Association of glycoprotein Ia (GPIa) and plasminogen activator inhibitor-type 1 (PAI-1) polymorphisms with unexplained female infertility

Abstract

After the basic infertility evaluation, the underlying causes still remain unknown in 15-30 % of cases. The proposed contributing factors in unexplained female infertility include thrombophilic factors and the embryonic implantation failure due to problematic placental circulation. Thrombophilia is defined as the inherited or/and acquired predisposition to thrombosis, which has been associated with pregnancy complications, due to the excessive haemostatic imbalance. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), coded by the SERPINE1 (PAI-1) gene, is an important fibrinolytic factor, which is implicated in thrombotic complications. The 4G allele of the PAI-1-675 (4G/5G) polymorphism is associated with PAI-1 overexpression, and inhibition of fibrinolysis. The association studies between PAI-1 polymorphisms and pregnancy complications are limited and their role in unexplained female infertility remains unexplored. Glycoprotein Ia (GPIa), also known as integrin alpha 2 (ITGA2), constitutes the α2 component of the heterodimer α2β1, which is a major collagen receptor on the membrane of platelets. It is coded by the ITGA2 gene, with the 807T allele of the C807T polymorphism being associated with increased gene expression and receptor density. Therefore, ITGA2 807T allele has been linked to thrombosis. Similarly to other integrins and other molecules on the surface of platelets, a few studies suggest association of GPIa with the complex interactions between the mother and the fetus during implantation. The present study aimed to: 1. examine whether PAI-1 4G/5G and ITGA2 C807T polymorphisms are associated with unexplained female infertility, as well as IVF failure, 2. perform a multivariate analysis for the role of combinations of thrombophilic variants (PAI-1 4G/5G, GPIa C807T, FV Leiden, FII G20210A, MTHFR C677T, MTHFR A1298C) in unexplained female infertility, as well as in IVF failure, and 3. examine the association of unexplained female infertility with the number (Score) of gene variants in hetero/homo-zygosity. The above variants were examined and statistically analyzed in 115 women with unexplained infertility, and 107 normal fertile women. Among the group of patients, a subgroup of 50 women had undergone unsuccessful IVF treatment. Our results show that the presence of the 4G allele of PAI-1 4G/5G polymorphism is associated with the unexplained female infertility, although not with IVF failure. On the contrary, regarding the ITGA2 C807T variant, no association with the unexplained female infertility was shown, however, association between IVF failure and the 807 TT homozygosity may imply potential connection to implantation failure. For the group of women with unexplained infertility, association with PAI-1 4G/5G and MTHFR C677T was detected, whereas for the subgroup of IVF failures, association was shown for FV Leiden, FII G20210A and MTHFR C677T variants, as well as GPIa C807T. This study supports the idea that probably a combination of multiple thrombophilic variants, rather than a single polymorphism, is responsible, since our results show the multiplicative effect of certain combinations. The number itself (Score) of the examined thrombophilic variants detected in homo/hetero-zygosity, plays an important role. In conclusion, further studies are required. Moreover, we suggest the investigation of anti-coagulant therapy in unexplained female infertility, and the use of omics technology, for the simultaneous examination of thousands of factors affecting the reproduction process.Mετά τον βασικό κλινικο-εργαστηριακό έλεγχο, η υπογονιμότητα μπορεί να παραμένει ανεξήγητη στο 15-30% των περιπτώσεων. Στους υποψήφιους παράγοντες που πιθανώς σχετίζονται με την ανεξήγητη γυναικεία υπογονιμότητα περιλαμβάνονται θρομβοφιλικοί παράγοντες και η αποτυχία εμφύτευσης εμβρύου, εξαιτίας της προβληματικής κυκλοφορίας του αίματος στον πλακούντα. Ως θρομβοφιλία ορίζεται η κληρονομική ή/και επίκτητη προδιάθεση για θρόμβωση, που έχει συσχετιστεί με μαιευτικές επιπλοκές, εξαιτίας της υπέρμετρης αιμοστατικής ανισορροπίας. Ο αναστολέας του ενεργοποιητή του πλασμινογόνου τύπου 1 (PAI-1), που κωδικοποιείται από το γονίδιο SERPINE1 (PAI-1), είναι ένας σημαντικός ινωδολυτικός παράγοντας. Το αλληλόμορφο 4G του πολυμορφισμού PAI-1 -675 (4G/5G) συνδέεται με την υπερέκφραση του PAI-1 και υποϊνωδόλυση. Η συσχέτιση μεταξύ πολυμορφισμών του PAI-1 και μαιευτικών επιπλοκών και ο ρόλος τους στην ανεξήγητη γυναικεία υπογονιμότητα χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης. Η γλυκοπρωτεΐνη Ia (GPIa), επίσης γνωστή και ως ιντεγκρίνη άλφα 2 (ITGA2) αποτελεί το τμήμα α2 του ετεροδιμερούς α2β1, που είναι ο βασικός υποδοχέας κολλαγόνου στην μεμβράνη των αιμοπεταλίων. Η GPIa κωδικοποιείται από το γονίδιο ITGA2, με το αλληλόμορφο 807Τ του πολυμορφισμού C807T να σχετίζεται με αυξημένη γονιδιακή έκφραση και πυκνότητα υποδοχέων. Επομένως, το αλληλόμορφο ITGA2 807Τ έχει συνδεθεί με θρόμβωση. Όπως και άλλες ιντεγκρίνες ή και άλλα μόρια της επιφάνειας των αιμοπεταλίων, ορισμένες μελέτες προτείνουν συσχέτιση της GPIa με τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ της μητέρας και του εμβρύου κατά τη διαδικασία της εμφύτευσης. Σκοπός της μελέτης ήταν 1. η διερεύνηση της συσχέτισης των πολυμορφισμών GPIa C807T και PAI-1 4G/5G με την ανεξήγητη γυναικεία υπογονιμότητα, καθώς και με ιστορικό αποτυχημένων IVF, 2. πολυπαραγοντική μελέτη για τη διερεύνηση συνδυασμών θρομβοφιλικών παραλλαγών (PAI-1 4G/5G, GPIa C807T, FV Leiden, FII G20210A, MTHFR C677T, MTHFR A1298C) σε σχέση με την ανεξήγητη γυναικεία υπογονιμότητα, καθώς και με αποτυχία IVF, και 3. η διερεύνηση συσχέτισης της ανεξήγητης γυναικείας υπογονιμότητας και του αριθμού (Score) των καταγεγραμμένων γονιδιακών παραλλαγών σε ετερο-/ομο-ζυγωτία. Πραγματοποιήθηκε ανίχνευση των παραπάνω παραλλαγών και στατιστική ανάλυση σε 115 γυναίκες με ανεξήγητη υπογονιμότητα και 107 φυσιολογικές γόνιμες γυναίκες. Η ομάδα υπογόνιμων γυναικών περιελάμβανε μία υποομάδα 50 γυναικών, χωρίς επιτυχία IVF. Τα αποτελέσματα έδειξαν για τον πολυμορφισμό PAI-1 4G/5G συσχέτιση της παρουσίας του αλληλομόρφου 4G με την γυναικεία ανεξήγητη υπογονιμότητα, ενώ όχι με τις αποτυχημένες IVF. Αντίθετα, για την παραλλαγή ITGA2 C807T δεν διαπιστώθηκε συσχέτισή της με τη γυναικεία ανεξήγητη υπογονιμότητα, αν και συσχέτιση με την ομοζυγωτία 807 TT στην υποομάδα αποτυχημένων IVF υποδηλώνει πιθανή σύνδεση του πολυμορφισμού αυτού με την αποτυχία της εμφύτευσης. Στις γυναίκες με ανεξήγητη υπογονιμότητα, διαπιστώθηκε συσχέτιση με τις παραλλαγές PAI-1 4G/5G και MTHFR C677T, ενώ στην υποομάδα με αποτυχημένες IVF, καταγράφηκε συσχέτιση με τις παραλλαγές FV Leiden, FII G20210A και MTHFR C677T, όπως επίσης και με την παραλλαγή GPIa C807T. Yποστηρίζεται η ιδέα ότι υπεύθυνος είναι ένας συνδυασμός πολλαπλών θρομβοφιλικών μεταλλάξεων, παρά ένας μοναδικός πολυμορφισμός, καθώς διαπιστώθηκε ο πολλαπλασιαστικός ρόλος ορισμένων συνδυασμών. Απλά και μόνο ο αριθμός των εξεταζόμενων θρομβοφιλικών παραλλαγών σε ομο/ετεροζυγωτία παίζει σημαντικό ρόλο. Συμπερασματικά, απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση του θέματος. Επίσης προτείνεται διερεύνηση της χρησιμότητας της αντιθρομβωτικής αγωγής, καθώς και αξιοποίηση των σύγχρονων τεχνολογιών της «ωμικής», για την ταυτόχρονη αναζήτηση χιλιάδων παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγική διαδικασία