Огромное число живых существ на планете Земля размножается половым путем, который обеспечивает им важное преимущество — возможность комбинировать генетический материал, а следовательно — привносить разнообразие, столь существенное для выживания и эволюции вида. Более сложные формы жизни — позвоночные — приобрели высокоразвитую систему специфического иммунитета, защищающую их от патогенов, однако, этой системе было суждено рано или поздно прийти к конфликту с развивающимся внутри организма матери эмбрионом, который несет на себе признаки чужеродности в виде антигенов отца. От агрессии со стороны иммунной системы матери плод можно было защитить, сократив время его внутриутробного развития, но дополнив его последующим «донашиванием» вне материнского организма, как это происходит у яйцекладущих и сумчатых животных. Но дальнейшее развитие млекопитающих предпочло полное и более длительное развитие плода в организме матери и потребовало создания таких механизмов регуляции иммунного ответа, которые обеспечивали бы неприкосновенность плода на всем протяжении беременности [1]. Полученные в последние годы данные говорят о том, что таких механизмов несколько.

Впервые идею о том, что полу-аллогенный плод идентичен аллотрансплантату, частично совпадающему по антигенам главного комплекса гистосовместимости (МНС), высказал Питер Медавар в 1953 г. [2]. Антигены МНС матери и отца экспрессируются клетками плода кодоминантно, т. е. в равной степени. Таким образом, если аллели МНС отца полностью отсутствуют у матери, 50% этих молекул, унаследованные плодом, являются для матери аллоантигенами. Распознавание отцовских антигенов МНС материнскими Т-лимфоцитами должно приводить к активации последних и отторжению плода. Однако этого не происходит. Более того, отторжения плода не происходит даже в случае его 100% чужеродности, что имеет место при суррогатном материнстве. Медавар предположил три различных механизма защиты плода от отторжения: 1) существование анатомического барьера между матерью и плодом; 2) отсутствие аллоантигенов у эмбриона/плода; 3) модификация иммунной системы матери. В настоящее время можно сказать, что все три механизма участвуют в успешной беременности, что тот или иной механизм может преобладать в определенные отрезки времени, и что ни один из этих механизмов не обладает полным совершенством.

Каким же образом организм женщины приспосабливает иммунную систему к нуждам беременности?

Сперматозоид антигенно чужероден женщине и может вызывать гуморальный иммунный ответ. Антиспермальные антитела агглютинируют сперматозоиды, лишают их подвижности, могут блокировать акросомы и быть причиной бесплодия, но клеточная цитотоксичность по отношению к сперматозоидам, по-видимому, неэффективна из-за их многочисленности, высокой подвижности и практического отсутствия экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости, МНС [3]. Фаллопиевы трубы, в которых происходит оплодотворение, содержат факторы, подавляющие активность системы комплемента — CD46, CD55, CD59 [4] и препятствуют комплементопосредованному лизису раннего эмбриона при наличии у матери антител к МНС антигенам отца, вызванных иммунизацей в ходе предыдущей беременности. В семенной плазме обнаружены растворимые факторы, такие как TGF-β и CD38, которые, вероятно, участвуют в подготовке матки к толерантности, и при отсутствии которых частота успешных зачатий снижается [5, 6].

Преимплантационный эмбрион также не экспрессирует молекул МНС и, вдобавок, окружен zona pellucida, которая защищает его от гуморальных факторов иммунитета, таких как антитела. После прикрепления в матке фертилизационная мембрана растворяется, и эмбрион становится чувствительным к иммунной атаке. Тем не менее никакой атаки на эмбрион в норме не происходит. Вместо этого происходит врастание принадлежащих эмбриону клеток трофобласта в эндометрий матери и установление границы между матерью и плодом — плаценты.

Плацента является уникальным органом, устанавливающим контакт между кровью матери и плода с целью передачи питательных веществ, кислорода и других факторов, необходимых для развития плода и его защиты. Материнская часть плаценты — децидуальная оболочка — формируется из соединительной ткани матки и содержит кровяные лакуны, в которые погружены ворсины трофобласта, принадлежащие плоду, и материнская кровь отделена от крови плода тремя—четырьмя слоями трофобласта. Таким образом, плацента является механическим барьером для материнских клеток, система кровообращения плода не является прямым продолжением сосудистой системы матери, и клетки матери в норме не проникают в циркуляцию плода. Проникновение материнских клеток иммунной системы в трофобласт является серьезной патологией, сопровождающейся прерыванием беременности, и вызывается инфекционными или, зачастую, неизвестными причинами.

Клетки трофобласта играют ключевую роль в создании материнской толерантности: именно они ведут основные «дипломатические переговоры» с иммунной системой матери. Экспрессия молекул МНС I (А и В) и II класса (DQ, DP и DR) на трофобласте снижена или отсутствует, поэтому он не может быть легкой мишенью для цитотоксических Т-клеток матери. Само по себе отсутствие большинства молекул МНС на плодной ткани плаценты, видимо, не является определяющим условием, так как толерантность к плоду развивается даже тогда, когда классические молекулы МНС принудительно экспрессированы у трансгенных животных [7].

Отсутствие на клетках классических антигенов МНС обычно является сигналом для активации натуральных киллеров (NK-клеток), однако этого не происходит, поскольку клетки трофобласта экспрессируют неполиморфные молекулы HLA-G, которые распознаются децидуальными NK (dNK) клетками как ингибирующий сигнал [8]. Результатом такого распознавания является не цитотоксичность dNK клеток, а секреция ими цитокинов, которые устанавливают молекулярный фон, способствующий толерантности и дальнейшему развитию плаценты [15]. Клетки трофобласта экспрессируют множество других факторов, например, белки-регуляторы комплемента, IL-10, FasL и др., о которых будет подробнее сказано ниже.

Плацента также выполняет важную гормональную функцию, и продуцируемые ей гормоны и цитокины оказывают мощное локальное и системное толерогенное действие. Наиболее важные из этих механизмов будут рассмотрены далее.

Стероидные гормоны прогестерон (Р4) и эстрадиол (Е2), а также хорионический гонадотропин (CG) являются фундаментальными для беременности. Р4 считается незаменимым гормоном беременности. В начале беременности Р4 cекретируется желтым телом под действием CG, а затем плацента сама начинает секретировать его. Р4 подготавливает матку к имплантации эмбриона, стимулируя дифференциацию децидуальных клеток из стромы и снижая сократительную способность матки, a прекращение его секреции вызывает роды [9].

Е2 является основным эстрогеном репродуктивного возраста и продуцируется яичниками и, в меньшей степени, корой надпочечников и жировой тканью. Е2 во время беременности секретируется растущей плацентой и обеспечивает маточное кровоснабжение и рост миометрия [10].

CG — гетеродимерный гликопротеин, который секретируется синцитиотрофобластом, и основная функция которого — стимуляция продукции Р4 желтым телом, инвазии трофобласта и ангиогенеза [11]. Уровень CG растет в I триместре беременности, достигает пика на 9—12-й неделе и затем снижается к моменту родов [12].

Биологический эффект Р4 на иммунную систему матери опосредуется прогестерониндуцируемым блокирующим фактором (PIBF) — 34-kDa белком, продуцируемым лимфоцитами, который подавляет дегрануляцию NK-клеток и способствует синтезу противовоспалительных цитокинов [13]. Р4 подавляет секрецию макрофагами IL-1 и окиси азота — медиаторов с известной токсичностью в отношении беременности [14]. Активация дендритных клеток (DC) в присутствии Р4 приводит к снижению секреции провоспалительных цитокинов и способности стимулировать Т-клетки [15], а также к усилению секреции противовоспалительного цитокина IL-10 [16]. Макрофаги плодной части плаценты под действием Р4 активируют секрецию иммуносупрессивного PGE2, также, очевидно, способствуя сохранению беременности [17]. Именно Р4 считают важнейшим фактором, вызывающим «альтернативную» активацию макрофагов [18]. Р4 и Е2 влияют на сдвиг баланса Т-клеток плаценты в сторону Th2 [19] и могут вызывать апоптоз эффекторных Т-лимфоцитов [20]. Р4 также является мощным индуктором молекул МНС-G [21], играющих важную роль в поддержании состояния толерантности матери к плоду (см. ниже).

Гормоны беременности способны вызывать индукцию регуляторных Т-лимфоцитов (Treg-клеток); их недостаточность связана с худшим прогнозом беременности, а низкие уровни экспрессии ключевого маркера Treg-клеток — FoxP3 связано с женским бесплодием [22]. Интересно, что инъекция Р4 небеременным мышам в дозах, обеспечивающих системные уровни этого гормона, наблюдаемые при беременности, приводило к такому же 2—4-кратному увеличению на периферии числа Treg-клеток, которое происходит при беременности [23].

Роль CG в индукции супрессорных Т-клеток была показана более 30 лет назад [24]. Сейчас стало известно, что CG привлекает Treg-клетки в трофобласт и усиливает способность децидуальных DC мышей индуцировать Treg-клетки [25, 26].

Активация комплемента во время беременности может происходить разными путями, например, в результате связывания антигенов плода с IgG матери, способным проникать через плаценту. Так, активация комплемента аутоантителами к фосфолипидам приводит к прерыванию беременности [27]. Защиту плода от повреждения, вызванного активированным комплементом, призваны осуществлять ингибиторы комплемента — мембранные белки CD55 (DAF), MCP, CD46 и CD59 (протектин), а также растворимые — фактор Н и C4bp, которые обнаружены в больших количествах в плаценте [28]. Различные нарушения физиологического протекания беременности — гестоз и спонтанные аборты сопровождаются нарушениями в системе комплемента [29].

MHC-G является неклассическим антигеном гистосовместимости, отличающимся низкой вариабельностью, в силу чего он не распознается иммунной системой как трансплантационный антиген. Его обнаружение на клетках трофобласта вызвало предположение о его возможном участии в создании толерантности матери к плоду [30].

Рецепторами MHC-G являются ILT2 (CD85j) и ILT4 (CD85d), которые экспрессированы на Т- и В-лимфоцитах, NK-клетках, моноцитах, макрофагах и DC [31]. Во время беременности на dNK-клетках появляется еще один рецептор 2DL4 (CD158d). Кроме того, МНС-G может взаимодействовать с молекулой CD8 на Т- и NK-клетках [32]. Взаимодействие МНС-G с этими рецепторами оказывает на клетки ингибирующий эффект. Культивирование клеток трофобласта, экспрессирующих MHC-G, подавляло функцию Т- и В-лимфоцитов, а также NK-клеток in vitro [33]. Дендритные клетки децидуальной оболочки плаценты (dDC-клетки) также экспрессируют MHC-G, и представление этими клетками антигенов Т-лимфоцитам также превращает последние в Treg [34].

МНС-G появляется на эмбрионе уже на стадии бластоцисты и сохраняется в течение всего срока беременности как в виде мембранной молекулы, так и в циркуляции, достигая пика концентрации в крови на 3-м месяце [35]. Низкие уровни экспрессии МНС-G в тканях плаценты характерны для гестоза [36], а отсутствие растворимого МНС-G на начальных этапах беременности ассоциируется с невынашиванием, преэклампсией и разрывами плаценты [37].

Натуральные киллеры децидуальной оболочки (dNK) представляют около 70% всех плацентарных лейкоцитов. Они либо рекрутируются из периферии в виде обычных NK-клеток, либо созревают из предшественников в децидуальной оболочке [38]. dNK-клетки имеют фенотип CD56+ CD16–, экспрессируют супрессорные молекулы галектин-1 и гликоделин-А и не обладают цитотоксичностью [39]. Вместо распознавания клеток трофобласта как мишени для цитотоксичности dNK-клетки секретируют ряд ангиогенных факторов, необходимых для васкуляризации плаценты [8]. Снижение числа dNK связано с задержкой роста плода и наблюдается при гестозе [40].

Макрофаги децидуальной оболочки (dMF) составляют около 20% всех лейкоцитов и являются главными антигенпредставляющими клетками плаценты [41]. Хотя dMF и могут секретировать окись азота и провоспалительные цитокины IL-1, IL-6 и TNF, анализ экспрессии генов позволяет признать их макрофагами М2, т. е. альтернативно-активированными и способными к иммунорегуляции [42]. dMF секретируют противовоспалительные медиаторы – PGE2, TGF-β, IL-4 и IL-10 и имеют низкие уровни экспрессии костимуляторных молекул CD80 и CD86 [43]. В результате взаимодействия dMF c dNK макрофаги секретируют индоламин-диоксигеназу (IDO), фермент-иммуномодулятор [44].

Кроме dMF, плацента содержит макрофаги плода — клетки Кащенко—Гофбауэра [41]. Эти клетки также обладают признаками М2, так как экспрессируют DC-SIGN, CD163, CD206 и фолатный рецептор FR-β. Тем не менее эти макрофаги обладают способностью активировать пролиферацию Т-лимфоцитов матери и секретировать IL-6 и IL-8 в ответ на бактериальный эндотоксин или вирусную РНК, что может означать их готовность участвовать в провоспалительных реакциях [45].

Т-клетки созревают в тимусе, где они выбирают фенотип CD4+ или CD8+ в процессе положительной селекции. В результате распознавания антигена, которое происходит в контексте других сигналов, CD4+ клетки становятся хелперами одного из трех основных типов: Th1, Th2 или Th17. Th1-клетки секретируют IFN-γ и TNF и, поскольку они являются основными в реакции отторжения трансплантата, именно их считают основной иммунологической угрозой беременности [46]. Th2-лимфоциты секретируют цитокины IL-4, IL-5 и IL-10, являются антагонистами клеток Th1 и считаются факторами, сдерживающими цитотоксические клеточные реакции, в том числе и отторжение плода [46]. Th17-лимфоциты секретируют IL-17. Существующие данные указывают на участие Th17-лимфоцитов в прерывании беременности и в преэклампсии, например, они в больших количествах накапливаются в периферической крови и в децидуальных тканях при спонтанных абортах [47].

СD8+ T-клетки являются, главным образом, цитотоксическими лимфоцитами и секретируют те же цитокины, что и Th1 клетки (IFNγ и TNF). При распознавании на клетке-мишени антигена, представленного молекулами MHC I класса, CD8+ лимфоциты убивают мишень посредством секреции перфорина и гранзима. Как упоминалось выше, для уменьшения вероятности такой атаки клетки трофобласта (принадлежащие плоду) подавляют экспрессию своих молекул МНС на мембране. У человека в децидуальном слое Т-клетки составляют 10—20% от общего числа лейкоцитов; около 60% из них являются CD8+ [48].

Особую субпопуляцию представляют регуляторные Т-клетки (Treg). Они представлены преимущественно CD4+ лимфоцитами, и в их функцию входит подавление иммунного ответа, например, на нормальную микрофлору, собственные антигены и на патогены после их элиминации [49]. Эти клетки экспрессируют транскрипционный фактор FoxP3 и поверхностные маркеры CD4 и CD25. Их основными цитокинами и инструментами подавления иммунных реакций являются IL-10 и TGF-β. Различают две субпопуляции Treg: натуральные (nTreg), происходящие непосредственно из тимуса и имеющие специфичность к аутоантигенам; и индуцируемые (iTreg), которые возникают на периферии из наивных CD4+ клеток в присутствие TGF-β и которые имеют транскрипционный фактор Helios [50]. В возникновении nTreg-клеток участвует лимфопоэтин стромы тимуса (TSLP), цитокин из семейства IL-7, секретируемый тельцами Гассаля [51]. Как было показано недавно, клетки трофобласта человека также секретируют TSLP и инструктируют dDC превращать CD4+ лимфоциты в Treg [52]. У женщин, страдающих спонтанными абортами или гестозом, содержание Treg в децидуальных тканях снижено [22].

Другие Т-лимфоциты плаценты, по-видимому, также могут выступать в роли регуляторных клеток. Так, регуляторную функцию могут осуществлять Т-лимфоциты, несущие γ/δ TCR, так как они экспрессируют высокие уровни IL-10 и TGF-β [53].

Среди В-лимфоцитов в последнее время также выделяют регуляторную субпопуляцию (Вreg), и их участие в толерантности беременных стало предметом интереса. Единого мнения относительно фенотипа Breg-клеток пока не сложилось, и под ними просто подразумевают В-лимфоциты, обладающие супрессорной активностью и секретирующие IL-10. Недавно было показано, что у человека Breg-клетки увеличиваются в I триместре беременности, а у женщин, страдающих спонтанными абортами, остаются на низком уровне, свойственном небеременным [50].

Регуляторными свойствами обладают и незрелые миелоидные клетки гранулоцитарного ряда (СD15+ CD66b+). Эти клетки находятся в большом количестве в пуповинной крови здоровых новорожденных, и их пропорция сильно возрастает в периферической крови беременных женщин. Супрессорные гранулоциты экспрессируют ферменты аргиназу-1 и iNOS, продуцируют кислородные радикалы при активации и способны подавлять активность Т-лимфоцитов [54].

Иммунопривелегированный статус плода поддерживается, в числе других, механизмами, отвечающими за апоптоз клеток иммунной системы. Среди молекул способных вызывать апоптоз, наиболее известны FasL и TRAIL, которые проявляют свою активность как мембранные белки. Обе эти молекулы экспрессированы клетками трофобласта [55], однако, как показали исследования последних лет, не в виде обычных мембранных белков, а в составе эндосом, и они оказывают свой эффект в форме экзосом — микровезикул, окруженных цитоплазматической мембраной, которые отпочковываются от клеток трофобласта [56]. Такой modus operandi может иметь преимущества в том, что защищает секретируемые FasL и TRAIL от протеолитической деградации и обеспечивает доставку апоптотического сигнала Т-лимфоцитам матери задолго до их физического контакта с клетками трофобласта.

Негативная костимуляция Т-клеток посредством взаимодействия PD1 с его лигандами PDL1 и PDL2 приводит к подавлению эффекторных функций CD8+ Т-клеток, обеспечивает периферическую толерантность и переключение хелперов с фенотипа Th1 на фенотип Treg [57]. PDL1 экспрессирован на клетках трофобласта, а PD1 — на Т- лимфоцитах матери. Блокада PDL1 у мышей с помощью антитела или в результате генетического нокаута приводила к прерыванию аллогенной (но не сингенной) беременности, сопровождавшемуся усилением аллореактивности и продукции IFN-γ. Наблюдаемый дефект материнской толерантности, по всей видимости, был обусловлен нарушением индукции Treg-клеток [58].

Другие пары костимуляторных молекул тоже могут вносить свой вклад в поддержание толерантности на границе мать—плод. Например, блокада взаимодействия ICOS c B7—H2 с помощью моноклональных антител к B7—H2 приводила к увеличению резорбции плодов в мышиной модели невынашивания аллогенной беременности, и это сопровождалось снижением выработки CD8+ Тreg, что свидетельствует в пользу участия ICOS—B7—H2 в физиологическом течении беременности [59].

Гликоделин-А — плацентарный гликопротеин с выраженными регуляторными свойствами – секретируется в амниотическую жидкость и в циркуляцию клетками децидуальной оболочки под действием P4 [60]. Взаимодействуя с мембранной молекулой СD45, он вызывает апоптоз Т-лимфоцитов, особенно Th1, и может сдвигать баланс хелперов в сторону Th2 [61], т. е. способствовать нормальной беременности. Концентрации гликоделина понижены у женщин с бесплодием неясного генеза и склонностью к спонтанным абортам [62].

Фермент индоламин-2,3-диоксигеназа (IDO) экспрессируется эндотелиальными клетками и макрофагами плаценты и, катаболизируя триптофан, оказывает супрессорное действие на Т-лимфоциты [44]. У человека содержание IDO в плаценте при преэклампсии оказывается сниженным по сравнению с неосложненной беременностью [63].

Галектин-1 экспрессируется в плаценте и участвует в самых разнообразных процессах, связанных с беременностью, включая индукцию толерантности, инвазию трофобласта и ангиогенез [64]. Он появляется на самых ранних стадиях беременности как в тканях матери, так и плода, и его концентрации нарастают и остаются высокими в циркуляции. Уровень плацентарного галектина у женщин со спонтанными абортами ниже, чем при нормальной беременности, и его снижение в крови при нормальных уровнях CG служит прогностическим фактором прерывания беременности. Галектин-1 участвует в тонкой регулировке баланса цитокинов Th1 и Th2, который важен для успешного протекания беременности, а его продукция dNK-клетками обеспечивает апоптоз децидуальных CD8+ Т-лимфоцитов [65].

Гликопротеины, специфичные для беременности (PSG), синтезируются в большом количестве трофобластом и обладают способностью индуцировать секрецию TGF-β и IL-10 моноцитами и макрофагами [66]. Пониженные концентрации cуммарных PSG ассоциируют с замедленным ростом плода и преэклампсией, а также с внематочной беременностью [67].

Альфа-фетопротеин — белок, секретируемый печенью плода, также обладает способностью подавлять пролиферацию Т-клеток матери, индуцированную аллоантигенами плода в смешанной культуре лимфоцитов [68]. Была показана способность альфа-фетопротеина подавлять активированную секрецию IL-1, IL-12 и TNF моноцитами и дендритными клетками, а также вызывать апоптоз антигенпредставляющих клеток [69].

Преимплантационный фактор (PIF) — полипептид, секретируемый в раннем эмбриональном периоде, подавляет пролиферацию Т-клеток в ответ на стимуляцию митогенами (ФГА или анти-CD3/анти-CD28), снижает секрецию IFN-γ, усиливает продукцию IL-10 и способствует экспрессии MHC-G на клетках трофобласта [70].

Активин, А и ингибин, А являются представителями семейства TGF-β, продуцируются плацентой, и их концентрация нарастает в циркуляции в I триместре беременности. Оба гликопротеина обладают способностью подавлять Т-клеточную пролиферацию в ответ на аллоантигены дендритных клеток человека, по-видимому, тормозя созревание последних [71].

Макрофагингибирующий цитокин-1 (MIC-1), другой член семейства TGF-β, продуцируемый в больших количествах клетками трофобласта и децидуальной стромы, нарастает в циркуляции и оказывает плейотропный эффект на различные физиологические процессы в ходе беременности [72]. Он активирует миграцию толерогенных (незрелых) DC, подавляет экспрессию костимуляторных молекул в процессе их созревания и способность активировать пролиферацию Т-лимфоцитов в ответ на аллогенную стимуляцию. Пониженные уровни MIC-1 в сыворотке беременных являются предиктором прерывания беременности [73].

TNF-подобный слабый индуктор апоптоза (TWEAK) — цитокин из семейства фактора некроза опухолей, существующий в трансмембранной и секретируемой форме и способный вызывать ряд эффектов в клетках, имеющих соответствующий рецептор (Apo3), от индукции IL-8 до апоптоза [74]. TWEAK экспрессирован в плаценте человека и мышей, и его содержание снижалось в мышиной модели спонтанного аборта, а нейтрализация этого фактора in vivo приводила к усиленной резорбции плодов [75].

Кроме описанных механизмов, существуют и другие, значение которых в поддержании толерантности к плоду еще менее понятно, таких как асимметричные антитела или апоптотические клетки трофобласта, попадающие в кровоток матери. Не хватает ясности в понимании значения плодного и материнского микрохимеризма. В последнее время накапливаются указания на участие ингибирующих микроРНК в регуляции материнской толерантности, а также на значение экзосомального обмена информацией между матерью и плодом. Нет никаких сомнений в том, что эти и другие вопросы станут предметом пристального внимания будущих исследований.

В настоящем обзоре сделана попытка обобщить современные данные о молекулярных механизмах, лежащих в основе толерантности матери к аллогенному плоду. Представленные результаты, в большинстве своем, опираются на косвенные признаки толерантности: вынашивание беременности, динамика клеток с регуляторным фенотипом, апоптоз эффекторных клеток, продукция протективных цитокинов. Толерантность, измеренная напрямую как ответ на антигены МНС отца, остается за кулисами большинства исследований. Однако не может не поражать степень избыточности толерогенных механизмов, связанных с беременностью. С одной стороны, это может означать несовершенство каждого из них в отдельности. С другой стороны, такая избыточность подчеркивает чрезвычайную биологическую важность плода, и иммунная система беременной женщины и плод должны проявить колоссальные дипломатические усилия для того, чтобы этот «проект» закончился успешно, во что бы то ни стало.

Роль иммунологических факторов в поддержании и прерывании беременности продолжает быть предметом большого интереса, и наше понимание этих факторов должно привести к новым терапевтическим подходам в лечении репродуктивной патологии.

Конфликт интересов отсутствует.