Vergleich der maternalen Serumspiegel von DKK1 und die Expression von DKK1 und beta-Catenin in der Plazenta bei präeklamptischen und normalen Schwangerschaften

Abstract

Titel: Vergleich der maternalen Serumspiegel von DKK1 und die Expression von DKK1 und β-Catenin in der Plazenta bei präeklamptischen und normalen Schwangerschaften Theoretischer Hintergrund: Präeklampsie zählt zur Gruppe der hypertensiven Schwangerschaftserkrankungen und stellt weltweit eine Hauptursache für maternale und fetale Mortalität und Morbidität dar. Trotz vieler bereits durchgeführter Studien, die die Pathogenese der Präeklampsie zu erklären versuchen, bleibt die genaue Ursache der Erkrankung weiterhin unklar. Der kanonische, β-Catenin-abhängige Wnt-Signalweg ist eine Signaltransduktionskaskade, die nachweislich maßgeblich an der Invasion und Migration von Trophoblasten beteiligt ist. Dickkopf-1 (DKK1) fungiert als spezifischer Antagonist des Wnt-Signalwegs, indem es die Expression von β-Catenin hemmt und die Signaltransduktion blockiert. Über die Rolle dieses Signalwegs bei Präeklampsie ist bisher wenig bekannt. Zielsetzung: In der folgenden Studie soll untersucht werden, inwieweit der kanonische, β-Catenin-abhängige Wnt-Signalweg und dessen Mediatoren DKK1 und β-Catenin in der Pathogenese der Präeklampsie involviert sind und ob Serum-DKK1 als Biomarker zur Vorhersage einer Präeklampsie geeignet sein könnte. Methoden: In dem Zeitraum von 2014 bis 2016 wurden insgesamt N = 90 Frauen zwischen 28 und 42 Jahren in die vorliegende prospektive Kohortenstudie eingeschlossen, darunter 30 gesunde, nicht schwangere Frauen, 30 Frauen mit normaler Schwangerschaft zwischen der 37+1 und 39+4 SSW und 30 Frauen mit präeklamptischer Schwangerschaft zwischen der 26+4 und 40+2 SSW. Ziel dieser Arbeit war es, die Serumspiegel des DKK1-Proteins bei gesunden, nicht schwangeren Frauen, gesunden Schwangeren und präeklamptischen Schwangeren bzw. die plazentare Transkription von DKK1- und β-Catenin-Genen sowohl in der normalen als auch in der präeklamptischen Schwangerschaft zu bestimmen. Pro Schwangere erfolgte direkt pränatal eine venöse Blutentnahme und direkt postnatal wurden jeweils fünf Plazentaproben entnommen. Die Blutentnahme der nicht schwangeren Frauen erfolgte im Rahmen von Routinebesuchen in unserer Klinik. Die DKK1-Serumspiegel wurden mittels ELISA gemessen. Die plazentare Transkription von DKK1- und β-Catenin-Genen wurde mittels Real-Time-PCR nachgewiesen. Ferner erfolgte die Anfertigung von Hämatoxylin-Eosin-Färbungen der Plazentabiopsien von fünf Präeklampsie-Patientinnen und fünf Kontrollprobandinnen. Die Daten wurden mithilfe der SPSS Software Version 21 analysiert und ausgewertet. Ergebnisse: Die Serumspiegel von DKK1 waren in der Gruppe der normalen Schwangerschaft sowie in der Gruppe der präeklamptischen Schwangerschaft im Vergleich zur Gruppe der gesunden, nicht schwangeren Frauen signifikant erhöht (Median [Spannweite]: 2403 [1070-4717] pg/ml bzw. 2321 [985-4161] pg/ml vs. 1971 [1073-2637] pg/ml; p = 0.001 bzw. p = 0.006). Es wurden keine Unterschiede zwischen den zwei Gruppen der schwangeren Frauen berichtet. Bei den präeklamptischen Schwangeren waren erniedrigte DKK1-Spiegel mit der Anwesenheit von auf Präeklampsie-hinweisenden Symptomen (Median [Spannweite]: 2020 [985-2872] pg/ml vs. 2430 [2267-4161] pg/ml; p = 0.012) und einer intrauterinen Wachstumsretardierung (Median [Spannweite]: 1884 [985-2872] pg/ml vs. 2377 [1764-4161] pg/ml; p = 0.048) verbunden. Auf mRNA-Ebene waren die Plazenta-Genexpressionsniveaus von DKK1 in der Gruppe der präeklamptischen Schwangerschaft im Vergleich zur Gruppe der normalen Schwangerschaft signifikant verringert (Median [Spannweite]: ∆Ct: 6,3 [3,5-7,7] vs. 5,4 [2,7-7,5]; p = 0.029). Die Plazenta-Genexpressionsniveaus von β-Catenin zeigten hingegen keinen signifikanten Unterschied. Diskussion: Aberrante Wnt/β-Catenin-Signale könnten einen plausiblen Mechanismus für die Pathogenität der Präeklampsie darstellen. Eine dysregulierte Expression von DKK1 auf Genebene in der Plazenta, jedoch nicht auf Proteinebene im maternalen Serum könnte die Annahme bestätigen, dass die Ursache der Präeklampsie in einem plazentaren Ursprung liegt. Bei sowohl dysregulierter Expression von DKK1 auf Gen- und Proteinebene könnte über die Verwendung von DKK1 im Serum als Screening-Parameter diskutiert werden, um die Erkrankung frühzeitig detektieren und behandeln zu können.

Title: Comparison of the maternal serum levels of DKK1 and the expression of DKK1 and β-catenin in the placenta in preeclamptic and normal pregnancies Background: Preeclampsia belongs to the group of hypertensive gestational diseases and continues to be a major cause of maternal and fetal mortality and morbidity worldwide. Despite many studies that have already been carried out to explain the pathogenesis of preeclampsia, the exact cause of the disease remains unclear. The canonical, β-catenin-dependent Wnt signaling pathway is a signal transduction cascade that has been shown to be critically involved in the invasion and migration of trophoblasts. Dickkopf-1 (DKK1) acts as a specific antagonist of the Wnt signaling pathway by inhibiting the expression of β-catenin and blocking signal transduction. Little is known about the role of this pathway in preeclampsia. Purpose: The following study aims to investigate to what extent the canonical, β-catenin-dependent Wnt signaling pathway and its mediators DKK1 and β-catenin are involved in the pathogenesis of preeclampsia and whether serum DKK1 could be suitable as a biomarker for predicting preeclampsia. Methods: In the period from 2014 to 2016 a total of N = 90 women between 28 and 42 years were included in the present prospective cohort study, including 30 healthy, non-pregnant women, 30 women with normal pregnancy between 37+1 and 39+4 weeks and 30 women with preeclamptic pregnancy between 26+4 and 40+2 weeks. The aim of this work was to determine the serum levels of the DKK1 protein in healthy, non-pregnant women, healthy pregnant women and preeclamptic pregnant women and the placental transcription of DKK1 and β-catenin genes in normal as well as in preeclamptic pregnancy. A venous blood sample was taken prenatally from each pregnant woman and five placenta samples were taken immediately postnatally. The blood drawn from the non-pregnant women was carried out as part of routine visits to our clinic. DKK1 serum protein levels were measured by ELISA. The placental transcription of DKK1 and β-catenin genes was detected using real-time PCR. In addition, hematoxylin-eosin stains were made of placenta biopsies from five preeclampsia patients and five control subjects. The data were analyzed and evaluated using SPSS software version 21. Results: Serum levels of DKK1 were significantly increased in the normal pregnancy group and in the preeclamptic pregnancy group compared to the group of healthy, non-pregnant women (mean [range]: 2403 [1070-4717] pg/ml respectively 2321 [985-4161] pg/ml vs. 1971 [1073-2637] pg/ml; p = 0.001 respectively p = 0.006). No differences were reported between the two groups of pregnant women. However, within preeclampsia cases, decreased Dkk1 levels were associated with the presence of symptoms suggestive of preeclampsia (mean [range]: 2020 [985-2872] pg/ml vs. 2430 [2267-4161] pg/ml; p = 0.012) and intrauterine growth restriction (mean [range]: 1884 [985-2872] pg/ml vs. 2377 [1764-4161] pg/ml; p = 0.048). On mRNA level, DKK1 gene transcripts were significantly reduced in placenta tissues from preeclampsia cases compared with those in normal pregnancy cases (mean [range]: ∆Ct: 6,3 [3,5-7,7] vs. 5,4 [2,7-7,5]; p = 0.029). β-catenin gene transcripts showed no significant difference. Discussion: Aberrant Wnt/β-catenin signals might present a plausible mechanism in preeclampsia pathogenicity. Dysregulated expression of DKK1 at gene level in the placenta, but not at protein level in the maternal serum, could confirm the assumption that the cause of preeclampsia is of a placental origin. With both dysregulated expression of DKK1 at gene and protein level, the use of serum DKK1 as a screening parameter could be discussed in order to be able to detect and treat the disease at an early stage.