Specific features of allelic polymorphism of the interleukin genes and the cytokine balance in women with miscarriage

Pitirimova L.N., Zagorodneva E.A., Gumilevsky B.Yu.

Volgograd State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation
Objective. To determine the serum cytokine balance in women with fetal depletion syndrome and to estimate the importance of single nucleotide polymorphism (SNP) in the development of this condition.
Subject and methods. Peripheral blood was tested in women with physiological pregnancy, in those with fetal depletion syndrome, and nonpregnant healthy women without reproductive losses. The level of cytokines and allelic polymorphism of their genes were determined.
Results. The pregnant women with fetal depletion syndrome were found to have pro- and anti-inflammatory cytokine imbalance due to the elevated levels of IL-10, IL-6, IL-17α, and TNFα. Moreover, there were more frequently heterozygotes for the polymorphic markers of the genes IL-10 (mutation 1, G-1082A), IL-4 (C-589-T), TNFα (G-308A), IL-17f His161Arg (7488A/G).
Conclusion. The preponderance of proinflammatory cytokines (TNFα and IL-17α) with the high level of anti-inflammatory cytokines (IL-10 and IL-17α) suggests that the process of physiological rearrangement of the immune system is impaired in the immunosuppressive direction by the second trimester in the pregnant women with a history of fetal depletion syndrome. At the same time, heterozygotes for the polymorphic markers of the genes IL-10 (mutation 1, G-1082A), IL-4 (C-589-T), TNFα (G-308A), IL-17f His161Arg (7488A/G) are encountered much more frequently.

Keywords

miscarriage
fetal depletion syndrome
cytokine imbalance
cytokine gene polymorphisms

В настоящее время проблема невынашивания беременности остается одной из ведущих в современном акушерстве. Актуальность данной проблемы связана с распространенностью этой патологии в структуре репродуктивных потерь, составляющей 15–20% всех клинически выявленных беременностей [1]. Поэтому поиск информативных маркеров-предикторов такого осложнения беременности представляет определенный научный и практический интерес. Особое значение имеют прогнозирование и доклиническая диагностика нарушений развития беременности [2, 3].

Несмотря на мультифакторную природу невынашивания беременности, одними из первостепенных причин являются иммунологические и генетические [4–6].

В последние годы внимание исследователей привлекает роль естественных Т-регуляторных клеток в индукции толерантности к аллоантигенам плода, которые в свою очередь позволяют расценивать их в качестве основных претендентов на роль клеток, контролирующих баланс в системе «мать-плод», а также предположить их участие в патогенезе невынашивания беременности [7]. Однако сообщения об этом в доступной литературе практически отсутствуют. В этом аспекте представляет интерес оценка местного цитокинового статуса, баланса и синтеза цитокинов периферической крови у женщин репродуктивного возраста [8–11].

Целью настоящего исследования является определение цитокинового баланса в сыворотке крови женщин с синдромом потери плода в анамнезе, а также выявление прогностической значимости полиморфизма генов в развитии данного состояния.

Материал и методы исследования

Обследованы 192 пациентки, наблюдающиеся в МУЗ Женская консультация № 5 и МУЗ Женская консультация № 6 г. Волгограда. Все обследуемые были разделены на три группы. Первую группу составили 39 женщин с физиологическим течением беременности, вторую – 64 беременных с синдромом потери плода в анамнезе. Группы были репрезентативны по возрасту (29±4,05 года) и сроку гестации (18±3,2 недели). Третью (контрольную) группу составили 89 небеременных соматически здоровых женщин без репродуктивных потерь в анамнезе (средний возраст 27,8±5,06 года).

Материалом для исследования послужила периферическая кровь пациенток, полученная при плановом посещении врача без проведения дополнительных манипуляций. Цитокины определялись с помощью наборов реактивов для иммуноферментного анализа производства ООО «Цитокин» (Санкт-Петербург): «ИФА-интерлейкин (IL-)-4», «ИФА-IL-6», «ИФА-IL-17а», «ИФА-IL-10», «ИФА-IL-1β», «ИФА-интерферон (IFN)-γ», «ИФА-фактор некроза опухоли (TNF)-α» на фотометре иммуноферментном планшетном «Эфос» 9305 (ОАО «Московский завод Сапфир», Москва). В наборах использован «сэндвич»-вариант твердофазного иммуноферментного анализа. Концентрация интерлейкинов в определяемых образцах рассчитывалась на основании калибровочной кривой, построенной по полученным значениям калибровочных проб. Исследование генетических полиморфизмов проводили с помощью диагностических наборов для выявления полиморфизмов в геноме человека методом полимеразной цепной реакции «SNP-экспресс» производства НПФ «Литех». Для исследования полиморфизмов генов провоспалительных цитокинов применялись наборы «Мутация интерлейкина 1β» (ген – IL-1β, полиморфизм – Т-31С), «Мутация интерлейкина 12β» (ген – IL-12β, полиморфизм – А1188С), «Мутация фактора некроза опухоли α» (ген – TNF, полиморфизм – G-308A), «Мутация интерлейкина 17а» (ген – IL-17a, полиморфизм – G-197A), «Мутация интерлейкина 17f» (ген – IL-17f, полиморфизм – His161Arg), «Мутация интерлейкина 6» (ген – IL-6, полиморфизм – C-174G), «Мутация интерлейкина 2» (ген – IL-2, полиморфизм – T-330G).

Для обнаружения полиморфизма генов противовоспалительных цитокинов использовались наборы «Мутация-1 интерлейкина 10» (ген – IL-10, полиморфизм – G-1082A), «Мутация-2 интерлейкина 10» (ген – IL-10, полиморфизм – С-592А), «Мутация-3 интерлейкина 10» (ген – IL-10, полиморфизм – C-819T), «Мутация интерлейкина 4» (ген – IL-4, полиморфизм – C-589T).

Особое значение в исследовании уделялось тщательному анализу акушерского-гинекологического анамнеза пациенток. Принималось во внимание наличие хронических инфекционных и неинфекционных заболеваний, наличие неблагоприятных производственных и экологических факторов, общее количество беременностей и исходы родов. Проведено проспективное наблюдение за течением и исходами настоящих беременностей. Получены данные скринингового обследования во всех триместрах беременности: общеклинические и гематологические исследования, определение маркеров пороков развития плода (уровень α-фетопротеина и хорионического гонадотропина), ультразвуковая фетометрия, допплерометрия, кардиотокография.

Статистические расчеты производили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 фирмы StatSoft, Inc. (США). Значимость различий при сравнении групп оценивалась непараметрическим U-критерием Манна–Уитни, достоверность различия частот встречаемости оценивали с помощью критерия χ2.

Результаты исследования и обсуждение

В результате обследования беременных женщин выявлено, что среди лиц с синдромом потери плода в анамнезе (2-я группа) по сравнению с женщинами, у которых беременность протекала физиологически (1-я группа), значимо выше частота кольпитов (44%), сочетанных урогенитальных инфекций (19%), эндометритов (25%), синдрома поликистозных яичников (25%). Установлено, что во 2-й группе обследуемых самопроизвольные выкидыши в анамнезе зарегистрированы в 67% случаев, при этом они происходили преимущественно в первом триместре на сроке 9±2,05 недели, у 66% женщин наблюдалась замершая беременность на сроке 8±4,02 недели. Кроме того, текущая беременность в исследуемой группе в 74% случаев была осложнена угрозой выкидыша на сроках 9±3,5 и 18±2,27 недели, подтвержденной данными ультразвукового и клинического исследования. Такие женщины были госпитализированы, им проводилось комплексное клинико-лабораторное обследование, спазмолитическая и седативная терапия, в первом триместре назначались препараты прогестерона. Настоящая беременность в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе закончилась самопроизвольным абортом на сроке 18±0,3 недели в 6% случаев (таблица).

Анализ содержания провоспалительных (IL-1β, IL-6, IL-17а, IFNγ, TNFα) и противовоспалительных цитокинов (IL-10, IL-4) в сыворотке крови обследуемых групп женщин показал значимое увеличение уровня TNFα (18,7±4,2 пг/мл, р≤0,05) и IL-17а (4,3±1,0 пг/мл, р≤0,05) у беременных с синдромом потери плода в анамнезе по сравнению с группой женщин с физиологическим течением беременности (7,4±1,0 пг/мл и 1,2±0,2 пг/мл соответственно). При этом наблюдалось статистически значимое увеличение содержания IL-10 (6,5±1,4 пг/мл, р<0,05) и IL-4 (6,9±1,7 пг/мл, р<0,05) во второй группе обследуемых по отношению к контрольной группе (в среднем 2,2±0,5 пг/мл).

Обращает на себя внимание, что у женщин с физиологическим течением беременности наблюдался более высокий уровень IL-4 (7,4±1,7 пг/мл) по сравнению с таковыми показателями во 2-й и 3-й группах обследуемых (6,9±1,7 пг/мл и 7,1±1,5 пг/мл соответственно) (рисунок).

Согласно литературным данным, определенный уровень TNFα необходим для нормального развития беременности, так как ограничивает процессы синтеза ДНК клетками трофобласта, которые экспрессируют рецепторы для TNFα [12, 13].

Однако избыточная продукция TNFα приводит к нарушению микроциркуляции и тканевой гипоксии, что может негативно сказываться на развитии беременности. В результате происходит прогрессивное снижение маточно-плацентарного кровотока и нарушение метаболической, трофической, гормональной функции плаценты. IL-17а стимулирует выработку IL-6, IL-8, гранулоцитарного колониестимулирующего фактора, TNFα, простагландина Е2 клетками эпителия, эндотелия и фибробластами, проявляет выраженную провоспалительную активность [14, 15]. Следовательно, повышенный уровень IL-17а свидетельствует о наличии воспалительного компонента в сыворотке крови беременных женщин с синдромом потери плода в анамнезе.

IL-4 и IL-10 – противовоспалительные цитокины, повышенное содержание которых во время беременности является благоприятным прогностическим признаком, обеспечивая иммуносупрессию по отношению к развивающейся фетоплацентарной единице [3, 10–12]. Напротив, сохраняющийся высокий уровень провоспалительных цитокинов TNFα и IL-17а в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе свидетельствует о неустановившемся ко второму триместру иммунном балансе в системе мать-плод-плацента. Данное состояние может провоцировать угрозу прерывания беременности, наблюдающуюся в исследуемой группе.

При исследовании полиморфизма генов противовоспалительных цитокинов обнаружено значимо большее количество гетерозигот GA по полиморфному маркеру гена IL-10 (мутация 1, G-1082A) в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе (58%) в сравнении с группой женщин с физиологическим течением беременности (26%). При этом установлено, что количество гомозигот GG (26%) и AA (16%) было меньше, чем в группе женщин с физиологическим течением беременности (46 и 28% соответственно).

При анализе содержания цитокинов был обнаружен высокий уровень TNFα в группе женщин с синдромом потери в анамнезе, имеющим генотип GA по полиморфному варианту G-1082A гена IL-10 в сравнении с группой женщин с физиологическим течением беременности (17,3±4,8 пг/мл против 7,4±1 пг/мл), а уровень IL-4, напротив, был ниже (3,2±1,3 пг/мл против 7,4±1,7 пг/мл).

При анализе распределения аллелей и генотипов полиморфного маркера гена IL-4 (C-589-T) было установлено, что частота встречаемости нормальных гомозигот СС в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе (50%) была статистически ниже, чем в группе женщин с физиологическим течением беременности (69%). Напротив, гетерозиготы СТ во 2-й группе встречались чаще (39%), чем в 1-й (28%).

Анализ уровня цитокинов выявил следующие особенности: уровень IL-10 среди обследуемых женщин второй группы с генотипом СТ оказался статистически ниже (3,4±0,8 пг/мл, р<0,05), чем среди женщин с генотипом СС (8,3±2,6 пг/мл). В группе женщин с физиологическим течением беременности уровень IL-10 (4,2±0,95 пг/мл) значимо не отличался от уровня у женщин второй группы с генотипом СС.

Содержание IL-17а в сыворотке женщин с генотипами СС и СТ во 2-й группе обследуемых было выше (3,7±0,9 пг/мл и 5,6±1,2 пг/мл, р<0,05), чем в 1-й (1,1±0,17 пг/мл). То же касается и TNFα, уровень которого среди женщин с генотипом СС и СТ был выше (14,9±2,6 пг/мл и 20,9±3,9 пг/мл, р<0,05), чем в группе женщин с физиологической беременностью (7,4±1 пг/мл).

Уровень IL-4 среди женщин во 2-й группе с генотипом СТ оказался ниже (4,6±1,6 пг/мл), чем в 1-й (7,4±1,7 пг/мл).

При сравнении распределения частот аллелей и генотипов полиморфного маркера гена TNFα (G-308A) выяснилось, что частота встречаемости гетерозиготного генотипа GA в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе – 62 против 38% в группе женщин с физиологическим течением беременности. Нормальные гомозиготы GG во 2-й группе обследуемых встречаются в 33% случаев, в 1-й группе – в 62%. Таким образом, в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе наиболее распространен генотип GA – гетерозиготы по полиморфному маркеру гена TNFα (G-308A).

Анализ уровня цитокинов выявил, что у женщин с генотипами GG и GA 2-й группы значительно увеличен уровень TNFα в сыворотке крови (14,4±1,5 пг/мл и 21,2±2,8 пг/мл, р<0,05), что статистически отличается от его уровня в 1-й группе (7,4±1 пг/мл). Уровень IL-17а у женщин 2-й группы с генотипом GA был выше (5,2±0,8 пг/мл), чем у женщин с генотипом GG (2,9±1,2 пг/мл). Среди женщин 2-й группы с генотипом GA уровень противовоспалительного IL-4 оказался статистичеcки ниже (2,5±0,5 пг/мл, р<0,05), чем в 1-й группе (7,4±1,7 пг/мл) и у женщин с генотипом GG (15±6 пг/мл), как и уровень провоспалительного IL-1β (5,5±0,8 пг/мл против 8,0±1,04 пг/мл в 1-й группе).

Статистически значимые отличия были также выявлены при анализе распределения частот встречаемости аллелей и генотипов полиморфного маркера гена IL-17f His161Arg (7488A/G). Количество гетерозигот AG в этой группе превышало таковое в 1-й группе (42 против 15%), а количество нормальных гомозигот AA было статистически ниже (52 против 82%).

У женщин 2-й группы с генотипом АА наблюдалось более высокое значение IL-17а и TNFα (4,2±0,8 пг/мл и 20,5±3,5 пг/мл, р<0,05) в сравнении с 1-й группой (1,1±0,17 пг/мл и 7,4±1 пг/мл), то же касается уровня IL-17а и TNFα среди женщин с генотипом АG (4,4±1,1 пг/мл и 18,5± 3,6 пг/мл, р<0,05). У женщин 2-й группы, имеющих генотип АG по полиморфному маркеру гена IL-17fHis161Arg (7488A/G), уровень противовоспалительного IL-4 был ниже (3,5±0,8 пг/мл, р<0,05), чем в 1-й группе (7,4±1,7пг/мл) и у женщин с генотипом АА (7,5±1,2 пг/мл).

Следовательно, наличие высокого уровня провоспалительных и более низкого уровня противовоспалительных цитокинов среди гетерозигот в группе женщин с синдромом потери плода в анамнезе в сравнении с обследуемыми, у которых беременность протекает физиологически, свидетельствуют о дисфункции физиологического иммунного переключения с Th1- на Th2-путь во втором триместре беременности. Большой процент хронических инфекционных и неинфекционных заболеваний урогенитального тракта среди обследуемых женщин может служить важным патогенетическим фактором в нарушении иммунной реактивности при беременности и формировании угрозы выкидыша.

Заключение

Таким образом, у беременных женщин с синдромом потери плода в анамнезе наблюдаются нарушения баланса про- и противовоспалительных цитокинов, что проявляется повышением уровня IL-10, IL-6, IL-17а, TNFα в сыворотке крови. Увеличение количества провоспалительных цитокинов (TNFα и IL-17а) на фоне высокого уровня противовоспалительных (IL-10 и IL-4) свидетельствует о нарушении процесса перестройки иммунной системы в сторону преобладания иммуносупрессорных механизмов ко второму триместру беременности. В большинстве случаев гиперпродукция провоспалительных и снижение содержания противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови женщин с синдромом потери плода в анамнезе связана с наличием гетерозиготного аллельного варианта генов IL-17f His161Arg, TNFα (G-308A), IL-4 (C-589-T). При этом индивидуальной особенностью женщин с невынашиванием беременности является аддитивный эффект нескольких вариантов полиморфных генов, что создает неблагоприятный фон для инициации, развития и пролонгирования беременности. Наличие в анамнезе хронических воспалительных неинфекционных и инфекционных заболеваний увеличивает вероятность осложнений во время беременности, в том числе приводит к синдрому потери плода.

Следовательно, оценка цитокинового баланса в сыворотке крови и типирование аллельных вариантов генов цитокинов, наряду с тщательным сбором акушерско-гинекологического анамнеза, позволяет своевременно предупредить развитие осложнений во время беременности, в том числе во втором триместре. Особенно важным представляется определение цитокинового профиля на этапе прегравидарной подготовки, что позволит провести своевременную профилактику нарушения течения беременности, в том числе потерю плода.

References

  1. Sidelnikova V.M. Nevyinashivanie beremennosti – sovremennyiy vzglyad na problemu. Akusherstvo i ginekologiya. 2007; 5: 24–7.
  2. Ozerova R.I., Dobrohotova Yu.E. Nerazvivayuschayasya beremennost. V kn.: Aktualnyie voprosyi nevyinashivaniya beremennosti: sbornik klinicheskih lektsiy. M.; 2007: 50.
  3. Tsyibulskaya O.V., Zharkin N.A., Burova N.A. Sovremennyie aspektyi profilaktiki ranney poteri beremennosti. Lekarstvennyiy vestnik. 2012; 6(8): 3–7.
  4. Kovalevskaya T.S., Vasserman N.N., Tverskaya S.N., Polyakov A.V. Geneticheskie aspektyi nevyinashivaniya beremennosti. Meditsinskaya genetika. 2003; 2(11): 480–4.
  5. Aleksandrova N.V., Donnikov A.E., Baev O.R., Suhih G.T. Geneticheskie faktoryi riska akusherskih oslozhneniy pri samoproizvolnoy beremennosti i beremennosti posle vspomogatelnyih reproduktivnyih tehnologiy. Akusherstvo i ginekologiya. 2012; 2: 16–23.
  6. Bespalova O.N. Genetika nevyinashivaniya beremennosti. Zhurnal akusherstva i zhenskikh bolezney. 2007; 56(1): 81-95
  7. Veryasov V.N., Vanko L.V., Suhih G.T. Rol T-regulyatornyih kletok pri beremennosti. Akusherstvo i ginekologiya. 2010; 1: 6–11.
  8. Gumilevskiy B.Yu., Gumilevskaya O.P. Allelnyiy polimorfizm genov tsitokinov pri hronicheskom ottorzhenii renalnogo transplantata. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2010; 3: 62–5.
  9. Bespalova O.N., Baranov V.S., Ivaschenko T.E., Malyisheva O.V. Rol polimorfnyih alleley genov sistemyi detoksikatsii ksenobiotikov i gemostaza pri nevyinashivanii beremennosti rannego sroka. V kn.: Maslennikov A.B., red. Molekulyarno-biologicheskie tehnologii v meditsinskoy praktike: Sbornik nauchnyih trudov. Novosibirsk: Alfa Vista N; 2008; vyip. 12: 100–12.
  10. Casart Y., Tarrazzi K., Camejo M. Serum levels of interleukin-6, interleukin-1beta and human chorionic gonadotropin in pre-eclamptic and normal pregnancy. Gynecol. Endocrinol. 2007; 23(5): 300—20.
  11. Salamonsen L.A. Cytokines and chemokines during human embryoimplantation: roles in implantation and early placentation. Semin. Reprod. Med. 2007; 25(6): 437–44.
  12. Solodyankina A.N., Shvayuk A.P., Gorbenko O.M., Obuhova O.O., Ilizarova N.A., Kuleshov V.M., Trunova L.A., Trunov A.N. Osobennosti soderzhaniya tsitokinov v syivorotke krovi zhenschin s privyichnoy poterey beremennosti v dinamike predgravidarnoy podgotovki. Allergologiya i immunologiya. 2007; 8(1): 314–5.
  13. Amirova Zh.S. Sistema tsitokinov u beremennyih s persistiruyuschey i retsidiviruyuschey ugrozoy preryivaniya beremennosti. Vestnik novyih meditsinskih tehnologiy. 2006; 4: 66–7.
  14. Abaeva I.Sh., Baymuradova S.M., Bitsadze V.O. Rol provospalitelnyih tsitokinov v patogeneze sindroma poteri ploda. Materialyi IV s'ezda akusherov – ginekologov Rossii. Moskva, 30 sentyabrya – 2 oktyabrya 2008g. M.; 2008: 3.
  15. Suhih G.T., Vanko L.V. Immunnyie faktoryi v etiologii i patogeneze oslozhneniy beremennosti. Akusherstvo i ginekologiya. 2012; 1: 128–36.

 

About the Authors

Pitirimova Lubov Nikolaevna, post-graduate student, assistant to department of clinical laboratory diagnostics of the Volgograd state medical university. 400131, Russia, Volgograd, Pavshikh Bortsov Square 1. Tel. +79197993519. E-mail: gatyzhskaya@mail.ru
Zagorodneva Elena Aleksandrovna, PhD, associate professor to department of clinical laboratory diagnostics of the Volgograd state medical university. 400131, Russia, Volgograd, Pavshikh Bortsov Square 1. Tel.: +79023807869. E-mail: z-e-alex@mail.ru
Gumilevskiy Boris Urievich, MD, head of the department of clinical laboratory diagnostics of the Volgograd state medical university. 400131, Russia, Volgograd, Pavshikh Bortsov Square 1. E-mail: gumbu@mail.ru

Similar Articles

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