J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y O x i d a t i v e s t r e s s a s a s i g n i f i c a n t c o n t r i b u t o r i n t h e p a t h o g e n e s i s a n d w h i t e c e l l c h a n g e s i n p r e - e c l a m p s i a : A s t u d y i n O w e r r i , N i g e r i a . K e y w o r d s : P r e - e c l a m p s i a , o x i d a t i v e s t r e s s , m e t - h a e m o g l o b i n , l i p i d p e r o x i d a t i o n . A B S T R A C T : H a e o m a t o l o g i c a l a n d o x i d a t i v e s t r e s s p a r a m e t e r s w e r e m e a s u r e d i n P r e - e c l a m p t i c [ P E ] w o m e n a t t e n d i n g c l i n i c i n o w e r r i S o u t h E a s t e r n N i g e r i a . T h e e f f e c t o f P r e - e c l a m p s i a o n t h e s e p a r a m e t e r s w a s a s s e s s e d b y j u x t a p o s i t i o n w i t h s i m i l a r i n d i c e s i n n o r m a l p r e g n a n t a n d n o r m a l n o n - p r e g n a n t w o m e n . R e s u l t s h o w e d t h a t p r e - e c l a m p i a r e s u l t e d i n s i g n i f i c a n t d e c r e a s e ( P < 0 . 0 5 ) i n L y m p h o c y t e c o u n t . T h e r e w a s a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n t o t a l w h i t e b l o o d c e l l c o u n t , n e u t r o p h i l c o u n t a n d m i x e d d i f f e r e n t i a l c o u n t . P r e - e c l a m p t i c r e s u l t e d i n s i g n i f i c a n t i n c r e a s e ( P < 0 . 0 5 ) i n e r y t h r o c y t e l i p i d p e r o x i d a t i o n , m e t - h a e m o g l o b i n c o n c e n t r a t i o n a n d p e r c e n t a g e h y d r o g e n p e r o x i d e - i n d u c e d h a e m o l y s i s . T h e r e s u l t i n d i c a t e t h a t o x i d a t i v e s t r e s s i s a s i g n i f i c a n t c o n t r i b u t o r i n t h e p a t h o g e n e s i s a n d w h i t e c e l l c h a n g e s s e e n i n p r e - e c l a m p s i a . 2 0 2 - 2 0 8 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 2 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : 1 , 2 A l i s i P . N c , 1 B u s e r i F I a n d 3 A l i s i C S . I n s t i t u t i o n : 1 D e p a r t m e n t o f m e d i c a l L a b o r a t o r y S c i e n c e R i v e r s S t a t e U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P o r t H a r c o u r t , N i g e r i a 2 F e d e r a l m e d i c a l c e n t r e P M B 1 0 1 0 O w e r r i , N i g e r i a 3 D e p a r t m e n t o f B i o c h e m i s t r y F e d e r a l U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y P M B 1 5 2 6 O w e r r i . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : A l i s i , P r e c i o u s . N c . E m a i l : p r e s h n g o . a l i s i @ y a h o o . c o m P h o n e N o : + 2 3 4 8 0 6 0 9 6 6 0 7 5 W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 0 3 3 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 2 1 M a y 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 2 6 M a y 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 1 8 J u l 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : A l i s i P . N c , B u s e r i F I a n d A l i s i C S . O x i d a t i v e s t r e s s a s a s i g n i f i c a n t c o n t r i b u t o r i n t h e p a t h o g e n e s i s a n d w h i t e c e l l c h a n g e s i n p r e - e c l a m p s i a : A s t u d y i n O w e r r i , N i g e r i a . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 3 : 2 0 2 - 2 0 8 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h p a p e r

I N T R O D U C T I O N P r e - e c l a m p s i a i s a p r e g n a n c y c o m p l i c a t i o n r e c o g n i z e d b y n e w - o n s e t g e s t a t i o n a l h y p e r t e n s i o n a n d p r o t e i n u r i a . T h e d i s o r d e r a f f e c t s b o t h m o t h e r a n d t h e i r i n f a n t s . O n c e t h e d i s e a s e i s e v i d e n t c l i n i c a l l y , i t c a n b e c u r e d o n l y b y d e l i v e r y . T h e i n d i c a t e d d e l i v e r y o f w o m e n t o p r e v e n t t h e p r o g r e s s i o n o f p r e - e c l a m p s i a i s r e s p o n s i b l e f o r 1 5 % o f a l l p r e t e r m b i r t h s ( G o l d e r b e r g a n d R o u s e , 1 9 9 8 ) . T h e c a u s e o f p r e - e c l a m p s i a r e m a i n s l a r g e l y u n k n o w n , b u t p o o r p l a c e n t a t i o n i s a n i m p o r t a n t p r e d i s p o s i n g f a c t o r . A s h a l l o w l y i m p l a n t e d p l a c e n t a w h i c h b e c o m e s h y p o x i c , l e a d i n g t o a n i m m u n e r e a c t i o n c h a r a c t e r i z e d b y s e c r e t i o n o f u p - r e g u l a t e d i n f l a m m a t o r y m e d i a t o r s f r o m t h e p l a c e n t a , a n d a c t i n g o n t h e v a s c u l a r e n d o t h e l i u m . T h e s h a l l o w i m p l a n t a t i o n i s t h o u g h t t o s t e m f r o m t h e m a t e r n a l i m m u n e s y s t e m ' s r e s p o n s e t o t h e p l a c e n t a . N o t a l l w o m e n w i t h r e d u c e d p l a c e n t a l p e r f u s i o n d e v e l o p p r e - e c l a m p s i a . O t h e r c o n d i t i o n s r e c o g n i z e d t o i n c r e a s e t h e r i s k o f p r e - e c l a m p s i a i n c l u d e o b e s i t y ( S i b a i e t a l . , 1 9 9 5 ) , h y p e r t e n s i o n ( C a r i t i s e t a l . , 1 9 9 8 ) , d i a b e t e s ( C a r i t i s e t a l . , 1 9 9 8 ) , h y p e r h o m o c y s t e i n e m i a ( P o w e r e t a l . , 2 0 0 1 ) , i n c r e a s e d a n d r o g e n s ( L a i v u o r i e t a l . , 1 9 9 8 ) , a n d b l a c k r a c e ( E s k e n a z i e t a l . , 1 9 9 3 ) . O f c o u r s e , t h e s e a r e a l l r i s k f a c t o r s f o r c a r d i o v a s c u l a r d i s e a s e i n l a t e r l i f e . A p p r e c i a t i o n t h a t p r e - e c l a m p s i a i s a m u l t i - s y s t e m i c s y n d r o m e c h a r a c t e r i z e d b y v a s o c o n s t r i c t i o n , m e t a b o l i c c h a n g e s , e n d o t h e l i a l d y s f u n c t i o n , a c t i v a t i o n o f t h e c o a g u l a t i o n c a s c a d e , a n d i n c r e a s e d i n f l a m m a t o r y r e s p o n s e , t o m e n t i o n o n l y s o m e o f t h e o r g a n s y s t e m s i n v o l v e d , h a s r e d i r e c t e d r e s e a r c h ( R o b e r t s e t a l . , 2 0 0 3 ) . A s a r e s u l t , p r o g r e s s i n u n d e r s t a n d i n g t h e d i s o r d e r h a s a c c e l e r a t e d g r e a t l y w i t h a t t e n d a n t o p t i m i s m f o r p o t e n t i a l l y e f f e c t i v e t r e a t m e n t s ( R o b e r t s e t a l . , 2 0 0 5 ) . P r e - e c l a m p s i a i s a s s o c i a t e d w i t h h a e m a t o l o g i c a l c o m p l i c a t i o n s . A l t e r e d e r y t h r o c y t e a g g r e g a t i o n h a s b e e n o b s e r v e d i n s e v e r e p r e - e c l a m p s i a t h a n i n n o r m a l p r e g n a n c y ( S e n g u p t a , 1 9 9 5 ) . I n s o m e o t h e r s t r e s s a s s o c i a t e d d i s e a s e s t h e r e h a s a l s o b e e n d r a m a t i c a l t e r a t i o n i n n e u t r o p h i l a n d m o n o c y t e v a l u e s b u t t h i s h a s n o t b e e n i n v e s t i g a t e d i n P E ( O i s h i e t a l . , 1 9 9 9 ) . I t h a s a l s o b e e n d o c u m e n t e d t h a t P E i s a c c o m p a n i e d b y o x i d a t i v e s t r e s s t h a t c o n t r i b u t e s t o v a s c u l a r d y s f u n c t i o n ( S h a a r a w y e t a l . , 1 9 9 8 ) . I n t h e p r e s e n t p a p e r w e s t u d i e d s y s t e m i c o x i d a t i v e s t r e s s v i s - a - v i s p r e - e c l a m p s i a b y a s s e s s i n g l i p i d p e r o x i d a t i o n , h y d r o g e n p e r o x i d e i n d u c e d h a e m o l y s i s , m e t h a e m o g l o b i n c o n c e n t r a t i o n a n d s o m e h a e m a t o l o g i c a l p a r a m e t e r s i n p a t i e n t s o f p r e - e c l a m p s i a . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S S t u d y d e s i g n I t w a s a c r o s s s e c t i o n a l c a s e c o n t r o l s t u d y c o n d u c t e d p r o s p e c t i v e l y a m o n g a n t e n a t a l w o m e n a t t e n d i n g c l i n i c a t H o l y R o s a r y , F e d e r a l M e d i c a l C e n t r e a n d G e n e r a l H o s p i t a l s O w e r r i . T h e s t u d y i n c l u d e d f i f t y n o n - p r e g n a n t , f i f t y P E a n d f i f t y n o r m o t e n s i v e p r e g n a n t w o m e n o f s i n g l e t o n g e s t a t i o n i n t h e i r t h i r d t r i m e s t e r . S e l e c t i o n c r i t e r i a T h e s u b j e c t s w e r e s e l e c t e d u n d e r d e f i n e d c r i t e r i a . P E p a t i e n t s w e r e a t 2 8 t o 4 2 w k s o f s i n g l e - d i a s t o l i c p r e s s u r e o f 1 1 0 m m h g o r m o r e , o r t w o m e a s u r e m e n t s o f 9 0 m m h g o r m o r e o n t w o c o n s e c u t i v e o c c a s i o n s o f 6 h o u r s o r m o r e a p a r t , u r i n a r y p r o t e i n 2 + o r m o r e . T h e e x c l u s i o n c r i t e r i a i n c l u d e h i s t o r y o f h y p e r t e n s i o n a n d p r o t e i n u r i a b e f o r e c o n c e p t i o n o r b e f o r e 2 0 w k s o f g e s t a t i o n , a h i s t o r y o f a n t i o x i d a n t v i t a m i n s t h e r a p y d u r i n g t h e l a s t o n e y e a r a n d s m o k i n g . A s c o h o r t c o n t r o l , a g e a n d s o c i o - e c o n o m i c a l l y m a t c h e d h e a l t h y n o r m o t e n s i v e s a t 2 8 t o 4 2 w k s o f s i n g l e t o n g e s t a t i o n w i t h n o u r i n a r y p r o t e i n , w e r e r e c r u i t e d b y c o n v e n i e n c e . T h e n o n - p r e g n a n t c o n t r o l s w e r e c o n s i s t e d o f 5 0 h e a l t h y n o r m o t e n s i v e s u b j e c t s . T h e y w e r e m a t c h e d b y g r o u p p e r c e n t o f a g e , e d u c a t i o n a n d i n c o m e . E t h i c a l c l e a r a n c e s w e r e o b t a i n e d f r o m t h e H e a d s o f t h e t h r e e h o s p i t a l s i n v o l v e d . B l o o d C o l l e c t i o n 4 m l s o f v e n o u s b l o o d w a s c o l l e c t e d f r o m e a c h c a s e a n d c o n t r o l s u b j e c t s a n d a d d e d i n t o a b o t t l e ( 8 m l ) c o n t a i n i n g 8 0 μ l o f e t h y l e n e d i a m i n e t e t r a - a c e t i c a c i d ( E D T A ) . S a m p l e s w e r e u s e d f o r t h e v a r i o u s a n a l y s e s . A n a l y s i s w a s d o n e w i t h i n 1 h o u r o f b l o o d c o l l e c t i o n . T h e f u l l b l o o d c o u n t w a s d o n e w i t h t h e E r m a a u t o m a t i c m u l t i - p a r a m e t e r b l o o d c e l l c o u n t e r f o r i n v i t r o d i a g n o s t i c u s e i n c l i n i c a l l a b o r a t o r i e s . M e a s u r e m e n t o f H y d r o g e n p e r o x i d e ( H 2 O 2 ) i n d u c e d h a e m o l y s i s E q u a l v o l u m e s o f b l o o d w e r e m i x e d w i t h H 2 O 2 a n d t h e f r a c t i o n o f r e d c e l l s l y s e d i s d e t e r m i n e d s p e c t r o p h o t o m e t r i c a l l y a s r e p o r t e d b y L i u e t a l . , 1 9 9 0 . B r i e f l y , A 5 % s u s p e n s i o n o f w a s h e d , p a c k e d e r y t h r o c y t e s i n b u f f e r s a l i n e w a s m i x e d w i t h t h e s a m e v o l u m e o f 1 % H 2 O 2 s o l u t i o n a n d t h e f i n a l m i x t u r e w a s i n c u b a t e d a t 3 7 o C f o r 2 h r s . A t t h e e n d o f i n c u b a t i o n t h e e x t e n t o f h a e m o l y s i s w a s d e t e r m i n e d b y m e a s u r i n g r e l e a s e d h a e m o g l o b i n i n t o t h e s u p e r n a t a n t b y a b s o r b a n c e m e a s u r e m e n t i n a s p e c t r o p h o t o m e t e r ( T u r n e r M o d e l 3 9 0 ) a t 5 4 0 n m a n d w a s e x p r e s s e d o n t h e 2 0 3 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 3 : 2 0 2 - 2 0 8 A l i s i e t a l . , 2 0 1 1

b a s i s o f m a x i m u m a b s o r b a n c e ( 1 0 0 % ) i n t h e a l i q u o t s o f e r y t h r o c y t e c o m p l e t e l y h a e m o l y s e d i n d i s t i l l e d w a t e r . M e a s u r e m e n t o f M e t h a e m o g l o b i n ( H i ) i n b l o o d M e t h a e m o g l o b i n h a s a m a x i m u m a b s o r p t i o n a t 6 3 0 n m . W h e n c y a n i d e i s a d d e d t h i s a b s o r p t i o n b a n d d i s a p p e a r s a n d t h e r e s u l t i n g c h a n g e i n a b s o r b a n c e i s d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e c o n c e n t r a t i o n o f H i . T o t a l H a e m o g l o b i n i n t h e s a m p l e i s t h e n m e a s u r e d a f t e r c o m p l e t e c o n v e r s i o n t o H i C N b y t h e a d d i t i o n o f f e r r i c y a n i d e - c y a n i d e r e a g e n t u s i n g t h e m e t h o d o f E v e l y n a n d M a l l o y ( 1 9 3 8 ) . B r i e f l y , 0 . 2 m l s o f b l o o d w a s l y s e d i n a s o l u t i o n c o n t a i n i n g 4 m l o f b u f f e r a n d 6 m l o f n o n i d e t P 4 0 . T h e l y s a t e w a s d i v i d e d i n t o t w o e q u a l v o l u m e s ( A a n d B ) . T h e a b s o r b a n c e o f A w a s m e a s u r e d i n a s p e c t r o p h o t o m e t e r a t 6 3 0 n m ( D 1 ) . 1 d r o p o f K C N s o l u t i o n w a s a d d e d a n d a b s o r b a n c e w a s m e a s u r e d a f t e r m i x i n g ( D 2 ) . 1 d r o p o f K 3 F e ( C N ) 6 w a s a d d e d t o s o l u t i o n B a n d a f t e r 5 m i n s a b s o r b a n c e w a s m e a s u r e d a t t h e s a m e w a v e l e n g t h ( D 3 ) . T h e n 1 d r o p o f K C N w a s a d d e d t o s o l u t i o n t o B a n d a b s o r b a n c e w a s m e a s u r e d a f t e r m i x i n g ( D 4 ) . M e a s u r e m e n t s w e r e m a d e a g a i n s t a b l a n k c o n t a i n i n g b u f f e r a n d d e t e r g e n t i n t h e s a m e p r o p o r t i o n a s p r e s e n t i n t h e s a m p l e . % m e t h a e m o g l o b i n c o n c e n t r a t i o n w a s c a l c u l a t e d t h u s : % M e t h a e m o g l o b i n = D 1 - D 2 C 1 0 0 D 3 - D 4 M e a s u r e m e n t o f L i p i d P e r o x i d a t i o n L i p i d p e r o x i d a t i o n i n t h e e r y t h r o c y t e w a s d e t e r m i n e d s p e c t r o p h o t o m e t e r i c a l l y b y a s s e s s i n g t h e l e v e l o f t h i o b a r b i t u r i c a c i d r e a c t i v e s u b s t a n c e ( T B A R S ) a s d e s c r i b e d b y L i u e t a l . ( 1 9 9 0 ) . A b s o r b a n c e w a s m e a s u r e d a t 5 3 2 n m u s i n g a s p e c t r o p h o t o m e t e r t o k n o w M a l o n y l d i a l d e h y d e ( M D A ) a n e n d p r o d u c t o f l i p i d p e r o x i d a t i o n , w h i c h r e a c t s w i t h t h i o b a r b i t u r i c a c i d t o f o r m p i n k c h r o m o g e n – t h i o b a r b i t u r i c a c i d r e a c t i v e s u b s t a n c e . C a l c u l a t i o n s w e r e m a d e u s i n g a m o l a r e x t i n c t i o n c o e f f i c i e n t o f 1 . 5 6 × 1 0 5 M − 1 c m − 1 a n d e x p r e s s e d a s m i c r o m o l e s / l . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s D a t a o b t a i n e d f r o m t h e s t u d y w e r e a n a l y z e d b y t h e u s e o f t w o - w a y a n a l y s i s o f v a r i a n c e ( A N O V A ) a n d v a l u e s f o r P < 0 . 0 5 w e r e c o n s i d e r e d s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N P r e - e c l a m p s i a i s a s s o c i a t e d w i t h a f i v e - f o l d i n c r e a s e i n p r e n a t a l m o r t a l i t y a n d i t s s o c i o e c o n o m i c i m p a c t o n d e v e l o p i n g c o u n t r i e s i s h u g e , i t s p a t h o p h y s i o l o g i c a l c h a n g e s i n c l u d e e l e v a t e d s y s t e m i c v a s c u l a r r e s i s t a n c e , g e n e r a l i z e d v a s o c o n s t r i c t i o n , a n d a c t i v a t i o n o f t h e c o a g u l a t i o n c a s c a d e , a l l o f w h i c h m a y b e e x p l a i n e d b y d i s r u p t i o n o f n o r m a l m a t e r n a l e n d o t h e l i a l f u n c t i o n ( L ó p e z - J a r a m i l l o e t a l . , 2 0 0 1 ) . E f f e c t o f p r e - e c l a m p s i a o n h y d r o g e n p e r o x i d e i n d u c e d h a e m o l y s i s i n e r y t h r o c y t e s ( f i g u r e 1 ) , s h o w s t h a t e r y t h r o c y t e s f r o m p r e - e c l a m p t i c p a t i e n t s u n d e r w e n t m o r e l y s i s t h a n e r y t h r o c y t e s f r o m t h e n o r m a l p r e g n a n t c o n t r o l ( P C ) a n d t h e n o n - p r e g n a n t c o n t r o l ( N P C ) . I t i s k n o w n t h a t t h e i n c r e a s e d l y s i s r e s u l t s f r o m o x i d a t i v e d a m a g e t o t h e e r y t h r o c y t e m e m b r a n e , c a u s i n g a d e c r e a s e i n m e m b r a n e f l u i d i t y a n d r e d u c i n g i t s a b i l i t y t o w i t h s t a n d o s m o t i c c h a n g e s . H y d r o g e n p e r o x i d e p a r t i c i p a t e s i n t h e H a b e r – W e i s s r e a c t i o n : O 2 • ˉ + H 2 O 2 → O 2 + • O H + O H ˉ . I n c r e a s e i n t h e H 2 O 2 i n d u c e d h a e m o l y s i s i n p r e - e c l a m p s i a c o u l d i n d i c a t e a l e s s e r a b i l i t y t o n e u t r a l i z e h y d r o g e n p e r o x i d e ( H 2 O 2 + 2 H + + 2 e ˉ → 2 H 2 O ) . O u r o b s e r v a t i o n c o u l d m e a n t h a t t h e r e i s a d e c r e a s e d a n t i o x i d a n t c a p a c i t y i n p r e - e c l a m p s i a . I n c r e a s e i n o s m o t i c l y s i s h a v e b e e n r e p o r t e d i n p r e - e c l a m p s i a i n t h e u n i t e d k i n g d o m a n d t h e N e t h e r l a n d ( C o u r i n n e e t a l . , 1 9 9 8 ; A r m u t c u , 2 0 0 5 ) . E x c e s s i v e f o r m a t i o n o f m e t h a e m o g l o b i n w a s s e e n i n t h e e r y t h r o c y t e s o f t h e p r e c l a m p t i c p a t i e n t ( f i g u r e 2 ) i n c o m p a r i s o n w i t h t h e c o n t r o l g r o u p s . T h i s c o u l d b e a s a r e s u l t o f t h e o x i d a t i o n o f e r y t h r o c y t e p r o t e i n ( h a e m o g l o b i n ) w h i c h l e a d s t o a c c u m u l a t i o n o f m e t h a e m o g l o b i n . T h e a b o v e i s s i m i l a r t o a c c u m u l a t i o n o f m e t h a e m o g l o b i n s e e n i n J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 3 : 2 0 2 - 2 0 8 2 0 4 A l i s i e t a l . , 2 0 1 1 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 N P C P C P E % H y d r o g e n P e r o x i d e i n d u c e d h e m o l y s i s F i g u r e 1 : E f f e c t o f p r e - e c l a m p s i a o n h y d r o g e n p e r o x i d e - i n d u c e d h a e m o l y s i s