Роль провоспалительных цитокинов в патогенезе преждевременных родов и преэклампсии

Авторы:
  • В. И. Щербаков
    ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины», Новосибирск, Россия
  • И. М. Поздняков
    ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Новосибирск, Россия; ГБУЗ НСО «Новосибирский городской клинический перинатальный центр», Новосибирск, Россия
  • А. В. Ширинская
    ГБУЗ НСО «Новосибирский городской клинический перинатальный центр», Новосибирск, Россия
  • М. В. Волков
    ГБУЗ НСО «Клинический родильный дом №6», Новосибирск, Россия
Журнал: Российский вестник акушера-гинеколога. 2020;20(2): 15-21
Просмотрено: 299 Скачано: 125

Изучение проблемы преждевременных родов, осложняющих примерно 10% родов [1], является во многом не только приоритетным направлением современного акушерства, но и имеет большое социально-экономическое значение. Несмотря на проводимое лечение, их уровень продолжает увеличиваться во всем мире [2], что ведет к увеличению числа недоношенных детей и более раннему появлению целого спектра заболеваний в их последующей жизни. Становится понятно, что такие заболевания, как ожирение, преэклампсия, артериальная гипертензия и многие другие напрямую связаны с преждевременными родами [3]. Это так называемое нарушенное программируемое развитие плода [4], в основе которого лежит отклонение от нормального вектора развития, обусловленное той или иной патологией. Полиэтиологичность и, соответственно, различия в патогенезе обусловливают сложности как в создании единой классификации, так и в разработке адекватных методов диагностики, лечения и профилактики преждевременных родов.

Одной из важнейших причин индукции преждевременных родов является инфекционное или «cтерильное» воспаление. Причем оказалось, что значимость последнего более высока, чем воспаления, вызванного инфекцией [5]. Выяснилось, что это во многом обусловлено активацией толл-подобных рецепторов (ТПР), для которых не важно, экзогенный это лиганд или эндогенный. Нам известно, что стимуляция ТПР-4 ведет к усилению синтеза цитокинов и сокращению миометрия, в то время как активация ТПР-2 — к апоптозу клеток трофобласта и возможному разрыву плодных мембран [6]. Воспалительный процесс перед родами зарегистрирован не только в миометрии, но и в амнионе, хорионе, децидуальной оболочке [7].

Важную роль в индукции и поддержании воспаления на уровне плаценты, плодных оболочек, миометрия играют такие вещества, обеспечивающие энергетический баланс и обладающие иммуностимулирующей активностью, как лептин. Открытие способности лептина угнетать сокращение матки in vitro [8], а также некоторых механизмов, за счет которых осуществляется это действие, — стимуляции синтеза коллагена и ингибирования матриксных металлопротеиназ-2, 9 [9], позволяет предполагать, что этот эффект может прослеживаться и in vivo при угрозе прежде-временных родов. Угроза преждевременных родов является ключевым моментом, во время которого решается вопрос: либо будет пролонгация беременности, либо произойдут преждевременные роды. Поэтому выяснение механизмов, способствующих развитию того или иного варианта, возможно, составляет центральную проблему этой патологии.

Роль преэклампсии (ПЭ) в индукции преждевременных родов составляет около 15% [10]. Известно, что необходимым компонентом и ПЭ, и угрозы преждевременных родов, а также спонтанных родов является «стерильное» воспаление [5].

Поэтому сравнение условий, способствующих развитию преждевременных родов и ПЭ, позволит вычленить особенности их индукции и более правильно оценить их механизм развития.

Цель исследования — изучение содержания в сыворотке крови беременных провоспалительных цитокинов — интерлейкина-6 (ИЛ-6), растворимого рецептора ИЛ-6, интерлейкина-8 (ИЛ-8), лептина, лактоферрина и их роли в развитии угрозы преждевременных родов и ПЭ.

Материал и методы

На базе Новосибирского городского перинатального центра обследованы 180 беременных, которые были разделены на три группы. В 1-ю группу вошли 84 беременные с угрозой преждевременных родов в возрасте 26,5±0,47 года, среди них первородящие — 16%. Все женщины были со спорадической угрозой преждевременных родов, основным признаком которой является сокращающийся миометрий. У всех пациенток не было признаков инфекционной этиологии преждевременных родов. Во 2-ю группу вошли 48 пациенток с ПЭ средней степени тяжести и тяжелой в возрасте 30±2,1 года, из них первородящие — 19%. В контрольную — 3-ю группу (n=48) — включены пациентки с нормально протекающей беременностью. Все беременные обследованы в III триместре беременности. Обследование женщин проводили в соответствии с принципами Хельсинкской декларации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека». Все лица, участвующие в исследовании, дали информированное письменное согласие на обследование. Выполнение работы было одобрено локальным этическим комитетом. Содержание лептина и интерлейкина-8 в сыворотке крови определяли с помощью наборов Leptin ELISA Kit Diagnostics Biochem Canada Inc. («Вектор Бест», Новосибирск), соответственно по инструкции производителя, интерлейкина-6 с помощью наборов «Вектор Бест» (Новосибирск). Растворимый рецептор ИЛ-6 определяли с помощью набора human sIL-6R platinum ELISA e Bioscience (Aвстрия).

Для определения лактоферрина использовали набор «Вектор Бест» (Новосибирск). Чувствительность наборов составляла 0,5, 2, 0,5, 0,01 и 20 нг/мл соответственно.

Одновременно выполняли общий анализ крови с лейкоцитарной формулой, определялись биохимические показатели (общий белок сыворотки крови, общий билирубин, мочевина, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза, глюкоза крови), проводили ультразвуковое и допплерометрическое исследования. Статистическую обработку результатов исследования проводили, вычисляя среднее арифметическое значение (М), ошибку среднего арифметического значения (m), и представляли в виде М±m. Различия между группами оценивали с помощью непараметрического U-критерия Манна—Уитни, достоверными считали результаты при р<0,05.

Результаты

У беременных контрольной группы уровень ИЛ-6 в сыворотке был около 2 пг/мл (рис. 1). При угрозе преждевременных родов его уровень был примерно таким же. При ПЭ отмечалось повышение содержания провоспалительного цитокина ИЛ-6. Наиболее вероятной причиной повышения содержания ИЛ-6 при ПЭ является активация иммунной системы, а также эндотелиальных клеток сосудов. При угрозе преждевременных родов происходит локальная активация иммунной системы in utero, которая не дает значительного повышения уровня этого цитокина в сыворотке крови. Степень воспалительной реакции, если ориентироваться на содержание ИЛ-6, при ПЭ выше, чем при угрозе преждевременных родов. Это свидетельствует в пользу того, что не всякое воспаление in utero индуцирует преждевременные роды.

Рис. 1. Уровень ИЛ-6 (а) и его растворимого рецептора (б) в сыворотке крови у пациенток обследованных групп.
1 — контрольная группа (3-я); 2 — 1-я группа (угроза преждевременных родов); 3 — 2-я группа (преэклампсия). * — различие показателей с таковыми контрольной группы достоверно (p<0,05).


Уровень растворимого рецептора ИЛ-6 при угрозе преждевременных родов был снижен, в то время как при ПЭ имелась только тенденция к его снижению. Другими словами, при угрозе преждевременных родов и при ПЭ эти показатели имели разные характеристики (см. рис. 1). Растворимый рецептор ИЛ-6 является частью транссигнальной системы ИЛ-6 [11], и, как показывают наши данные, эта система вовлечена в патогенез обоих осложнений беременности, однако имеет специфику в зависимости от патологии. Уровень провоспалительного цитокина ИЛ-6 не изменен, а растворимого рецептора ИЛ-6 снижен при угрозе преждевременных родов и, наоборот, уровень ИЛ-6 повышен, а уровень его растворимого рецептора не изменен при ПЭ. Все это можно объяснить степенью воспаления, которая выше при ПЭ.

Уровень ИЛ-8 повышен при угрозе преждевременных родов и еще больше при ПЭ (рис. 2). ИЛ-8 является хемо-атрактантом и активатором нейтрофилов.

Рис. 2. Уровень ИЛ-8 в сыворотке крови беременных обследованных групп.
1 — контрольная группа (3-я); 2 — 1-я группа (угроза преждевременных родов); 3 — 2-я группа (преэклампсия). Здесь и на рис. 3, 4 различие показателей достоверно по сравнению с таковыми контрольной группы: * — p<0,05, ** — p<0,01.


Концентрация лактоферрина у беременных контрольной группы была около 1000 нг/мл. У беременных 1-й группы (угроза преждевременных родов) уровень лактоферрина был повышен по сравнению с таковым в контрольной группе (рис. 3), при ПЭ уровень лактоферрина был еще более повышен по сравнению с таковым в контрольной группе, что указывает на более низкую степень воспалительной реакции при угрозе преждевременных родов, чем при ПЭ. Индивидуальные показатели при ПЭ были очень гетерогенными, а также были более высокими, чем при угрозе преждевременных родов. Создается впечатление, что при тяжелых формах ПЭ организм тормозит функциональную активность нейтрофилов, синтезирующих лактоферрин. В противном случае это грозит неконтролируемым повреждением тканей активированными нейтрофилами. Возможно, что при угрозе преждевременных родов также идет торможение функциональной активности нейтрофилов, из-за чего воспаление протекает субклинически. Такой же вывод об ограничении сверхактивности нейтрофилов высказывают исследователи [12], показавшие, что нейтрофилы, стимулированные лактоферрином, супрессируют синтез Т1 цитокина — интерферона-гамма, но усиливают продукцию Т2 цитокина — интерлейкина-10, ключевого противовоспалительного цитокина при беременности. Значимость полученных данных может быть расценена и в совершенно ином плане в связи с открытием того, что эндометрий человека способен синтезировать лактоферрин [13]. Лактоферрин способен связывать железо, блокируя генерацию гидроксильного радикала, тем самым защищая клетки от повреждения. С этих позиций, регистрируемых нами, повышение уровня лактоферрина при различных моделях воспаления, с одной стороны, несет защитную роль, с другой стороны, может переориентировать работу эндометрия, что приведет непосредственно к угрозе прогрессирования беременности. Вопрос в такой плоскости пока никто не ставил, но будущие работы могут показать обоснованность такого положения. Результаты исследования лактоферрина совпадают с полученными нами данными исследования ИЛ-8 как фактора, активирующего нейтрофилы. Здесь следует отметить одно важное обстоятельство. В норме плацента дезактивирует протекающие мимо нейтрофилы, а при ПЭ эта плацентарная функция блокируется. При угрозе преждевременных родов возможен сценарий, когда плацента останавливает дальнейшую активацию нейтрофилов, в противном случае дело заканчивается разрывом плодных оболочек и преждевременными родами.

Рис. 3. Уровень лактоферрина в сыворотке крови в контрольной группе при угрозе преждевременных родов и преэклампсии.
1 — контрольная группа (3-я); 2 — 1-я группа (угроза преждевременных родов); 3 — 2-я группа (преэклампсия).


При угрозе преждевременных родов уровень лептина был повышен в 2 раза по сравнению с таковым в контрольной группе (рис. 4), при ПЭ этот показатель превышал показатель контрольной группы в 3 раза.

Рис. 4. Уровень лептина у пациенток обследованных групп.
1 — контрольная группа (3-я); 2 — 1-я группа (угроза преждевременных родов); 3 — 2-я группа (преэклампсия).


Сравнительный анализ выявил индивидуальное различие исследуемых показателей у пациенток 1-й и 2-й групп, несмотря на наличие общего компонента — воспаления. Во-первых, становится очевидным, что воспаление при ПЭ имеет более выраженный системный характер — более высокие уровни провоспалительных цитокинов. Во-вторых, повышение концентрации лептина при ПЭ трактуется как результат гипоксии плаценты. Однако при угрозе преждевременных родов на фоне умеренно сокращающегося миометрия повышение концентрации лептина можно связать как с гипоксией в миометрии, так и с воспалительной реакцией при гипоксии, так как лептин действует как провоспалительный цитокин. Можно предположить, что лептин работает как ангиогенный фактор [14] или как фактор, угнетающий сокращение миометрия. В этом случае не совсем понятно, как сочетаются два таких его свойства — действие провоспалительного цитокина и ингибирование сокращения миометрия, так как общеизвестно, что именно вещества с провоспалительной активностью стимулируют сокращения миометрия? Заметим, что в данном контексте лептин реализует не провоспалительную, а иную функцию, которая диктуется запросом патологического процесса.

Значение повышения уровня лептина при угрозе преждевременных родов и ПЭ с позиций репродуктивной иммунологии может состоять в том, что лептин усиливает HLA-G-экспрессию в плацентарном трофобласте [15]. Повышение экспрессии HLA-G является одной из главных иммуносупрессивных стратегий, используемых клетками трофобласта. Если допустить, что этот иммуносупрессивный механизм способен подавить воспаление, то угроза прерывания беременности не переходит в преждевременные роды.

Интересно и то, что лептин часто трактуется как фактор, повышающий артериальное давление (АД). Однако при угрозе преждевременных родов на фоне повышения уровня лептина АД было нормальным. Это свидетельствует в пользу того, что для повышения АД нужны еще дополнительные факторы, которые в комплексе способны его повысить. Особенность повышения или понижения уровня того или иного цитокина обусловливает различную патологию у матери и плода. Например, значительное повышение концентрации лептина может индуцировать макросомию, в то время как резкое повышение содержания ИЛ-6 может привести к аутизму.

Принципиально новым в данной схеме (рис. 5) является то, что ТПР-4, открытый на миометрии, способен реагировать как на экзогенные лиганды — молекулярные паттерны, связанные с патогенными агентами, — РАМР (pathogen associated molecular pattern), так и на эндогенныe лиганды — молекулярные паттерны, связанные с повреждением — DAMP (damage associated molecular pattern).

Рис. 5. Возможная модель индукции сокращения миометрия при угрозе преждевременных родов.
Ррц — растворимый рецептор.


Таким образом, рассматривая беременность с позиций низкоуровневого воспаления, можно видеть, как при изменении иммунной системы беременной при ПЭ, угрозе преждевременных родов изменяется течение беременности при разных уровнях лептина, ИЛ-6 и его растворимого рецептора, что является в то же время звеном патогенеза. Наши данные показывают, что в механизме развития угрозы преждевременных родов задействованы как внутриматочные, так и внематочные факторы. Значимость и функциональная роль исследованных факторов при этих осложнениях беременности может быть различной. Например, лептин при ПЭ, где ангиогенез нарушен, может выступать в качестве ангиогенного фактора, в то время как при угрозе недонашивания беременности более важна его энергетическая функция. Конечные эффекты также разнятся. При повышенном уровне лептина в условиях угрозы преждевременных родов наблюдаются сокращения миометрия, в то время как при ПЭ повышенная активность миометрия отсутствует. Объяснить эту разницу с позиций воспаления трудно, так как оно имеется при обеих моделях.

Ключевой вопрос, вытекающий из темы нашего исследования и анализа данных литературы, можно сформулировать следующим образом: почему разные лиганды, действующие через один и тот же толл-подобный рецептор-4, могут индуцировать различные осложнения при беременности? Например, высокомобильный белок 1 (high mobility group box 1) HMGB1 — эндогенный лиганд ТПР-4 при введении в околоплодные воды вызывает спонтанные преждевременные роды [16]. В то же время липополисахарид (ЛПС) — экзогенный лиганд ТПР-4, введенный в ранний период беременности, вызывает преэклампсиеподобный синдром (экспериментальная модель ПЭ) [17].

Заключение

Таким образом, анализ течения беременности, осложненной различной патологией, с позиции одних и тех же показателей выявляет общность и специфику их реагирования. Для практического акушерства это означает, что в результате дальнейших исследований должны появиться новые комплексные методы диагностики преждевременных родов и преэклампсии, в основе которых лежит оценка «стерильного» воспаления, и новые методы лечения.

Угроза преждевременных родов сопровождается воспалением средней степени интенсивности. В таком воспалении участвует ИЛ-6-транссигнальная система.

При различных осложнениях беременности одни и те же цитокины могут нести различную функциональную нагрузку.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — И.М. Поздняков, В.И. Щербаков;

Сбор и обработка материала — М.В. Волков, А.В. Ширинская;

Статистическая обработка материала — М.В. Волков, А.В. Ширинская;

Написание текста — В.И. Щербаков, И.М. Поздняков;

Редактирование — И.М. Поздняков, В.И. Щербаков.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы:

  1. Скрипченко Ю.П., Баранов И.И., Токова З.З. Статистика преждевременных родов. Проблемы репродукции. 2014;20:4:11-14.
  2. Sykes L, Macintyre DA, Teoh TG, Bennet PR. Anti-inflаmmatory prostaglandins for the prevention of preterm labor. Reprod. 2014; 148:2:29-40. https://doi.org/10.1530/rep-13-0587
  3. Щербаков В.И., Рябиченко Т.И., Скосырева Г.А., Трунов А.Н. Механизмы внутриутробного программирования ожирения у детей. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2013;5:8-14.
  4. Burton GJ, Fowden AL, Thornburg KL. Placental origins of chronic disease. Phys Rev. 2016;96:4:1509-1565. https://doi.org/10.1152/physrev.00029.2015
  5. Romero R, Miranda J, Chaiworapongsa T, Korzemiewski SJ, Chaemsaithong P, Gotsch F, Dong Z, Ahmed AI. Prevalence and clinical significance of sterile intra-amniotic inflammation in patients with preterm labor and intact membranes. Am J Reprod Immunol. 2014;72:5:458-474. https://doi.org/10.1111/aji.12296
  6. Yossef RE, Ledingham MA, Bollapragada SS, Gorman N, Jordan F, Young A, Norman JE. The role of toll-like receptor (TLR-2 and 4) and triggering receptor expressed on myeloid cells 1 (TREM-1) in human term and preterm labor. Reprod Sci. 2009;16:9:843-856. https://doi.org/10.1177/1933719109336621
  7. Щербаков В.И., Рябиченко Т.И., Скосырева Г.А., Трунов А.Н. Локальное воспаление как компонент срочных самопроизвольных родов. Российский вестник акушера-гинеколога. 2018;3:13-19. https://doi.org/10.17116/rosakush201818313-19
  8. Moynihan AT, Hehir MP, Morrison JJ. Inhibitory effect of leptin on human uterine contractility in vitro. Am J Obstet Gynecol. 2006; 195:2:S504-509. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2006.01.106
  9. Wendremaire M, Mourtialon P, Goirand F, Lirusse F, Barrichon M, Hadi T, Carrido C, Le Ray J, Dumas M, Sagot P, Barron M. Effects of leptin on lipopolysaccharide-induced remodeling in an vitro model of human myometrial inflammation. Biol Reprod. 2013;88:2:S55-60. https://doi.org/10.1095/biolreprod.112.104844
  10. Серов В.Н., Сухорукова О.И. Профилактика преждевременных родов. Российский медицинский журнал. 2014;1:3-7.
  11. Lee SY, Buhimschi IA, Dulay AT, Ali UA, Zhao G, Abdel-Razeg SS, Bahtija MO, Thung SF, Funai EF, Buhimschi CS. IL-6 trans-signaling system in intraamniotic inflammation, preterm birth, and preterm premature rupture of the membranes. J Immunol. 2011;186:5:3226-3236. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1003587
  12. Shynlova O, Lee YH, Srikhajon K, Lye AJ. Physiology uterine inflammation and labor onset; integration of endocrine and mechanical signals. Reprod Sci. 2013;20:2:154-167. https://doi.org/10.1177/1933719112446084
  13. Teng CT, Gladwell W, Beard C, Walmer D, Teng CS, Brenner R. Lactoferrin gene express, on is estrogen responsive in human and rhesus munkey endometrium. Mol Hum Reprod. 2002;8:1:58-67. https://doi.org/10.1093/molehr/8.1.58
  14. Sierra-Honigmann MR, Nath AК, Murakami C, Garcia-Cardena G, Papapetroulos A, Sessa WC, Madge LA, Schechner JS, Schwabb MB, Polverini PJ, Flores-Riveros JR. Biological action of leptin as an angiogenic factor. Science. 1998;5383:281:1683-1686. https://doi.org/10.1126/science.281.5383.1683
  15. Barrientos G, Toro A, Moschansky P, Cohen M, Garsia MG, Maskin B, Sanches-Margalet V, Blois SM, Varone CL. Leptin promotes HLA-G expression on placental trophoblasts via the MEK/Erk PIЗK signaling pathweys. Placenta. 2015;36:б:419-426. https://doi.org/10.1016/j.placenta.2015.01.006
  16. Gomez-Lopez N, Romero R, Plasyo O, Panaitescu B, Furcron AE, Miller D, Ronmayah T, Flom E, Hassan SS. Intra-amniotic administration of HMGB1 induces spontaneous preterm labor and birth. Amer J Reprod Immunol. 2016;75:1:3-7. https://doi.org/10.1111/aji.12443
  17. Li ZN, Wang LL, Liu H, Muyayalo KP, Huang XB, Liao AN. Galectin-9 alleviates LPS-induced preeclampsia — like impairment in rats via switching decidual macrophage polarization to M2 subtype. Front Immunal. 2018;9:3142. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.03142