Группа австралийских ученых-медиков Университета Монаша активно внедряет диагностику биомаркеров гестационного сахарного диабета (ГСД) на ранних сроках беременности для профилактики неблагоприятных акушерских исходов и отдаленных рисков развития сахарного диабета у женщин после родов.
ГСД является распространенным осложнением беременности, характеризующимся непереносимостью углеводов с началом или первым распознаванием во время беременности. Он развивается во время беременности у женщин, функция поджелудочной железы которых недостаточна для преодоления резистентности к инсулину, связанной с состоянием беременности, что приводит к гипергликемии.
Самыми неблагоприятными акушерскими исходами среди пациентов с ГСД является повышенный риск макросомии и мертворождения, инструментальных родов и родовых травм. По мнению ученых факультета общественного здравоохранения и профилактической медицины Университета Монаша, метаболомика является перспективной платформой для интеграции в клиническую практику анализа большого количества метаболитов – маркеров ГСД. Метаболомика является разделом науки, который концентрируется на характеристике и количественной оценке биологических молекул в контексте органической структуры. При ГСД наблюдается множество нарушенных метаболических путей, включая аминокислоты, углеводы, липиды и пурины.
Метаболом является конечным продуктом генной транскрипции и содержит наименьший «омический» домен – физически и химический разнообразный, состоящий приблизительно из 5 тыс. метаболитов.
Метаболомический подход предполагает использование различных методов разделения и обнаружения с использованием мощного оборудования, включая газовую хроматографию, высокоэффективную жидкостную хроматографию и масс-спектрометрию. Учитывая эти преимущества, метаболомика может предоставить уникальные знания о том, как взаимодействуют друг с другом множественные биомолекулы при определенных условиях, чтобы помочь в разработке биомаркеров сложных метаболических расстройств, таких как ГСД. Ядерно-магнитно-резонансная спектроскопия может быть проведена для анализа сыворотки матери и липидных экстрактов. Согласно данным авторов, с помощью подобной методики получены убедительные результаты сравнения уровня ранних изменений метаболитов у пациентов до постановки диагноза ГСД с уровнем метаболитов здоровых беременных женщин. Так, зафиксировано выраженное повышение уровня валина и пирувата в плазме, снижение уровня пролина, мочевины и 1,5-ангидроглюцитола у пациентов со сроком 2–21 недели беременности до верификации диагноза ГСД по сравнению с теми, у кого не развился ГСД. Также наблюдалось незначительное снижение уровня глутамина, креатина, диметилсульфона, триметиламин-N-оксида (ТМАО) с повышением уровня бетаина и лактата, небольшим повышением уровня жирных кислот и триглицеридов. После коррекции нормальных различий в плазменных метаболомах из-за поздней стадии беременности было обнаружено, что бетаин, аланин, ТМАО, метанол и пролин значительно изменены. Эти особенности указывают на изменения в гликолизе, цикле трикарбоновых кислот, метаболизме аминокислот, цикле мочевины и липидном гомеостазе. Кроме того, предполагалось, что некоторые метаболиты (триметиламин/ТМАО, диметилсульфон и метанол) возникают из-за нарушения регуляции кишечной микробиоты. Ученые предполагают, что изменения метаболитов, обнаруженные при ГСД до постановки диагноза, усиливаются после постановки диагноза.
Прогнозирование ГСД можно улучшить, используя многомерные изменения в метаболоме, а не набор одномерных изменений.
Аминокислоты плазмы часто нарушаются в условиях, связанных с метаболическим и окислительным стрессом. Патологические беременности, включая беременности с ГСД, связаны с повышенным окислительным стрессом из-за повышенного уровня циркулирующих свободных радикалов и/или нарушения антиоксидантных механизмов. Таким образом, исследование аминокислотного профиля при постдиагностическом ГСД может выявить потенциальные причины этого состояния.
Поскольку метаболомика способна характеризовать как нормальные физиологические, так и патологические состояния биологических систем, она способна идентифицировать тонкие биохимические изменения, связанные с эндокринопатиями. Таким образом, метаболомика может быть использована для идентификации новых биохимических нарушений, лежащих в основе ГСД.
Источник: Alesi S, Ghelani D, Rassie K, Mousa A. Metabolomic Biomarkers in Gestational Diabetes Mellitus: A Review of the Evidence. Int J Mol Sci. 2021 May 24; 22 (11): 5512. DOI: 10.3390/ijms22115512.
