Hormonální řízení začátku porodu Martin Hill Endokrinologický ústav, Praha Pracovní setkání krajských perinatologů České republiky

Porod je extrémně druhově specifický fetální hypothalamus ↔ hypofýza ↔ fetální nadledvina involuce corpus luteum

Těhotenství a porod jsou multifaktoriální procesy Iniciace lidského porodu představuje komplexní systém zahrnující množství faktorů a vzájemně provázaných pozitivních a negativních zpětných vazeb Přerušení jednoho z těchto spojení zpravidla nevede k selhání celého systému Bylo navrženo několik mechanismů spuštění porodu u různých druhů savců, které se zpravidla vzájemně doplňují

Úloha fetálního proteinového surfaktantu A Alternativní mechanismus iniciace porodu, který byl navržen na základě pokusů na myších ↑Sekrece plicního fetálního proteinového surfaktantu do plodové vody Aktivace makrofágů Migrace makrofágů do dělohy Indukce zánětlivé odpovědi ↑Kontraktilita uteru

Kortizol, zrání fetálních plic Kortizol, jehož hladiny ↑ na konci 3. trimestru může působit jako endogenní inhibitor účinku progesteronu při regulaci exprese 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenázy při porodu (proces je zprostředkováván progesteronem a glukokortikoidními receptory)

↓syntéza progesteronu ↑produkce estradiolu v placentě Na rozdíl od hlodavců a přežvýkavců se hladiny progesteronu před porodem u lidí výrazněji nemění, zatímco hladiny estradiolu akcelerují stejně, jako u ostatních savců Iniciace porodu u člověka je spojena spíše se změnou exprese podjednotek estradiolových a progesteronových receptorů

Co je prvotním impulsem k nástupu porodu? ??? Co je prvotním impulsem k nástupu porodu? Přes množství navržených mechanismů je primární impuls vedoucí k vyvolání porodu stále neznámý Nejasná je, i role neuroaktivních redukovaných progesteronových metabolitů, zejména nejhojnějších z nich, pregnanolonových izomerů (PI) Existují práce dokumentujících význam (PI) pro nastartování porodu u krys

Model založený na eskalující placentární produkci CRH v závěru těhotenství Kortikoliberin (CRH) je hypothalamický peptid řídící aktivitu hypofyzárně adrenální osy při stresu CRH je hojně exprimován v lidské placentě a je přítomen v extrémních koncentracích v mateřské a fetální krvi v pozdním těhotenství, kdy vykazuje exponenciální růst Extrémní produkce CRH v placentě je specifická pro primáty což musí být zohledněno při studiu mechanismů regulujících porod Během těhotenství hraje zřejmě placentární CRH klíčovou roli při regulaci fetálního zrání a načasování porodu (placental clock) CRH je zahrnut v mechanismu kontroly fetoplacentárního krevního oběhu Koncentrace CRH negativně korelují s gestačním věkem při porodu Koncentrace CRH mohou být užitečné při identifikaci žen se zvýšeným rizikem předčasného porodu Antagonisté CRH mohou sloužit k prevenci předčasného porodu

Biosyntéza pregnanolonových izomerů Ubikviterní enzym, velmi aktivní v buňkách související s činností CNS, ovarií a s těhotenstvím

Syntéza pregnanolonových izomerů z nadledvinových prekurzorů

Syntéza pregnanolonových izomerů z ovariálních prekurzorů

Syntéza steroidů z prekurzorů z fetálního kompartmentu fetální nadledviny a placenty

Účinnost modelu pro predikci termínu porodu na základě steroidního metabolomu Pacienti Porody v termínu, zdravé Porody předčasné, bez vlivu genetiky či endokrinologie (záněty) Korelace měřených hodnot a predikcí Pupečník, artérie Pupečník , véna Matka Podová voda Simultánní stanovení 70 steroidů Vícerozměrná regrese, metoda Ortogonal Projections to Latent Structures (OPLS)

Predikční účinnost steroidů v modelu vícerozměrné regrese pro predikci termínu porodu

Úloha steroidů v lidském těhotenství a při porodu Řada steroidů je velmi výrazně zvýšena v těhotenství Mohou působit v zásadě dvěma mechanismy Vazba na nukleární receptory Modulace membránových receptorů řídících propustnost iontových kanálů

Vazba steroidů na nukleární receptory Nejznámější jsou Progesteronové receptory (progesteron, 5α- a 5β-dihydroprogesteron) Estrogenní receptory (estradiol) Pregnanové receptory typu X (relaxace uteru, Mitchell 2005) (5β-redukované pregnanové metabolity)

Účinky neuroaktivních steroidů v CNS V CNS (syntéza in situ + transport hematoencefalickou bariéru z cirkulace) NMDA-receptory (neuroaktivace, influx Ca2+) Polární konjugáty pregnenolonu, DHEA a 5α-pregnanolonových izomerů Polární konjugáty 5β-pregnanolonových izomerů GABA-receptory typu A (neuroinhibice, influx Cl-) 3α-Pregnanolonové izomery, 3α-androstanové steroidy (17-oxo i 17β) Polární konjugáty pregnenolonu, DHEA a všech pregnanolonových izomerů

Účinky neuroaktivních steroidů v periférii V periférii (transport cirkulací, intrakrinní a parakrinní efekty?) Ovlivnění kontrakce hladkého svalstva prostřednictvím napěťově-závislých K+ kanálů (Yoshihara 2005) (myometrium) (Knock 2001) 3α,5α-pregnanové steroidy (prorelaxační) Estradiol (prokontraktilní) Progesteron (prorelaxační) Inhibice kalciových kanálů typu T v periférii odpovědných za vnímání bolesti (Todorović 2004) 5β-Pregnanové steroidy Inhibice myometriální aktivity C19 steroidy (inhibice kalciových kanálů typu L) antiandrogen (flutamid), inhibitory proteinové syntézy (cycloheximid) a transkripce (aktinomycin D) neúčinné => negenomový účinek (Perusquia 2005) 5β-Dihydrotestosteron, DHEA, testosteron, 5α-dihydrotestosteron, androsteron, androstandiol

Pregnanové steroidy a uvolňování oxytocinu (Brussaard and Koksma 2003)

Neuroaktivní pregnanové steroidy, jejich polární konjugáty a další endogenní steroidy (mezi 30. a 41. týdnem gestace)

Metabolismus pregnanolonových isomerů Redukce 20-oxo skupiny nebo absence C20 => selektivní, na subtypu receptoru závislé snížení pozitivní allosterické modulace GABAA-r (cca 6x) (oocyty Xenopus laevis - Belelli, 1996) Velmi aktivní v závěru těhotenství játra Snadná konverze Podstatné rozdíly v biosyntéze a metabolismu steroidů mezi primáty a ostatními savci

Konstantní poměry neuroinhibičních 3α-PI k antagonisticky působícím 3β-PI ve třetím trimestru

Akcelerující poměr porod provokujícího estradiolu k neuroinhibičním 3α-PI

Poměry estradiolu k pregnenolonu a progesteronu v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství Konstantní poměr estradiolu k PregC při růstu hladin obou steroidů => nezměněná kapacita placentární aromatázy => vzrůstající aktivita fetální nadledviny související se vzrůstem placentárního CRH Vzrůst poměru estradiol/progesteron => relativní oslabení biosyntézy progesteronu

Poměry estradiolu k 5α-PI a 5α-DHP v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství Mírný vzrůst poměrů porod provokujícího estradiolu k jednotlivým 5α-PS od 36. týdne

Vzrůstající hladiny 5α-PI až do 36 Vzrůstající hladiny 5α-PI až do 36. týdne a klesající koncentrace 5β-PI ve třetím trimestru

Poměry 5α- a 5β-DHP k progesteronu v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství

5α-PI and 5α-DHP v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství

Akcelerující sulfokonjugace PI

Konjugované 5α-PI v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství

Konjugované 5β-PI v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství

Poměry konjugovaných 5α-PI k volným 5α-PI v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství

Změny v metabolismu neuroaktivních steroidů ovlivňující nástup porodu Změny oxidoredukční rovnováhy mezi 3α- a 3β-PI…NE Růst poměru estradiol/3α-PI…ANO Pokles aktivity 5β-reduktázy…ANO Akcelerující sulfatace…ANO

Poměry estradiolu k 5β-PI a 5β-DHP v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství Progresivní vzrůst poměrů porod provokujícího estradiolu k jednotlivým 5β-PS od 31. až 32. týdne

Poměry konjugovaných 5β-PI k volným 5β-PI v mateřské cirkulaci ve třetím trimestru lidského těhotenství Akcelerující poměry konjugáty/volné steroidy u 5β-PI Konstantní nebo klesající hladiny 5β-PI => Mechanismus pro inaktivaci neuroinhibičních 3α-PI (hlavně pregnanolonu) při akcelerujících hladinách porod provokujícího estradiolu před nástupem porodu

Metabolismus pregnanových steroidů a změny hladin estradiolu okolo porodu Známé informace Estradiol provokuje porod prostřednictvím ovlivnění citlivosti neuronů k oxytocinu a stimulace syntézy estrogenních receptorů, oxytocinu a prostaglandinů (Terenzi 1999, Fang 1996) Nové poznatky Progresivní vzrůst poměrů porod provokujícího estradiolu k 5β-PS od 31. až 32. týdne => Relativní zvýšení hladin porod provokujícího estradiolu k progesteronu a jeho metabolitům udržujícím těhotenství

Změny aktivit 5α- a 5β-reduktázy v závěru těhotenství Naše výsledky Poměr 5α-DHP/progesteron dosahoval nevýrazného maxima ve 35. týdnu Poměr 5β-DHP/progesteron odrážející aktivitu 5β-reduktázy se snižoval od 31. týdne až k porodu (souhlasí s daty Gilbert Evans 2005) => Pokles hladin 5β-PS zajišťujících relaxaci uteru je vyvolán Prostřednictvím snížené aktivity 5β-reduktázy Prostřednictvím zvýšené sulfatační aktivity

Úloha sulfatace pregnanových steroidů okolo porodu Naše výsledky Velmi vysoké sérové hladiny neuroaktivačních konjugátů PS ve třetím trimestru Akcelerující sulfatace 3α-PI ve třetím trimestru => Sulfatace Podílí se na mechanismu regulujícím důsledky extrémní produkce neuroinhibičních steroidů a to ve spolupráci se změnami afinity ionotropních receptorů k neuroinhibičním PI v těhotenství Umožňuje transport velkých množství neuroaktivních PI cirkulací na místa jejich účinku Může se podílet na mechanismu načasování porodu

Odkazy na literaturu Hill M, Parizek A, Bicikova M, et al. 2000 Neuroactive steroids, their precursors, and polar conjugates during parturition and postpartum in maternal and umbilical blood: 1. Identification and simultaneous determination of pregnanolone isomers. J Steroid Biochem Mol Biol 75:237-44 Hill M, Bicikova M, Parizek A, et al. 2001 Neuroactive steroids, their precursors and polar conjugates during parturition and postpartum in maternal blood: 2. Time profiles of pregnanolone isomers. J Steroid Biochem Mol Biol 78:51-7 Hill M, Parizek A, Klak J, et al. 2002 Neuroactive steroids, their precursors and polar conjugates during parturition and postpartum in maternal and umbilical blood: 3.3beta-hydroxy-5-ene steroids. J Steroid Biochem Mol Biol 82:241-50 Klak J, Hill M, Parizek A, et al. 2003 Pregnanolone isomers, pregnenolone and their polar conjugates around parturition. Physiol Res 52:211-21 Hill M, Popov P, Havlikova H, et al. 2005 Reinstatement of serum pregnanolone isomers and progesterone during alcohol detoxification therapy in premenopausal women. Alcohol Clin Exp Res 29:1010-7 Hill M, Popov P, Havlikova H, et al. 2005 Altered profiles of serum neuroactive steroids in premenopausal women treated for alcohol addiction. Steroids 70:515-24 Parizek A, Hill M, Kancheva R, et al. 2005 Neuroactive pregnanolone isomers during pregnancy. J Clin Endocrinol Metab 90:395-403 Ebner MJ, Corol DI, Havlikova H, Honour JW, Fry JP 2006 Identification of neuroactive steroids and their precursors and metabolites in adult male rat brain. Endocrinology 147:179-90 Havlikova H, Hill M, Kancheva L, Vrbikova J, Pouzar V, Cerny I, Kancheva R & Starka L 2006 Serum profiles of free and conjugated neuroactive pregnanolone isomers in nonpregnant women of fertile age. J Clin Endocrinol Metab 91 3092-3099. Hill M, Cibula D, Havlikova H, Kancheva L, Fait T, Kancheva R, Parizek A & Starka L 2007 Circulating levels of pregnanolone isomers during the third trimester of human pregnancy. J Steroid Biochem Mol Biol 105 166-175. Kancheva L, Hill M, Vcelakova H, Vrbikova J, Pelikanova T & Starka L 2007a The identification and simultaneous quantification of neuroactive androstane steroids and their polar conjugates in the serum of adult men, using gas chromatography-mass spectrometry. Steroids 72 792-801. Kancheva R, Hill M, Cibula D, Vcelakova H, Kancheva L, Vrbikova J, Fait T, Parizek A & Starka L 2007b Relationships of circulating pregnanolone isomers and their polar conjugates to the status of sex, menstrual cycle, and pregnancy. J Endocrinol 195 67-78. Kriz L, Bicikova M, Mohapl M, Hill M, Cerny I & Hampl R 2008 Steroid sulfatase and sulfuryl transferase activities in human brain tumors. J Steroid Biochem Mol Biol 109 31-39.