ανάπτυξη του εμβρύου και διαμορφώνει την απόκρισή του στο στρες, η οποία ρυθμίζεται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα και τον άξονα Υποθαλάμου-Υπόφυσης-Επινεφριδίων. Το ενδομήτριο στρες διαμορφώνει το εμβρυϊκό επιγενετικό προφίλ, που σε συνδυασμό με το γενετικό προφίλ του κάθε ατόμου καθορίζει την ευαισθησία του ή την ανθεκτικότητά του στο στρες. Η συγκεκριμένη μελέτη επικεντρώθηκε στη γενετική και επιγενετική συγκεκριμένων γονιδίων που έχουν συσχετιστεί με τον πρόωρο τοκετό, το μικρό βάρος του νεογνού και το στρες. Οι πολυμορφισμοί του γονιδίου MBL2 πιθανόν να αποτελούν δείκτη αυξημένης προδιάθεσης για πρόωρο τοκετό ή νεογνό με μικρό βάρος γέννησης καθώς επίσης και κίνδυνο εμφάνισης νεογνικών λοιμώξεων, ενώ οι πολυμορφισμοί των γονιδίων FKBP5 και SLC6A4 έχουν συσχετιστεί με την απόκριση στο στρες. Επίσης, ανάλογα με τα επίπεδα στρες που δέχεται το κάθε άτομο αλλά και την διαχείρισή του, μπορεί να αλλάζει η κατάσταση της μεθυλίωσης του DNA του γονιδίου FKBP5. Τέλος, το γονίδιο HLA-G, του οποίου μελετήθηκαν τα επίπεδα μεθυλίωσης εκφράζεται στον πλακούντα και επηρεάζει την ανοσολογική απόκριση του οργανισμού. Εκτός από το στρες κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, κάποιες μητέρες, μετά τον τοκετό έχουν πιθανότητα να εμφανίσουν επιλόχειο κατάθλιψη. Πρόκειται για μια σοβαρή ψυχική διαταραχή που επηρεάζει περίπου το 15% των γυναικών και συνήθως εμφανίζεται μέσα στον πρώτο χρόνο μετά τον τοκετό. Αυτή η μορφή κατάθλιψης επηρεάζει εκτός από τη μητέρα, και την ανάπτυξη του νεογνού, το οποίο εκλαμβάνει τα ερεθίσματα και διαμορφώνει ανάλογα τον τρόπο ανταπόκρισης. Οι ακριβείς μοριακοί μηχανισμοί της επιλόχειου κατάθλιψης δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητοί. Τον πληθυσμό μελέτης αποτελούσαν 83 καλά χαρακτηρισμένα δείγματα νεογνών. Η ομάδα μικρού βάρους γέννησης/προωρότητας αποτελούνταν από 51 δείγματα, ενώ η ομάδα φυσιολογικού βάρους/τελειόμηνου τοκετού από 32 δείγματα (μάρτυρες). Πειραματικά, πραγματοποιήθηκε ανάλυση πολυμορφισμών των γονιδίων MBL2, FKBP5 και SLC6A4, και ανάλυση των επιπέδων μεθυλίωσης DNA των γονιδίων FKBP5 και HLA-G. Προκειμένου να διερευνήσουμε πιθανούς μηχανισμούς και αλλαγές που εμπλέκονται στην επιλόχειο κατάθλιψη, μελετήσαμε σε ορό αίματος δειγμάτων μίας καλά χαρακτηρισμένης ομάδας γυναικών που εμφάνισαν επιλόχειο κατάθλιψη (n=18) και μίας ομάδας γυναικών απουσία αυτής της διάγνωσης (μάρτυρες) (n=17). Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκε μία πλατφόρμα στοχευμένης μεταβολομικής που βασίζεται στην τεχνολογία της φασματομετρίας μάζας και στην οποία μετρήθηκαν τα επίπεδα περίπου 300 μεταβολιτών. Στη μελέτη των νεογνών, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων δειγμάτων για τον πολυμορφισμό rs1800451 του γονιδίου MBL2, κάτι που ενισχύεται μέσω της διερεύνησης συσχέτισης του πολυμορφισμού αυτού με τα στοιχεία προωρότητας ή/και μικρού βάρους γέννησης που χαρακτηρίζουν το δείγμα. Η συσχέτιση αυτή επιβεβαιώνεται και σε άλλες μελέτες της πρόσφατης βιβλιογραφίας. Παράλληλα, παρατηρήθηκε μια αυξημένη τάση εμφάνισης του αλληλομόρφου «κινδύνου» Τ του γονιδίου FKBP5 στην ομάδα των πρόωρων νεογνών. Επίσης, το G αλληλόμορφο του πολυμορφισμού rs25531 του γονιδίου SLC6A4 εμφανίζεται μόνο στα πρόωρα νεογνά και καθόλου στην ομάδα μαρτύρων. Τα αποτελέσματα αυτά, φαίνεται ότι συμφωνούν με τη βιβλιογραφία καθώς τόσο το Τ αλληλόμορφο (rs1360780) όσο και οι πολυμορφισμοί του γονιδίου SLC6A4 έχουν συσχετιστεί με στρεσογόνες καταστάσεις (κατάθλιψη, μητρική αποστέρηση κ.ά). Η ανάλυση μεθυλίωσης DNA του γονιδίου HLA-G, η έκφραση του οποίου έχει επιπτώσεις στην άμυνα του οργανισμού, έδειξε ότι δύο θέσεις της περιοχής ανάλυσης έχουν μειωμένα επίπεδα μεθυλίωσης DNA στο δείγμα των πρόωρων νεογνών. Στον πληθυσμό μελέτης της επιλόχειου κατάθλιψης παρατηρήθηκαν αλλαγές στα επίπεδα μεταβολιτών που σχετίζονται με μονοπάτια βιοσύνθεσης αμινοξέων, στερολών, καθώς και με το οξειδωτικό στρες. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρήθηκαν αλλαγές στα επίπεδα της δισουλφιδικής γλουταθειόνης, της ATP και του αδενυλοηλεκτρικού. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν πως οι αλλαγές στα επίπεδα των μεταβολιτών είναι ανιχνεύσιμες και σε περιφερικό υλικό, γεγονός που μπορεί να αξιοποιηθεί έτσι ώστε να έχουμε πιο έγκαιρη διάγνωση της νόσου. Από τα παραπάνω ευρήματα, συμπεραίνουμε ότι η έκθεση ενός οργανισμού σε στρεσογόνους παράγοντες κατά τα πρώιμα στάδια της ζωής του, και ιδιαίτερα προγεννητικά, είναι καθοριστική. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής φαίνεται να συμφωνούν με αυτά μελετών σε αντίστοιχες ομάδες πληθυσμών που έχουν βιώσει στρεσογόνες καταστάσεις.