Тучные клетки (ТК) — мультифункциональные, широко распространенные в тканях организма человека клетки врожденной иммунной системы. ТК генерируются из CD34+/CD117+ плюрипотентных клеток-предшественников костного мозга, которые мигрируют на периферию к органам-мишеням, где под влиянием локальных ростовых факторов, включающих интерлейкины (IL) 9, 10, 3, 4, 33, хемокин подсемейства CXC (CXCL12), фактор роста нервов (NGF), трансформирующий фактор роста (TGF)-β и фактор роста стволовых клеток (SCF), завершают свою дифференцировку и созревание, формируя пул высокодифференцированных тканерезидентных ТК [1, 2].

Ранее ТК рассматривали исключительно в качестве медиаторов аллергических реакций, однако в настоящее время установлена их ключевая роль в регуляции процессов врожденного и приобретенного иммунитета, развитии аутоиммунных заболеваний, поддержании тканевого гомеостаза благодаря экспрессии ими широкого спектра рецепторов и биологически активных веществ. Функциональная и фенотипическая гетерогенность ТК зависит от окружающих тканевых цитокинов и контролируется синергическими или ингибирующими взаимодействиями различных систем рецепторов ТК. Связывание рецепторов с соответствующими лигандами приводит к активации ТК и запуску разных сигнальных путей [3].

Активация ТК сопровождается дегрануляцией и освобождением многочисленных биологически активных медиаторов как предварительно сформированных и сохраняемых в гранулах (гистамин, TNF-α, гепарин, лизосомальные гидролазы и протеазы), так и de novo синтезируемых (TNF-α, IL 6, 13, 1, 5, GM-CSF, лейкотриены и простагландины), а также локализованных в цитоплазме многочисленных цитокинов и ростовых факторов [4].

ТК человека в отличие от ТК животных могут участвовать во многих циклах активации и секреции медиаторов из-за их способности к формированию новых гранул после предыдущей дегрануляции [5]. У человека описано два основных подтипа ТК, различающихся по тканевой локализации, содержанию сериновых протеаз в их гранулах и функциональным свойствам. Клетки одного из них продуцируют только триптазу, другого — триптазу, химазу, карбоксипептидазу A и катепсин G [6, 7].

Участию ТК в процессах репродукции посвящен ряд исследований, в том числе с использованием экспериментальных моделей. ТК обнаружены в репродуктивном тракте женщин на всех сроках беременности и показана их роль в фундаментальных процессах, ассоциированных с беременностью. Однако работы, определяющие вклад ТК в развитие акушерской патологии, немногочисленны и порой противоречивы.

Ключевыми этапами, определяющими успешное развитие беременности, являются имплантация, плацентация, создание иммунотолерантного микроокружения для развивающегося плода и подготовка к родам [8]. Эти этапы происходят в результате сложных молекулярных и клеточных взаимодействий при непосредственном участии разных иммунных клеток [9].

Данный обзор посвящен значению ТК и их медиаторов в физиологическом течении беременности, а также вкладу ТК в патогенетические механизмы осложнений беременности.

Локализация ТК в матке

ТК присутствуют в матке женщин, их количество значительно снижается в постменопаузе и повышается при наступлении беременности [10—13]. Анализ экспрессии рецепторов стероидных гормонов показал, что аналогично другим иммунным клеткам матки, включая маточные натуральные киллеры (НК), маточные ТК имеют ERβ+/ERα-/PR-/GR+ фенотип, т.е. их функционирование регулируется эстрогенами и глюкокортикоидами [14].

На протяжении менструального цикла количество маточных ТК меняется незначительно. Подтип ТКтх выявляется в базальном слое эндометрия и в миометрии, ТКт — в функциональном слое слизистой оболочки тела матки. Эти данные подтверждают различия в клеточном составе и уровне цитокинов/хемокинов между функциональным слоем эндометрия и отделом, включающим базальный слой слизистой оболочки тела матки и миометрий. Активация с последующей дегрануляцией ТК, расположенных в эндометрии, отмечается в течение ранней и средней стадий фазы секреции, накопление вновь синтезируемых гранул с медиаторами — во время поздней стадии фазы секреции, менструации и фазы пролиферации. ТК, локализованные в миометрии, находятся в состоянии покоя в течение фазы пролиферации и активируются во время средней стадии фазы секреции и менструации [14, 15].

Продуцируемая ТК триптаза индуцирует выработку металлопротеиназ (MMP) клетками эндометриальной стромы, которые в свою очередь способствуют разрушению компонентов внеклеточного матрикса при менструации, а химаза участвует в регуляции роста артериол в течение ранней и средней стадий фазы секреции, сокращении гладкомышечных волокон матки во время менструации [9].

Имплантация и плацентация

Имплантация и плацентация — необходимые этапы становления и развития беременности. Участие ТК в имплантации связано с продукцией ими лейкемия-ингибирующего фактора (leukemia inhibitory factor, LIF) — основного регулятора дифференцировки цитотрофобласта во вневорсинчатый трофобласт и синцитиотрофобласт. При этом решающее значение для функционирования ТК и секреции LIF имеет децидуализация клеток эндометриальной стромы. Децидуальная ткань отличается повышенной экспрессией мРНК SCF, которая в свою очередь стимулирует увеличение количества ТК и вследствие этого возрастание экспрессии мРНК LIF [16].

Роль ТК в имплантации убедительно доказана на модели мышей с мутацией гена kit13, приводящей к нарушению взаимодействия рецептора тирозинкиназы (c-Kit) и его лиганда SCF, вызывающей тяжелый дефицит ТК, но не влияющей на популяцию B- и T-лимфоцитов, макрофагов, дендритных клеток, периферических НК и базофилов. Недостаточность ТК была связана со значительно меньшим количеством имплантированных бластоцист по сравнению с таковым у генетически немодифицированных самок. Имплантация полностью восстанавливалась при системном или локальном введении ТК, полученных из костного мозга самок дикого типа [17, 18].

Ремоделирование спиральных артерий (СА) матки представляет важный этап имплантации и плацентации. Децидуальные НК являются основными иммунными клетками, ответственными за ремоделирование СА. Однако показано, что ТК также способствуют данному процессу [7, 19]. В процессе перестройки при участии вневорсинчатого трофобласта утрачивается мышечно-эластическая оболочка СА, в результате чего увеличивается просвет артерий, снижается резистентность кровотока, что обеспечивает оптимальное кровоснабжение плаценты и трофику плода [20, 21]. При наступлении беременности ТК локализуются в непосредственной близости от вневорсинчатого трофобласта и посредством секреции разных медиаторов — тканевого активатора плазминогена (tPA), активатора плазминогена урокиназного типа (uPA), ингибитора активатора плазминогена (PAI-1), сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF-A), MMP9, триптазы и химазы участвуют в регуляции процесса ремоделирования СА [13, 17, 22].

На моделях in vivo было показано, что по сравнению с нормальными самками мыши с дефицитом ТК отличались аномальным ремоделированием СА, проявляющимся в увеличении толщины стенки и сужении просвета СА [23, 24].

Основными эффекторными молекулами ТК, участвующими в процессах ремоделирования СА, являются химазы. В экспериментах in vitro было установлено, что химаза контролирует основные этапы ремоделирования СА: способствует разрушению внеклеточного матрикса, индуцирует апоптоз гладкомышечных клеток сосудов, стимулирует миграцию трофобласта. Кроме того, химазы участвуют в трансформации пропептидов MMP2 и MMP9 в их активные формы, которые в свою очередь регулируют цитотрофобластическую инвазию. Дефицит химазы приводит к нарушению ремоделирования СА, аналогичному такового при недостаточности маточных НК и маточных ТК, и проявляется снижением массы ниже 10-го перцентиля у 40% плодов [25].

Формирование иммунотолерантности

Как известно, иммунные клетки способствуют созданию толерогенного микроокружения для плода, экспрессирующего отцовские антигены. Описано несколько механизмов участия ТК в этом процессе. Один из них заключается во взаимодействии ТК плаценты с регуляторными Т-лимфоцитами (РТЛ) децидуальной ткани. Активированные РТЛ супрессируют IgE-опосредованную активацию/дегрануляцию ТК, одновременно с этим секретируемый РТЛ IL-9 приводит к высвобождению ТК противовоспалительных цитокинов TGF-β и IL-10, способствующих ослаблению иммунной реакции [7]. Второй механизм связан с наличием на ТК рецептора KIR2DL4/CD158d, который ранее считался специфическим только для НК. Взаимодействие этого рецептора с HLA-G, который экспрессируется на клетках трофобласта, подавляет цитотоксичность децидуальных НК в отношении полуаллогенного эмбриона [26].

Подготовка к родам

Ряд данных клинических и экспериментальных исследований свидетельствует об участии ТК в созревании шейки матки и регуляции ее сократительной деятельности. Так, количество ТК в биоптатах шейки матки у женщин при срочных родах оказалось значительно большим, чем у беременных в I триместре [27]. Сократимость фрагментов миометрия нижнего маточного сегмента рожениц значительно возрастала после воздействия препарата, стимулирующего дегрануляцию ТК, а стабилизатор ТК ингибировал сократительную активность миометрия [28]. Гистамин усиливал сократимость фрагментов миометрия крыс и морских свинок, его эффект отменялся антигистаминовыми препаратами [29, 30]. Воздействие аллергена ex vivo вызывало немедленное резкое увеличение частоты и силы сокращения фрагментов миометрия беременных и небеременных женщин с аллергией на амброзию, приводящей к системной активации ТК [13]. Введение овальбумина на 40—50-й день беременности морским свинкам, предварительно иммунизированным этим антигеном, вызывало у них преждевременные роды. Терапия антагонистом Н1- рецепторов гистамина пролонгировала срок беременности [31]. Таким образом, физиологическая активация ТК может быть ответственна за подготовку к своевременным родам, тогда как аллергическая активация ТК — за индукцию преждевременных родов.

Противоположные результаты представили F.M. Menzies и соавт. [32], в своей работе ученые подтвердили наличие ТК в теле и шейке матки у женщин и мышей, однако не обнаружили отличий в течении беременности и времени начала родов у самок мышей дикого типа и мутантных самок с отсутствием ТК. Такое расхождение данных можно объяснить тем, что ТК не являются единственными рекрутированными в матку иммунными клетками и в отсутствие ТК провоспалительный каскад может регулироваться другими популяциями лейкоцитов.

Осложнения беременности

Внутриутробная задержка роста и развития плода

Данные о локализации и функции децидуальных ТК при задержке роста плода (ЗРП) немногочисленны. Так, M.H Schoots и соавт. [33] провели исследование подклассов ТК в децидуальной оболочке и плаценте 250 женщин, новорожденные которых имели массу тела меньше 3-го перцентиля в 81,2% случаев. При ЗРП в децидуальной оболочке выявлено значительное уменьшение количества химазаположительных ТК, тогда как количество ТК, продуцирующих триптазу, не отличалось от нормы. ТК располагались вблизи сосудов или среди других воспалительных клеток. Количество и распределение ТК в плаценте при ЗРП и физиологической беременности не различались. Авторы предполагают, что при осложнениях беременности сдвигается баланс между двумя подтипами ТК, продуцируюшими различающиеся наборы цитокинов и медиаторов [33].

Клеточные механизмы ЗРП и взаимодействие ТК и НК, участвующие в ремоделировании СА, были исследованы N. Meyer и соавт. [23, 24] на моделях аллогенной беременности у самок мышей C57BL/6J с мутациями, вызывающими дефицит ТК или НК, и с сочетанным отсутствием ТК и НК. Анализ массы плодов на 18-й день беременности и новорожденных показал, что селективное удаление НК оказывает минимальное влияние на рост плода, отсутствие ТК приводит к ЗРП у каждого 4-го плода, а сочетанный дефицит ТК и НК нарушает рост более чем у половины потомства. При ультразвуковом мониторировании беременных самок, лишенных одновременно НК и ТК, обнаружили уменьшение размера зоны имплантации, начиная с середины беременности, в последующем — уменьшение плаценты, патологический кровоток в артерии пуповины [34]. Примечательно, что у мышей с дефицитом ТК количество НК в матке заметно увеличивалось по сравнению с животными дикого типа, напротив, у мышей с дефицитом НК значительно возрастало количество ТК и ТК-специфических протеаз. Данные позволяют заключить, что компенсаторные взаимозаменяемые эффекты этих клеток в маточно-плацентарной области способствуют росту и развитию плода [24].

Невынашивание беременности

Результаты исследований ТК при данной патологии неоднозначны. Так, в работе L. Marx и соавт. [35] показано более чем 10-кратное увеличение числа ТК в децидуальной ткани женщин с самопроизвольными абортами по сравнению с их числом при искусственном прерывании нормальной беременности. Однако эти данные не позволяют судить о том, является ли увеличение числа ТК фактором риска или следствием самопроизвольного аборта, поскольку исследование не включало группу женщин с привычным невынашиванием беременности. Количество ТК в плаценте при самопроизвольных абортах также превышало показатель нормы. Несмотря на отсутствие статистической значимости, наибольшее увеличение количества плацентарных химазаположительных ТК отмечали при пороках развития/хромосомных аберрациях плода [36]. У пациенток с привычным невынашиванием беременности по сравнению с фертильными женщинами было значимо большее количество ТК в эндометрии в период имплантационного окна, увеличивалась экспрессия мРНК различных медиаторов ТК, включая SCF, триптазу, гепарансульфат, металлопротеиназу MMP2, создающих провоспалительный фон. На основании этого было высказано предположение, что механизм развития привычного невынашивания беременности подобен прогрессированию аутоиммунных заболеваний [37]. Увеличение числа ТК на границе мать—плод также отмечено у самок мышей с высоким уровнем спонтанных абортов (♀CBAx♂DBA) на позднем сроке беременности (18 дней) по сравнению с фертильным контролем (♀CBAx♂Balb/c). При этом ТК наряду с макрофагами в наибольшем количестве выявлялись вблизи резорбирующихся эмбрионов. На основании того, что ТК и макрофаги являются мощными продуцентами провоспалительного цитокина IL-6, авторы предположили его абортогенную функцию [38].

Однако C. Ueshima и соавт. [26] при самопроизвольных абортах у женщин, длительно применявших подавляющие активность ТК глюкокортикостероидные препараты в связи с аутоиммунным заболеванием, трансплантацией почки или печени, наблюдали уменьшение количества децидуальных ТК и низкую экспрессию в ТК рецептора KIR2DL4/CD158d, стимуляция которого приводит к продукции LIF, по сравнению с этими показателями у пациенток с самопроизвольным абортом, однако имеющими неоднократные роды в анамнезе. На модели спонтанных абортов (♀CBAx♂DBA), характеризующейся дефицитом РТЛ, было показано, что с наступлением беременности количество децидуальных ТК не возрастало и на ранних сроках (0—5 дней) было значимо меньше, чем у самок с нормально развивающейся беременностью. Введение РТЛ, полученных от фертильных самок, резко уменьшало уровень эмбриональных потерь, увеличивало число ТК и повышало уровень экспрессии их специфической протеазы MCPt-1. У сохранившихся плодов на 12-й день беременности отмечали нормализацию размеров плаценты и полную перестройку СА [39]. Эти данные впервые продемонстрировали необходимость взаимодействия ТК и РТЛ для развития беременности.

Значение ТК в развитии преэклампсии

По данным литературы [40], ТК участвуют в системных реакциях, сопровождающих преэклампсию (ПЭ), однако не играют ведущей роли в патогенетических механизмах заболевания. При этом научные исследования, касающиеся непосредственно значения ТК в развитии ПЭ, ограничены и противоречивы. M. Broekhuizen и соавт. [41] выявили иммунологические различия ранней и поздней ПЭ в результате анализа экспрессии генов, относящихся к иммунным клеткам, полученные результаты были подтверждены с помощью иммуногистохимического метода с использованием специфических антител. По сравнению с плацентами женщин с поздней ПЭ и неосложненной беременностью в плацентах беременных с ранней ПЭ обнаружено сниженное содержание ТК, макрофагов, системы комплемента, толл-подобных рецепторов. По мнению авторов, отсутствие этих изменений в плацентах женщин с поздней ПЭ указывает на различные иммунологические особенности и, соответственно, патогенетические механизмы возникновения обоих типов ПЭ. Манифестация ранней ПЭ и нередко задержка роста плода ассоциированы с уменьшением содержания ТК, нарушением ремоделирования СА и развитием фетальных сосудов.

В других исследованиях приведены иные результаты. Так, Y. Wang и соавт. [42] изучали генетическую предрасположенность женщин к развитию патологической воспалительной реакции как этапу патогенеза ПЭ, поскольку степень выраженности воспаления отражается на тяжести клинических проявлений. При оценке экспрессии генов воспаления в плацентах женщин с ПЭ и неосложненной беременностью была установлена разница в экспрессии генов РТЛ, моноцитов и нейтрофилов, а наибольшее отличие касалось ТК, экспрессия генов которых значительно преобладала у пациенток с ПЭ. Полученные данные позволили авторам предположить наличие аномальной активации ТК, приводящей к возникновению ПЭ.

G. Szewczyk и соавт. [43], изучая проангиогенную активность ТК в плаценте, обнаружили снижение количества ТК у пациенток с ПЭ по сравнению с женщинами с неосложненной беременностью при одновременном увеличении их плотности и повышенной концентрации гистамина. Авторы предположили, что при ПЭ чувствительность к гистамину и/или другим проангиогенным факторам, выделяемым ТК, снижается, уменьшенное среднее число ТК в сочетании с повышенной концентрацией гистамина указывает на предшествующую интенсивную дегрануляцию ТК, представляющую компенсаторную реакцию в ответ на несоответствующее развитие сосудистой сети. Необходимо добавить, что G. Szewczyk и соавт. [43] в плацентах женщин с ПЭ отметили уменьшение соотношения площади сосудов к общей площади ткани плаценты, которое было ассоциировано с увеличением пролиферации фибробластов и, как следствие, с фиброзом стромы ворсин. Поскольку ТК выделяют коллагеназы и желатиназы, разрушающие внеклеточный матрикс, длительная стимуляция ТК в условиях гипоксии, свойственной ПЭ, может приводить к увеличению коллагенолитической активности и накоплению низкомолекулярных фрагментов коллагена, индуцируя пролиферацию фибробластов и гладкомышечных клеток [44, 45].

Нельзя исключить участия ТК в развитии артериальной гипертензии и протеинурии при ПЭ. Доказано, что химаза, секретируемая ТК, способствует выработке ангиотензина II из его предшественника ангиотензина I. В свою очередь, ангиотензин II активирует ренин-ангиотензиновую систему, что приводит к развитию и поддержанию артериальной гипертензии и повреждению почек [46]. Сообщается, что ингибирование химазы предотвращает возникновение альбуминурии у лабораторных мышей с экспериментальным диабетом [47].

Заключение

ТК представляют многофункциональные клетки, которые присутствуют в эндометрии женщин в разном количестве в зависимости от возраста, фазы менструального цикла, наличия беременности. ТК участвуют в циклической трансформации слизистой оболочки тела матки, при наступлении беременности играют важную роль в процессе имплантации и плацентации, формировании иммунотолерантного состояния матери по отношению к плоду. Осложнения беременности сопровождаются вариабельным содержанием ТК, связанным с дисбалансом сигналов от окружающих факторов, влияющих на их количество, активацию и репертуар продуцируемых ими медиаторов. Фрагментарность и неоднозначность данных о вкладе ТК в ключевые процессы становления и развития беременности и их участии в патогенетических механизмах осложнений беременности требуют дальнейших сопоставимых по дизайну клинических и экспериментальных исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.