vpliv genetske raznolikosti na učinkovitost farmakološkega ... · uporabili smo test hi-kvadrat,...
TRANSCRIPT
Medicinska fakulteta Univerze v Mariboru
Vpliv genetske raznolikosti na učinkovitost
farmakološkega zdravljenja sindroma policističnih
jajčnikov
Katja Jerenec, Maša Samojlenko
Delo je pripravljeno v skladu s Pravilnikom o častnih nazivih,
nagradah, priznanjih in pohvalah Medicinske fakultete Univerze v
Mariboru pod mentorstvom doc. dr. Polonce Ferk, mag. farm.
Maribor, 2012
1
IZVLEČEK
Namen: Sindrom policističnih jajčnikov (PCOS) je pogosta endokrinopatija pri
ženskah in vodilni vzrok ženske neplodnosti. Glede na simptomatiko in terapevtske
cilje pri posamezni bolnici imamo na voljo različne možnosti farmakološkega
zdravljenja, med njimi tudi metformin, ki se je v zadnjem času izkazal kot učinkovita
in varna izbira. Pri zdravljenju z metforminom pa se pojavlja problematika različnega
odziva bolnic s PCOS na zdravljenje. Zato je osnovni namen naše raziskave potrditi
učinkovitost zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom in ugotoviti morebitni vpliv
genetskega polimorfizma znotraj respiratornega kompleksa 1 (rs366313 v genu
NDUFS4) in polimorfizma prenašalca MATE2-K (rs12943590 v genu SLC47A2) na izid
zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom.
Hipoteza: V raziskavi pričakujemo, da bo metformin učinkovit pri zdravljenju
slovenskih bolnic s PCOS. Polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in rs12943590 v genu
SLC47A2 ter kombinacije njunih genotipov bodo imele vpliv na izid zdravljenja bolnic
s PCOS z metforminom. Med bolnicami in kontrolno skupino pričakujemo razlike v
frekvencah genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4, razlik v frekvencah
genotipov polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pa ne pričakujemo. Vrednosti
indeksa telesne mase (ITM) in indeksa prostih androgenov (FAI) pred začetkom
zdravljenja bodo imele vpliv na uspešnost zanositve in na izboljšanje aknavosti po
zdravljenju bolnic s PCOS z metforminom.
Metode: V retrospektivno raziskavo je bilo vključenih 122 odraslih bolnic s PCOS, 20
bolnic s PCOS zdravljenih z metforminom v obdobju 6 mesecev, povprečno starih 30,
5 let in 81 predvidoma zdravih žensk, primerljive starosti, ki so predstavljale
kontrolno skupino. Anamnestične, klinične in laboratorijske parametre in podatke o
bolnicah s PCOS zdravljenih z metforminom smo pridobili iz njihovih zdravstvenih
kartotek. Na podlagi ugotovitev iz prebrane literature smo izbrali genetska
polimorfizma posameznih nukleotidov iz področja farmakokinetike in
farmakodinamike metformina, ki po dosedanjih podatkih še nista bila preučevana na
bolnicah s PCOS. Na že izolirani DNA preiskovank smo izvedli genetsko analizo obeh
izbranih polimorfizmov z verižno reakcijo s polimerazo (PCR) v realnem času na
aparaturi LightCycler® 480 Real-Time PCR System II. Podatke smo statistično obdelali
s programom SPSS 20.0. Uporabili smo test hi-kvadrat, T-test za odvisne vzorce T-test
za neodvisne vzorce, eno-faktorsko analizo variance (ANOVA) in Bonferronijev
popravek. Statistično pomembnost je predstavljala vrednost p<0,05.
2
Rezultati: V kontrolni skupini preiskovank je frekvenca manj pogostega alela
polimorfizma rs366313 A>G v genu NDUFS4 16% (MAF je G=0,16/26), frekvenca manj
pogostega alela polimorfizma rs12943590 G>A v genu SLC47A2 pa 33%(MAF je
A=0,33/53). Primerjava frekvenc alelov polimorfizma rs366313 A>G v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 G>A v genu SLC47A2 med skupino bolnic in kontrol ni
pokazala statistično pomembnih razlik (Test hi-kvadrat, p=0,501 in p=0,599).
Primerjava frekvenc posameznih genotipov obeh polimorfizmov med skupino bolnic in
kontrol prav tako ni pokazala statistično pomembnih razlik med skupinama (Test hi-
kvadrat, p=0,792 in p=0,885). Tudi kombinacije genotipov obeh polimorfizmov so
enako razporejene med omenjenima skupinama (Test hi-kvadrat, p=0,938). V skupini
20 bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom, so se po 6 mesečnem zdravljenju
statistično pomembno izboljšale vrednosti koncentracije celokupnega plazemskega
testosterona (T)(T-test za odvisne vzorce, p=0,049), vrednost indeksa prostih
androgenov (FAI) (T-test za odvisne vzorce, p=0,016), plazemske koncentracije
luteinizirajočega hormona (LH) (T-test za odvisne vzorce, p<0,001) razmerje LH/FSH
(folikle stimulirajoči hormon) (T-test za odvisne vzorce, p<0,001), aknavost (Test hi-
kvadrat, p<0,001), vidnost corpus luteum (CL) na ultrazvoku(UZ) (Test hi-kvadrat,
p<0,001) in uspešnost zanositve (Test hi-kvadrat, p=0,035). Polimorfizem rs366313 v
genu NDUFS4 in polimorfizem rs12943590 v genu SLC47A2 nista imela statistično
pomembnega vpliva na spremembo kliničnih in laboratorijskih parametrov (eno-
faktorska analiza variance, p>0,05). Se pa iz rezultatov nakazuje vpliv genotipa AG
polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in genotipa GG polimorfizma rs12943590 v
genu SLC47A2 na izboljšanje reproduktivne funkcije. Kombinacija genotipov AG/AG
(rs12943590/rs366313) je imela statistično pomemben vpliv na izboljšanje plazemske
koncentracije celokupnega testosterona po zdravljenju z metforminom (eno-
faktorska analiza variance z Bonferronijevim popravkom, p=0,036). Pri kombinaciji
AG/AA pa se nakazuje vpliv na slabši izid zdravljenja reproduktivne disfunkcije z
metforminom. Začetna vrednost ITM je imela statistično pomemben vpliv na
uspešnost zanositve po zdravljenju, na izboljšanje aknavosti pa ne (T-test za
neodvisne vzorce, p=0,025 in p=0,294).Začetna vrednost FAI ni imela statistično
pomembnega vpliva na nobenega izmed navedenih kliničnih parametrov (T-test za
neodvisne vzorce, p>0,05).
Zaključki: V naši raziskavi smo potrdili, da je metformin učinkovit v zdravljenju
bolnic s PCOS. Ugotovili smo, da se pri obravnavanih bolnicah s PCOS zdravljenih z
metforminom nakazuje tendenca vpliva genotipa AG polimorfizma rs366313 v genu
NDUFS4 in genotipa GG polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na učinkovitejše
3
zdravljenje reproduktivne disfunkcije z metforminom. Kombinacija genotipov AG/AG
(rs12943590 /rs366313) je imela statistično pomemben vpliv na izboljšanje
laboratorijskih kazalcev hiperandrogenizma, pri bolnicah s kombinacijo AG/AA pa
smo opazili slabši odziv pri zdravljenju reproduktivne disfunkcije z metforminom.
Ključne besede: PCOS, metformin, učinkovitost zdravljenja, farmakogenetika,
osebni pristop k zdravljenju
4
ABSTRACT
Purpose: Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common endocrinopathy in women
and the leading cause of female infertility. Bearing the specific symptoms and
therapeutic goals for each patient in mind, we can choose among different
possibilities of pharmacological treatment, including metformin, a drug that has
shown itself to be very effective and safe. However, the response of patients with
PCOS to treatment with metformin varies widely. Therefore, the purpose of this
study is to confirm the efficacy of treating PCOS patients with metformin, as well as
establish the potential impact genetic polymorphism of the respiratory complex 1
(rs366313 on gene NDUFS4) and the MATE2-K transporter (rs12943590 on gene
SLC47A2) have on the success of treating PCOS patients with metformin.
Hypothesis: We expect our research to show that metformin is effective in treating
patients with PCOS in Slovenia. The genetic polymorphisms (rs366313 on gene
NDUFS4, rs12943590 on gene SLC47A2 and their combinations) will affect the efficacy
of metformin treatment in PCOS patients. .Presumably, the patients and control
group will have a different frequency of rs12943590 polymorphism on gene NDUFS4
genotypes but will not differ in the frequency of rs12943590 polymorphism on gene
SLC47A2 genotypes. The body mass index (BMI) and free androgen index (FAI) prior to
onset of treatment will influence the rate of successful restoration of fertility and
acne reduction after treatment with metformin.
Methods: We performed a retrospective study which included 122 adult PCOS
patients, 20 PCOS patients who had received metformin treatment for a period of six
months, their average age being 30,5 years. The control group consisted of 81
presumably health women of comparable age. We acquired anamnestic, clinical and
laboratory data about metformin-treated PCOS patients from their healthcare files.
We chose two genetic nucleotide polymorphisms within the pharmacokinetical and
pharmacodynamical field of metformin which, according to data we were able to
find, have not yet been studied in relation to PCOS patients. We used the already
isolated DNA of research subjects to perform a genetic analysis of both seleced
polymorphisms by means of polymerase chain reaction (PCR) in real time using the
LightCycler® 480 Real-Time PCR System II. We processed the statistical data with
SPSS 20.0. We used the chi-squared test, the t-test for dependent samples, the t-test
for independent sample, the one-factor variance analysis (ANOVA) and the Bonferroni
correction. The statistical significance was p<0,05.
5
Results: The frequency of the less common allele of rs366313 A>G polymorphism on
gene NDUFS4 is 16% (minor allele frequency - MAF is G=0,16/26) while the frequency
of the less common allele of rs12943590 G>A polymorphism on gene SLC47A2 is 33%
(MAF is A=0,33/53). Comparing the frequencies of alleles rs366313 A>G polymorphism
on gene NDUFS4 and rs12943590 G>A polymorphism on gene SLC47A2, we found no
significant differences (the chi-squared test, p=0,501 and p=0,599). Likewise, no
statistically significant differences were shown when comparing the frequencies of
respective genotypes of both polymorphisms (chi-squared test, p=0,792 and p=0,885).
The combinations of both polymorphism genotypes also occured with virtually the
same frequency in both groups (chi-squared test, p=0,938). After six months of being
treated with metformin, the group of 20 PCOS patients showed significant
improvement in levels of total plasma testosterone (T) (t-test for dependent
samples, p=0,049), free androgen index (FAI) values (t-test for dependent samples,
p=0,016), plasma concentrations of luteinising hormone (LH) (t-test for dependent
samples, p<0,001), LH/FSH (follicle stimulating hormone) ratio (t-test for dependent
samples, p<0,001), acne (chi-squared test, p<0,001), corpus luteum (CL) visibility
upon ultrasound (US) examination (chi-squared test, p<0,001) and restoration of
fertility (chi-squared test, p=0,035). The rs366313 polymorphism on gene NDUFS4 and
the rs12943590 polymorphism on gene SLC47A2 had no statistically significant impact
on the clinical and laboratory parameters (one-factor variance analysis, p>0,05).
However, the results suggest that the AG rs366313 polymorphism on gene NDUFS4
genotype and the GG rs12943590 polymorphism on gene SLC47A2 genotype have
positive effects on reproductive function. The combination of AG/AG
(rs12943590/rs366313) genotypes was linked to a significantly improved level of
plasma testosterone after metformin treatment (one-factor variance analysis with
Bonferroni correction, p=0,036). Conversely, the AG/AA combination was linked to
less satisfactory results of metformin treatmet. The initial BMI was shown to affect
the rate of successful fertility restoration but not the extent of acne (t-test for
independent samples, p=0,025, p=0,294).FAI values had no significant effect on any
of the two variables (t-test for independent samples, p>0,05).
Conclusion: Our study confirmed the efficacy of metformin treatment in PCOS
patients. We have found that, in metformin-treated PCOS patients who possess AG
rs366313 polymorphism on gene NDUFS4 and GG rs12943590 polymorphism on gene
SLC47A2 genotypes, there is a tendency towards more satisfactory treatment results.
The combination of AG/AG (rs12943590/rs366313) genotypes significantly improved
6
hyperandrogenism marker, whereas the AG/AA genotype combination correlated with
poor results in terms of reproductive function improvement.
Key words: PCOS, metformin, treatment efficacy, pharmacogenetics, individual
approach to treatment
7
KAZALO
1 UVOD ........................................................................................ 11
1.1 SINDROM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV ............................................... 11
1.1.1 OPREDELITEV IN KLINIČNA SLIKA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
(PCOS) 11
1.1.2 PATOGENEZA IN ETIOLOGIJA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV ..... 11
1.1.3 DIAGNOZA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV ........................... 12
1.1.4 ZDRAVLJENJE SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV ....................... 13
1.2 METFORMIN ............................................................................ 14
1.2.1 UPORABA METFORMINA V KLINIČNI PRAKSI .................................. 14
1.2.2 FARMAKODINAMIKA METFORMINA ............................................. 15
1.2.3 FARMAKOKINETIKA METFORMINA .............................................. 18
1.3 SPREMLJANJE IN VREDOTENJE UČINKOVITOSTI IN VARNOSTI ZDRAVLJENJA
BOLNIC S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV Z METFORMINOM ................... 19
1.4 RAZLIKE V ODZIVU BOLNIC S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV NA
ZDRAVLJENJE Z METFORMINOM ............................................................. 21
1.4.1 VPLIV OKOLJSKIH, KLINIČNIH IN BIOKEMIČNIH DEJAVNIKOV NA ODZIV
BOLNIC S S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV NA ZDRAVLJENJE Z
METFORMINOM ............................................................................. 22
1.4.2 VPLIV GENETSKIH DEJAVNIKOV NA ODZIV BOLNIC S SINDROMOM
POLICISTIČNIH JAJČNIKOV NA ZDRAVLJENJE Z METFOMINOM ....................... 22
1.5 NAMEN RAZISKAVE .................................................................... 27
1.5.1 CILJI RAZISKAVE ................................................................. 27
2 PREISKOVANKE IN METODE DELA ......................................................... 29
2.1 PREISKOVANKE ........................................................................ 29
2.1.1 BOLNICE S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV ......................... 29
2.1.2 BOLNICE S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV, ZDRAVLJENE Z
METFORMINOM ............................................................................. 29
2.1.3 KONTROLNA SKUPINA PREISKOVANK .......................................... 29
2.2 METODE DELA ......................................................................... 30
2.2.1 IZBIRA GENETSKIH POLIMORFIZMOV POSAMEZNIH NUKLEOTIDOV ........ 30
2.2.2 VRSTA RAZISKAVE ............................................................... 31
2.2.3 PRIDOBIVANJE PODATKOV O BOLNICAH IZ ZDRAVSTVENIH KARTOTEK... 32
2.2.4 MOLEKULARNO GENETSKA ANALIZA .......................................... 33
8
2.2.5 STATISTIČNA ANALIZA .......................................................... 33
3 REZULTATI .................................................................................. 35
3.1 PRIMERJAVA FREKVENC ALELOV, GENOTIPOV POLIMORFIZMA rs366313 A>G V
GENU ZA NADH-KOENCIM Q-REDUKTAZO 4 (GEN NDUFS4) IN POLIMORFIZMA
rs12943590 G>A V GENU ZA MATE2-K (GEN SLC47A2) TER KOMBINACIJ TEH
GENOTIPOV MED BOLNICAMI S PCOS IN KONTROLAMI ................................... 35
3.2 KLINIČNE, LABORATORIJSKE IN GENETSKE ZNAČILNOSTI SKUPINE BOLNIC S
PCOS ZDRAVLJENIH Z METFORMINOM ...................................................... 38
3.3 PRIMERJAVA KLINIČNIH ZNAČILNOSTI IN LABORATORIJSKIH VREDNOSTI PRI
BOLNICAH S PCOS PRED UVEDBO ZDRAVLJENJA Z METFORMINOM IN PO
ŠESTMESEČNEM ZDRAVLJENJU .............................................................. 43
3.4 VPLIV POLIMORFIZMA rs366313 A>G V GENU ZA NADH-KOENCIM Q-
REDUKTAZO 4 (GEN NDUFS4) NA SPREMEMBO KLINIČNIH IN LABORATORIJSKIH
PARAMETROV PRI BOLNICAH S PCOS PO ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM ............ 44
3.5 VPLIV POLIMORFIZMA rs12943590 G>A V GENU ZA MATE2-K (GEN SLC47A2)NA
SPREMEMBO KLINIČNIH IN LABORATORIJSKIH PARAMETROV PRI BOLNICAH S PCOS PO
ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM ............................................................ 46
3.6 VPLIV KOMBINACIJE GENOTIPOV POLIMORFIZMA rs12943590 G>A V GENU ZA
MATE2-K (GEN SLC47A2)IN POLIMORFIZMA rs366313 A>G V GENU ZA NADH-KOENCIM
Q-REDUKTAZO 4 (GEN NDUFS4) NA SPREMEMBO KLINIČNIH IN LABORATORIJSKIH
PARAMETROV PRI BOLNICAH S PCOS PO ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM ............ 47
3.7 VPLIV ZAČETNE VREDNOSTI ITM IN ZAČETNE VREDNNOSTI FAI NA
IZBOLJŠANJE REPRODUKTIVNE FUNKCIJE IN AKNAVOSTI PRI BOLNICAH S PCOS PO
ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM ............................................................ 49
4 RAZPRAVA ................................................................................... 51
5 ZAKJUČEK ................................................................................... 57
6 LITERATURA................................................................................. 58
7 ZAHVALA .................................................................................... 64
8 POGOSTEJE UPORABLJENE KRATICE ..................................................... 65
9
KAZALO TABEL IN SLIK
Tabela 1: Možnosti nekirurškega zdravljenja sindroma policističnih jajčnikov ........ 14
Tabela 2: Parametri spremljanja učinkovitosti zdravljenja z metforminom ........... 20
Tabela 3: Povzetek dosedanjih kliničnih ter in vitro farmakogenetskih študij vpliva
genetskih polimorfizmov na farmakokinetične in farmakodinamične lastnosti
metformina....................................................................................... 25
Tabela 4: Primerjava frekvenc alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami s PCOS in kontrolami ...... 35
Tabela 5: Primerjava frekvenc alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami s PCOS in kontrolami ...... 36
Tabela 6: Primerjava frekvenc genotipov polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2
med bolnicami in kontrolami .................................................................. 36
Tabela 7: Primerjava kombinacij genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami in kontrolami ............... 38
Tabela 8: Značilnosti skupine bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom, pred
začetkom zdravljenja ........................................................................... 39
Tabela 9: Klinične značilnosti in laboratorijske vrednosti posameznih bolnic s PCOS
pred in po zdravljenju z metfominom ter rezultati genotipizacije ...................... 40
Tabela 10: Frekvence alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in polimorfizma
rs12943590 v genu SLC47A2 pri skupini bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom .. 41
Tabela 11: Frekvence genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z
metforminom .................................................................................... 42
Tabela 12: Kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z
metforminom .................................................................................... 42
Tabela 13: Laboratorijske vrednosti in ITM pri bolnicah s PCOS pred in po zdravljenju
z metforminom .................................................................................. 43
Tabela 14: Klinične značilnosti bolnic s PCOS pred in po zdravljenju z metforminom
..................................................................................................... 44
Tabela 15: Vpliv polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo laboratorijskih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom ......................... 45
Tabela 16: Vpliv polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo kliničnih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom ......................... 45
10
Tabela 17: Vpliv polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo
laboratorijskih parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom....... 46
Tabela 18: Vpliv polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom ......................... 47
Tabela 19: Vpliv kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo laboratorijskih parametrov
pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom ........................................ 48
Tabela 20: Vpliv kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih parametrov pri
bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom ............................................ 49
Tabela 21: Vpliv začetne vrednosti ITM in FAI pri bolnicah s PCOS na izboljšanje
aknavosti po zdravljenju z metforminom .................................................... 50
Tabela 22: Vpliv začetne vrednosti ITM in FAI pri bolnicah s PCOS na uspešnost
zanositev po zdravljenju z metforminom .................................................... 50
Slika 1: Splošen in specifični mehanizmi delovanja metformina na tarčna tkiva ...... 17
Slika 2: Glavni prenašalci metformina preko membran v človeškem telesu ........... 18
Slika 3: Primer genotipizacije z reakcijo PCR v realnem času na aparaturi
LightCycler® 480 Real-Time PCR System II za polimorfizem rs12943590 v genu
SLC47A2 ........................................................................................... 37
11
1 UVOD
1.1 SINDROM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
1.1.1 OPREDELITEV IN KLINIČNA SLIKA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
(PCOS)
Sindrom policističnih jajčnikov (PCOS; angl. PolyCystic Ovary Syndrome) je pogosta
endokrinopatija, ki prizadene približno 7 % žensk v rodnem obdobju (1) in je
najpogostejši vzrok anovulatorne neplodnosti (2). Klinična slika PCOS je praviloma
zelo kompleksna in se med bolnicami razlikuje. Prisotni klinični znaki so
hiperandrogenizem, motnje menstrualnega cikla, presnovne motnje, morfološko
policistično spremenjeni jajčniki. Androgenizacija se kaže kot čezmerna telesna
poraščenost ali poraščenost po moškem tipu (hirzutizem), kot androgena plešavost
in/ali aknavost, ki traja še po puberteti. Menstrualni cikli so praviloma kronično
oligo- oz. an-ovulatorni (odražajo se kot oligo- oz. a-menoreja), zaradi česar je
večina bolnic s PCOS zmanjšano plodnih oz. neplodnih. Presnovne motnje, ki so
pogosto prisotne pri bolnicah s PCOS, so inzulinska rezistenca in kompenzacijska
hiperinzulinemija, dislipidemije, skoraj polovica bolnic s PCOS je tudi debelih.
Velikokrat je navedenim kliničnim znakom pridružena tudi psihološka simptomatika
(anksioznost, depresija in druge motnje razpoloženja). Zaradi presnovnih motenj
imajo bolnice s PCOS zvečano tveganje za razvoj sladkorne bolezni tipa 2 (SB2), za
metabolični sindrom ter srčno-žilne bolezni in zaplete, PCOS pa je povezan tudi s
pogostejšim pojavljanjem ovarijskega karcinoma in karcinoma endometrija (2,3, 4).
1.1.2 PATOGENEZA IN ETIOLOGIJA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
V patogenezo sindroma je vključeno spremenjeno sproščanje in delovanje
luteinizirajočega hormona (LH), na kar kažejo zvečane serumske koncentracije LH,
večja pogostost in amplituda pulznih sproščanj LH, povečana ekspresija receptorjev
za LH v celicah teke in granuloze v jajčniku ter prisotnost genetskih različic LH pri
bolnicah s PCOS (5, 6, 7, 8). Pri sindromu so značilno prisotne motnje v uravnavanju
steroidogeneze, kar pomeni, da se jajčniki pretirano odzivajo na zvečane vrednosti
LH s sintezo steroidov, ki bi bila sicer zavrta, ko LH prestopi stabilne vrednosti (9).
Zaradi povišanih vrednosti LH je porušeno tudi razmerje med LH in folikle
12
stimulirajočim hormonom (FSH). Pod vplivom FSH poteka sinteza estrogena iz
prekurzorjev androgenov, v primeru presežka LH pa se sintetizirajo v glavnem
androgeni (4). Povečana intraovarijska sinteza androgenov spodbuja rast multiplih
manjših foliklov in zaustavi zorenje vodilnega folikla, kar vodi v anovulacijo in
nastanek multiplih ovarijskih cist (10). Kljub temu pa raziskave kažejo, da povišana
sinteza androgenov in policistična morfologija jajčnikov nista vedno odvisni od
povišanih vrednosti LH. Hiperandrogenizem je lahko tudi posledica ekstraglandularne
sinteze androgenov, predvsem v maščobnem tkivu (9) oz. adrenalne disfunkcije, ki jo
zasledimo pri približno polovici bolnic s PCOS (11,12).
Zelo pogosto (v 50-70 %) je pri bolnicah s PCOS prisotna inzulinska rezistenca, lahko s
kompenzacijsko hiperinzulinemijo. Inzulin stimulira izločanje androgenov iz celic
teke jajčnika in zavira nastajanje vezavnega globulina za spolne hormone (SHBG;
angl. Sex Hormone-Binding Globulin) v jetrih, s čimer zvišuje koncentracije prostih
androgenov v serumu. Poleg tega je za bolnice s PCOS značilna tudi povečana
odzivnost jajčnikov na učinke inzulina (13,14,15).
Veliko bolnic s PCOS je predebelih. Debelost poslabša inzulinsko rezistenco, stopnjo
hiperinzulinemije, ovulatorno in menstrualno disfunkcijo, izid nosečnosti in je
povezana s povečano prevalenco metaboličnega sindroma in srčno-žilnih zapletov.
Raziskave kažejo, da je debelost pri bolnicah s PCOS najbrž odraz okoljskih
dejavnikov, možno pa je tudi, da je PCOS vzročni dejavnik za prekomerno telesno
težo in debelost (16, 17).
Glede na dosedanja dognanja na nastanek PCOS vpliva mnogo genetskih različic in
okoljskih dejavnikov (18). Genetski polimorfizmi, ki so predvidoma pomemben
etiološki dejavnik PCOS, se nahajajo v genih za uravnavanje sekrecije in delovanja
gonadotropinov, v genih za proteine, ki vplivajo na sekrecijo in delovanje inzulina, v
genih z vplivom na regulacijo telesne teže in metabolizma ter v genih z vplivom na
regulacijo biosinteze in delovanja androgenov (19,20). Etiologija PCOS pa kljub
številnim raziskavam še vedno ostaja v veliki meri nepojasnjena, zato so za
natančnejšo opredelitev genetskih in drugih dejavnikov tveganja za razvoj PCOS
potrebne še nadaljnje ustrezno zasnovane študije.
1.1.3 DIAGNOZA SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
Diagnozo PCOS postavimo na podlagi Rotterdamskih diagnostičnih kriterijev iz leta
2003:
13
1. Oligo- in/ali a-novulacije
2. Klinični in/ali biokemični znaki hiperandrogenizma
3. Policistična morfologija jajčnikov na ultrazvoku (UZ)
Za postavitev diagnoze morata biti izpolnjena vsaj 2 od 3 navedenih kriterijev ter
izključeni kakršnikoli drugi možni vzroki za podobno klinično sliko (npr. kongenitalna
adrenalna hiperplazija, tumorji, ki sproščajo androgene, Cushingov sindrom ipd.)
(21).
1.1.4 ZDRAVLJENJE SINDROMA POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
Sindrom policističnih jajčnikov zdravimo simptomatsko in individualizirano glede na
terapevtske cilje pri posamezni bolnici (22). Zdravljenje lahko razdelimo na terapijo
»akutnih« težav, kot so motnje menstruacijskega ciklusa, ovulatorna disfunkcija in z
njo povezana neplodnost, simptomi, povezani s hiperandrogenizmom (23), ter na zelo
pomembno dolgoročno obravnavo inzulinske rezistence kot dejavnika pri nastanku
hiperandogenizma, anovulacij (22) in razvoja SB2 v kasnejšem življenjskem obdobju
(22, 24). Terapija se tako med potekom bolezni spreminja, in sicer glede na
pomembnost določene simptomatike v specifičnem življenjskem obdobju bolnice
(24).
Prvi terapevtski ukrep je sprememba življenjskega sloga, predvsem pri bolnicah s
preveliko telesno težo (25). Sledi farmakološko zdravljenje, katerega osnovo
predstavlja zdravljenje s peroralno hormonsko kontracepcijo, klomifen citratom,
metforminom in drugimi peroralnimi antidiabetiki, z antiandrogeni, progestageni in
agonisti gonadotropine sproščujočega hormona (GnRH; angl. Gonadotopin-Releasing
Hormone) (tabela 1). V primeru neuspešnosti farmakološkega zdravljenja se lahko
odločimo tudi za kirurški poseg (laparoskopska resekcija ali elektrokoagulacija
jajčnikov) (23,25).
14
Tabela 1: Možnosti nekirurškega zdravljenja sindroma policističnih jajčnikov (26)
Terapevtski cilj Metoda nekirurškega zdravljenja PCOS
Uravnavanje nerednih menstruacij peroralni kontraceptivi
prilagoditev življenjskega sloga
izguba telesne teže
metformin
Zdravljenje hiperandrogenizma
Biokemično
Zmanjševanje biosinteze androgenov
peroralni kontraceptivi
metformin
prilagoditev življenjskega sloga
izguba telesne teže Zmanjševanje učinkov androgenov
antiandrogeni (npr. spironolakton)
metformin
prilagoditev življenjskega sloga
izguba telesne teže
Mehanična terapija hirzutizma
britje
elektroliza
lasersko odstranjevanje dlak
eflornitin (mazilo 13,9 %)
Zdravljenje neplodnosti klomifen citrat
prilagoditev življenjskega sloga
izguba telesne teže
metformin
Zdravljenje inzulinske rezistence in zmanjševanje tveganja za nastanek SB2
prilagoditev življenjskega sloga
izguba teže
metformin
Legenda: PCOS – sindrom policističnih jajčnikov, SB2 - sladkorna bolezen tipa 2.
1.2 METFORMIN
1.2.1 UPORABA METFORMINA V KLINIČNI PRAKSI
Metfomin je peroralni antidiabetik bigvanidnega tipa in se uporablja za zdravljenje
SB2, zlasti pri bolnikih s prekomerno telesno težo. Sladkorna bolezen tipa 2 je tudi
edina sprejeta terapevtska indikacija metformina (27). Mnoge dosedanje raziskave pa
so potrdile učinkovitost metformina tudi pri zdravljenju PCOS, vendar PCOS (še) ni
15
uradna indikacija za zdravljenje z metforminom. Čeprav ima veliko bolnic s PCOS
pridruženo inzulinsko rezistenco in je zdravljenje z metforminom v njegovi osnovni
indikaciji pri njih na mestu, pa ima metformin učinek tudi na druge presnovne,
hormonske in reproduktivne nepravilnosti, ki so prisotne pri bolnicah s PCOS (28).
Običajni režim zdravljenja se začne z začetnim odmerkom 500 mg ali 850 mg
metformina dvakrat ali trikrat na dan ob obroku. V 10 do 15 dneh postopno večamo
začetni odmerek do želenega terapevtskega, ki navadno znaša 2000 mg na dan. S
postopnim uvajanjem metformina je verjetnost za pojav (hujših oblik) neželenih
stranskih učinkov, zlasti motenj v gastrointestinalnem traktu, manjša (27).
1.2.2 FARMAKODINAMIKA METFORMINA
Primarne tarčne celice metformina so jetrne celice, učinke pa povzroča tudi v
skeletnih mišicah, maščobnem tkivu, endoteliju in jajčnikih (1). Ključni mehanizem
delovanja metformina je inhibicija glukoneogeneze. Metformin zavira tudi proces
glikogenolize, povečuje občutljivost perifernih tkiv za inzulin, izboljša periferni
privzem in porabo glukoze, upočasni absorpcijo glukoze iz črevesja ter ugodno vpliva
na presnovo lipidov (25).
Poleg navedenih presnovnih učinkov metformin pri bolnicah s PCOS tudi učinkovito
zmanjšuje plazemske koncentracije androgenov, in sicer posredno z zmanjšanjem
plazemskih koncentracij inzulina in posledično zmanjšanjem njegovih učinkov na
povečano sintezo androgenov, deluje pa tudi neposredno na jajčnik z zaviranjem
encimov, ki so vključeni v biosintezo androgenov. Tako metfromin ugodno deluje na
vse klinične posledice hiperandrogenizma (1), izboljšuje cikličnost krvavitev in
povzroči ovulacijo, s čimer poveča možnosti za uspešno zanositev (25).
Na molekularnem nivoju je večina učinkov metformina v vseh tarčnih tkivih posledica
aktivacije od adenozin-monofosfata (AMP) odvisne proteinske kinaze (AMPK),
pomembnega znotrajceličnega encima, ki služi kot energetski senzor celice in igra
ključno vlogo pri ohranjanju celičnih funkcij v energetsko neugodnih pogojih.
Posledica aktivacije AMPK je fosforilacija ključnih presnovnih encimov in
transkripcijskih faktorjev ter koaktivatorjev, ki sodelujejo pri izražanju genov, kar
vodi do spremembe celičnega stanja iz anaboličnega v katabolično. Tako je zavrta
sinteza glukoze, lipidov in proteinov, zavrta je celična rast, spodbujena pa je
oksidacija maščobnih kislin in privzem glukoze v celico (29). V posameznih tarčnih
16
tkivih pa metformin deluje tudi po dodatnih mehanizmih, ki so natančneje
predstavljeni na sliki 1.
Natančen mehanizem, kako metformin povzroči aktivacijo AMPK, še ni popolnoma
znan. Raziskave kažejo, da je primarna tarča metformina respiratorna veriga
mitohondrija. Natančneje, metformin inhibira izključno respiratorni kompleks I, prvi
in največji encimski kompleks respiratorne verige, in nima vpliva na ostale korake v
respiratorni verigi mitohondrija. Posledica tega specifičnega delovanja je zmanjšanje
oksidacije molekule nikotinamid dinukleotid (NADH), zaradi česar se zmanjša
protonski gradient čez membrano mitohondrija in s tem nastajanje adenozin-
trifosfata (ATP) iz adenozin-difosfata (ADP) in fosfata. Tako metformin prehodno
zniža energetski status celice, zveča se znotrajcelično razmerje AMP/ATP, kar sproži
aktivacijo AMPK. Za aktivacijo pa je potrebna tudi fosforilacija AMPK s kinazama
serin-treoninsko kinazo 11 (STK11), imenovano tudi jetrna kinaza B1 (LKB1), ter z od
Ca2+/kalmodulina odvisno proteinsko kinazo β (CaMKKβ), kar bi naj alosterično
sprožila molekula AMP (29). Da je primarna tarča metformina prav respiratorni
kompleks 1 in ne neposredno AMPK so nedavno še podkrepili, saj so dokazali
presnovni učinek metformina tudi pri miših z deficienco jetrno specifične AMPK (29).
17
Delovanje v jetrih
Delovanje v jetrih
Metformin deluje v jetrih na spremembo metabolizma glukoze in
lipidov. Glavni posrednik pri delovanju metformina na jetrno
glukoneogenezo in lipogenezo je stimulacija AMPK. Posledično so zavrti geni, ki kodirajo ključne encime, potrebne v procesu
glukoneogeneze in lipogeneze. Vzporedno z zaviranjem lipogeneze
metformin spodbuja tudi oksidacijo maščobnih kislin. Z aktivacijo
heksokinaze in piruvatne kinaze, kar posreduje AMPK, metformin poveča privzem glukoze v celico in spodbuja glikolizo. Legenda: AMPK – z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza.
Delovanje na skeletne mišice
Tudi v skeletnih mišicah so učinki metformina v glavnem posledica aktivacije AMPK. Kinaza AMPK aktivira atipično proteinsko kinazo C, ki stimulira translokacijo glukoznega transporterja 4 na citoplazemsko membrano. S tem se poveča privzem glukoze v celice. Privzem glukoze pa naj bi metformin povečal tudi z vplivom na izboljšanje inzulinske signalizacije in posredno z zmanjšanjem glukotoksičnosti, lipotoksičnosti in z zmanjšanjem vnetja. Preko aktivacije AMPK metformin inhibira tudi lipogene encime, s čimer se zmanjša lipogeneza, poveča pa se oksidacija maščobnih kislin. Legenda: AMPK – z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza, aPKC – atipična proteinska kinaza C, GLUT 4 – glukozni transporter 4.
Delovanje na maščobno tkivo
Metformin v maščobnih celicah inhibira lipolizo z inhibicijo fosforilacije kinaze ERK1/2. Tako se zmanjša koncentracija prostih maščobnih kislin v krvi, posledično se izboljša občutljivost tkiv za inzulin. Preko aktivacije AMPK metformin stimulira oksidacijo maščobnih kislin in inhibira lipogenezo ter poveča privzem glukoze v maščevje. Občutljivost maščobnega tkiva za inzulin se izboljša tudi z zmanjšanjem glukotoksičnosti in lipotoksičnosti. Metformin modulira tudi sekrecijo adipokinov iz maščobnih celic. Legenda: AMPK – z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza, ERK – z zunanjim signalom aktivirana kinaza.
Delovanje na endotelij
Na žilno steno deluje mertformin posredno in neposredno: posredno z vplivom na zmanjšanje koncentracije glukoze v krvi in s tem glukotoksičnosti, z vplivom na zmanjšanje krožečih glikoziliranih spojin in z vplivom na zmanjšanje inzulinske rezistence oz. hiperinzulinemije; neposredno na epitelij pa deluje podobno kot v drugih tkivih, tj. aktivira AMPK. Kinaza AMPK v endoteliju vpliva na aktivacijo sintetaze dušikovega oksida in inhibicijo jedrnega faktorja κB; posledično se poveča sinteza dušikovega oksida (NO), ki je vazodilatator, zmanjšajo se oksidativni stres, nastajanje provnetnih citokinov in vazokonstriktorjev. Z izboljšanjem delovanja inzulina na žilno steno se razmerje med z mitogeni aktivirano protein-kinazno in fosfatidilinozitol-3-kinazno kaskadno signalno potjo prevesi v prid slednje, kar prav tako vpliva na povečano nastajanje NO. Legenda: MAPK – z mitogeni aktivirana proteinska kinaza, PI3K –fosfatidilinozitol-3-kinaza, AMPK – z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza, NF-κB – jedrni faktor κB, NO – dušikov oksid, eNOS –sintetaza dušikovega oksida v endoteliju, ET-1 – endotelin 1, PAI-1 –inhibitor aktivatorja plazminogena 1, AdMols – adhezijske molekule.
Delovanje na jajčnik
Metformin deluje na jajčnik na dva načina; neposredno in
posredno z zmanjšanjem presežka inzulina v krvi. V celicah teke
inhibira aktivnost encima CYP17. Z zmanjšanjem koncentracij inzulina inhibira ekspresijo receptorja za LH in aktivnost encimov,
ki so vključeni v proces steroidogeneze v celicah granuloze (StAR,
HSD3β, CYP11A1). V celicah granuloze aktivira AMPK, kar dodatno zmanjša sintezo encimov, ki so vključeni v steroidogenezo,
poveča pa se koncentracija antioksidantov. Ti mehanizmi
povzročijo zmanjšanje prekomerne sinteze steroidnih hormonov in
preprečijo prezgodnjo luteinizacijo (zaradi prezgodnje ekspresije receptorjev za LH), s čimer se zveča verjetnost za ovulacijo.
Legenda: PI3K – fosfatidilinozitol-3-kinaza, CYP17 – 17,20-liaza/17-hidroksilaza, LH – luteinizirajoči hormon, LHr – receptor za LH, StAR –protein StAR, HSD3β – 3β-hidroksisteroidna dehidrogenaza, CYP11A1 – citokrom P450scc, AMPK – z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza.
Slika 1: Splošen in specifični mehanizmi delovanja metformina na tarčna tkiva (1)
18
1.2.3 FARMAKOKINETIKA METFORMINA
Absorpcija metformina po peroralni aplikaciji poteka večinoma iz tankega črevesa.
Pri fiziološkem pH se metformin nahaja v hidrofilni kationski obliki in kot tak ne more
prehajati membran s pasivno difuzijo. Preko celičnih membran ga prenašajo kationski
prenašalci (transporterji), ki so specifično razporejeni po organih (slika 2) (30).
Slika 2:Glavni prenašalci metformina preko membran v človeškem telesu (30)
Legenda: OCT 1/2/3 - organski kationski prenašalec 1/2/3 (angl. Organic Cation Transporter
1/2/3), MATE - antiporter MATE (angl. Multidrug And Toxin Extrusion), PMAT - membranski
prenašalec za monoamine (angl. Plasma membrane MonoAmine Transporter).
Na luminalni strani enterocitov je glavni prenašalec za privzem metformina v črevesu
membranski prenašalec za monoamine (PMAT; angl. Plasma membrane MonoAmine
Transporter), manjšo vlogo pri privzemu metformina iz lumna v enterocite pa ima
tudi organski kationski prenašalec 3 (OCT3; angl. Organic Cation Transporter 3). Na
bazolateralni membrani in v citoplazmi enterocita se nahaja organski kationski
prenašalec 1 (OCT1), ki je odgovoren za prenos metformina v intersticijsko tekočino
oz. v kri. Po peroralni aplikaciji se 20-30 % odmerka metformina ne absorbira in se
neposredno izloča z blatom. Metformin se ne veže na plazemske proteine. Ima velik
volumen porazdelitve, kar nakazuje na to, da tkiva privzemajo metformin v veliki
meri (30). Prenos metformina v tkiva poteka s prenašalci OCT1, organskim kationskim
prenašalcem 2 (OCT2) in OCT3. Prenašalca OCT1 in OCT2 sta prisotna zlasti v organih
za izločanje (31), prvi se v največji meri nahaja v jetrih, drugi v ledvicah. Prenašalec
OCT3 se nahaja v enterocitih, hepatocitih in skeletnih mišicah ter tudi v nadledvični
žlezi (30), v srcu, možganih in placenti (32). Prenašalca OCT1 in OCT3 sta glavna
posrednika prenosa metformina v skeletno-mišično in jetrno celico ter morda
19
prenašata metformin tudi v smeri iz hepatocitov v kri. Oba prenašalca se nahajata
tudi na membrani holangiocitov, kjer njune funkcije niso znane. V jetrih se nahaja
tudi antiporter MATE (angl. Multidrug And Toxin Extrusion), in sicer specifično
MATE1, ki prenaša metformin v žolčni kanal, vendar se metformin po i.v. aplikaciji
ne nahaja v blatu, tako da ta sekrecija ni značilna oz. prihaja do reabsorpcije v
žolčnih vodih. Po prihodu v plazmo se metformin počasi transportira tudi v eritrocite,
kjer se vzdržuje relativno konstantna koncentracija metformina, kar lahko
izkoriščamo za spremljanje (monitoring) odmerjanja. Metformin se v človeškem
organizmu verjetno ne presnavlja in se v nespremenjeni obliki izloča skozi ledvice z
glomerulno filtracijo in tubularno sekrecijo. Glavni ledvični prenašalec metformina v
proksimalno tubulno celico je OCT2, na luminalni strani pa metformin v urin
transportirata prenašalca MATE1 in MATE2-K. Na apikalni (luminalni) membrani so
potrdili tudi prisotnost prenašalca OCT1, ki je najverjetneje vključen v sekrecijo
metformina, čeprav je tudi reabsorpcija možna. Transporterja OCT3 v ledvicah za
enkrat še niso potrdili, dokazali pa so prisotnost mRNA za OCT3. V podocitih so odkrili
tudi prenašalce PMAT, vendar njihova funkcija trenutno še ni pojasnjena (30).
1.3 SPREMLJANJE IN VREDOTENJE UČINKOVITOSTI IN VARNOSTI
ZDRAVLJENJA BOLNIC S SINDROMOM POLICISTIČNIH
JAJČNIKOV Z METFORMINOM
Sindrom policističnih jajčnikov je kompleksna in heterogena bolezen, kar se odraža v
različnih kliničnih slikah in spremembah v samem poteku bolezni. Učinkovitost
terapije zato spremljamo individualno, glede na prisotne klinične simptome in znake
ter glede na pričakovane cilje zdravljenja.
Na osnovi doslej znanih mehanizmov delovanja metformina in dosedanjih raziskav o
učinkovitosti terapije PCOS z metfominom je pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z
metforminom, smiselno spremljati in vrednotiti izboljšanje biokemičnih in kliničnih
kazalcev endokrine in reproduktivne disfunkcije (hiperandrogenizem, serumske
koncentracije gonadotropnih hormonov, cikličnost krvavitev, uspešnost ovulacij in
možnosti za zanositev) ter presnovnih nepravilnosti, ki se pojavljajo pri bolnicah s
PCOS (inzulinska rezistenca, hiperinzulinizem, motena toleranca za glukozo,
debelost, dislipidemije) (1,33, 34). V idealnih razmerah bi bilo pri bolnicah s PCOS
smiselno spremljati parametre, ki so navedeni v tabeli 2.
20
Tabela 2:Parametri spremljanja učinkovitosti zdravljenja z metforminom (22, 25, 34
35, 36, 37, 38,)
Klinične značilnosti
ITM
razmerje pas-boki
menstrualni status
morfologija jajčnikov (UZ)
vidnost CL na UZ
Zanositev
Hirzutizem
Aknavost
androgena plešavost
Biokemične značilnosti
serumske koncentracije androgenov: celokupnega in prostega testosterona, androstendiona, dihidroepiandrosteron-sulfata
serumske koncentracije SHBG
FAI
serumske koncentracije gonadotropinov (LH,
FSH)
razmerje serumskih koncentracij LH/FSH
serumske koncentracije estradiola in
progesterona
serumske koncentracije glukoze in inzulina na
tešče
OGTT
indeks HOMA-IR
serumske koncentracije celokupnega holesterola, trigliceridov, HDL in LDL
Legenda: ITM - indeks telesne mase, CL – rumeno telesce (lat. Corpus Luteum), UZ -
ultrazvok, SHBG – vezavni globulin za spolne hormone (angl. Sex Hormone-Binding Globulin),
FAI- indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index), LH - luteinizirajoči hormon, FSH
- folikle stimulirajoči hormon, OGTT - oralni glukozni tolerančni test, indeks HOMA-IR -
merilo za kvantifikacijo inzulinske rezistence (angl. Homeostatic Model Assessment – Insulin
Resistance), HDL -lipoprotein velike gostote (angl. High Density Lipoprotein), LDL -
lipoprotein majhne gostote (angl. Low Density Lipoprotein).
V klinični praksi ne spremljamo vedno vseh parametrov, saj se bolnice fenotipsko
razlikujejo, poleg tega pa se osredotočamo le na neposredne cilje zdravljenja pri
21
posamezni bolnici. Trenutno natančne smernice, katere parametre bi bilo smiselno
spremljati in po kolikšnem času vrednotiti učinkovitost terapije z metforminom pri
bolnicah s PCOS, še niso oblikovane in poenotene. V literaturi se učinkovitost
zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom najpogosteje vrednoti po 6 mesecih od
uvedbe terapije, ko se preveri cikličnost menstruacij in prisotnost ovulatornih
ciklusov ter se sprejmejo odločitve o nadaljnjem zdravljenju (22).
Zdravljenje z metforminom je razmeroma varno. Neželeni učinki, kot so
gastrointestinalne motnje, največkrat slabost in bruhanje, se pojavijo pri 10-25 %
bolnikov, vendar praviloma v blagi obliki in med zdravljenjem praviloma izzvenijo.
Redek, a resen možen zaplet je laktatna acidoza, ki se pojavi predvsem zaradi
neupoštevanja kontraindikacij, zlasti pri bolnikih z ledvičnimi oz. jetrnimi boleznimi;
pri takih bolnikih je zato potrebna previdnost pri predpisovanju (22, 27).
Pred uvedbo zdravljenja z metforminom je potrebno dosledno upoštevati tudi
njegove kontraindikacije, ki so: preobčutljivost na metformin ali katerokoli pomožno
snov v farmacevtski obliki, diabetična ketoacidoza, diabetična predkoma, odpoved ali
zmanjšano delovanje ledvic (očistek kreatinina < 60 ml/min), akutna stanja, ki lahko
vplivajo na delovanje ledvic (npr. dehidracija, huda okužba, šok, intravaskularna
uporaba kontrastnih sredstev, ki vsebujejo jod), akutna ali kronična bolezen, ki lahko
povzroči tkivno hipoksijo (npr. srčno popuščanje, odpoved dihanja, nedavno preboleli
miokardni infarkt, šok), jetrna insuficienca, akutna zastrupitev z alkoholom in
alkoholizem (27).
Zdravljenje opredelimo kot neuspešno, kadar pri bolnici ne pride do izboljšanja
kliničnih in biokemičnih znakov PCOS ali je potrebno zdravljenje ukiniti zaradi
prehudih neželenih učinkov, ki ob zmanjšanju odmerka metformina oz. sčasoma med
terapijo ne izzvenijo.
1.4 RAZLIKE V ODZIVU BOLNIC S SINDROMOM POLICISTIČNIH
JAJČNIKOV NA ZDRAVLJENJE Z METFORMINOM
Pri zdravljenju bolnic s PCOS prihaja do opaznih interindividualnih razlik v odzivu na
terapijo, kar gre pripisati kompleksni patofiziologiji in fenotipskim raznolikostim
bolezni ter posledično različnim farmakološkim odgovorom, tudi v primeru
zdravljenja z metforminom.
22
Pri določenih bolnicah je aplikacija nekega odmerka metformina v določenem
časovnem intervalu ustrezno učinkovita, medtem ko enak režim odmerjanja pri drugi
bolnici ne izzove terapevtskega učinka ali pa je ta manjši, pri tretji bolnici pa je v
enakem primeru terapevtski učinek primeren, a se pojavljajo (prehudi) neželeni
učinki, ki med terapijo ne izzvenijo. Novejše klinične študije so zasnovane tako, da bi
na osnovi poznavanja čim več specifičnih biokemijskih, kliničnih, genetskih, okoljskih
in drugih značilnosti bolnic, bilo možno razložiti razlike v farmakoloških odgovorih
med posamezniki ter predlagati potencialne napovedne dejavnike izida zdravljenja, s
končnim ciljem oblikovati posamezniku optimalno prilagojene režime zdravljenja še
pred uvedbo farmakoterapije (1,29).
1.4.1 VPLIV OKOLJSKIH, KLINIČNIH IN BIOKEMIČNIH DEJAVNIKOV NA ODZIV
BOLNIC S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV NA ZDRAVLJENJE Z
METFORMINOM
Dosedanje raziskave kažejo, da imata višja starost in dalj časa trajajoča neplodnost
negativen vpliv na učinek metformina na reproduktivne nepravilnosti. Kot izstopajoč
dejavnik se je izkazala tudi začetna telesna teža; čeprav so si rezultati dosedanjih
študij nasprotujoči, prevladujejo ugotovitve, da je večji indeks telesne mase (ITM)
povezan s slabšimi terapevtskimi rezultati v smislu presnovnih in reproduktivnih
učinkov (29). Bolnice z anovulatornimi ciklusi so se v primerjavi z bolnicami z
ovulatornimi ciklusi razlikovale tudi v vrednosti indeksa inzulinske rezistence (38),
vendar kliničnega pomena tega dejavnika v napovedovanju izida zdravljenja še niso
potrdili (28). Pomemben vpliv na učinkovitost zdravljenja reproduktivne disfunkcije
imajo tudi serumske koncentracije androgenov pred začetkov zdravljenja; bolnice s
PCOS z manj izraženim hiperandrogenizmom se namreč na zdravljenje z
metforminom odzivajo bolje (1).
1.4.2 VPLIV GENETSKIH DEJAVNIKOV NA ODZIV BOLNIC S SINDROMOM
POLICISTIČNIH JAJČNIKOV NA ZDRAVLJENJE Z METFOMINOM
Velika vloga se v novejših študijah pripisuje genetskim dejavnikom, ki vplivajo na
farmakokinetiko in farmakodinamiko metformina. Rezultati dosedanjih kliničnih
študij in študij in vitro, v katerih so preučevali vpliv izbranih polimorfizmov
23
posameznih nukleotidov (SNP; angl. Single Nucleotide Polymorphism) na učinkovitost
zdravljenja z metforminom, so zbrani v tabeli 3.
S področja farmakokinetike metformina so med najbolj preučevanimi polimorfizmi
genov, ki kodirajo prenašalce OCT1 (31), OCT2 (39, 40), MATE1 (41, 42) in MATE2-K
(42, 43). Rezultati študij kažejo, da polimorfizmi v genu za prenašalec OCT1 verjetno
pomembno vplivajo na ledvični očistek metformina (31), nekateri pa vplivajo tudi na
presnovne učinke metformina (35, 44). V genu za prenašalec OCT2 so preučevali več
polimorfizmov, vendar pri večini nisi odkrili povezave z ledvičnim očistkom
metformina (31), ali pa so se polimorfizmi v populaciji pojavljali s pogostostjo 0,1
%, tako da ne moremo govoriti o njihovem ključnem vplivu na farmakokinetiko
metformina (41). Veliko študij obravnava vpliv polimorfizma rs3160198 v genu za
OCT2 (808GT, Ala270Ser) na farmakokinetične lastnosti metformina, vendar
rezultati ne ponujajo enotnih odgovorov (39, 40, 45). Vpliva genetskih različic v genu
za prenašalec OCT3 na ledvični očistek kreatinina doslej niso potrdili (31). V genu za
prenašalec MATE1 so ugotovili prisotnost enajstih polimorfizmov, ki določajo
zmanjšano aktivnost prenašalca, vendar so frekvence ustreznih alelov v populaciji
večinoma < 5 %, zato ne moremo govoriti o klinični pomembnosti teh rezultatov (41).
Potencialno klinično uporaben napovedni dejavnik učinkovitosti terapije z
metforminom je med polimorfizmi v genu za prenašalec MATE1 za enkrat le
polimorfizem rs2289669, in sicer prisotnost alela A pri bolnikih s SB2 določa večji
antihiperglikemični učinek (46). Genetske različice v genu za prenašalec MATE2-K so
bile doslej preučevane le v manjšem obsegu; opisali so popolno izgubo funkcije
navedenega transporterja ob prisotnosti manj pogostih alelnih različic polimorfizmov
rs111060529 in rs111060532 (42) ter zmanjšano aktivnost MATE2-K in slabši odziv na
zdravljenje v primeru manj pogostih različic polimorfizmov PMT5634, rs34399035 in
rs1294530 (43). Polimorfizmi v genih za SHBG, za receptor za androgene (AR) ter za
substrat za inzulinski receptor 1 (IRS1) vplivajo verjetno predvsem na presnovne
učinke bolnikov (47, 48).
Dosedanje študije v zvezi z genetskimi polimorfizmi v genih za proteine, ki lahko
vplivajo na farmakodinamične lastnosti metformina, so se osredotočile predvsem na
serin-treoninsko kinazo 11 (STK11). Prisotnost alela C polimorfizma rs8111699 G>C v
genu za STK11 je povezana z zmanjšanim odzivom jajčnika na metformin pri bolnicah
s PCOS (49) ter s slabšo učinkovitost zdravljenja pri dekletih s hiperinzulinemjo (50).
24
Posamezne genetske različice pa vplivajo le na določen nivo v kompleksnem
mehanizmu delovanju metformina. Zato je sklepanje o učinkovitosti terapije z
metforminom pri kompleksnih več faktorskih boleznih, kot je PCOS, pogosto le
posredno in omejeno na specifične parametre posameznih podskupin bolnikov.
Dosedanje asociacijske študije povezave izbranih genetskih polimorfizmov z
učinkovitostjo in varnostjo zdravljenja bolnikov z metforminom so bile izvedene že
na različnih populacijah, a v pretežni meri le pri bolnikih s SB2. Glede na dosedanja
odkritja na področju farmakogenetike metformina in vpliva izbranih genetskih
polimorfizmov na učinkovitost zdravljenja pri bolnikih s SB2 bi bilo farmakogenetski
vidik metformina smiselno v večji meri ovrednotiti tudi na več populacijah bolnic s
PCOS, pri katerih je metformin prav tako ena izmed terapevtskih možnosti.
25
Tabela 3: Povzetek dosedanjih kliničnih ter in vitro farmakogenetskih študij vpliva
genetskih polimorfizmov na farmakokinetične in farmakodinamične lastnosti
metformina
Protein (oznaka gena)
Genetski polimorfizem
Vrsta študije (populacija)
Rezultat: vpliva na ...
Ref.
OCT1 (SLC22A1)
rs12208357 CT
rs34130495 GA rs72552763 420del
rs34059508 GA
prospektivna klinična (150 bolnic s PCOS)
plazemske koncentracije lipidov in učinke inzulina
35
klinična (103 zdravi belci)
ledvični očistek metformina
31
rs622342 A>C klinična (98 bolnikov)
antihiperglikemični učinek
44
rs1867351 G>C rs45476695 G>A
klinična (103 zdravi belci)
ledvični očistek metformina
31
Q97K 289 CA
P117L 350 CT
R206C 616 CT
in vitro (celice HEK293)
aktivnost prenašalca
51
rs12208357 CT
in vitro (jetrne celice živih darovalcev)
izražanje prenašalca
52
OCT2 (SLC22A2)
rs316019 GT
klinična (112 zdravih Kitajcev)
ledvični očistek metformina
45
in vitro (celice HEK293)
aktivnost prenašalca
39 klinična (23 zdravih belcev)
ledvični očistek metformina
in vitro (človeške ledvične celice)
občutljivost za metformin
41
OCT3 (SLC22A3)
rs1810126 C>T rs3088442 C>T rs2048327 T>C rs2292334 G>A
in vitro (jetrne celice živih darovalcev)
izražanje mRNA 52
MATE1 (SLC47A1)
rs2289669 GA klinična (116 bolnikov)
antihiperglikemični učinek
46
rs35646404 TC rs35790011 G>A
in vitro (celice HeLa)
ledvični očistek metformina
41
rs7763069 G>A klinična (populacija 89 Japoncev)
prenašalno funkcijo
42
MATE2-K (SLC47A2)
PMT5634 C>T rs34399035 G>A
in vitro (HEK 293 celice) klinična (43-46 belcev s SB2)
aktivnost prenašalca 43
rs1294350 (130G>A)
odziv na zdravljenje
26
Legenda: SLC22A1/2/3 - gen za organski kationski prenašalec 1/2/3, OCT1/2/3 - organski
kationski prenašalec 1/2/3, SLC47A1 - gen za prenašalec MATE1, MATE1 - antiporter angl.
Multidrug And Toxin Extrusion 1, STK11 - serin-treoninska kinaza 11, SHBG – vezavni
protein za spolne hormone, AR – receptor za androgene, SB2 - sladkorna bolezen tipa 2,
HEK-293 - humane zarodne ledvične celice, HeLa - humane rakave celice ustja
materničnega vratu, mRNA - informacijska RNA, PCOS - sindrom policističnih jajčnikov, A -
adenin, T - timin, G - gvanin, C – citozin, ref. - referenca
rs111060532 GC>TT rs111060529 G>T
klinična (89 Japoncev)
prenašalno funkcijo
42
SHBG (SHBG) in AR (AR)
SHBG (TAAAA)n AR (CAG)n
klinična (70 deklet s PCOS)
plazemske koncentracije androgenov in lipidov
47
STK11 (STK11)
rs8111699 C>G
klinična (312 žensk s PCOS)
odgovor jajčnikov 49
klinična (85 deklet s hiperinzulinemijo)
aktivnost STK11, občutljivost za inzulin, učinkovitost metformina
50
27
1.5 NAMEN RAZISKAVE
Osnovni namen raziskave je ugotoviti potencialni vpliv izbranih genetskih
polimorfizmov v genu za respiratorni kompleks 1 oz. za prenašalec MATE2-K na
učinkovitost zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom. Zaradi kompleksne
patofiziologije PCOS in fenotipskih raznolikosti namreč prihaja pri bolnicah do
precejšnjih interindividualnih razlik v farmakološkem odzivu na zdravljenje. Z dobrim
poznavanjem anamnestičnih, kliničnih, biokemičnih in genetskih značilnosti
posamezne bolnice bi lahko že pred uvedbo zdravljenja z metforminom predvideli
odziv bolnice ter predlagali zanjo ustrezen način zdravljenja, optimalni odmerek in
odmerni interval.
Z raziskavo želimo preveriti in dokazati, da je metformin učinkovito in varno zdravilo
tudi pri zdravljenju slovenskih bolnic s PCOS in da velja zato dolgoročno razmisliti o
vključitvi PCOS med uradno priznane indikacije za zdravljenje z metforminom.
1.5.1 CILJI RAZISKAVE
ugotoviti in primerjati frekvence alelov, genotipov in kombinacije
genotipov polimorfizma rs366313 A>G v genu za NADH-koencim Q-
reduktazo 4 (gen NDUFS4) in polimorfizma rs12943590 G>A v genu za
MATE2-K (gen SLC47A2) med bolnicami s PCOS in kontrolami
ugotoviti, ali se po 6-mesečnem zdravljenju z metforminom pri bolnicah s
PCOS izboljšajo izbrani biokemijski in klinični parametri, ki kažejo na
uspešnost zdravljenja
ugotoviti, ali ima polimorfizem rs366313 A>G v genu za NADH-koencim Q-
reduktazo 4 (gen NDUFS4) vpliv na spremembo kliničnih in biokemijskih
parametrov po 6-mesečnem zdravljenju bolnic s PCOS z metforminom
ugotoviti, ali ima polimorfizem rs12943590 G>A v genu za MATE2-K (gen
SLC47A2) vpliv na spremembo kliničnih in biokemijskih parametrov po 6-
mesečnem zdravljenju bolnic s PCOS z metforminom
ugotoviti, ali ima kombinacija genotipov polimorfizma rs366313 A>G v genu
za NADH-koencim Q-reduktazo 4 (gen NDUFS4) in polimorfizma rs12943590
G>A v genu za MATE2-K (gen SLC47A2) vpliv na spremembo kliničnih in
28
biokemijskih parametrov po 6-mesečnem zdravljenju bolnic s PCOS z
metforminom
potrditi, da manjša začetna vrednost ITM in manjši začetni indeks prostih
androgenov (FAI) pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z metforminom, ugodno
vplivata na izboljšanje reproduktivne funkcije (zanositev) in aknavosti
29
2 PREISKOVANKE IN METODE DELA
2.1 PREISKOVANKE
2.1.1 BOLNICE S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV
V raziskavi smo obravnavali 122 odraslih bolnic s potrjeno diagnozo sindroma PCOS, ki
so bile obravnavane v sklopu redne ambulantne dejavnosti prof. dr. Ksenije Geršak,
dr. med., svetnice na Ginekološki kliniki v Ljubljani med leti 2002-2008. Vse bolnice
so izpolnjevale vsaj dva izmed treh Rotterdamskih kriterijev za postavitev diagnoze
PCOS (21, podrobneje pod točko 1.1.3) in so imele izključene druge vzroke
hiperandrogenizma in anovulatornih ciklusov, kot so prirojena hiperplazija
nadledvične žleze, Cushingov sindrom, tumorji, ki imajo za posledico izločanje
androgenov, veliki odmerki eksogenih androgenov, sindrom hude inzulinske
rezistence, idiopatska poraščenost, idiopatski hiperandrogenizem in drugi vzroki za
moteno delovanje jajčnikov (hiperprolaktinemija, nepravilno delovanje ščitnice).
2.1.2 BOLNICE S SINDROMOM POLICISTIČNIH JAJČNIKOV, ZDRAVLJENE Z
METFORMINOM
Iz skupine bolnic s PCOS smo izbrali tiste bolnice, ki so bile zdravljene z
metforminom v monoterapiji vsaj šest mesecev in so bile brez kontraidikacij za
jemanje metformina (27, podrobneje pod točko 1.3). Tako smo obravnavali 20 bolnic
v povprečni starosti 30,5 ± 5,4 leta. Vse bolnice so imele izražene motnje
menstrualnega cikla, policistično morfologijo jajčnikov na UZ in klinično izražen
hiperandrogenizem (aknavost). Vodilni cilj zdravljenja je bila pri vseh bolnicah želja
po zanositvi.
2.1.3 KONTROLNA SKUPINA PREISKOVANK
Kontrolno skupino je sestavljalo 81 predvidoma zdravih žensk primerljive starosti, z
dokazano plodnostjo (zdrave nosečnice) oz. žensk, ki so bile vključene v postopek
oploditve z biomedicinsko pomočjo zaradi mehanskega vzroka neplodnosti ali zaradi
neplodnosti njihovega partnerja. Vključitveni kriteriji so bili morfologija jajčnikov
30
brez posebnosti, odsotnost kliničnega in/ali biokemičnega hiperandrogenizma in
motenj menstrualnega cikla ter negativna anamneza operacij v medeničnem predelu,
avtoimunskih in endokrinih motenj.
Preiskovanke so bile seznanjene z namenom in potekom raziskave in so se s
sodelovanjem v raziskavi strinjale. Zaščita osebnih podatkov bolnic je bila v skladu z
Zakonom o zaščiti osebnih podatkov. Načrt in protokol raziskave je odobrila Komisija
Republike Slovenije za medicinsko etiko (št. 159/08/12).
2.2 METODE DELA
2.2.1 IZBIRA GENETSKIH POLIMORFIZMOV POSAMEZNIH NUKLEOTIDOV
Genetske raznolikosti, ki vplivajo na farmakodinamične in farmakokinetične lastnosti
metformina, verjetno pomembno vplivajo na učinkovitost in varnost zdravljenja z
metforminom. Domnevamo pa, da imajo genetske raznolikosti na področju
farmakodinamike vpliv tudi na razvoj sindroma, saj so v patogenezo vključeni tudi
mehanizmi na katere učinkuje metformin. Vpletenosti genetskih raznolikosti na
področju farmakokinetike v razvoj sindroma pa ni smiselno pričakovati. Za analizo v
naši raziskavi smo izbrali genetska polimorfizma iz obeh skupin farmakoloških
značilnosti metformina ter pri izbiri upoštevali ustrezno frekvenco alelov v populaciji
(MAF; angl. Minor Allele Frequency).
2.2.1.1 IZBIRA POLIMORFIZMA rs366313 A>G V GENU ZA NADH-KOENCIM Q-
REDUKTAZO 4 (GEN NDUFS4)
Glede na doslej znane mehanizme delovanja metformina smo v raziskavi kot genetski
polimorfizem s področja farmakodinamike izbrali rs366313 A>G v genu za NADH-
koencim Q-reduktazo 4 (gen NDUFS4). Encim NADH-koencim Q-reduktaza 4 je ena
izmed 45 podenot respiratornega kompleksa 1, ki je po najnovejših dognanjih
primarna tarča delovanja metformina (29). Gre za protein velikosti 18 kDa, ki ga
kodira gen NDUFS4 na kromosomu 5. Njegova fosforilacija naj bi bila ključni korak v
aktivaciji in regulaciji delovanja kompleksa 1 ter aktivaciji celotne respiratorne
verige. Gen NDUFS4 naj bi predstavljal tudi predilekcijsko mesto za pogostejše
31
pojavljanje genetskih mutacij (53, 54). Vrednost MAF izbranega polimorfizma je
G=0,33 (55).
Poleg navedenega smo pri izbiri tega polimorfizma upoštevali tudi, da genetskih
različic za podenote respiratornega kompleksa 1 po doslej znanih in dostopnih
relevantnih virih v povezavi z odzivom bolnic s PCOS na zdravljenje z metforminom
še niso testirali niti v študijah in vitro niti v kliničnih farmakogenetskih študijah.
2.2.1.2 IZBIRA POLIMORFIZMA rs12943590 G>A V GENU ZA MATE2-K (GEN SLC47A2)
V farmakokinetiki metformina imajo ključno vlogo polispecifični prenašalci, ki
prenašajo metformin skozi celične membrane (56). Polimorfne različice v genih za te
prenašalce vplivajo na učinkovitost prenosa metformina, zaradi česar prihaja med
posamezniki do razlik v odzivu na zdravljenje z metforminom, kar je potrdilo mnogo
kliničnih in in vitro farmakogenomskih študij (tabela 3). Iz tabele 3 je razvidno, da se
je večina tovrstnih študij osredotočila na prenašalce OCT1, OCT2, OCT3 in MATE1.
Med manj proučevanimi prenašalci je MATE2-K, ki deluje kot H+/organski kationski
izmenjevalec na luminalni membrani ledvične tubulne celice (57). Vpliv polimorfnih
različic v genu za MATE2-K na učinkovitost terapije z metforminom so doslej
preučevali le pri bolnikih s SB2 (42, 43).
Za analizo v naši raziskavi smo tako kot polimorfizem s področja farmakokinetike
izbrali rs12943590 G>A v genu za MATE2-K (gen SLC47A2). Vrednost MAF navedenega
polimorfizma je A=0,30 (55).
Po naših podatkih klinična študija, ki bi preučevala vpliv genetske raznolikosti v genu
SLC47A2 doslej na populaciji slovenskih bolnic s PCOS še ni bila narejena.
2.2.2 VRSTA RAZISKAVE
Izvedli smo asociacijsko študijo dveh izbranih genetskih polimorfizmov na slovenski
populaciji bolnic s PCOS in kontrolni skupini preiskovank ter na osnovi retrospektivnih
podatkov iz zdravstvenih kartotek bolnic s PCOS ovrednotili vpliv izbranih genetskih,
biokemijskih in kliničnih parametrov na uspešnost zdravljenja z metforminom.
32
2.2.3 PRIDOBIVANJE PODATKOV O BOLNICAH IZ ZDRAVSTVENIH KARTOTEK
Za potrebe raziskave smo anamnestične, klinične in biokemijske parametre in
podatke o bolnicah s PCOS, zdravljenih z metforminom, pridobili iz njihovih
zdravstvenih kartotek. Pridobili smo naslednje podatke in parametre:
pred uvedbo zdravljenja z metforminom: starost bolnice, ITM, plazemske
koncentracije celokupnega testosterona, plazemske koncentracije SHBG,
plazemske koncentracije LH in FSH, plazemske koncentracije glukoze in
inzulina na tešče, podatke o aknavosti (da/ne) in o vidnosti rumenega
telesca (CL) na UZ (da/ne)
po 6 mesecih zdravljenja z metforminom: ITM, plazemske koncentracije
celokupnega testosterona, plazemske koncentracije SHBG, plazemske
koncentracije LH in FSH, podatke o aknavosti (da/ne), o vidnosti CL na UZ
(da/ne) in o zanositvi (da/ne)
Na podlagi navedenih parametrov smo izračunali vrednosti FAI, razmerje LH/FSH
pred in po uvedbi zdravljenja z metforminom ter indeks HOMA-IR. Vrednost FAI
predstavlja indeks prostih androgenov in se izračuna po formuli: 100 x plazemska
koncentracija celokupnega testosterona / plazemska koncentracija SHBG. Indeks
HOMA-IR je parameter za kvantifikacijo inzulinske rezistence in ga izračunamo po
formuli: plazemska koncentracija inzulina na tešče (mIU/L) x plazemska
koncentracija glukoze na tešče (mmol/L) / 22,5 (58).
Zdravljenje smo v raziskavi opredelili kot uspešno pri bolnicah, pri katerih je prišlo
do izboljšanja vsaj enega od kliničnih (uspešna zanositev, manj aknavosti, viden CL
na UZ) oz. biokemijskih parametrov (zmanjšanje plazemskih koncentracij
testosterona, zvečanje plazemskih koncentracij SHBG, zmanjšanje FAI, zmanjšanje
plazemskih koncentracij LH, zmanjšanje razmerja LH/FSH, zmanjšanje ITM).
Zdravljenje je bilo bolj uspešno, če je prišlo do izboljšanja večjega števila
parametrov. Nasprotno pa smo zdravljenje opredelili kot neuspešno, če pri bolnicah
ni prišlo do izboljšanja nobenega od navedenih parametrov.
33
2.2.4 MOLEKULARNO GENETSKA ANALIZA
V raziskavi smo na že izolirani DNA iz levkocitov polne periferne krvi preiskovank
izvedli genetsko analizo dveh izbranih polimorfizmov. Za analizo smo uporabili
verižno reakcijo s polimerazo (PCR) v realnem času, ki je potekala na aparaturi
LightCycler® 480 Real-Time PCR System II (Roche Applied Science, Basel, Švica).
Protokol laboratorijskega dela je potekal v skladu z navodili proizvajalca pod
univerzalnimi reakcijskimi pogoji. Uporabili smo metodo alelne diskriminacije, v
kateri sta bili sondi označeni z barviloma VIC in FAM. Reakcijsko zmes je sestavljala
DNA preiskovank, univerzalna reakcijska zmes za reakcijo PCR TaqMan® in komplet
reagentov za genotipizacijo polimorfizmov posameznih nukleotidov z ustreznimi
oligonukleotidi in sondami TaqMan® (Life Technologies, Applied Biosystems,
Carlsbad, California, ZDA). Vse reakcije so potekale na ploščici s 96 luknjami v
volumnu reakcijske zmesi 20 µL. Dobljene rezultate smo analizirali s programom
LightCycler® 480 Gene Scanning Software (Life Technologies, Applied Biosystems,
Carlsbad, California, ZDA)
2.2.5 STATISTIČNA ANALIZA
Klinične in laboratorijske podatke o bolnicah (starost, ITM, aknavost, viden CL na UZ,
zanositev ter plazemske koncentracije inzulina na tešče, glukoze na tešče, indeksa
HOMA-IR, plazemskih koncentracij celokupnega testosterona, SHGB, LH, FSH,
razmerja LH/FSH ter FAI) smo statistično obdelali s pomočjo deskriptivne analize.
Podatki so predstavljeni kot srednja vrednost ± SD. Raziskovalni vzorec smo
predstavili na podlagi frekvenčne in odstotne porazdelitve vrednosti. Za primerjavo
frekvenc alelov in genotipov posameznih polimorfizmov in njihovih kombinacij med
bolnicami in kontrolno skupino smo uporabili test hi-kvadrat. Enak test smo uporabili
za primerjavo kliničnih parametrov pred in po zdravljenju ter za ugotavljanje vpliva
genotipa posameznega polimorfizma oz. kombinacije obeh genotipov na spremembo
kliničnih in biokemijskih parametrov po zdravljenju. Za primerjavo biokemijskih
parametrov pred in po zdravljenju smo uporabili t-test za odvisne vzorce, za
ugotavljanje vpliva začetne vrednosti ITM in FAI na izboljšanje kliničnih parametrov,
smo uporabili t- test za neodvisne vzorce. Pri ugotavljanju vpliva genotipa
posameznih polimorfizmov in njihovih kombinacij na spremembo biokemijskih
parametrov po zdravljenju smo uporabili enofaktorsko analizo variance (ANOVA).
34
Statistično pomembnost je predstavljala vrednost p<0,05. Statistična analiza je bila
narejena s programom SPSS 20.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, ZDA).
Praktični del raziskovalne naloge smo v celoti izvedli v laboratoriju Katedre za
farmakologijo in eksperimentalno toksikologijo Medicinske fakultete Univerze v
Mariboru.
35
3 REZULTATI
3.1 PRIMERJAVA FREKVENC ALELOV, GENOTIPOV POLIMORFIZMA
rs366313 A>G V GENU ZA NADH-KOENCIM Q-REDUKTAZO 4
(GEN NDUFS4) IN POLIMORFIZMA rs12943590 G>A V GENU
ZA MATE2-K (GEN SLC47A2) TER KOMBINACIJ TEH
GENOTIPOV MED BOLNICAMI S PCOS IN KONTROLAMI
Primerjava frekvenc alelov obeh polimorfizmov med skupino bolnic s PCOS in kontrol
ni pokazala statistično pomembne razlike v porazdelitvi alelov polimorfizma rs366313
v genu NDUFS4 (X²= 0,435 p= 0,501) in polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 (X²=
0,277 p= 0,599) med obema skupinama. Rezultate prikazuje tabela 4.
Tabela 4: Primerjava frekvenc alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami s PCOS in kontrolami
Polimorfizem Alel Število alelov
Bolnice Kontrole
rs366313 v genu NDUFS4
A n 209 136
% 86% 84%
G n 33 26
% 14 % 16%
rs12943590 v genu SLC47A2
A n 86 53
% 35% 33%
G n 158 109
% 65% 67%
Legenda: NDUFS4 – gen za protein NADH-koencim Q-reduktaza 4,
SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, , A- alanin, G- gvanin,
Rezultati genotipizacije in primerjava genotipov polimorfizma rs366313 v genu
NDUFS4 med bolnicami in kontrolami so prikazani v tabeli 5. AG, GG in AA so možne
variante genotipa. Rezultati prikazujejo, da so le te med skupinama približno enako
razporejene, v vsaki skupini največji delež predstavljajo homozigoti AA. Test hi-
kvadrat ni pokazal statistično pomembnih razlik med skupinama (X²= 0,466 p= 0,792).
36
Tabela 5: Primerjava frekvenc alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami s PCOS in kontrolami
Število
Bolnice Kontrole
Genotip
polimorfizma
rs366313 v
genu NDUFS4
AG n 29 22
% 24,0% 27,2%
GG n 2 2
% 1,7% 2,5%
AA n 90 57
% 74,4% 70,4%
Legenda: NDUFS4 – gen za protein NADH-koencim Q-reduktaza 4, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
Tabela 6 prikazuje rezultate genotipizacije in primerjavo med skupinami za
polimorfizem rs12943590 v genu SLC47A2. Možne variante genotipa so AA, GG in AG.
Rezultati kažejo, da so variante po skupinah približno enako razporejene, v vsaki
skupini pa največji delež predstavljajo homozigoti GG. Test hi-kvadrat ni pokazal
statistično pomembnih razlik med skupinama (X²= 0,245, p=0,885).
Tabela 6: Primerjava frekvenc genotipov polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2
med bolnicami in kontrolami
Število
Bolnice Kontrole
Genotip
polimorfizma
rs12943590 v
genu SLC47A2
AG n 44 29
% 36,1% 35,8%
GG n 57 40
% 46,7% 49,4%
AA n 21 12
% 17,2% 14,8%
Legenda: SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
37
Legenda: Endpoint Fluorescence Scatter plot- fluorescenčni signali po končani
reakciji PCRv realnem času, Fluorescenca 533-610 – fluorescenca barvila VIC,
Fluorescenca 465-510- fluorescenca barvila FAM
Slika 3: Primer genotipizacije z reakcijo PCR v realnem času na aparaturi
LightCycler® 480 Real-Time PCR System II za polimorfizem rs12943590 v genu
SLC47A2
V tabeli 7 so prikazane kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4
in polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 (genotip rs366313/genotip rs12943590),
ki so zastopane v skupini preiskovank. Pri obeh skupinah se pojavljajo enake
kombinacije genotipov, razen kombinacije AG/GG, ki se v skupini kontrol ne pojavi, v
skupini bolnic pa le enkrat. Kombinacije so med skupinama približno enako
razporejene, test hi- kvadrat ni pokazal statistično pomembnih razlik med skupinama
(X2=2,353; p=0,938).
38
Tabela 7: Primerjava kombinacij genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 med bolnicami in kontrolami
Število Bolnice Kontrole
Kombinacija genotipov polimorfizmov
(rs12943590/ rs366313)
AA/AA
n 13 7
% 10,7% 8,6%
AA/AG
n 7 5
% 5,8% 6,2%
AG/AA
n 37 23
% 30,6% 28,4%
AG/AG
n 6 6
% 5,0% 7,4%
AG/GG
n 1 0
% 0,8% 0,0%
GG/AA
n 40 27
% 33,1% 33,3%
GG/AG
n 16 11
% 13,2% 13,6%
GG/GG
n 1 2
% 0,8% 2,5%
Legenda: AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
3.2 KLINIČNE, LABORATORIJSKE IN GENETSKE ZNAČILNOSTI
SKUPINE BOLNIC S PCOS ZDRAVLJENIH Z METFORMINOM
V tabeli 8 so predstavljene povprečne vrednosti laboratorijskih parametrov,
povprečna starost in ITM bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom, pred začetkom
zdravljenja. Obravnavali smo 20 bolnic, v povprečju starih 30,5 let. Povprečne
vrednosti ITM in merjenih laboratorijskih parametrov so bile večinoma v okviru
referenčnih vrednosti, razen vrednosti FAI, razmerja LH/FSH in celokupnega
plazemskega testosterona, ki so bile pri bolnicah povišane. Iz tabele 8 pa je razvidno,
da nekatere vrednosti zelo odstopajo od referenčnih. Vse bolnice so imele akne, na
UZ niso imele vidnega CL in so želele zanositi.
39
Tabela 8: Značilnosti skupine bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom, pred
začetkom zdravljenja
Povprečje ± SD
Razpon Referenčna vrednost
Starost (leta) 30,5 ± 5,4 23 – 45 /
ITM (kg/m2) 23,4 ± 3,3 18,3 - 32,4 20 – 25
Inzulin (mIU/l) 8,5 ± 2,4 5,0 - 15,7 5 - 25
Glukoza (mmol/l) 3,9 ± 0,7 2,3 - 5,1 3,6- 6,1
HOMA-IR indeks 1,5 ± 0,5 0,8 - 3,0 < 2,6
T (nmol/l) 3,3 ± 1,6 1,7 - 6,8 1,0 – 3,0
SHBG (nmol/l) 36,5 ± 18,8 9,0 - 82,0 19,8 - 155,2
FAI 11,3 ± 7,3 2,3 - 33,3 0,5 – 7,3
LH (IU/l) 11,3 ± 5,4 4,0 - 24,6 1,1 – 11,6
FSH (IU/l) 5,8 ± 3,8 2,5 - 20,1 2,8 – 11,3
Razmerje LH/FSH 2,1 ± 0,7 1,1 - 3,9 1
Legenda: SD=standardna deviacija,ITM – indeks telesne mase, indeks HOMA-IR – merilo za
kvantifikacijo inzulinske rezistence (angl. Homeostatic Model Assessment – Insulin
Resistance), T – celokupni plazemski testosteron, SHBG – vezalni globulin za spolne hormone
(angl. Sex Hormone Binding Globuline), FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free
Androgen Index), LH – luteinizirajoči hormon, FSH – folikle stimulirajoči hormon
V tabeli 9 so podrobno predstavljene klinične značilnosti in laboratorijske vrednosti
posameznih bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom, pred in po 6 mesečnem
zdravljenju ter rezultati genotipizacije. Ker so rezultati prikazani za vsako
posamezno bolnico, imamo vpogled v individualni izid zdravljenja.
40
Tabela 9: Klinične značilnosti in laboratorijske vrednosti pri posameznih bolnicah s PCOS pred in po zdravljenju z metfominom ter rezultati genotipizacije
Legenda: Str – starost, ITM – indeks telesne mase, INS – vrednost plazemskega inzulina, GLK – vrednost plazemske koncentracije glukoze, indeks HOMA-IR - merilo za kvantifikacijo inzulinske rezistence (angl. Homeostatic Model Assessment – Insulin Resistance), T- celokupni plazemski testosteron, SHBG – vezalni globulin za spolne hormone (angl. Sex Hormone Binding Globuline), FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index), LH – luteinizirajoči hormon, FSH – folikle stimulirajoči hormon, Akn – akne, CL – rumeno telesce, UZ – ultrazvok, Zn – zanositev, P1- polimorfizem rs366313 v genu NDUFS4, P2 - polimorfizem rs12943590 v genu SLC47A2, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
N Str ITM (kg/m2)
INS (mIU/l)
GLK( mmol/l )
HOMA-IR
T( nmol/l)
SHBG ( nmol/l)
FAI
LH ( IU/l)
FSH ( IU/l)
LH/FSH Akn Viden CL na
UZ Zn
Genotip
pred po pred po Pred po Pred po pred Po pred Po Pred po P1 P2
1 24 24,42 24,4 7,40 4,20 1,38 3,40 3,2 66 62 5,2 5,2 11,30 5,5 4,90 5,8 2,31 0,95 ne da
AA AA
2 36 25,83 25,3 5,00 4,20 0,93 4,70 4,5 46 40 10,2 11,3 14,90 10,2 9,80 6,9 1,52 1,48 ne ne
AA AG
3 33 24,01 24 8,00 3,80 1,35 3,30 3,3 21 29 15,7 11,4 12,20 12,2 6,00 6,1 2,03 2 ne ne
AA GG
4 39 20,74 20,7 9,10 4,50 1,82 5,80 4,9 30 48 19,3 10,2 20,20 6,8 7,08 6,5 2,85 1,05 ne da da AA GG
5 30 22,52 22,5 8,20 3,40 1,24 2,10 2 19 28 11,1 7,1 6,93 5,1 4,16 5,2 1,67 0,99 da da
AA AG
6 27 22,35 22,4 7,60 2,30 0,78 2,90 3 62 59 4,7 5,1 9,30 8,3 5,50 4,9 1,69 1,69 ne ne
AG GG
7 26 21,51 21,5 8,20 4,60 1,68 1,80 2,1 44 62 4,1 3,4 9,80 5,2 4,00 5,6 2,45 0,93 ne da
AA GG
8 28 23,05 27,6 6,10 4,20 1,14 2,70 2,4 41 28 6,6 8,6 14,70 6,6 5,80 4,2 2,53 1,57 ne ne
AA AG
9 35 20,85 22,5 7,90 4,30 1,51 4,20 2 30 20 14,0 10 13,90 3,9 5,03 4,6 2,76 0,85 da da da AG AG
10 29 24,11 24 11,20 4,70 2,34 1,90 2,1 82 75 2,3 2,8 12,80 10 5,60 5,9 2,29 1,69 da ne
AA AG
11 32 29,89 27,9 11,38 3,10 1,57 1,70 1,6 9 21 18,8 7,6 6,57 4,8 3,06 5,3 2,15 0,91 da da
AA GG
12 26 32,35 28,6 15,76 4,30 3,01 1,80 1,8 16,5 23 10,9 7,8 7,89 8,3 6,40 6,2 1,23 1,34 da ne
AA GG
13 32 18,34 18,3 6,10 3,40 0,92 2,00 1,9 25 33 8,0 5,8 16,96 6,2 6,14 6,2 2,76 1 ne da da AA GG
14 25 24,05 23,8 8,90 3,90 1,54 2,20 2,2 39 45 5,6 4,9 5,90 5,2 5,30 5,6 1,11 0,93 da da
AG GG
15 34 25,45 25,3 9,80 4,00 1,74 6,80 5,9 46 49 14,8 12 24,60 19,7 20,1 18,2 1,22 1,08 ne ne
AA AG
16 23 22,54 22,5 9,70 4,30 1,85 2,80 2,2 43 55 6,5 4 4,00 4 3,40 4,3 1,18 0,933 ne da
AG AG
17 28 23,07 23,1 8,60 2,50 0,96 2,10 1,9 33 35 6,4 5,4 9,00 4,9 3,90 5,1 2,31 0,96 ne da da AG GG
18 28 21,05 21 6,90 5,10 1,56 3,00 2,5 9 21 33,3 11,9 4,17 3,8 2,47 4,2 1,69 0,90 da da
AA AA
19 29 28,62 28,5 5,80 3,80 0,98 6,70 6,1 41 45 16,6 13,5 6,16 4,2 2,62 3,8 2,35 1,11 ne ne
AA AG
20 45 24,80 27,6 7,60 4,90 1,66 3,20 3,9 27 28 11,9 13,9 15,10 10,5 3,90 6,3 3,87 1,67 da ne
AA GG
41
V tabeli 10 so prikazane frekvence alelov A in G obeh polimorfizmov pri skupini bolnic
zdravljeni z metforminom. Alel z manjšo pogostostjo pojavljanja pri polimorfizmu
rs366313 v genu NDUFS4 je alel G, pri polimorfizmu rs12943590 v genu SLC47A2 pa
alel A.
Tabela 10: Frekvence alelov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in polimorfizma
rs12943590 v genu SLC47A2 pri skupini bolnic s PCOS, zdravljenih z metforminom
Polimorfizem Število Alel A Alel G Skupaj
rs366313 v genu NDUFS4
n 35 5 40
% 87,5 % 12,5 % 100 %
rs12943590 v genu SLC47A2
n 12 28 40
% 30 % 70 % 100 %
Legenda: NDUFS4 – gen za protein NADH-koencim Q-reduktaza 4, SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, A- alanin, G- gvanin
V obravnavani skupini bolnic sta pri polimorfizmu rs366313 v genu NDUFS4 zastopana
le genotipa AA in AG, genotip GG se pri njih ne pojavi. Pri polimorfizmu rs12943590 v
genu SLC47A2 so zastopane vse tri različice, z najpogostejšim pojavljanjem
homozigotov GG. Rezultate genotipizacije skupine bolnic s PCOS zdravljenih z
metforminom prikazuje tabela 11.
42
Tabela 11: Frekvence genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z
metforminom
Polimorfizem Genotip Število (n) Delež
rs366313 v genu
NDUFS4
AG 5 25 %
AA 15 75 %
Skupaj 20 100 %
rs12943590 v genu SLC47A2
AG 8 40 %
AA 2 10 %
GG 10 50 %
Skupaj 20 100 %
Legenda: NDUFS4 – gen za protein NADH-koencim Q-reduktaza 4, SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
Zastopane kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z
metforminom, so prikazane v tabeli 12. V obravnavani skupini bolnic se najpogosteje
pojavlja kombinacija homozigotov GG polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 in
homozigotov AA polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4.
Tabela 12: Kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 pri bolnicah s PCOS zdravljenih z
metforminom
Število Delež
Kombinacija genotipov
polimorfizmov
(rs12943590/ rs366313)
AA/AA 2 10 %
AG/AG 2 10 %
GG/AA 7 35 %
AG/AA 6 30 %
GG/AG 3 15 %
Skupaj 20 100 %
Legenda: AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA-
homozigoti A
43
3.3 PRIMERJAVA KLINIČNIH ZNAČILNOSTI IN LABORATORIJSKIH
VREDNOSTI PRI BOLNICAH S PCOS PRED UVEDBO
ZDRAVLJENJA Z METFORMINOM IN PO ŠESTMESEČNEM
ZDRAVLJENJU
Primerjali smo povprečne vrednosti merjenih parametrov pred in po uvedbi
zdravljenja z metforminom. V omenjenem obdobju je prišlo do statistično
pomembnega izboljšanja plazemske koncentracije LH, razmerja LH/FSH,
koncentracije celokupnega plazemskega testosterona in vrednosti FAI. Za primerjavo
je bil uporabljen t- test za odvisne vzorce. V povprečju se je izboljšala tudi vrednost
SHBG, vendar razlika ni bila statistično značilna. Rezultati so prikazani v tabeli 13.
Tabela 13: Laboratorijske vrednosti in ITM pri bolnicah s PCOS pred in po zdravljenju
z metforminom
Parametri Povprečna vrednost ± SD pred zdravljenjem
Povprečna vrednost ± SD po zdravljenju
t – vrednost
p- vrednost
ITM 24,0 ± 3,3 24,1 ± 2,9 0,270 0,790
FSH 5,8 ± 3,8 6,0 ±3,9 0,934 0,362
LH 11,3 ± 5,4 7,3 ± 3,8 -4,620 <0,001
LH/FSH 2,1 ± 0,7 1,2 ± 0,4 -5,450 <0,001
SHBG 36,5 ± 18,8 40,3 ± 16,2 1,936 0,068
T 3,3 ± 1,6 3,0 ± 1,4 -2,104 0,049
FAI 11,3 ± 7,3 8,1 ± 3,5 -2,638 0,016
Legenda: SD=standardna deviacija, ITM – indeks telesne mase, FSH – folikle stimulirajoči
hormon, LH – luteinizirajoči hormon, SHBG – vezalni globulin za spolne hormone (angl. Sex
Hormone Binding Globuline), T – celokupni plazemski testosteron, FAI – indeks prostih
androgenov (angl. Free Androgen Index)
Po zdravljenju z metforminom so se izboljšali vsi trije klinični parametri- aknavost,
vidnost CL na kontrolnem UZ in zanositev. Za vse je test hi- kvadrat pokazal, da gre
za statistično pomemben uspeh. Rezultati so prikazani v tabeli 14.
44
Tabela 14: Klinične značilnosti bolnic s PCOS pred in po zdravljenju z metforminom
Pred
zdravljenjem Po
zdravljenju Vrednost X2 in p
Zanositev
Ne
Da
N 20 16
X2=4,444; p=0,035
% 100,0% 80,0%
N 0 4
% 0,0% 20,0%
CL na UZ
Ne
Da
N 20 9
X2=15,172; p<0,01
% 100,0% 45,0%
n 0 11
% 0,0% 55,0%
Akne
Ne
Da
n 0 12 X2=17,143;
p<0,01
% 0,0% 60,0%
n 20 8
% 100,0% 40,0%
Legenda: CL – rumeno telesce, UZ - ultrazvok
3.4 VPLIV POLIMORFIZMA rs366313 A>G V GENU ZA NADH-
KOENCIM Q-REDUKTAZO 4 (GEN NDUFS4) NA SPREMEMBO
KLINIČNIH IN LABORATORIJSKIH PARAMETROV PRI BOLNICAH
S PCOS PO ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM
Pri analizi vpliva polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo laboratorijskih
parametrov je eno-faktorska analiza variance pokazala, da genotip na velikost
sprememb parametrov statistično ne vpliva. Obravnavali smo štiri laboratorijske
parametre, ki so se statistično pomembno izboljšali po zdravljenju. Rezultate
prikazuje tabela 15.
45
Tabela 15: Vpliv polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo laboratorijskih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Parametri Povprečna vrednost ± SD Vrednost t Vrednost p
AG (n=5) AA (n=15)
Δ LH -3,2 ± 4,1 -4,3 ± 3,9 0,575 0,572
Δ LH/FSH -0,7 ± 0,8 -1,0 ± 0,7 0,551 0,589
Δ T -0,6 ± 0,9 -0,2 ± 0,4 -1,327 0,201
Δ FAI -1,6 ± 1,7 -3,8 ± 6,2 0,773 0,449
Legenda: SD- Standardna deviacija, Δ- sprememba, LH – luteinizirajoči hormon, FSH – folikle stimulirajoči hormon, T – celokupni plazemski testosteron, FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index)
Pri analizi vpliva polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo kliničnih
parametrov ni prišlo do statistično pomembnega rezultata. Iz tabele 16 pa je
razvidno, da je imela večina bolnic z genotipom AG viden CL na kontrolnem UZ in
tudi zanositev je bila uspešnejša v višjem procentu kot pri genotipu AA.
Tabela 16: Vpliv polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 na spremembo kliničnih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Genotip Polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4
AG AA
Akne
Ne
N 3 9
% 60,00% 60,00%
Da
n 2 6
% 40,00% 40,00%
CL na UZ
Ne
N 1 8
% 20,00% 53,30%
Da
N 4 7
% 80,00% 46,70%
Zanositev
Ne
N 3 13
% 60,00% 86,70%
Da
N 2 2
% 40,00% 13,30%
Legenda: NDUFS4 – gen za protein NADH-koencim Q-reduktaza 4, AG- heterozigoti, AA- homozigoti A
46
3.5 VPLIV POLIMORFIZMA rs12943590 G>A V GENU ZA MATE2-K
(GEN SLC47A2)NA SPREMEMBO KLINIČNIH IN
LABORATORIJSKIH PARAMETROV PRI BOLNICAH S PCOS PO
ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM
V tabeli 17 je prikazan vpliv polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo
laboratorijskih parametrov, ki so se po zdravljenju značilno spremenili. Eno-faktorska
analiza variance ni pokazala statistično pomembnega vpliva posameznega genotipa
na spremembo parametrov.
Tabela 17: Vpliv polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo
laboratorijskih parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Parametri Genotip polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2
AG (n=10) AA (n=2) GG (n=10)
Povprečna vrednost ± SD F P
Δ LH -4,3 ± 3,4 -3,1 ± 3,8 -4,1 ± 4,7 0,068 0,935
Δ LH/FSH -0,7 ± 0,6 -1,1 ± 0,4 -1,0 ± 0,9 0,335 0,720
Δ Tsk -0,6 ± 0,7 -0,4 ± 0,2 0,0 ± 0,4 2,318 0,129
Δ FAI -1,6 ± 2,4 -10,7 ± 15,1 -3,0 ± 4,2 2,652 0,099
Legenda: SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, SD- Standardna deviacija, Δ- sprememba, LH – luteinizirajoči hormon, FSH – folikle stimulirajoči hormon, T – celokupni plazemski testosteron, FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index)
Analiza vpliva polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih
parametrov ni pokazala statistično značilnega vpliva. Iz tabele 18 pa je razvidno, da
imajo tri bolnice izmed štirih, ki so po zdravljenju zanosile, genotip GG.
47
Tabela 18: Vpliv polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih
parametrov pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Genotip polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2
AG AA GG
Akne
Ne
n 5 1 6
% 62,50% 50,00% 60,00%
Da
n 3 1 4
% 37,50% 50,00% 40,00%
CL na UZ
Ne
n 5 0 4
% 62,50% 0,00% 40,00%
Da
n 3 2 6
% 37,50% 100,00% 60,00%
Zanositev
Ne
n 7 2 7
% 87,50% 100,00% 70,00%
Da
n 1 0 3
% 12,50% 0,00% 30,00%
Legenda: SLC47A2 – gen za prenašalec MATE2-K, CL – rumeno telesce, UZ – ultrazvok, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
3.6 VPLIV KOMBINACIJE GENOTIPOV POLIMORFIZMA rs12943590
G>A V GENU ZA MATE2-K (GEN SLC47A2)IN POLIMORFIZMA
rs366313 A>G V GENU ZA NADH-KOENCIM Q-REDUKTAZO 4
(GEN NDUFS4) NA SPREMEMBO KLINIČNIH IN
LABORATORIJSKIH PARAMETROV PRI BOLNICAH S PCOS PO
ZDRAVLJENJU Z METFORMINOM
Pri analizi vpliva kombinacije genotipov polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 in
polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 (genotip rs12943590/genotip rs366313) je eno-
faktorska analiza variance pokazala statistično pomemben vpliv kombinacije
genotipov na spremembo plazemskih koncentracij celokupnega testosterona. Z
Bonferronijevim testom se je pokazala statistično pomembna razlika med
kombinacijo AG/AG in GG/AA znotraj skupine ΔT. Sprememba plazemske
koncentracije celokupnega testosterona je bila največja pri bolnicah s kombinacijo
48
AG/AG in najmanjša pri bolnicah s kombinacijo GG/AA. Rezultate prikazuje tabela
19.
Tabela 19: Vpliv kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo laboratorijskih parametrov
pri bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Parameter
Kombinacija genotipov
polimorfizmov (rs12943590/
rs366313) Število
(n)
Povprečna vrednost ±
SD Vrednost
F Vrednost
p
Δ LH AA/AA 2 -3,1 ± 3,8
0,319 0,861
AG/AG 2 -5,0 ±7,1
GG/AA 7 -4,9 ± 5,3
AG/AA 6 -4,0 ±2,4
GG/AG 3 -1,9 ±1,9
Δ LH/FSH AA/AA 2 -1,1 ±0,4
0,766 0,564
AG/AG 2 -1,1 ±1,2
GG/AA 7 -1,2 ±0,9
AG/AA 6 -0,6 ±0,5
GG/AG 3 -0,5 ±0,7
Δ T
AA/AA 2 -0,3 ±0,2
3,404 0,036
AG/AG 2 -1,4 ±1,1
GG/AA 7 -0,01 ±
0,5
AG/AA 6 -0,3 ± 0,4
GG/AG 3 -0,03 ±
0,2
Δ FAI AA/AA 2
-10,7 ± 15,1
1,612 0,223 AG/AG 2
-3,25 ± 1,1
GG/AA 7 -4,1 ± 4,6
AG/AA 6 -1,6 ± 2,5
GG/AG 3 -0,4 ± 0,7
Legenda: SD- Standardna deviacija, Δ- sprememba, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A, LH – luteinizirajoči hormon, FSH – folikle stimulirajoči hormon, T – celokupni plazemski testosteron, FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index)
Pri analizi vpliva kombinacij genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih parametrov po
zdravljenju z metforminom test hi- kvadrat ni pokazal statistične pomembnosti. Iz
49
tabele 20 pa izstopajo bolnice s kombinacijo genotipov AG/AA, pri katerih v velikem
deležu ni prišlo do izboljšanja reproduktivne funkcije (vidnost CL na UZ in zanositev).
Tabela 20: Vpliv kombinacije genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in
polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na spremembo kliničnih parametrov pri
bolnicah s PCOS po zdravljenju z metforminom
Kombinacija genotipov polimorfizmov (rs12943590/rs366313) Vrednost X2
in p AA/AA AG/AG GG/AA AG/AA GG/AG
Akne
Ne
n 1 1 4 4 2
X2=0,357; p=0,986
% 50,00% 50,00% 57,10% 66,70% 66,70%
Da
n 1 1 3 2 1
% 50,00% 50,00% 42,90% 33,30% 33,30%
CL na UZ
Ne
n 0 0 3 5 1
X2=7,013; p=0,135
% 0,00% 0,00% 42,90% 83,30% 33,30%
Da
n 2 2 4 1 2
% 100,00% 100,00% 57,10% 16,70% 66,70%
Zanositev
Ne
n 2 1 5 6 2
X2=3,780; p=0,437
% 100,00% 50,00% 71,40% 100,00% 66,70%
Da
n 0 1 2 0 1
% 0,00% 50,00% 28,60% 0,00% 33,30%
Legenda:CL – rumeno telesce, UZ – ultrazvok, AG- heterozigoti, GG- homozigoti G, AA- homozigoti A
3.7 VPLIV ZAČETNE VREDNOSTI ITM IN ZAČETNE VREDNNOSTI
FAI NA IZBOLJŠANJE REPRODUKTIVNE FUNKCIJE IN
AKNAVOSTI PRI BOLNICAH S PCOS PO ZDRAVLJENJU Z
METFORMINOM
V tabeli 21 so prikazani rezultati vpliva začetne vrednosti ITM in FAI na izboljšanje
aknavosti po zdravljenju bolnic s PCOS z metforminom. Sicer analiza ni pokazala
statistične pomembnosti, je pa iz tabele razvidno,da se je aknavost izboljšala pri
bolnicah z nekoliko nižjim povprečnim ITM in nižjimi povprečnimi začetnimi
vrednostmi FAI.
50
Tabela 21: Vpliv začetne vrednosti ITM in FAI pri bolnicah s PCOS na izboljšanje
aknavosti po zdravljenju z metforminom
Akne Število
Povprečna vrednost
± SD Vrednost
t Vrednost
p
ITM
Ne 12 23,3±2,6 -1,080 0,294
Da 8 25,0±4,1
FAI
Ne 12 9,8±5,3 -1,108 0,282
Da 8 13,5±9,4
Legenda: SD – standardna deviacija, ITM – indeks telesne mase, FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index)
Tabela 22 pa prikazuje vpliv začetne vrednosti ITM in FAI na uspešnost zanositve po
zdravljenju bolnic s PCOS z metforminom. Pokazal se je statistično pomemben vpliv
nižje začetne vrednosti ITM na uspešnost zanositve po zdravljenju, medtem ko
začetna vrednost FAI ni imela vpliva.
Tabela 22: Vpliv začetne vrednosti ITM in FAI pri bolnicah s PCOS na uspešnost
zanositev po zdravljenju z metforminom
Zanositev Število
Povprečna vrednost ±
SD Vrednost
t Vrednost
p
ITM
Ne 16 24,8±3,1 2,450 0,025
Da 4 20,8±1,9
FAI
Ne 16 11,1±7,7 -0,188 0,853
Da 4 11,9±5,9
Legenda: SD - standardna deviacija, ITM – indeks telesne mase, FAI – indeks prostih androgenov (angl. Free Androgen Index)
51
4 RAZPRAVA
Našo asociacijsko raziskavo vpliva polimorfizma v genu, ki kodira NADH-
dehidrogenazo 4 (gen NDUFS4) in v genu, ki kodira kationski prenašalec MATE2-K (gen
SLC472A), na učinkovitost zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom, smo izvedli s
pomočjo retrospektivnih podatkov iz kartotek bolnic in molekularno genetske analize
njihove DNK. V raziskavo so bile vključene slovenske bolnice, kar je po podatkih iz
literature prva raziskava vpliva genetske raznolikosti na učinkovitost zdravljenja
bolnic s PCOS z metforminom v našem prostoru.
Za raziskavo smo izbrali polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in rs12943590 v genu
SLC472A. Pri izbiri smo poleg tega,da sta polimorfizma verjetno pomembno
udeležena v farmakodinamiki in farmakokinetiki metformina, upoštevali tudi
ustrezno vrednost MAF v populaciji. Podatke smo pridobili iz spletne baze
polimorfizmov posameznih nukleotidov (55). Vrednost MAF polimorfizma rs366313
A>G po teh podatkih znaša 0,330 (G=0,330/720), polimorfizma rs12943590 G>A pa
0,304 (A=0,304/664) in je izračunana za naključno izbrano populacijo iz Projekta
genom 1000 (1000 Genomes Project). Za našo slovensko populacijo predvidoma
zdravih žensk primerljive starosti z dokazano plodnostjo (kontrolna skupina) so
rezultati analize frekvenc alelov pokazali, da je pri polimorfizmu rs366313 v genu
NDUFS4 frekvenca alela G 16% in alela A 84%. Vrednost MAF rs366313 v genu NDUFS4
za našo populacijo tako znaša 0,16 (G=0,16/26), kar se razlikuje od podatkov iz
omenjene literature. Pri polimorfizmu rs12943590 v genu SLC472A je alel G zastopan
v 67%, alel A pa v 33%. MAF tako znaša 0,33 (A=0,33/53), kar je primerljiva vrednost
tisti iz omenjene literature. Razlike v vrednosti MAF smo pričakovali, saj se naša
populacija razlikuje od izbrane populacije za Projekt genom 1000. Primerjali smo
tudi frekvence alelov znotraj naše skupine preiskovank, med bolnicami in kontrolami,
pri čemer razlik nismo ugotovili.
Na celotni študijski populaciji smo izvedli analize genotipov izbranih polimorfizmov,
njihove frekvence in primerjave med posameznimi skupinami preiskovank.
Primerjava frekvenc posameznih genotipov polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4
med bolnicami s PCOS in kontrolami ni pokazala statistično pomembne razlike med
skupinama. V skupini bolnic so frekvence genotipov AA, GG in AG znašale 74,4%, 1,7%
in 24,0%, v skupini kontrol pa 70,4%, 2,5% in 27,2% iz česar je razvidno, da so genotipi
med skupinama približno enako razporejeni s prevladovanjem homozigotov AA. Tako
52
na vzročno povezavo med polimorfizmom rs366313 v genu NDUFS4 in PCOS ne
moremo sklepati. Tudi različice genotipa rs12943590 v genu SLC472A so med
skupinama približno enako razporejene. Frekvence genotipov AA, GG in AG v skupini
bolnic znašajo 17,2%, 46,7% in 36,1%, v skupini kontrol pa 14,8%, 49,4% in 35,8%.
Rezultati primerjave frekvenc genotipov tudi pri polimorfizmu rs12943590 v genu
SLC472A niso pokazali povezave s pojavnostjo PCOS. V raziskavi smo preverjali tudi
razliko v kombinacijah genotipov obeh polimorfizmov med skupino bolnic in kontrol
ter njihove frekvence v obeh skupinah. Rezultati niso pokazali razlik v kombinacijah
in frekvencah kombinacij med navedenima skupinama, s čimer povezave med
kombinacijo genotipov izbranih polimorfizmov in pojavnostjo PCOS nismo mogli
potrditi.
Osnovni cilj naše raziskave je bil ugotoviti ali se pri bolnicah s PCOS po uvedbi
zdravljenja z metforminom izboljšajo izbrani laboratorijski in klinični parametri in ali
imata izbrana polimorfizma vpliv na izid zdravljenja. Študijsko skupino je sestavljalo
20 bolnic s PCOS, povprečno starih 30,5 let, ki so bile zdravljene z metforminom v
obdobju 6 mesecev. Vse bolnice so imele pred začetkom zdravljenja izražene
klinične znake hiperandrogenizma (akne) in reproduktivno disfunkcijo (anovulatorni
cikel – ni bilo vidnega CL na UZ in neuspešna zanositev). V povprečju so imele
normalen ITM, normalne koncentracije plazemskega inzulina in glukoze na tešče in
niso imele inzulinske rezistence glede na izračunan indeks HOMA-IR. Zato metformina
pri njih nismo uvedli zaradi presnovnih nepravilnosti, ampak zaradi
hiperandrogenizma in reproduktivne disfunkcije. Vrednosti laboratorijskih rezultatov
so se pri bolnicah precej razlikovale, v povprečju so od referenčnih vrednosti
odstopale vrednosti T, FAI in razmerje LH/FSH. Pri analizi uspešnosti zdravljenja z
metforminom smo ugotovili, da so se pri bolnicah v povprečju statistično značilno
izboljšale laboratorijske vrednosti plazemskega LH, T, vrednost FAI in LH/FSH.
Izboljšale so se tudi vrednosti plazemskega SHBG, vendar ne statistično značilno.
Rezultati so primerljivi z ugotovitvami nekaterih drugih študij (34, 35, 47, 49).
Vrednosti ITM in koncentracije plazemskega FSH se po zdravljenju v povprečju niso
spremenile. Glede na to, da so bile vrednosti ITM že pred začetkom zdravljenja v
povprečju normalne, vpliva zdravljenja niti nismo pričakovali. Gambineri in sodelavci
so v njihovi študij dokazali, da pa se v primeru povišanih vrednosti ITM, po
zdravljenju z metforminom le te izboljšajo (35). V povprečju so bile normalne tudi
koncentracije plazemskega FSH, kar je za sindrom značilno, saj je glavni dejavnik, ki
poruši razmerje LH/FSH v patogenezi sindroma povišana koncentracija plazemskega
53
LH (4), zato tudi sprememb FSH nismo pričakovali. V raziskavi so se po zdravljenju
statistično značilno izboljšali tudi vsi trije klinični parametri, aknavost, vidnost CL na
UZ in zanositev. Zanositev je bila dosežena pri 20% bolnic, CL je bil viden v 55%,
aknavost pa se je izboljšala v 60%. Glede na ugotovitve o učinkovitosti zdravljenja z
metforminom iz prebrane literature (1, 22, 23, 24, 25, 28, 34, 37), smo izboljšanje
kliničnih parametrov pri bolnicah pričakovali in s tem še dodatno potrdili vpliv
metformina na izboljšanje reproduktivne funkcije in kliničnih znakov
hiperandrogenizma.
Iz tabele 9 želimo izpostaviti nekaj posameznih primerov bolnic s PCOS zdravljenih z
metforminom. Bolnica z najvišjim ITM je imela pred začetkom zdravljenja edina
izraženo inzulinsko rezistenco. Po šestmesečnem zdravljenju je prišlo le do znižanja
ITM, vsi ostali laboratorijski in klinični parametri so ostali praktično nespremenjeni.
Do znižanja ITM je najverjetneje prišlo le na račun metformina, saj bolnica ni
bistveno spremenila načina življenja. Glede na ugotovitve, da ima metformin boljši
učinek pri bolnicah z nizkim ITM, lahko predvidevamo, da bo pri tej bolnici prišlo do
izboljšanja laboratorijskih in kliničnih parametrov, ko se bo normalizirala vrednost
ITM. Raziskave so pokazale, da je pri bolnicah z višjim ITM potreben višji odmerek
metformina za doseganje primerljivih rezultatov zdravljenja (28), vendar podatka o
tem, ali je bil pri bolnici odmerek metformina ustrezno prilagojen, nimamo. Ugoden
vpliv nizkega ITM lahko potrdimo na primeru bolnice z ITM 18,34, pri kateri je prišlo
po zdravljenju z metforminom do evidentnega padca plazemske koncentracije LH in s
tem razmerja LH/FSH. Bolnica po šestmesečnem zdravljenju z metforminom ni imela
več aken in je tudi uspešno zanosila. Vse bolnice, ki so po zdravljenju zanosile, so
imele že pred zdravljenjem nižje vrednosti ITM in razmeroma ugodnejšo biokemično
sliko. Metformin je pri njih značilno vplival na padec plazemske koncentracije LH in
znižanje razmerja LH/FSH. Na kakšen način metformin znižuje LH še ni povsem
znano, verjetno pa ima učinek tudi na centralno regulacijo ovulacije z uravnavanjem
izločanja GnRH (1).Pri vseh bolnicah, pri katerih je prišlo do padca razmerja LH/FSH,
je bil viden CL na kontrolnem UZ. Tako se je pokazalo, da je normalizacija razmerja
LH/FSH potrebna za nastop ovulacije in možnost uspešne zanositve. Metformin je
imel zelo slab učinek pri najstarejši bolnici, stari 45 let, pri kateri ni prišlo do
izboljšanja laboratorijskih in kliničnih parametrov, ugotovili smo celo zvišanje ITM in
FAI. Da bo imel metformin pri bolnicah z višjo starostjo in dalj časa trajajočo
neplodnostjo slabši učinek na reproduktivno funkcijo, smo pričakovali (38).
54
Pri štirih laboratorijskih parametrih in vseh treh kliničnih parametrih , ki so se po
zdravljenju statistično izboljšali,smo analizirali vpliv obeh polimorfizmov na velikost
spremembe. V naši raziskavi zaradi majhnosti vzorca statistično pomembnega vpliva
polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in polimorfizma rs12943590 v genu NDUFS4 na
spremembo laboratorijskih parametrov nismo dokazali. Pri vplivu polimorfizma
rs366313 v genu NDUFS4 na klinične parametre smo ugotovili trend relativno
pogostejšega pojavljanja CL na UZ in višji procent uspešne zanositve pri skupini
heterozigov AG, pri vplivu polimorfizma rs12943590 v genu NDUFS4 pa so rezultati
pokazali tendenco k večji uspešnosti zanositve pri homozigotih GG. Iz ugotovitev se
nakazuje vpliv genotipa AG polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in genotipa GG
polimorfizma rs12943590 v genu SLC74A2 na večjo učinkovitost zdravljenja bolnic s
PCOS z metforminom. Choi in sodelavci so v raziskavi na bolnikih s SB2 ugotovili, da
ima pri homozigotih AA v polimorfizmu rs12943590 metformin slabši antidiabetični
učinek (43), v naši raziskavi pa pri bolnicah s PCOS vpliva tega polimorfizma na slabši
odziv zdravljenja nismo ugotovili. Po nam dostopnih virih vplivi polimorfizma
rs366313 genu NDUFS4 na učinkovitost zdravljenja z metforminom še niso bili
raziskani na nobeni skupini bolnikov, zato dobljenih rezultatov vpliva polimorfizma
rs366313 v genu NDUFS4 ne moremo primerjati. V naši raziskavi smo poleg vpliva
posameznih polimorfizmov preverjali tudi vpliv kombinacij genotipov obeh
polimorfizmov na izid zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom. Statistična analiza
je pokazala signifikanten vpliv na spremembo plazemske koncentracije celokupnega
testosterona. Do največjega izboljšanja je prišlo pri bolnicah, heterozigotnih za oba
polimorfizma. Na izboljšanje kliničnih parametrov kombinacija genotipov ni imela
signifikantnega vpliva, izstopajo pa bolnice z genotipom AG polimorfizma rs12943590
in genotipom AA polimorfizma rs366313, pri katerih praktično ni prišlo do izboljšanja
reproduktivne funkcije. Iz ugotovitev se nakazuje vpliv kombinacije AG/AA na slabši
odziv in vpliv kombinacije AG/AG na boljši odziv bolnic s PCOS na zdravljenje z
metforminom.
Izbrana polimorfizma rs366313 v genu NDUFS4 in polimorfizem rs12943590 v genu
SLC74A2 se nahajata v regulatornem področju posameznega gena in tako
najverjetneje vplivata na nivo transkripcije proteina NADH-dehidrogenaze 4 in
prenašalca MATE2-K, na kar nakazujejo tudi rezultati naše raziskave. V kolikšni meri
in na kakšen način vplivata na izražanje bi bilo smiselno preveriti v in vitro študiji na
ustreznih celičnih modelih.
55
Poleg gentskih raznolikosti smo v raziskavi preučili tudi vpliv začetne vrednosti ITM in
začetne stopnje biokemičnega hiperandrogenizma na izboljšanje aknavosti in na
uspešnost zanositve pri bolnicah s PCOS, zdravljenih z metforminom. Kot kazalec
biokemičnega hiperandrogenizma smo upoštevali vrednost FAI. Izkazalo se je, da ima
nižja začetna vrednost ITM signifikanten vpliv na uspešnost zanositve, iz česar lahko
ponovno sklepamo, da je nižja telesna teža ugoden napovedni dejavnik za izboljšanje
reproduktivne funkcije po zdravljenju z metforminom. Dobljeni rezultati so
pričakovani, saj se je nižja začetna vrednost ITM že v več dosedanjih študijah
izkazala kot ugoden napovedni dejavnik (38, 49, 59). Pokazalo se je tudi,da so imele
bolnice, pri katerih se je aknavost po zdravljenju izboljšala, v povprečju nekoliko
nižje začetne vrednosti ITM, vendar izboljšanje ni bilo statistično značilno. V raznih
študijah so preučevali vpliv začetnega hiperandrogenizma na izboljšanje
reproduktivne funkcije po zdravljenju z metforminom. Dokazali so, da so se bolnice z
nižjimi vrednosti androgenov bolje odzvale na zdravljenje (49, 59, 60), česar pa v
naši raziskavi nismo potrdili, saj začetna vrednost FAI ni imela vpliva na uspešnost
zanositve.
Naša raziskava je prva farmakogenetska raziskava, ki daje podatke o vplivu genetske
raznolikosti bolnic s PCOS na učinkovitost zdravljenja z metforminom v slovenskem
prostoru in je zasnovana z namenom približati se čim bolj osebnemu pristopu k
zdravljenju.
Glavna pomanjkljivost raziskave je majhnost študijske skupine, na kateri smo
preučevali vpliv genetskih polimorfizmov na učinkovitost zdravljenja z metforminom.
Z metforminom je bilo zdravljenih le 20 izmed obravnavanih bolnic s PCOS, zato smo
pogosto težko govorili o signifikantnosti dobljenih rezultatov in smo rezultate
interpretirali opisno. Majhnost vzorca je v prvi vrsti posledica tega, da PCOS (še) ne
spada med uradne indikacije za zdravljenje z metforminom, čeprav se je metformin
že v mnogih raziskavah izkazal kot učinkovita izbira zdravljenja, kar smo dokazali
tudi v naši raziskavi. Raziskavo smo zasnovali retrospektivno, zato smo bili omejeni z
že obstoječimi podatki iz kartotek bolnic in nismo bili seznanjeni z natančnim
režimom zdravljenja in morebitnimi neželenimi učinki metformina. Za dosego bolj
relevantnih rezultatov bi bilo smiselno zasnovati prospektivno študijo, v katero bi
zajeli čim večje število bolnic in merjenih parametrov. Potrebno bi bilo natančno
definirali odmerek in režim zdravljenja ter upoštevati morebiten pojav neželenih
učinkov. V naši raziskavi smo preučevali vpliv le dveh polimorfizmov na učinkovitost
zdravljenja z metforminom , kar predstavlja le delček v kompleksnem in še precej
56
nerazjasnjenem področju mehanizma delovanja in farmakokinetike metformina. Če
bi želeli celosten vpogled v farmakogenomiko metformina, bi bilo potrebno izvesti
asociacijsko študijo na celotnem genomu (angl. Genome – wide association study;
GWAS).
Upoštevajoč obetavne rezultate, dobljene v naši raziskavi, omejitve raziskave in
problematiko različnih odzivov bolnic s PCOS na zdravljenje z metforminom, se
nakazuje smiselna potreba po izvedbi obsežnejše prospektivne raziskave, s katero bi
bilo moč že pred uvedbo zdravljenja napovedati uspešnost in varnost terapije. Cilj je
osebni pristop k zdravljenju, h kateremu stremi medicina prihodnosti.
57
5 ZAKLJUČEK
Z našo raziskavo smo potrdili, da je metformin učinkovito zdravilo za simptomatsko
zdravljenje tudi pri slovenskih bolnicah s PCOS. Ugotovili smo, da je še posebej
učinkovit pri bolnicah s PCOS, ki imajo manjši ITM. Izkazalo se je tudi, da metformin
na izboljšanje reproduktivne funkcije ne vpliva le preko presnovnih učinkov, temveč
uspešno deluje tudi pri bolnicah z razmeroma urejeno biokemično sliko. Uspešno
znižuje predvsem razmerje LH/FSH, s čimer se poveča število ovulacij in tem
možnosti za zanositev. Na podlagi dosedanjih raziskav in naših ugotovitev
predlagamo, da bi bilo smiselno vključiti PCOS med indikacije za zdravljenje z
metforminom.
Raziskovali smo vpliv polimorfizma rs366313 v genu, ki kodira NADH-dehidrogenazo 4
(gen NDUFS4) in polimorfizma rs12943590 v genu, ki kodira kationski prenašalec
MATE2-K (gen SLC472A) na učinkovitost zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom.
Zaradi majhne skupine preiskovank o statistični pomembnosti rezultatov večinoma
nismo mogli govoriti. Pokazal pa se je trend vpliva genotipa AG polimorfizma
rs366313 v genu NDUFS4 in genotipa GG polimorfizma rs12943590 v genu SLC47A2 na
večjo učinkovitost zdravljenja bolnic s PCOS z metforminom, v smislu izboljšanja
reproduktivne funkcije. Analizirali smo tudi vpliv kombinacije genotipov obeh
izbranih polimorfizmov. Kot statistično pomemben se je izkazal vpliv kombinacije
AG/AG (rs12943590/ rs366313) na izboljšanje vrednosti plazemskih koncentracij
celokupnega testosterona po zdravljenju z metforminom. Pri bolnicah s kombinacijo
AG/AA pa se nakazuje slabši reproduktivni odziv na zdravljenje z metfominom.
V raziskavi smo opozorili na problem različnega odziva na zdravljenje in na vpliv
genetske raznolikosti na ta odziv. Zato bi bilo v prihodnosti smiselno zasnovati
obsežnejše prospektivne raziskave vpliva genetskih raznolikost in drugih dejavnikov
na zdravljenje bolnic s PCOS z metforminom, saj bi lahko na podlagi poznavanja čim
več dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost zdravljenja z metforminom, optimalno
prilagodili režim zdravljenja vsaki posamezni bolnici glede na njene individualne
značilnosti.
58
6 LITERATURA
1. Diamanti-Kandarakis E, Christakou CD, Kandaraki E, Economou FN. Metformin: an
old medication of new fashion: evolving new molecular mechanisms and clinical
implications in polycystic ovary syndrome. Eur J Endocrinol 2010; 162: 193-212.
2. Pasquali R, Stener-Victorin E, Yildiz BO, Duleba AJ, Hoeger K, Mason H, et al.
PCOS Forum: research in polycystic ovary syndrome today and tomorrow. Clin
Endocrinol 2011; 74: 424-33.
3. Kocijančič A, Mrevlje F, Štajer D. Interna medicina. Ljubljana: Littera Picta,
2005.
4. Ehrmann DA. Polycystic ovary syndrome. N Engl J Med 2005; 352: 1223-36.
5. Balen AH. Hypersecretion of luteinizing hormone and the polycystic ovary
syndrome. Hum Reprod 1993; 8 Suppl 2: 123-8.
6. Taylor AE, McCourt B, Martin KA, Anderson EJ, Adams JM, Schoenfeld DH.
Determinants of abnormal gonadotropin secretion in clinically defined women
with polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 2248-56.
7. Jakimiuk AJ, Weitsman SR, Navab A, Magoffin DA. Luteinizing hormone receptor,
steroidogenesis acute regulatory protein, and steroidogenic enzyme messenger
ribonucleic acids are overexpressed in thecal and granulosa cells from polycystic
ovaries. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 1318-23.
8. Nilsson C, Jiang M, Pettersson K, Iitia A, Makela M, Simonsen H, et al.
Determination of a common genetic variant of luteinizing hormone using DNA
hybridization and immunoassays. Clin Endocrinol (Oxf) 1998; 49: 369-76.
9. Ehrmann DA, Barnes RB, Rosenfield RL. Polycystic ovary syndrome as a form of
functional ovarian hyperandrogenism due to dysregulation of androgen secretion.
Endocr Rev 1995; 16: 322-53
10. Jonard S, Dewailly D. The follicular excess in polycystic ovaries, due to intra-
ovarian hyperandrogenism, may be the main culprit for the follicular arrest. Hum
Reprod Update 2004; 10: 107-17.
59
11. Kumar A, Woods KS, Bartolucci AA, Azziz R. Prevalence of adrenal androgen
excess in patients with the polycystic ovary syndrome (PCOS). Clin Endocrinol
2005; 62: 644-9.
12. Vassiliadi DA, Barber TM, Hughes BA, McCarthy MI, Wass JA, Francs S, et al.
Increased 5 alpha-reductase activity and adrenocortical drive in women with
polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 2009; 94: 3558-66.
13. Nestler JE, Jakubowicz DJ, de Vargas AF, Brik C, Quintero N, Medina F. Insulin
stimulates testosterone biosynthesis by human thecal cells from women with
polycystic ovary syndrome by activating its own receptor and using inositolglycan
mediators as the signal transduction system. J Clin Endocrinol Metab. 1998; 83:
2001–5.
14. Nestler JE, Powers LP, Matt DW, Steingold KA, Plymate SR, Rittmaster RS, et al.
A direct effect of hyperinsulinemia on serum sex hormone-binding globulin levels
in obese women with the polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab.
1991;72-83.
15. Legro RS, Kunselman AR, Dodson WC, Dunaif A. Prevalence and predictors of risk
for type 2 diabetes mellitus and impaired glucose tolerance in polycystic ovary
syndrome: a prospective, controlled study in 254 affected women. J Clin
Endocrinol Metab 1999; 84:165-9.
16. Ehrmann DA, Liljenquist DR, Kasza K, Azziz R, Lego RS, Ghazzi MN, et al.
Prevalence and predictors of the metabolic syndrome in women with polycystic
ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 2006; 91:48-53.
17. Boomsma CM, Eijkemans MJ, Hughes EG, Visser GH, Fauser BC, Macklon NS. A
meta-analysis of pregnancy outcomes in women with polycystic ovary syndrome.
Hum Reprod Update 2006; 12:673-83.
18. Diamanti-Kandarakis E, Kandarakis H, Legro RS. The role of genes and
environment in the etiology of PCOS. Endocrine 2006; 30: 19-26.
19. Vink JM, Sadrzadeh S, Lambalk CB, Boomsma DI. Heritability of polycystic ovary
syndrome in a Dutch twin-family study. J Clin Endocrinol Metab 2006; 91: 2100-4.
20. Ewens KG, Stewart DR, Ankener W, Urbanek M, McAllister JM, Chen C, et al.
Family-based analysis of candidate genes for polycystic ovary syndrome. J Clin
Endocrinol Metab 2010; 95: 2306-15.
60
21. The Rotterdam ESHRE/ASRM-sponsored PCOS consensus workshop group. Revised
2003 consensus on diagnostic criteria and long-term health risk related to
polycystic ovary syndrome (PCOS). Hum Reprod 2004; 19: 41-47.
22. Nestler JE. Metformin for the Treatment of the Polycystic Ovary Sindrome. N
Engl J Med 2008; 358 :47-54.
23. Badawy A, Elnashar A. Treatment options for polycystic ovary syndrome.
International Journal of Women's Health 2011; 3: 25-35.
24. Teede H, Deeks A, Moran L. Polycystic ovary syndrome: a complex condition with
psychological, reproductive and metabolic manifestations that impacts on health
across the lifespan. BMC Med 2010; 8: 41-51.
25. Košir R, Meden-Vrtovec H. Vloga metformina pri obravnavi bolnic s sindromom
policističnih jajčnikov. Zdrav Vestn 2009; 78: 137-41.
26. Sheehan MT. Polycistic ovarian syndrome: Diagnosis and menegment. Clinical
Medicine and Research 2004; 2: 13-27.
27. Baza podatkov o zdravilih. Povzetek glavnih značilnosti zdravila (metformin).
Dosegljivo na: www.zdravila.net; datum zadnjega dostopa: 24.08.2012.
28. Palomba S, Falbo A, Zullo F, Orio F Jr. Evidence- based and potencial benefits of
metformin in the polycystic ovary syndrome: a comprehensive review. Endocr
Rev 2009; 30: 1-50.
29. Viollet B, Guigas B, Sanz Garcia N, Leclerc J, Foretz M, Andreelli F. Cellular and
molecular mechanisms of metformin: an overview. Clin Sci 2012; 122: 253-70
30. Graham GG, Punt J, Arora M, Day RO, Doogue MP, Duong JK et al. Clinical
pharmacocinetics of metformin. Clin Pharmacokinet 2011; 50: 81-98.
31. Tzvetkov MV, Vormfelde SV, Balen D, Meineke I, Schmidt T, Sehrt D, et al. The
effects ofgenetic polymorphisms in the organic cation transporters OCT1, OCT2,
and OCT3 on the renal clearance of metformin. Clin Pharmacol Ther 2009; 86:
299-306.
32. Chen L, Pawlikowski B, Schlessinger A, More SS, Stryke D, Johns SJ, et al. Role of
organic cation transporter 3 (SLC22A3) and its missense variants in the
pharmacologic action of metformin. Pharmacogenet Genomics 2010; 20: 687-99.
61
33. De Leo V, Musacchio MC, Morgante G, Piomboni P, Petraglia F. Metformin
treatment is effective in obese teenage girls with PCOS. Hum Reprod 2006; 21:
2252–56.
34. Palomba S, Falbo A, Russo T, Orio F, Tolino A, Zullo F. Systemic and local effects
of metformin administratin in patients with polycystic ovary syndrome (PCOS):
relationship to the ovulatory response. Hum Reprod 2010; 25: 1005-13
35. Gambineri A, Tomassoni F, Gasparini DI, Di Rocco A, Mantovani V, Pagotto U, et
al. Organic cation transporter 1 polymorphisms predict the metabolic response to
metformin in women with the polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol
Metab 2010; 95: 204-8.
36. Ibanez L, Valls C, Potau N, Marcos MV, de Zegher F. Sensitization to insulin in
adolescent girls to normalize hirsutism, hiperandrogenism, oligomenorrhea,
dyslipidemia, and hyperinsulinism after precocious pubarche. J Clin Endocrinol
Metab 2000; 85: 3526-30.
37. Harborne L, Fleming R, Lyall H, Sattar N, Norman J. Metformin or antiandrogen
in the treatment of hirsutism in polycistic ovary syndrome. J Clin Endocrinol
Metab 2003; 88: 4116-23.
38. Palomba S, Falbo A, Orio F, Tolino A, Zullo F. Efficacy predictors for metformin
and clomiphene citrate treatment in anovulatory infertile patients with
polycystic ovary sindrome. Fertil Steril 2009; 91: 2557-67.
39. Chen Y, Li S, Brown C, Cheatham S, Castro RA, Leabman MK, et al. Effect of
genetic variation in the organic cation transporter 2 on the renal elimination of
metformin. Pharmacogenet Genomics 2009; 19: 497-504.
40. Zolk O. Disposition of metformin: Variability due to polymorphisms of organic
cation transporters. Ann Med 2011; 44: 119-29.
41. Meyer zu Schwabedissen HE, Verstuyft C, Kroemer HK, Becquemont L, Kim RB.
Human multidrug and toxin extrusion 1 (MATE1/SLC47A1) transporter: functional
characterization, interaction with OCT2 (SLC22A2), and single nucleotide
polymorphisms. Am J Physiol Renal Physiol 2010; 298: 997-1005.
42. Kajiwara M, Terada T, Ogasawara K, Iwano J, Katsura T, Fukatsu A et.al.
Identification of multidrug and toxin extrusion (MATE1 and MATE2-K) variants
with complete loss of transport activity. J Hum Genet 2009; 54: 40-6.
62
43. Choi JH, Yee SW, Ramirez AH, Morrissey KM, Jang GH, Joski PJ et.al. A common
5′-UTR Variant in MATE2-K is associated with poor response to metformin. Clin
Pharmacol Ther 2011; 90: 674–84.
44. Becker ML, Visser LE, Van Schaik RH, Hofman A, Uitterlinden AG, Stricker BH.
Interaction between polymorphisms in the OCT1 and MATE1 transporter and
metformin response. Pharmacogenet Genomics 2010; 20: 38-44.
45. Wang ZJ, Yin OQP, Tomlinson B, Chow MSS. OCT2 polymrphisms and in-vivo renal
functional consequence: studies with metformin and cimetidine. Pharmacogent
Genomics 2008; 18: 637-45.
46. Becker ML, Visser LE, van Schaik RHN, Hofman A, Uitterlinden AG, Stricker BH.
Genetic variation in the multidrug and toxin extrusion 1 transporter protein
influences the glucose-lowering effect of metformin in patients with diabetes: a
preliminary study. Diabetes 2009; 58: 745-9.
47. Díaz M, López-Bermejo A, Petry CJ, de Zegher F, Ibanez L. Efficacy of metformin
therapy in adolescent girls with androgen excess: relation to sex hormone-
binding globulin and androgen receptor polymorphisms. Fertil Steril. 2010; 94:
2800-3.
48. Ertunc D, Tok EC, Aktas A, Erdal EM, Dilek S. The importance of IRS-1 Gly972Arg
polymorphism in evaluating the response to metformin treatment in polycystic
ovary syndrome.Hum Reprod 2005; 20: 1207-12.
49. Legro RS, Barnhart HX, Schlaff WD, Carr BR, Diamond MP, Carson SA, et al.
Ovulatory response to treatment of polycystic ovary syndrome is associated with
a polymorphism in the STK11 gene. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93: 792-800.
50. Lopez-Bermejo A, Diaz M, Moran E. A single nucleotide polymorphism in STK11
influences insulin sensitivity and metformin efficacy in hyperinsulinemic girls
with androgen excess. Diabetes Care 2010; 33: 1544-8.
51. Chen L, Takizawa M, Chen E, Schlessinger A, Segenthlar J, Choi JH, et al.
Genetic Polymorphisms in Organic Cation Transporter 1(OCT1) in Chinese and
Japanese Populations Exhibit Altered Function. J Pharmacol Exp Ther 2010; 335:
42-50.
63
52. Nies AT, Koepsell H, Winter S, Burk O, Klein K, Kerb R, et al. Expression of
organic cation transporters OCT1 (SLC22A1) and OCT3 (SLC22A3) is affected by
genetic factors and cholestasis in human liver. Hepatology 2009; 50: 1227-40.
53. Papa S, Scacco S, Sardanelli AM, Petruzzella V, Vergari R, Signorile A. Complex I
and the cAMP cascade in human physiopathology. Biosci Rep 2002; 22: 3-16.
54. Scacco S, Petruzzella V, Budde S, Vergari R, Tamborra R, Panelli D. Pathological
mutations of the human NDUFS4 gene of the18-kDa (AQDQ) subunit of complex I
affect the expression of the protein and the assembly and function of the
complex. J Biol Chem 2003; 278: 44161-7
55. Baza podatkov o polimorfizmih posameznih nukleotidov (angl. dbSNP). Dosegljivo
na: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP; datum zadnjega dostopa:
10.7.2012.
56. Koepsell H, Lips K, Volk C. Polyspecific Organnic cation transporters: structure,
function, physiological roles, and biopharmaceutical implictions. Pharm Res,
2007; 24: 1227-51
57. Yonezawa A, Inui K. Importance of multidrug and toxin extrusion MATE/SLC47A
family to pharmacocinetis, pharmacodynamcs/toxicodynamics and
pharmacogenomics. Br J Pharmacol, 2011; 164: 1817-25.
58. Wallace TM, Levy JC, Matthews DR. Use and abuse of HOMA modeling. Diabetes
care 2004; 27:1487-95.
59. Fleming R, Hopkinson ZE, Wallace AM, Greer IA, Sattar N. Ovarian function and
metabolic factors in women with oligomenorrhea treated with metformin in a
randomized double blind placebo-controlled trial. J Clin Endocrinol Metab 2002;
87: 569-74.
60. Moghetti P, Castello R, Negri C, Tosi F, Perrone F, Caputo M, et al. Metformin
effects on clinical features, endocrine and metabolic profiles, and insuline
sensitivity in polycystic ovary syndrome: a randomised, double blind, placebo-
controlled 6-month trial, followed by open, long-term clinical evaluation. J Clin
Endocrinol Metab 2000; 85: 139-46.
64
7 ZAHVALA
Zahvaljujeva se g. Alojzu Tapajnerju za pomoč pri statistični analizi rezultatov, za
potrpežljivost in prijaznost. Zahvaljujeva se tudi dekanu MFUM, red. prof. dr. Ivanu
Krajncu, dr.med., za delno finančno podporo raziskovalne naloge in prof. dr. Kseniji
Geršak, dr. med., svetnici na Ginekološki kliniki v Ljubljani, ki je zdravila in
spremljala bolnice s PCOS obravnavane v najini nalogi. Iskrena hvala vsem
preiskovankam, ki so sodelovale v raziskavi. Hvala tudi Taji Rukavina za pomoč pri
prevajanju in Tadeju Duriču za pomoč pri oblikovanju naloge.
V največji meri pa se zahvaljujeva najini mentorici, doc. dr. Polonci Ferk,
mag.farm., ki naju je vodila skozi ustvarjanje raziskovalne naloge, za izredno
vzpodbudo, trud in potrpežljivost ter za vso strokovno pomoč.
65
8 POGOSTEJE UPORABLJENE KRATICE
A = adenin
ADP = adenozin-difosfat
AMP = adenozin-monofosfat
AMPK = z adenozin-monofosfatom aktivirana proteinska kinaza.
AR = receptor za androgene
ATP = adenozin-trifosfat
C = citozin
CL = rumeno telesce (lat. Corpus Luteum)
DNA = deoksiribonukleinska kislina
FAI = indeks prostih androgenov (angl. Free androgen index)
FSH = folikle stimulirajoči hormon
G = gvanin
GnRH = gonadoliberin
HDL= lipoprotein velike gostote (ang. High density lipoprotein)
HOMA–IR = merilo za kvantifikacijo inzulinske rezistence (angl. Homeostatic Model
Assessment – Insulin Resistance)
ITM = indeks telesne mase
IRS1 = substrat 1 za inzulinski receptor
LH = luteinizirajoči hormon
LKB1 = jetrna kinaza B1
LDL= lipoprotein majhne gostote (ang. Low density lipoprotein)
MATE = antiporter MATE (angl. Multidrug And Toxin Extrusion)
66
mRNA = informacijska RNA
NADH = nikotinamid dinukleotid
NDUFS4 = gen za encim NADH-koencim Q-reduktazo 4
OCT = organski kationski prenašalec
OGTT= oralni glukoza tolerančni test
PCOS = sindrom policističnih jajčnikov
PCR = verižna reakcija s polimerazo
PMAT = plazemski membranski monoaminski prenašalec
PV = povprečna vrednost
SB2 = sladkorna bolezen tipa 2
SD = standardna deviacija
SHBG = vezalni globulin za spolne hormone
SLC22A1/2/3 = gen za organski kationski prenašalec 1/2/3,
SLC47A1 = gen za prenašalec MATE1
SNP = polimorfizem posameznega nukleotida (angl. Single Nucleotide Frequency)
STK11 = serin-treonin kinaza 11
SLC47A2 = gen za prenašalec MATE2-K
T = timin
UZ = ultrazvok