Prediction of congenital malformations associated with diabetes mellitus

• Eketerina V. Loginova
• Celebi G. Gagaev
• Tatevik N. Zulumyan
• Igor N. Kostin
• Marina B. Khamoshina
• Marina G. Lebedeva

Abstract

The aim of the study was to develop a model for early diagnosis and prediction of fetal congenital malformations in pregnant women with type 1 and 2 diabetes mellitus.

Material and methods. Retrospective analysis of the history of pregnancy and parameters of first ultrasound study (at 6.0–9.0 weeks) in pregnant women with and without fetal abnormalities in diabetes mellitus.

Results. Statistically significant differences between the groups were found in: fasting venous plasma glucose, glycated hemoglobin, pregravid preparation, deviations in the mean-internal diameter of the fetal bladder and the diameter of the yolk sac on the first ultrasound examination at 6.0–9.0 weeks of gestation (р<0.001). Using the discriminant analysis method, we developed a mathematical model for early (before the first screening) prediction of the probability of developing the risk of fetal abnormalities in pregnant women with diabetes mellitus with a sensitivity and specificity of 90%.

Conclusion. On the basis of the performed study, the data obtained can be used for early prediction of fetal abnormalities in pregnant women with diabetes.

Keywords:pregnancy; diabetes mellitus; congenital malformations; fetal abnormalities

REFERENCES

1. American Diabetes Association. Classification and diagnosis of diabetes: standards of medical care in diabetes-2021. Diabetes Care. 2021; 44 (suppl 1): S15–33.

2. Tinker S.C., et al. Specific birth defects in pregnancies of women with diabetes: National Birth Defects Prevention Study, 1997–2011. Am J Obstet Gynecol. 2020; 222 (2): S1–76.e11.

3. Schraw J.M., Langlois P.H., Lupo P.J. Comprehensive assessment of the associations between maternal diabetes and structural birth defects in offspring: a phenome-wide association study. Ann Epidemiol. 2021; 53: 14–20.e8.

4. Seely E.W., Powe C.E., Werner E.F. Pregestational (preexisting) diabetes: Preconception counseling, evaluation, and management. In: UptoDate. May 2023. URL: https://www.uptodate.com/contents/pregestational-preexisting-diabetes-preconception-counseling-evaluation-and-management

5. Malaza N., et al. A systematic review to compare adverse pregnancy outcomes in women with pregestational diabetes and gestational diabetes. Int J Environ Res Public Health. 2022; 19 (17): 10846.

6. Chen L., et al. Risk of congenital heart defects in offspring exposed to maternal diabetes mellitus: an updated systematic review and meta-analysis. Arch Gynecol Obstet. 2019; 300: 1491–506.

7. Solodkova I.V., Mel’nikova L.N., Parshina N.V., Ivanov D.O., Petrenko Yu.V., Fedoseeva T.A., et al. Children of mothers with diabetes. Neonatal diabetes. Clinical practice guidelines. Saint Petersburg, 2016: 17 p. (in Russian)

8. Mishchenko O.I., Kryukov P.M., Moses K.B., Moses V.G., Elgina S.I., Rudaeva E.V., et al. Diabetic fetopathy – pathogenesis, prognosis, perinatal and neonatal outcomes. Mat’ i ditya v Kuzbasse [Mother and Child in Kuzbass]. 2020; 1 (80): 4–9. (in Russian)

9. Negrato C.A., et al. Glycemic and nonglycemic mechanisms of congenital malformations in hyperglycemic pregnancies: a narrative review. Arch Endocrinol Metab. 2022; 66: 908–18.

10. Misharina E.V., Yarmolinskaya M.I., Tisel’ko A.V. The role of pre-pregnancy care for women with pregestational diabetes mellitus for improving maternal and perinatal outcomes. Zhurnal akusherstva i zhenskikh bolezney [Journal of Obstetrics and Women’s Diseases]. 2022; 71 (3): 87–100. (in Russian)

11. Dude A.M., et al. Periconception glycemic control and congenital anomalies in women with pregestational diabetes. BMJ Open Diabetes Res. Care. 2021; 9 (1): e001966.

12. Kapustin R.V., Kopteeva E.V., Tral’ T.G., Tolibova G.Kh. Placental morphology in different types of diabetes mellitus. Zhurnal akusherstva i zhenskikh bolezney [Journal of Obstetrics and Women’s Diseases]. 2021; 70 (2): 13–26. (in Russian)

13. Marin M., et al. Can ultrasound analysis of the yolk sac be a predictor of pregnancy outcome? Curr Health Sci J. 2021; 47 (4): 547–52.

14. Mahjoub D.H.A., et al. Study of Yolk Sac Abnormalities in the First Trimester Using Ultrasonography: Diss. Sudan University of Science and Technology, 2019.

15. Ahmed M.A., et al. Sonographic evaluation of the yolk sac and its relationship to the pregnancy outcome. Med J Cairo Univ. 2019; 87: 3261–6.

16. Pomortsev A.V., Dyachenko Y.Y., Grushevskaya Y.V., Lashevich V.V. Prediction of adverse pregnancy outcome for the fetus on the basis of ultrasound investigation of the embryo and extraembryonic structures. Kubanskiy nauchniy meditsinskiy vestnik [Kuban Scientific Medical Bulletin]. 2017; 24 (6): 110–5. (in Russian)

17. Almeida G.R., et al. Ultrasound in the first trimester of pregnancy. Rev Assoc Med Bras. 2020; 66: 1323–6.

18. Salomon L.J., et al. ISUOG practice guidelines: performance of first-trimester fetal ultrasound scan. Ultrasound Obstet Gynecol. 2013; 41 (1): 102–13.

19. Blinov A.U., Medvedev M.V., Kozlova O.V. The basics or ultrasound fetometry. 3^rd ed., suppl. Moscow: Real Time, 2016: 13–34. (in Russian)

В результате дискриминантного анализа зависимости вероятности развития ВПР плода у беременных с СД1 и СД2 от количественных лабораторных данных и результатов 1-го УЗИ была получена следующая модель раннего (6,0-9,0 нед гестации) прогнозирования ВПР плода (1):

Y_ВПР = -4,5+0,4×Х_ГЛ+0,7×Х_ГЛИК-0,9×Х_СВДПЯ-0,2×Х_СВДЖМ, (1)

где: Y_ВПР - дискриминантная функция, характеризующая вероятность развития ВПР плода у беременных с СД; -4,5 - константа дискриминантной функции; Х_ГЛ - глюкоза венозной плазмы натощак (ммоль/л) в I триместре беременности при постановке на учет в ЖК; Х_ГЛИК - уровень гликированного гемоглобина в I триместре беременности при постановке на учет в ЖК; Х_СВДПЯ - средний внутренний диаметр плодного яйца на УЗИ в 6,0-9,0 нед гестации (1 - <10П, 2 - 10-90П, 3 - >90П для данного гестационного срока); Х_СВДЖМ - средний внутренний диаметр ЖМ (мм).

Константа дискриминации составила -0,31, p=0,00001. Исходя из коэффициентов в уравнении (1), вероятность формирования ВПР у беременных с СД1, СД2 возрастала при увеличении глюкозы венозной плазмы натощак и повышении уровня гликированного гемоглобина в I триместре беременности, а также при снижении на УЗИ СВДПЯ и СВДЖМ.

Вероятность принадлежности беременных с СД к группе высокого или низкого риска по развитию ВПР плода определялась исходя из рассчитанных значений прогностической дискриминантной функции (1): при значении функции более -0,31 пациентку относили к группе высокого риска развития ВПР, при значении функции менее -0,31 - к группе низкого риска. Чувствительность модели составила 90,0%, специфичность - 90,0%.

Обсуждение

Целью нашего исследования была оценка анамнестических, лабораторных и УЗ-параметров для разработки модели раннего прогнозирования ВПР плода у беременных с СД. Мы обнаружили, что предположить неблагоприятные исходы (ВПР) можно не только по анамнестическим факторам, увеличению целевых значений глюкозы и гликированного гемоглобина, но также и по изменению СВДПЯ и СВДЖМ во время 1-го УЗИ (в 6,0-9,0 нед гестации). Отклонения в лабораторных и УЗ-параметрах достоверно чаще встречались

у беременных основной группы. Медианы глюкозы и гликированного гемоглобина, взятые при постановке беременной на учет в ЖК, были значимо выше у пациенток основной группы - это, несомненно, подтверждает данные международных и отечественных исследований, что основной причиной эмбриофетопатии является антенатальное воздействие гипергликемии [1, 2, 5, 7, 8].

Отмечено, что в контрольной группе женщины достоверно чаще соблюдали ПГП. Исходя из полученных данных, ПГП снижает риск развития ВПР в 8,3 раза, что подтверждает мнение многих авторов о том, что вероятность развития ВПР связана с длительностью СД до беременности и уровнем гликемии во время гисто- и органогенеза, а риск возникновения аномалий развития может быть уменьшен при строгом гликемическом контроле в период ПГП [4, 6, 10].

Медиана размера СВДЖМ была значительно ниже (2,5 против 4,0 мм) в основной группе, что подтверждает одну из основных теорий механизма развития ВПР - повреждение ткани ЖМ вследствие гипоксии, обусловленной гипергликемией [9, 11].

Заключение

Результаты проведенного исследования позволили разработать метод раннего (до 1-го скрининга) прогнозирования вероятности развития ВПР плода у беременных с СД1, СД2 с чувствительностью и специфичностью 90%.

ЛИТЕРАТУРА

1. American Diabetes Association. Classification and diagnosis of diabetes: standards of medical care in diabetes-2021 // Diabetes Care. 2021. Vol. 44, suppl. 1. P. S15-S33.

2. Tinker S.C. et al. Specific birth defects in pregnancies of women with diabetes: National Birth Defects Prevention Study, 1997-2011 // Am. J. Obstet. Gynecol. 2020. Vol. 222, N 2. Р. S1-S176.e11.

3. Schraw J.M., Langlois P.H., Lupo P.J. Comprehensive assessment of the associations between maternal diabetes and structural birth defects in offspring: a phenome-wide association study // Ann. Epidemiol. 2021. Vol. 53. P. 14-20.e8.

4. Seely E.W., Powe C.E., Werner E.F. Pregestational (preexisting) diabetes: Preconception counseling, evaluation, and management // UptoDate. May 2023. URL: https://www.uptodate.com/contents/pregestational-preexisting-diabetes-preconception-counseling-evaluation-and-management

5. Malaza N. et al. A systematic review to compare adverse pregnancy outcomes in women with pregestational diabetes and gestational diabetes // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. Vol. 19, N 17. Article ID 10846.

6. Chen L. et al. Risk of congenital heart defects in offspring exposed to maternal diabetes mellitus: an updated systematic review and meta-analysis // Arch. Gynecol. Obstet. 2019. Vol. 300. P. 1491-1506.

7. Солодкова И.В., Мельникова Л.Н., Паршина Н.В., Иванов Д.О., Петренко Ю.В., Федосеева Т.А. и др. Дети от матерей с сахарным диабетом. Сахарный диабет у новорожденных. Клинические рекомендации. Санкт-Петербург, 2016. 17 с.

8. Мищенко О.И., Крюков П.М., Мозес К.Б., Мозес В.Г., Елгина С.И., Рудаева Е.В. и др. Диабетическая фетопатия - патогенез, прогнозирование, перинатальные и неонатальные исходы // Мать и дитя в Кузбассе. 2020. № 1 (80). С. 4-9.

9. Negrato C.A. et al. Glycemic and nonglycemic mechanisms of congenital malformations in hyperglycemic pregnancies: a narrative review // Arch. Endocrinol. Metab. 2022. Vol. 66. P. 908-918.

10. Мишарина Е.В., Ярмолинская М.И., Тиселько А.В. Роль прегравидарной подготовки в снижении частоты перинатальных осложнений у пациенток с прегестационным сахарным диабетом // Журнал акушерства и женских болезней. 2022. Т. 71, № 3. С. 87-100.

11. Dude A.M. et al. Periconception glycemic control and congenital anomalies in women with pregestational diabetes // BMJ Open Diabetes Res. Care. 2021. Vol. 9, N 1. Article ID e001966.

12. Капустин Р.В., Коптеева Е.В., Траль Т.Г., Толибова Г.Х. Морфологическое строение плаценты при различных типах сахарного диабета // Журнал акушерства и женских болезней. 2021. Т. 70, № 2. С. 13-26.

13. Marin M. et al. Can ultrasound analysis of the yolk sac be a predictor of pregnancy outcome? // Curr. Health Sci. J. 2021. Vol. 47, N 4. P. 547-552.

14. Mahjoub D.H.A. et al. Study of Yolk Sac Abnormalities in the First Trimester Using Ultrasonography : Diss. Sudan University of Science and Technology, 2019.

15. Ahmed M.A. et al. Sonographic evaluation of the yolk sac and its relationship to the pregnancy outcome // Med. J. Cairo Univ. 2019. Vol. 87. P. 3261-3266.

16. Поморцев А.В., Дьяченко Ю.Ю., Грушевская Ю.В., Лашевич В.В. Прогнозирование неблагоприятного исхода беременности для плода на основании ультразвуковой оценки эмбриона и экстраэмбриональных структур // Кубанский научный медицинский вестник. 2017. № 6. С. 110-115.

17. Almeida G.R. et al. Ultrasound in the first trimester of pregnancy // Rev. Assoc. Med. Bras. 2020. Vol. 66. P. 1323-1326.

18. Salomon L.J. et al. ISUOG practice guidelines: performance of first-trimester fetal ultrasound scan // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2013. Vol. 41, N 1. P. 102-113.

19. Блинов А.Ю., Медведев М.В., Козлова О.В. Основы ультразвуковой фетометрии. 3-е изд., доп. Москва : Реал Тайм, 2016. C. 13-34.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)