Estimation of cytokine gene expression and polymorphism as predictors for chronic allergic vulvovaginitis

Pavlova A.A., Dolgushina N.V., Donnikov A.E., Burmenskaya O.V., Ivanets T.Yu., Latysheva E.A.

Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia, Moscow 117997, Ac. Oparina str. 4, Russia; State Research Center, Institute of Immunology, Federal Biomedical Agency of Russia, Moscow 115478, Kashirskoye Highway 24, Bldg. 2, Russia
Background. Immune response gene polymorphisms are an important predisposing factor for chronic allergic vulvovaginitis (CAVV).
Objective. To assess the prognostic role of cytokine gene expression and polymorphism in the development of CAVV.
Subjects and methods. The cross-sectional study enrolled 106 women: 55 patients with chronic vulvovaginitis (CVV), including 19 patients with CAVV, as well as 51 patients without signs of CVV. Laboratory tests included Gram-stain swab microscopy; vaginal pH-metry; cytometric and microscopic determination of eosinophils in blood and vaginal swabs; and enzyme immunoassay for total IgE in sera and vaginal swabs. Gene polymorphisms in whole blood and cytokine mRNA expression in the cells of vaginal scrapes were determined using real-time polymerase chain reaction.
Results. At baseline, the patients with CVV were found to have significantly more frequently the CC genotype of IL4 с.-590C>T, less frequently the AA genotype of IL10 с.1082A>G; there was a significant increase in the expression of IL10, IFNG, and IL4. Those with CAVV were detected to have significantly more often the TT genotype of IL4 с.-590C>T, the GG genotype of IL10 с.1082A>G, and the AA of IFNG с.874A>Т; there was a significant increase in the expression of IL10 and a decrease in that of IFNG.
Conclusion. A genetic predisposition to decreased IFNG gene expression (in AA genotype carriers) and increased IL10 gene expression (in GG genotype carriers) may be a risk factor for developing and maintaining genital allergic inflammation.

Keywords

single nucleotide polymorphism
cytokines
IL10
IFNG
TNFα
IL4
chronic vulvovaginitis
allergic vulvovaginitis
genital allergy

Хронический вульвовагинит (ХВВ) является актуальной проблемой в практике акушера-гинеколога. ХВВ плохо поддается лечению и часто рецидивирует. Известно множество факторов, которые могут приводить к нарушению биоценоза влагалища и способствовать рецидивированию.

В литературе имеются исследования, которые доказывают роль аллергии в генезе воспалительных заболеваний гениталий [1, 2]. Аллергия может являться первичным триггером воспалительного процесса или сопутствовать уже развившемуся ХВВ [3]. В норме слизистая оболочка вульвы и влагалища осуществляет барьерную функцию и обеспечивает защиту от проникновения как патогенов, так и аллергенов. При наличии воспаления барьерная функция слизистых нарушается, развиваются изменения иммунного ответа слизистой оболочки, которые способствуют более активному проникновению аллергенов и индуцируют развитие аллергического воспаления. При развитии аллергического воспаления происходит подавление клеточного иммунного ответа и смещение в сторону Th2-иммунного пути.

Клеточный иммунный ответ слизистых генетически детерминирован. При этом полиморфизм (SNP – англ. single nucleotide polymorphism) генов иммунного ответа является важным генетическим фактором возникновения как аллергических заболеваний и атопии, так и хронических воспалительных изменений слизистых оболочек. Известны SNP генов иммунного ответа, которые ассоциированы с высокой гиперреактивностью тканей, выработкой IgE на определенный аллерген и высокой активностью Th-2 лимфоцитов. Есть данные, которые подтверждают важную роль генов цитокинов в восприимчивости к астме, аллергическому риниту и атопии в целом [4–11]. Также получены данные, доказывающие важную роль генов иммунного ответа в развитии хронических воспалительных заболеваний нижнего отдела генитального тракта у женщин [12, 13]. При этом исследований, посвященных изучению SNP генов иммунного ответа у пациенток с ХВВ, ассоциированным с аллергическим воспалением (а-ХВВ), недостаточно.

В связи с этим мы провели исследование, целью которого стала оценка прогностической роли экспрессии и полиморфизма генов цитокинов в развитии а-ХХВ.

Материал и методы исследования

В одномоментное исследование с параллельным контролем были включены 106 пациенток репродуктивного возраста. Группу 1 составили 55 пациенток с ХВВ, диагноз которого устанавливался на основании наличия более 4 рецидивов вульвовагинита в течение одного года и выявления более 15 лейкоцитов в поле зрения в мазках, окрашенных по Граму. Группу 2 (контроль) составила 51 пациентка без признаков ХВВ. Критериями исключения были: впервые выявленный острый вульвовагинит и/или цервицит, половые инфекции в период исследования, предрак или рак шейки матки и влагалища, проведение антибактериальной, антимикотической, антигистаминной, глюкокортикоидной терапии менее чем за один месяц до включения в исследование, беременность и период лактации. Все пациентки подписали информированное согласие на участие в исследовании.

Лабораторные исследования проводились в период обострения ХВВ и ремиссии сопутствующих аллергических заболеваний при наличии таковых и включали: микроскопию мазка, окрашенного по Граму; pH-метрию влагалища; определение эозинофилов в крови и вагинальных смывах методом цитометрии и микроскопии; определение уровней общих IgE в сыворотке крови и вагинальных смывах методом иммуно-ферментного анализа. Маркерами аллергического воспаления считалось увеличение концентрации общего IgE в сыворотке крови (более 100 МЕ/мл) и выявление эозинофилов в вагинальных смывах.

Определение полиморфизма генов в цельной крови проводилось c помощью коммерческих ПЦР (полимеразная цепная реакция) тест-систем (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия) с помощью ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ) с плавлением продуктов реакции в присутствии «примыкающих» олигонуклеотидов (метод kissing probes). Были изучены следующие SNP: IL10 с.-1082A>G (rs1800896), IFNG с.874A>T (rs2430561), TNFα с.-238A>G (rs361525), IL4 с.-590C>T (rs2243250). Оценку соответствия выявленных частот генотипов закону Харди–Вайнберга проводили по критерию χ2 в сравнении с ожидаемыми частотами генотипов равновесного распределения. Экспрессия мРНК генов иммунного ответа (IL10, IFNG, TNFα, IL4) в клетках соскобов слизистой влагалища оценивалась с помощью ПЦР-РВ, с предварительной обратной транскрипцией (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия).

Для статистического анализа использовался пакет статистических программ Statistica 10 (США). Статистический анализ проводился с применением χ2-теста для сравнения частотных показателей и теста Манна–Уитни для сравнения непрерывных величин, логистической регрессии для создания модели прогноза и расчета отношения шансов (ОШ) с 95% доверительным интервалом (ДИ), ROC-анализа для нахождения порогов отсечки непрерывных величин, включенных в модель. Различия между статистическими величинами считали статистически значимыми при уровне достоверности p<0,05. Исследование было одобрено комиссией по этике ФГБУ НЦАГиП им. В.И. Кулакова Минздрава России.

Результаты исследования

Группы сравнения не отличались по соматической, гинекологической заболеваемости и акушерскому анамнезу. Возраст пациенток был сопоставим и составил 32,3±6,0 года в группе ХВВ и 32,2±6,7 года в контрольной группе (р=0,9265). Подтверждением наличия рецидива ХВВ в момент включения в исследование было наличие повышенного числа лейкоцитов в вагинальных мазках, которое составило 38,07±36,7 клеток в группе 1 и 1,8±1,3 клеток в группе 2 (р<0,0001).

Данные по распределению SNP и экспрессии мРНК генов цитокинов в группах сравнения представлены в табл. 1 и 2. У пациенток с ХВВ погранично значимо чаще выявлялся генотип СС гена IL4 с.-590C>T (р=0,0562), реже – генотип АА гена IL10 с.1082A>G (р=0,0565), а также отмечалось значимое увеличение экспрессии IL10, IFNG и IL4.

Из 55 пациенток с ХВВ маркеры аллергического воспаления были выявлены у 19 женщин (группа 1а), у 36 – признаков аллергии выявлено не было (группа 1б). Данные группы также не отличались значимо по соматической, гинекологической заболеваемости и акушерскому анамнезу. Возраст пациенток был сопоставим и составил 32,3±5,8 года в группе 1а и 32,3±6,2 года в группе 1б (р=0,9804). Подтверждением наличия аллергии в группе 1а было наличие повышенного числа эозинофилов в вагинальных мазках, которое составило 47,8±61,9 клеток в группе 1а и 10,7±15,7 клеток в группе 1б (р=0,0012) и уровня IgE в сыворотке крови, которое составило 285,5±170,9 МЕ/мл в группе 1а и 22,7±24,2 МЕ/мл в группе 1б (р<0,0001).

Данные по распределению генотипов и экспрессии генов цитокинов у пациенток с ХВВ в зависимости от наличия или отсутствия признаков аллергического воспаления представлены в табл. 3 и 4.

У пациенток с а-ХВВ значимо чаще выявлялся генотип ТТ гена IL4 с.-590C>T (р=0,0012), генотип GG гена IL10 с.1082A>G (ОШ=6,42; 95% ДИ=1,42;28,91) и генотип AA гена IFNG с.874A>Т (ОШ=4,51; 95% ДИ=1,21;16,75) (рис. 1).

В этой группе пациенток в клетках соскобов слизистой влагалища отмечалось значимое увеличение экспрессии IL10 и снижение экспрессии IFNG (рис. 2).

Для создания модели оценки роли аллергического воспаления в развитии ХВВ был применен метод бинарной логистической регрессии. В модель были включены SNP и уровень экспрессии изученных генов в виде бинарных переменных на основании определения их порогов отсечки в проведенном ROC-анализе. В ходе проведения многофакторного анализа свою значимость показали следующие переменные: генотип GG гена IL10 с.1082A>G, генотип АА гена IFNG с.874A>Т и уровень экспрессии гена IFNG. В качестве критерия согласия созданной модели использовался процент правильной переквалификации (Concordant) и коэффициент связи Somers’D. Общая оценка согласия модели и реальных данных производилась с использованием теста Хошмера–Лемешева (p=0,8416). Достоверность модели была проверена путем построения кривой ROC. Площадь под кривой (AUC) составила 84,2%. Было получено следующее правило прогнозирования аллергического воспаления в развитии ХВВ:

Concordant=78,8% Somers’D=0,684

где Р(Аллергия) – вероятность наличия аллергического фактора в развитии ХВВ, Exp – экспонента, IL10_GG – генотип GG гена IL10 с.1082A>G, IFNG_АА – генотип АА гена IFNG с.874A>Т, IFNG – уровень экспрессии гена IFNG в клетках соскобов слизистой влагалища более 0,001.

Обсуждение

Рецидивирование воспалительного процесса в области гениталий может быть обусловлено наличием SNP генов цитокинов, отвечающих за развитие иммунного ответа, что, в свою очередь, приводит к изменению экспрессии генов цитокинов и нарушению баланса между ними. Баланс про- и противовоспалительных цитокинов играет важную роль при хронизации воспалительного процесса. Провоспалительные цитокины обеспечивают функционирование иммунных реакций против микробных возбудителей, а противовоспалительные цитокины подавляют чрезмерную активность воспалительного процесса. Мы оценили SNP генов про- и противовоспалительных цитокинов (IL10 с.-1082A>G, IFNG с.874A>T, TNFα с.-238A>G, и IL4 с.-590C>T) в крови пациенток и уровень их экспрессии (IL10, IFNG, TNFα, IL4) в клетках соскобов слизистой влагалища.

IL10 является одним из основных противовоспалительных цитокинов. Основное его влияние на иммунитет заключается в подавлении синтеза IFNG, TNFα, IL8, IL1β, а также ингибировании Th1-иммунного ответа. При синтезе IL10 снижается противоинфекционный иммунитет и инициируется хронизация процесса. Имеются данные о связи данного гена с аллергическими заболеваниями [6, 8].

IL-4 может усиливать выработку IgE и провоцировать развитие аллергических реакций и воспаления на коже и слизистых оболочках. При увеличении уровня продукции IL-4, происходит угнетение клеточного иммунитета, и инициация Th2-иммунного ответа, характерного для атопии. Помимо этого, IL-4 является ингибитором синтеза IFNG, что свидетельствует об угнетении противоинфекционного иммунитета. Имеются данные, о связи данного гена с аллергическими заболеваниями [5, 8, 10, 11].

INFG подавляет пролиферацию Тh2-лимфоцитов. Имеются данные, что при атопических заболеваниях экспрессия IFNG снижается [6, 7, 11].

У пациенток с ХВВ по сравнению с контрольной группой женщин отмечалось более частое, хотя и не статистически значимое выявление генотипа СС гена IL4 с.-590C>T, и более редкое выявление генотипа АА гена IL10 с.1082A>G. Соответственно, в этой группе пациенток в клетках соскобов слизистой влагалища отмечалось значимое усиление экспрессии мРНК противовоспалительных цитокинов IL4, IL10, а также провоспалительного цитокина IFNG. Мы не получили данных о наличии SNP и изменении экспрессии гена TNFα у пациенток с ХВВ. Наши данные частично согласуются с данными О.В. Бурменской и соавт. (2014), которыми было определено более частое выявление аллеля А TNFα –238 A>G и повышение экспрессии мРНК IFNG, IL10 и TNF у пациенток с ХВВ [13]. Логично, что при развитии воспалительной реакции на слизистых происходит активация синтеза провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-1ß, IFNG), осуществляющих защитную функцию. При этом повышение экспрессии IL10 и IL4 может быть обусловлено влиянием микрофлоры. Существуют данные, что микробная контаминация (в частности С. albicans), нарушение микрофлоры (при бактериальном вагинозе) и хронизация воспалительного процесса сопровождается повышением экспрессии IL10 и IL4 [14, 15].

Аллергическое воспаление в области гениталий также может быть обусловлено SNP генов цитокинов. В ряде исследований показана ассоциация полиморфизма генов цитокинов с развитием ряда аллергических заболеваний [5–11]. Воспалительный процесс при аллергии инициируется клетками Тh2-типа, которые производят цитокины, необходимые для производства IgE и локальной эозинофилии [16].

В нашем исследовании у пациенток с а-ХВВ по сравнению с пациентками с ХВВ иной этиологии отмечалось в 6,4 раза более частое выявление генотипа ТТ гена IL4 с.-590C>T и генотипа GG гена IL10 с.1082A>G, а также в 4,5 раза более частое выявление генотипа AA гена IFNG с.874A>Т. Мы предполагаем, что данные SNP приводят к изменению экспрессии соответствующих мРНК и белков. Соответственно, в клетках соскобов слизистой влагалища у пациенток с а-ХВВ отмечалось значимое увеличение экспрессии IL10 и снижение экспрессии IFNG. Данных за изменение экспрессии IL4 у этих пациенток выявлено не было.

Наши данные частично согласуются с данными других исследований. Так, A.D. Aguilar и соавт. (2006) обнаружили значительное повышение экспрессии IL10 и снижение экспрессии IFNG и не выявили значимых изменений экспрессии IL4 у пациентов с аллергическим ринитом [9]. Авторы рассматривают это, как дисбаланс Th1 и Th2 ответа и сдвиг в сторону Th2 пути. А S.R. Fan и соавт. (2008) в своем исследовании определили, что у пациенток с рецидивирующим вульвовагинальным кандидозом аллергического генеза уровень экспрессии как IL4, так и IFNG в клетках соскобов слизистой влагалища был повышен [16].

Заключение

Для оценки суммарного воздействия выявленных SNP и, как следствие, измененной экспрессии генов цитокинов нами был проведен многофакторный анализ с созданием модели роли аллергии в развитии ХВВ. В созданной модели на вероятность развития а-ХВВ оказывали влияние SNP гена IL10 с.1082A>G (генотип GG), SNP гена IFNG с.874A>Т (генотип АА) и снижение экспрессии IFNG. Таким образом, генетическая предрасположенность к сниженной экспрессии гена IFNG (у носителей генотипа АА) и повышенная экспрессия гена IL10 (у носителей генотипа GG) может являться фактором риска в развитии и поддержании аллергического воспаления гениталий.

Supplementary Materials

  1. Figure 1. Association of polymorphisms of cytokine genes IL10 с.1082A>G (genotype GG) (А) и IFNG с.874A>Т (genotype АА) (Б) with a-CVV
  2. Figure 2. Expression level of IL10 and IFNG in the cells of the vaginal mucosa scrapings in patients with chronic vulvovaginitis depending on the presence of allergic inflammation
  3. Table 1. Association of polymorphisms of cytokine genes with CVV
  4. Table 2. The level of mRNA expression of cytokine genes in the cells of the vaginal mucosa scrapings in patients with chronic vulvovaginitis and in patients of the control group
  5. Table 3. Association of polymorphisms of cytokine genes with a-CVV
  6. Table 4. The level of mRNA expression of cytokine genes in the cells of the vaginal mucosa scrapings in patients with chronic vulvovaginitis depending on the presence of signs of allergic inflammation

References

1. Moraes P.S., Taketomi E.A. Allergic vulvovaginitis. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2000; 85(4): 253-65.

2. Sonnex C. Genital allergy. Sex. Transm. Infect. 2004; 80(1): 4-7.

3. Ozturk S., Caliskaner Z., Karaayvaz M., Dede M., Gulec M. Hypersensitivity to aeroallergens in patients with recurrent vulvovaginitis of undetermined etiology. J. Obstet. Gynaecol. Res. 2007; 33(4): 496-500.

4. Pino-Yanes M., Corrales A., Cumplido J., Poza P., Sánchez-Machín I., Sánchez-Palacios A. et al. Assessing the validity of asthma associations for eight candidate genes and age at diagnosis effects. PLoS One. 2013; 8(9): e73157.

5. Beghé B., Barton S., Rorke S., Peng Q., Sayers I., Gaunt T. et al. Polymorphisms in the interleukin-4 and interleukin-4 receptor alpha chain genes confer susceptibility to asthma and atopy in a Caucasian population. Clin. Exp. Allergy. 2003; 33(8): 1111-7.

6. Hussein Y.M., Alzahrani S.S., Alharthi A.A., Ghonaim M.M., Alhazmi A.S., Eed E.M., Shalaby S.M. Association of serum cytokines levels, interleukin 10 -1082G/A and interferon-γ +874T/A polymorphisms with atopic asthma children from Saudi Arabia. Cell. Immunol. 2014; 289(1-2): 21-6.

7. Hussein Y.M., Ahmad A.S., Ibrahem M.M., El Tarhouny S.A., Shalaby S.M., Elshal A.S., El Said M. Interferon gamma gene polymorphism as a biochemical marker in Egyptian atopic patients. J. Investig. Allergol. Clin. Immunol. 2009; 19(4): 292-8.

8. Freydin M.B., Puzyirev V.P. Syntropic genes allergic diseases. Genetika. 2010; 46(2): 255-61. (in Russian)]

9. Aguilar Angeles D., Serrano Miranda E., Rojo Gutiérrez M.I., Bermejo Guevara M.A., Estrada Parra S. Th1 and Th2 lymphocytes in perennial allergic rhinitis. Rev. Alerg. Mex. 2006; 53(3): 85-8.

10. Wang X.H., Zhao W., Liu S.G., Feng X.P. Correlation of IL-4 and IL-13 gene polymorphisms with asthma and total serum IgE levels. Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. 2009; 32(3): 161-4.

11. Huang H.R., Zhong Y.Q., Wu J.F. The association between IFN-γ and IL-4 genetic polymorphisms and childhood susceptibility to bronchial asthma. Gene. 2012; 494(1): 96-101.

12. Sukhikh G.T., Trofimov D.Yu., Burmenskaya O.V., Baimarova G.R., Nepsha O.S., Donnikov A.E., Durinyan E.R., Biryukova A.M. Cytokine mRNA gene expression profile in the vaginal smears of reproductive- age women with nonspecific vaginitis and bacterial vaginosis. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2011; 7-2: 33-8. (in Russian)

13. Burmenskaya O.V. Molecular genetic markers of the immune response during inflammatory diseases of the female reproductive system. Diss. Moscow; 2014 249p. (in Russian)]

14. Lilic D., Gravenor I., Robson N., Lammas D.A., Drysdale P., J.E. Calvert J.E. et al. Deregulated production of protective cytokines in response to Candida albicans infection in patients with chronic mucocutaneous candidiasis. Infection and immunity 2003; 71(10): 5690-9.

15. Yasodhara P., Raghunath M., Sreeramulu D., Venu L., Hemalatha R., Krishna T.P. Local immunity in Indian women with bacterial vaginosis. J. Reprod. Immunol. 2006; 70(1): 133-41.

16. Fan S.R., Liao Q.P., Liu X.P., Liu Z.H. Vaginal allergic response in women with vulvovaginal candidiasis. Int. J. Gynaecol. Obstet. 2008; 101(1): 27-30.

Received 25.09.2015
Accepted 02.10.2016

About the Authors

Pavlova Alla Anatolievna, postgraduate student of Outpatient Department, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +79031169922. E-mail: a_pavlova@oparina4.ru
Dolgushina Nataliya Vitalievna, M.D., Ph.D., M.P.H., Head of R&D Department, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. E-mail: n_dolgushina@oparina4.ru
Donnikov Andrey Evgenievich, M.D., Ph.D., Senior Researcher of Molecular-Genetic Laboratory, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. E-mail: a_donnikov@oparina4.ru
Burmenskaya Olga Vladimirovna, M.D., Senior Researcher of Molecular-Genetic Laboratory, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. E-mail: o_bourmenskaya@oparina4.ru
Ivanetz Tatyana Yurievna, M.D, Head of Scientific-Diagnostic Laboratory, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. E-mail: t_ivanetz@oparina4.ru
Latysheva Elena Aleksandrovna, Ph.D, Physician Allergist-Immunologist, State Research Center, Institute of Immunology, Federal Biomedical Agency of Russia. 115478, Russia, Moscow, Kashirskoye Highway 24, Bldg. 2. E-mail: ealat@mail.ru

For citations: Pavlova A.A., Dolgushina N.V., Donnikov A.E., Burmenskaya O.V., Ivanets T.Yu., Latysheva E.A. Estimation of cytokine gene expression and polymorphism as predictors for chronic allergic vulvovaginitis. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (3): 64-70. (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.3.64-70

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.