Беременность представляет собой уникальную иммунологическую ситуацию, в ходе которой 2 аллогенных организма в течение определенного времени существуют в тесном симбиозе без развития реакций отторжения. Концепция беременности как «иммунологического парадокса» впервые была представлена Питером Медаваром в 1953 г., и с тех пор ученые пытаются ответить на вопрос, почему полулогенный плод не отвергается его матерью [1]. На разных участках плодово-плацентарно-материнского комплекса реализуются различные варианты взаимоотношений между матерью и плодом с прямым контактом между обоими индивидуумами: 1) материнская кровь окружает ворсинки плода, которые покрыты синцитиотрофобластными клетками; 2) клетки цитотрофобласта проникают в децидуальные клетки, в которых они взаимодействуют с лимфоцитами тканей; 3) клетки трофобласта замещают эндотелий материнских артериол, наполненных материнской кровью; 4) частицы трофобласта, которые экспрессируются синцитиотрофобластом и циркулируют в материнской крови, пока не оседают в капиллярах легких, где они разрушаются альвеолярными макрофагами. Известно несколько факторов, которые поддерживают специфическую иммунотолерантность матери к ее плоду и изучаются в текущих исследованиях в области репродуктивной иммунологии [2, 3]. Одним из этих факторов является прогестерон-индуцированный блокирующий фактор (progesterone-induced blocking factor (PIBF)).
Прогестерон представляет собой стероидный гормон, вырабатываемый яичниками, плацентой и надпочечниками у человека и описанный как «гормон беременности» из-за его незаменимой роли для поддержания беременности [4]. Текущий прогресс в понимании биохимических основ чувствительности к миометриальному прогестерону на геномном и негеномном уровнях привел к появлению новых гипотез относительно роли этих путей в гормональном контроле беременности и родов у человека. Геномные действия прогестерона опосредованы внутриклеточными рецепторами прогестерона А (PR-A) и В (PR-B). Известно, что PR-A подавляет действия прогестерона, опосредованные PR-B, степень реакции прогестерона обратно пропорциональна отношению экспрессии PR-A/PR-B [5]. Негеномный путь реализации эффектов прогестерона происходит на уровне взаимодействия с мембранно-ассоциированными PR (mPRs) для прямой модуляции уровней внутриклеточного Ca2+ и циклического аденозинмонофосфата. Во время большей части периода гестации геномный и негеномный пути взаимодействуют между собой для поддержания оптимального уровня миометриальной релаксации и пролонгирования беременности.
Прогестерон является основным фактором, поддерживающим состояние матки в течение всей беременности. У большинства млекопитающих уровень периферического прогестерона снижается перед началом родов, а применение препаратов, ингибирующих синтез или действие прогестерона, вызывает прерывание беременности и/или преждевременные роды. Эти данные свидетельствуют о том, что отмена эффектов прогестерона необходима для начала дородовой активации сокращений миометрия. Однако у людей уровень циркулирующего прогестерона остается повышенным до момента родов, что приводит к гипотезе о том, что роды человека инициируются снижением чувствительности миометрия к прогестерону. Очевидная потеря чувствительности к прогестерону в срок может быть следствием нескольких различных механизмов, включая: 1) катаболизм прогестерона в матке в неактивные соединения; 2) изменения в соотношениях изоформ рецептора прогестерона (PR); 3) изменения уровней кофакторного белка, влияющие на активацию PR и 4) индуцированная воспалением транс-репрессия PR ядерным фактором kappa B [6]. Также существуют научные работы, сообщающие о возможном участии в данном процессе локально продуцируемых простагландинов, которые изменяют экспрессию nPR в миометрии [7]. Все эти механизмы потенциально способны снижать чувствительность маточного прогестерона к сроку, таким образом обеспечивая экспрессию путей, которые первоначально были заблокированы прогестероном на ранних сроках беременности.
Исследователи Университета Ньюкасла (Австралия) заключили, что у женщин начало родов связано со значительным увеличением отношения экспрессии PR-A/PR-B в миометрии, что может способствовать функциональной отмене прогестерона [8]. Также на протяжении большей части беременности прогестерон может снижать чувствительность миометрия к эстрогену, ингибируя экспрессию эстрогеновых рецепторов alpha (ER-alpha). Такое взаимодействие может объяснять, почему человеческий миометрий невосприимчив к высоким уровням циркулирующих эстрогенов в течение большей части беременности. Согласно данной гипотезе, в дальнейшем функциональная абстиненция прогестерона устраняет подавление экспрессии ER-alpha, приводя к повышению их активности и сопутствующему увеличению чувствительности миометрия к утеротоническим эффектам эндогенных эстрогенов. Вышеописанная теория позволяет сделать вывод о том, что связь между функциональной отменой эффектов прогестерона и функциональной активацией эстрогена может быть критическим механизмом эндокринного контроля родов у человека.
В 1977 г. было высказано предположение о том, что в дополнение к своим эндокринным эффектам прогестерон при беременности также действует как своеобразный «иммуностероид» [9]. В присутствии прогестерона PR-позитивные лимфоциты беременных продуцируют протеин, называемый прогестерон-индуцированным блокирующим фактором (PIBF), который опосредует некоторые иммунологические эффекты прогестерона.
PIBF был впервые описан как белок 34 кДа, продуцируемый активированными лимфоцитами здоровых беременных под воздействием прогестерона [10]. Дальнейшие исследования показали, что индуцированный прогестероном блокирующий фактор содержит 757 аминокислотных остатков с молекулярной массой 89 кДа, ассоциированных с ядром или центросомой. В ходе последующих научных работ были обнаружены некоторые более короткие изоформы, в том числе 35-, 48-, 57- и 67-кДа изоформы, которые также проявляли свою биологическую активность [11, 12]. Уникальность этого белка заключается в том, что он не обладает значительной гомологией аминокислотной последовательности ни с одним из известных белков [13–15]. PIBF выполняет иммуномодулирующие функции in vivo и in vitro, которые важны для установления иммунотолерантности между матерью и плодом и, следовательно, для регулярного течения беременности.
Несмотря на то что PIBF первоначально был представлен как молекула, секретируемая лимфоцитами беременности, позже стало очевидно, что он продуцируется многими другими типами клеток и что полноразмерный PIBF и более короткие секретируемые формы, полученные альтернативным сплайсингом, выполняют совершенно разные функции. Полноразмерный PIBF связан с ядром [16, 17] и играет роль в регуляции клеточного цикла. Эта форма участвует в регуляции инвазивности как трофобласта, так и злокачественных опухолей [18–20]. Более короткие его формы находятся в цитоплазме и, будучи секретированными, они действуют как цитокины.
PIBF присутствует не только в сыворотке крови беременных, но и в моче, и его концентрация может являться одним из предикторов исхода беременности. Исследование, включавшее 500 беременных женщин и 80 здоровых небеременных, показало, что во время нормально протекающей гестации концентрация PIBF в образцах мочи, определенная методом иммуноферментного анализа, непрерывно увеличивается до 37-й недели беременности и затем начинает резко уменьшаться, достигая минимальных значений перед родами [21]. У женщин с угрозой выкидыша или угрозой преждевременных родов уровни PIBF в моче остаются значительно ниже, чем у здоровых беременных женщин соответствующего гестационного возраста. При патологической беременности уровень PIBF в моче не имел подобной динамики, так, у пациенток с преэклампсией концентрации PIBF оказались значительно ниже, чем при нормальной беременности, при этом они коррелировали со степенью тяжести заболевания. Существует ряд публикаций, предлагающих использовать определение уровня PIBF для выяснения времени начала родов, при этом авторы обращают особое внимание на то, что прогностическая ценность измерения PIBF зависит от интервала между отбором проб и началом родового акта. Например, в образцах, взятых за 2 дня до начала родов, концентрации PIBF были значительно ниже, чем в образцах, полученных за 7–16 дней до родов [21].
Несколько типов клеток, например, лимфоциты периферической беременности, сам эмбрион, трофобласт и клетки эндометрия, продуцируют PIBF [22]. При подтвержденной клинической беременности PIBF выявляется в сыворотке пациенток с ЭКО через 14 дней после переноса эмбрионов. Исследование Anderle C. показало, что клетки трофобласта в плаценте могут экспрессировать белки PIBF 30, 50 и 90 кДа в I триместре беременности [23].
Иммуномодулирующие эффекты прогестерон-индуцированного блокирующего фактора и поддержание беременности
Контролируемая инвазия трофобласта является ключевым процессом во время плацентации человека и предпосылкой успешной беременности. PIBF, экспрессируемый лимфоцитами периферической беременности и другими типами клеток, участвует в фето-материнской коммуникации, частично опосредуя иммунологические действия прогестерона и регулируя степень инвазии трофобласта [24].
Согласно последним исследованиям, предполагается существование 2 механизмов действия PIBF. Одним из них является ингибирование активированных естественных клеток-киллеров, а другим – индукция T-хелпер-цитокинового ответа после оплодотворения. PIBF воздействует на В-клетки и индуцирует повышенную выработку асимметричных нецитотоксических антител. Он также изменяет профиль секреции цитокинов активированными лимфоцитами, что приводит к увеличению продукции невоспалительных нецитотоксических интерлейкинов (IL) (например, IL-3, IL-4 и IL-10) и снижению выработки воспалительных цитотоксических цитокинов (например, интерферона (IFN)-δ, фактора некроза опухоли (TNF)-α и IL-2) [25].
Во время беременности гемиаллогенные эмбриональные клетки проникают в материнскую децидуальную оболочку, но остаются защищенными от атак со стороны материнской иммунной системы, что создает большой неразрешимый парадокс иммунологии. Поскольку плод является полулаллотрансплантатом, очевидно, что для выживания плода необходимо ингибировать определенные иммунные факторы. Это должен быть избирательный процесс, а не общее событие, чтобы мать не страдала от последствий общего подавления иммунитета. Двумя основными эффекторными клетками, которые должны быть локально подавлены, являются цитотоксические Т-клетки и натуральные киллеры (NK).
Естественные, или натуральные, клетки-киллеры – это врожденные лимфоциты, которые имеют решающее значение для борьбы с инфекциями и злокачественными новообразованиями. NK-клетки экспрессируют множество ингибирующих и активирующих рецепторов, которые способствуют тонким взаимодействиям между поврежденными и здоровыми клетками [26].
Децидуальные NK-клетки составляют 60–70% всех децидуальных лимфоцитов в I триместре беременности у человека и фенотипически и функционально отличаются от периферических NK-клеток [26]. При нормальной беременности децидуальные NK-клетки способствуют созданию благоприятных условий для плацентации, имплантации и развития эмбрионов, однако они снабжены цитотоксическими молекулами для борьбы с внутриутробными инфекциями [27–29]. Большинство децидуальных NK-клеток проявляют низкую цитолитическую активность, несмотря на наличие гранул перфорина и других возможных цитолитических медиаторов.
Некоторые из иммунологических эффектов прогестерона, например, на активность NK и баланс цитокинов, опосредованы PIBF. Проведенные еще в конце XX в. в Университетской клинике Боделок в Париже исследования in vivo подтвердили наличие влияния PIBF на активность NK во время беременности. Перенос клеток селезенки с высокой NK-активностью беременным мышам приводил к увеличению частоты потери беременности, тогда как применение PIBF нивелировало данные эффекты. В ходе последующих исследований было доказано, что секретируемые формы PIBF модулируют как периферическую, так и децидуальную активность NK путем блока регуляции экспрессии перфорина в децидуальных лимфоцитах [30]. Таким образом, был сделан вывод о том, что PIBF, присутствующий в цитоплазматических гранулах децидуальных NK-клеток, способствует низкой децидуальной NK-активности, ингибируя высвобождение цитотоксического белка перфорина и других цитотоксических молекул.
В ходе дальнейших исследований научная гипотеза о том, что беременность характеризуется Th2-смещенным цитокиновым балансом, находила дополнительные подтверждения и доказательства [31]. Было показано, что, повышая регуляцию продукции цитокинов типа Th2 и снижая активность NK, PIBF способствует изменению функционирования материнской иммунной системы. Нормальная беременность характеризуется Th2-доминантным цитокиновым балансом, что частично обусловлено действием меньших изоформ PIBF. Они связываются с новой формой рецептора интерлейкина 4 (IL-4) и индуцируют повышенную продукцию IL-3, -4, -10.
Локальный механизм защитного действия PIBF более детально был изучен на животных моделях, нежели в популяции человека. Тем не менее недавнее исследование показало, что децидуальные B-клетки продуцируют PIBF под действием IL-33 и что эти PIBF+ B-клетки отсутствуют в хориодецидуальной области женщин с преждевременными родами [32]. Таким образом, был сделан вывод о том, что В-клетки являются эффекторами в опосредованной прогестероном иммунной регуляции на поздних сроках беременности.
Уровни PIBF можно сравнить с уровнями прогестерона у беременных, чтобы оценить степень зависимой от прогестерона иммуномодуляции, которая может предоставить ценные прогностические и терапевтические возможности для выбора акушерской тактики. Если PIBF является аномально низким по сравнению с прогестероном, это может указывать на относительную нечувствительность лимфоцитов к прогестерону через нарушение стимуляции рецептора или дефектную продукцию PIBF в лимфоцитах, положительных по рецептору прогестерона, даже в присутствии прогестерона. В этом ключе потенциальное преимущество PIBF над прогестероном в качестве биомаркера заключается в том, что в отличие от прогестерона, который подвергается восстановлению и глюкуронизации перед выделением с различными изомерами, PIBF выводится в неизмененном виде с мочой и поэтому может быть измерен неинвазивно [33].
В настоящее время не существует общепринятого референтного диапазона, порогового значения или эталона для нормальных уровней PIBF в сыворотке в триместрах по сравнению с прогестероном в сыворотке у здоровых беременных женщин. Исследователи из Сингапура в 2020 г. провели сравнительную оценку уровней прогестерона и PIBF у женщин во всех триместрах беременности и выяснили следующее. Уровни как сывороточного прогестерона, так и PIBF увеличивались с наступающими триместрами и увеличением гестационного возраста. Увеличение концентрации PIBF показало значительную положительную корреляцию с увеличением концентрации прогестерона [34].
Активированные лимфоциты беременности экспрессируют рецепторы прогестерона, которые позволяют прогестерону индуцировать белок, называемый PIBF. PIBF увеличивает продукцию цитокинов типа Th2 путем передачи сигналов через рецептор нового типа IL-4. PIBF ингибирует фосфолипазу А2, тем самым способствуя снижению синтеза простагландина, а также подавляет высвобождение перфорина в децидуальных лимфоцитах человека и снижает вредное влияние высокой активности NK-клеток на беременность у мышей. Продукция PIBF является характерной чертой нормальной человеческой беременности, и ее концентрация снижается при угрожающей беременности [35].
Проведенные еще в конце XX в. научные исследования с использованием иммуноцитохимических методов показали, что уровень PIBF увеличивается в сыворотке вскоре после имплантации, продолжая прогрессивный рост на протяжении всего периода беременности и снижаясь перед родами. В результате этого был сделан совершенно логичный вывод о наличии корреляции между уровнями PIBF и исходом беременности. В проспективном когортном исследовании, пытавшемся выявить ранние факторы риска выкидыша, PIBF был одним из факторов, демонстрировавших тесную связь с риском самопроизвольной потери беременности [36]. При нормальной беременности у человека концентрация PIBF в сыворотке и моче возрастает во время беременности, в то время как у женщин при невынашивании или преждевременных родах уровни PIBF в моче не повышаются [21, 33].
И прогестерон, и PIBF играют роль в индукции смещенного Th2-цитокинового баланса. В присутствии покоящегося прогестерона Т-клетки периферической крови человека дифференцируются в Th2-подобные клоны, кроме того, обработка прогестероном Th1-подобных клонов Т-клеток сдвигает продукцию цитокинов этими клетками в сторону Th2. Нейтрализация эндогенной активности PIBF у беременных мышей специфическим анти-PIBF-антителом прерывает беременность, снижает синтез IL-10 и увеличивает синтез интерферона-гамма (IFN-γ) [37].
Лимфоциты женщин с угрожающим абортом не способны адекватно продуцировать PIBF. Посредством индукции продуцирования смещенного Th2-цитокина и блокирования активности NK PIBF предотвращает индуцированную потерю беременности у мышей, что позволяет предположить, что заместительная терапия PIBF может быть полезной в качестве альтернативного лечения некоторых форм повторных спонтанных абортов [33]. Хорошо известно, что, хотя для нормально прогрессирующих беременностей характерна Th2-доминантная картина цитокинов, избыток Th1-ассоциированных цитокинов приводит к прерыванию беременности. У людей рецидивирующий выкидыш связан с Thl-доминантным профилем периферических цитокинов [38].
Достаточно часто этиологической и патогенетической причинами угрожающего аборта является недостаточность эндогенного прогестерона, что особенно актуально на ранних сроках беременности, когда единственным достаточным источником гормона является желтое тело яичника. Ввиду прямой корреляции концентраций прогестерона и PIBF в организме беременной одним из пусковых факторов прерывания беременности в случае спонтанного выкидыша при недостаточности желтого тела можно считать иммунологические причины отторжения плодного яйца. Следовательно, достаточно большую роль в этом вопросе играют заместительная прогестероновая терапия и ее возможности в восстановлении необходимого уровня PIBF. Необходимо отметить, что иммуномодулирующая роль и продукция PIBF – это свойство прежде всего эндогенного и идентичного эндогенному прогестерона. Тем не менее до определенного времени существовало мнение об «уникальности» некоторых препаратов синтетических гестагенов в коррекции уровня PIBF во время беременности. Проспективное рандомизированное исследование, выполненное учеными Сингапура, на практике показало, что применение микронизированного прогестерона (полностью повторяющего структуру эндогенного прогестерона желтого тела яичника) способствует более эффективному восстановлению уровня PIBF по сравнению с применением дидрогестерона (синтетического гестагена со структурой молекулы, отличной от эндогенного прогестерона), p<0,001. С клинической же точки зрения эффективность сохранения беременности оказалась равной – достоверной разницы в частоте выкидышей в группах пациенток, получавших прогестерон и дидрогестерон, выявлено не было (p<0,001) [39, 40].
Сывороточные уровни PIBF у беременных женщин играют ключевую роль в прогнозе преждевременных родов [41]. Совместное исследование, проведенное учеными Норвегии и Венгрии в 2015 г., продемонстрировало высокую диагностическую ценность концентрации PIBF в прогнозировании преждевременных родов с площадью под кривой ROC (AUC) 0,956 (95% ДИ 0,884–0,989; р <0,0001). Полученные результаты позволили предположить, что прерывание беременности может быть предсказано по более низким, чем обычно, значениям PIBF в сыворотке крови беременных в течение 5 дней до родов и, таким образом, может способствовать диагностике преждевременных родов.
Роль прогестерон-индуцированного блокирующего фактора в онкогенезе
В дополнение к иммуномодуляции, индуцированный прогестероном блокирующий фактор играет значимую роль в регуляции клеточного цикла и инвазии. Сегодня известны примеры таких белков, как фактор регенерации и толерантности (RTF) или онкофетальный белок 5T4, которые экспрессируются в тканях беременных, а также в злокачественно трансформированных клетках [42].
Механизмы участия прогестерона в процессах клеточного деления при нескольких видах рака могут осуществляться посредством активации его внутриклеточного рецептора (PR), который является лиганд-активируемым фактором транскрипции [43]. Однако последние данные показали, что роль различных подтипов мембранных рецепторов прогестерона в его эффектах при размножении и раке является новой и интересной областью исследований, так как именно они опосредуют большинство неклассических действий данного стероида [44]. Достаточно давно известно, что прогестерон выполняет двойную функцию в клетках-мишенях, стимулируя как пролиферацию, так и дифференцировку. Однако в современных условиях до сих пор достаточно непросто оценить функцию прогестерона как пролиферативного гормона, поскольку в большинстве тканей-мишеней уровни PR регулируются эстрогенами [45]. Изучение молекулярных механизмов контроля клеточной пролиферации свидетельствует о роли прогестерона как мощного митогена в стромальных клетках матки. Стромальные клетки матки у лабораторных животных не делятся без участия прогестерона, а их пролиферация может быть заблокирована антителами к прогестерону и антагонизмом PR. Недавние исследования показывают, что прогестерон играет непосредственную роль в регуляции транзита клеточного цикла путем увеличения экспрессии и активации регуляторных комплексов клеточного цикла [46].
Описывая место PIBF в механизмах онкогенеза, большинство исследователей отмечают, что он в целом может подавлять иммунный ответ организма на опухолевые клетки, являясь при этом позитивным регулятором распространения опухоли в первичных клетках легких и яичников. Также было обнаружено, что он экспрессируется в цитоплазме и ядре хориокарциномы и первичных опухолевых клетках [47]. Одним из убедительных доказательств участия PIBF в прогрессировании опухоли является тот факт, что ген PIBF был идентифицирован на 13-й хромосоме в области, связанной с восприимчивостью к раку молочной железы [48]. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что, учитывая иммуносупрессивное действие PIBF, секретируемого недифференцированными клетками, он также может способствовать развитию опухоли.
Целая плеяда исследований последних лет демонстрирует наличие экспрессии PIBF при различных формах рака, включая мультиформную глиобластому, астроцитомы и лейкемии, что способствует неконтролируемой пролиферации опухолей и потенциальному уклонению от иммунного надзора [49–52]. Сообщалось также, что PIBF подавляет экспрессию E-кадгерина, возможно, влияя на механизмы клеточной адгезии и увеличивая деградацию внеклеточного матрикса семейством матриксных металлопротеиназ, тем самым способствуя инвазии опухолевого процесса [53].
Наконец, в последние годы было выявлено, что несколько опухолей продуцируют PIBF, который поддерживает их иммунные процессы, может стать новым биомаркером опухоли и привести к разработке новых терапевтических стратегий [48, 50–52]. Согласно новым сообщениям, предполагается, что пролиферирующие клетки, такие как трофобласты человека, мезенхимальные стволовые клетки и злокачественные опухоли, могут выделять PIBF в высокой степени, чтобы избежать материнского иммунитета [50, 54]. В недавних исследованиях было показано, что PIBF сверхэкспрессируется при многих злокачественных опухолях, таких как рак молочной железы, шейки матки, лимфома и лейкоз [48].
Заключение
Прогестерон представляет собой критически значимый половой стероид, играющий роль в возникновении и пролонгировании беременности, включая важнейший механизм стимуляции иммунной толерантности организма будущей матери к аллоантигенам плода с помощью множества иммуномодулирующих механизмов. Прогресс в понимании действия прогестерона в клетках-мишенях осложняется тем фактом, что прогестерон выполняет двойные функции в клетках-мишенях, стимулируя как пролиферацию, так и ингибирование роста одного и того же типа клеток. Прогестерон-индуцированный блокирующий фактор (PIBF) экспрессируется в высокопролиферирующих клетках организма при различных физиологических и патологических состояниях. PIBF-индуцированный Th2-доминантный иммунный ответ является благоприятным во время беременности, благодаря чему PIBF является потенциальным многообещающим биомаркером для прогнозирования жизнеспособности беременности, но может способствовать росту опухоли, подавляя местные противоопухолевые иммунные ответы. Несмотря на безусловный прогресс медицинской науки в понимании патофизиологии репродуктивной системы человека, многие молекулярные механизмы, участвующие в данных процессах, остаются загадкой и представляют собой обширное поле для дальнейших научных исследований, направленных на предотвращение неблагоприятных исходов беременности.
