The comparative levels of regulatory transport proteins, cytokines, and specific immune complexes in the blood, peritoneal fluid, and cystic contents of women with external endometriosis

Zorina V.N., Tretyakova T.V., Zorina R.M., Bazhenova L.G., Ryabicheva T.G., Zorin N.A.

Research Laboratory of Immunology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation, Novokuznetzk; OOO MEDIKA Medical Center, Novokuznetzk; Department of Obstetrics and Gynecology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation, Novokuznetzk; ZAO Vektor-Best, Koltsovo, Novosibirsk Region
Objective: to comparatively study the blood, peritoneal fluid (PF), and cystic contents (CC) levels of a number of cytokines (IL-6, IL-8, TNF-α), alpha2-macroglobulin (α2-MG), pregnancy-associated alpha2-glycoprotein (α2-PAG), lactoferrin (LF), and alpha1-antitrypsin (α1-AT), as well as the concentrations of circulating immune complexes of class G antibodies with α2-MG and α2-PAG in Stage III external genital endometriosis to specify their role in the pathogenesis of the disease and the possibility of their use in differential diagnosis.
Subjects and methods. A group of 48 women (33.2±1.8 years of age) diagnosed as having Stage III external genital endometriosis was examined. Sera from 35 apparently healthy women (38.20±2.06 years of age) selected according to the results of planned prophylactic medical examination and sera, PF, and CC from 10 women (41.9±6.5 years of age) with simple ovarian serous cysts (SOSC) were studied as control and comparison groups, respectively.
The content of α2-MG, α2-PAG, and α1-AT was measured by quantitative rocket immunoelectrophoresis. The levels of IL-6, TNF-α, IL-8, LF, α2-MG-IgG, and α2-PAG-IgG were examined using solid-phase enzyme immunoassay (EIA).
Results. The patients with endometriosis were found to have higher levels of the immune complexes of α2-PAG-IgG, LF, α1-AT, and TNF-α and a lower concentration of α2-MG than did the healthy individuals (only the α2-MG concentration was decreased in ovarian retention cyst (ORC). In endometriosis, PF showed higher α2-PAG-IgG and IL-6 levels and a lower LF concentration than in ORS. In this condition, CC exhibited increases in all the study indicators as compared with ORS.
Conclusion. The found changes are indicative of the more magnitude of alterations in humoral immunity and more aggressive processes in endometriosis and may be used as additional diagnostic and prognostic criteria in the clinical practice of an obstetrician/gynecologist.

Keywords

endometriosis
ovarian retention cyst
alpha2-macroglobulin
lactoferrin
immune complex
cytokine

Эндометриоз (ЭНД) занимает третье место в структуре гинекологической заболеваемости и поражает до 50% женщин с сохраненной менструальной функцией, приводя к функциональным расстройствам и структурным изменениям во всей репродуктивной системе. Однако этиология и патогенез данного заболевания до сих пор остаются неуточненными. Согласно одной из теорий, ЭНД относится к аутоиммунной патологии [11, 13, 14]. По мнению других авторов, немаловажную роль в патогенезе ЭНД играет нарушение системы детоксикации с развитием окислительного стресса и избытком свободных радикалов [8], а также дисбаланс системы транспортных белков и металлопротеинов [2, 6, 9].

Однако, если участие провоспалительных цитокинов перитонеальной жидкости (ПЖ) в патогенезе общепризнано [7, 12, 15], то белки, их транспортирующие, при ЭНД практически не изучены. В их числе – альфа-2-макроглобулин (α2-МГ) и ассоциированный с беременностью α-2-гликопротеин (АБГ) – полифункциональные гликопротеины, участвующие в транспортировке и регуляции синтеза цитокинов, гормонов и липидов, а также в презентации антигенов и являющиеся важным компонентом врожденного иммунитета [17]. Представляют научный интерес еще два полифункциональных, но малоизученных при ЭНД белка-транспортера: лактоферрин (ЛФ – металлопротеин, участвующий в развитии кислородного взрыва) и α-1-антитрипсин (α1-АТ – ингибитор протеиназ, высвобождающихся при воспалении). Кроме того, несмотря на активное изучение проблемы ЭНД, большинство исследователей ограничиваются определением уровней отдельных белков и цитокинов в ПЖ,
гораздо реже – в крови и крайне редко – в кистозном содержимом (КС).

Целью нашей работы было сравнительное изучение в крови, ПЖ и КС уровней ряда цитокинов (ИЛ-6,
ИЛ-8, ФНО-α), общих уровней α2-МГ, АБГ, ЛФ, α1-АТ, а также содержания циркулирующих комплексов антител класса G с α2-МГ и АБГ при наружно-генитальном эндометриозе III стадии для уточнения их роли в патогенезе заболевания и возможности использования в дифференциальной диагностике.

Материал и методы исследования

Обследовали группу из 48 женщин (33,2±1,8 года) с диагнозом наружно-генитальный ЭНД III стадии,
согласно классификации Американского общества фертильности (1996), основанной на подсчете
общей площади и глубины эндометриоидных гетеротопий. Для верификации диагноза проводилось
комплексное обследование (общий и гинекологический осмотр, УЗИ органов малого таза, стандартное клинико-лабораторное исследование, включающее тестирование на опухолевые онкомаркеры в предоперационном периоде; по показаниям проводили кольпоскопию, гистероскопию). Все больные были прооперированы, диагноз подтвержден гистологическим методом (выявлены не менее двух из следующих признаков: эндометриальный эпителий, эндометриальные железы, эндометриальная строма, гемосидеринсодержащие макрофаги). Забор образцов крови осуществляли до операции,
образцы ПХ и содержимого кист, были получены интраоперационно.

В качестве контрольной группы исследовали сыворотку крови 35 практически здоровых женщин (38,20±2,06 года), отобранных по результатам плановой диспансеризации, не имевших в анамнезе
ЭНД, аутоиммунных и онкологических заболеваний.

Вследствие сложности забора ПЖ и физического отсутствия КС у здоровых женщин вместо контрольной группы по этим биожидкостям в работу была включена группа сравнения, в которую вошли 10 женщин (41,9±6,5 года) с простыми серозными кистами яичников. Забор крови у данной группы осуществляли в предоперационном периоде, а ПЖ и КС – во время плановой операции.

Все больные подписывали информационное согласие на участие в обследовании.

Содержание а2-МГ, АБГ и а1-АТ в биожидкостях оценивали методом количественного ракетного
иммуноэлектрофореза [3]. Уровни ИЛ-6, ФНО-α, ИЛ-8 и ЛФ исследовали методом твердофазного
иммуноферментного анализа (ИФА) при помощи коммерческих тест-систем (ЗАО Вектор-Бест, Россия). Концентрации циркулирующих иммунокомплексов а2-МГ-IgG и АБГ-IgG определяли при помощи авторской модификации ИФА метода [5]. Содержание АБГ в ПЖ и КС не определялось ввиду недостаточной чувствительности метода ракетного иммуноэлектрофореза для данных биожидкостей.
Статистическая обработка результатов проводилась с использованием программы для биостатистики InStat-II (Sigma, США). Для обработки полученных данных применялась парная t-статистика.
Параметры, приводимые в работе и таблицах: n – число обследованных, M±m – среднестатистичес-
кое значение±ошибка средней, p – достоверность различий.

Результаты исследования

Как показали наши исследования, уровень α2-МГ в крови был снижен при ЭНД, равно как и при серозных (ретенционных) кистах яичников (РКЯ) по сравнению с контролем, в среднем на 14–15%
(см. таблицу). При этом содержание специфических иммунных комплексов α2-МГ-IgG достоверно
не отличалось от показателей здоровых женщин. Сывороточные уровни АБГ не различались у больных ЭНД, РКЯ и были сопоставимы показателями контрольной группы. В то же время концентрации специфическихиммуннокомплексовАБГ-IgGбыли статистически значимо повышены в крови больных
ЭНД по сравнению со здоровыми. Концентрации α1-АТ, равно как и уровни ЛФ, были повышены в
крови больных ЭНД (в среднем на 12 и 41% соответственно) по сравнению с контролем и были
сопоставимы с их уровнем в крови пациенток с РКЯ. Среднестатистические показатели содержания ИЛ-8 в крови не различались у больных и здоровых. Уровни ИЛ-6 и ФНО-α у больных ЭНД были
достоверно выше при сравнении с сывороточными показателями данных цитокинов в крови пациенток с РКЯ и здоровых женщин.

Содержание исследуемых нами белков и цитокинов в составе ПЖ у женщин, больных ЭНД, было
в основном сопоставимо с их уровнями при РКЯ (см. таблицу). Исключение составили три показателя: специфические иммунные комплексы АБГ-IgG, ИЛ-6 и ЛФ. Так, концентрация ИЛ-6 в ПЖ у женщин, больных ЭНД, была более чем в 3 раза выше уровня данного цитокина в ПЖ группы сравнения, содержание иммунокомплексов АБГ-IgG в ПЖ при ЭНД также было достоверно повышено. Необходимо отметить, что содержание ИЛ-8 и ФНО-α в среднем тоже было существенно выше при ЭНД по сравнению с РКЯ, однако значительный индивидуальный разброс показателей не позволил выявить статистически достоверных различий. В частности, в группе пациенток с РКЯ только в одном случае (10%) удалось определить ФНО-α в составе ПЖ (в количестве 10,3 пкг/мл), в остальных случаях он не выявлялся; в то время как у больных ЭНД он определялся в 67% случаев, составляя от 3 до 90,6 пкг/мл. Особенный интерес представляет резкое снижение концентраций ЛФ в составе ПЖ у больных ЭНД в среднем в 4 раза по сравнению с группой пациенток с РКЯ.

Сопоставление уровней изученных показателей в сыворотке крови и ПЖ продемонстрировало, что их концентрации в составе ПЖ были заметно ниже как при ЭНД, так и при РКЯ: для ЛФ эти различия
составили от 14 до 5 раз соответственно; для α2-МГ и α1-АТ – в 4 и 5 раз соответственно. При этом уровни иммунных комплексов α2-МГ-IgG и АБГ-IgG в ПЖ и сыворотке крови были сопоставимы. Содержание изученных цитокинов в составе ПЖ существенно превышало их уровни в сыворотке как в группе больных ЭНД, так и в группе РКЯ. В среднем различия составляли: для ИЛ-6 – в 66–134 раза, для ИЛ-8 – в 32–24 раза. Сывороточные концентрации ФНО-α были в 3 раза ниже его перитонеальных значений только у больных наружным ЭНД, тогда как для пациенток с РКЯ такая закономерность была не характерна.

Исследование концентраций изученных нами показателей в КС позволило установить (см. таблицу), что уровни белков и цитокинов в данной биологической жидкости при ЭНД значительно превышают их концентрацию в содержимом РКЯ: уровни α2-МГ и α1-АТ при ЭНД были выше в 10 и в 11 раз соответственно, ЛФ – в 4 раза, содержание иммунокомплексов α2-МГ-IgG и АБГ-IgG – в 3 и 2,2 раза
соответственно; а концентрации ИЛ-8, ИЛ-6 и ФНО-α – в 1,6 раза, 61 и 142 раза соответственно.

Таблица. Показатели регуляторно-транспортных белков, иммунокомплексов и цитокинов
в биологических жидкостях при ЭНД и РКЯ.

Обсуждение

Выявленные нами исходно низкие сывороточные концентрации а2-МГ и повышенные а1-АТ при наружном ЭНД III степени до операции свидетельствуют об активном высвобождении протеиназ, что
отражается даже на балансе белков в периферической крови, поскольку комплекс α2-МГ с протеиназами быстро выводится из циркуляции [17], тем самым обедняя сывороточный пул белка, в то
время как неактивные комплексы α1-АТ с протеиназами накапливаются при длительном вялотекущем
воспалительном процессе. О наличии подострого воспаления при ЭНД свидетельствует и повышение
сывороточного ЛФ – высокочувствительного маркера воспалительной реакции [10].

Известно, что в патогенезе ЭНД важную роль играет нарушение баланса между продукцией свободных радикалов и их утилизацией металлопротеинами и что избыток свободных радикалов может спровоцировать усиление мутагенных, антиапоптозных факторов и способствовать образованию аутоантител к антигенам эндометрия [8]. Предполагается, что снижение в крови и других биологических жидкостях уровней металлопротеинов (или изменение их свойств) приводит к нарушениям в антиоксидантной системе [2, 6, 9]. Однако АБГ подвержен окислению в значительно меньшей степени, чем а2-МГ [16] и, следовательно, увеличение содержания их иммунокомплексов может быть проявлением аутоиммунной природы ЭНД, не зависящей от окислительно-восстановительных процессов и основанной на врожденном дефекте синтеза регуляторно-транспортных белков. Более того, наличие аутоантител к данным белкам может провоцировать и формирование аутоантител к транспортируемым субстанциям и рецепторам с последующей манифестацией аутоиммунной патологии. Необходимо отметить, что методом ракетного иммуноэлектрофореза мы не обнаружили АБГ в ПЖ (его концентрация была менее 0,008г/л). Поэтому определяемые в ПЖ иммунокомплексы с IgG к данному белку (в пределах 0,001–0,002 г/л) позволяют предположить, что практически весь АБГ в ПЖ связан со специфическими IgG аутоантителами. Обращает на себя внимание, что комплексы таких крупных белков, как α2-МГ и АБГ с IgG обнаруживаются и в ПЖ и в КС. В случае ПЖ речь может идти о локальном синтезе данных белков тканями, особенно опухолевыми, по аналогии со злокачественными клетками, способными к их самостоятельному синтезу [4, 17]. В этом случае обнаруженные нами в ПЖ при ЭНД повышенные
концентрации иммунокомплексов АБГ, являющегося иммунодепрессантом и маркером патологической
пролиферации [17], вполне способны играть значительную роль в патогенезе ЭНД, оказывая влияние
на развитие и рост новообразования. Значительную роль в патогенезе ЭНД может играть резкое снижение содержания в ПЖ лактоферрина, обладающего выраженными антимикробными и противоопухолевыми свойствами [1, 10].

Известно, что ЭНД отличается измененным соотношением Th1/Th2 клеток, сниженной активностью NK-лимфоцитов, повышенным синтезом ИЛ-6, ИЛ-8, RANTES, МСР-1 и VEGF, особенно в зоне локализации процесса [7, 12, 15]. Выявленное нами отсутствие изменений в содержании сывороточных уровней цитокинов, в отличие от уровней белковтранспортеров, при ЭНД по сравнению со здоровыми, вкупе с их значительно более высокими уровнями в ПЖ и КС, свидетельствует о вторичном локальном синтезе цитокинов, способном играть ключевые роли в патогенезе процесса, но не являющимся его пусковым механизмом.

Наконец, выявленные нами отличия в уровнях ряда цитокинов и белков в КС при КЯ и ЭНД свидетельствуют как о повышенном их синтезе тканью видоизмененного эндометрия, так и о возможных различиях в количестве рецепторов в тканях эндометриоидных гетеротопий, способствующих более активному и агрессивному течению ЭНД по сравнению с РКЯ. Учитывая повышенное содержание не только цитокинов, но и α2-МГ, АБГ и ЛФ, вероятнее всего, речь идет о реагирующем преимущественно с ними универсальном рецепторе эндоцитоза – LRP (липопротеин рецептор-ассоциированный белок низкой плотности).

Заключение

Таким образом, проведенный нами сравнительный анализ содержания изученных показателей в крови, ПЖ и КС, позволил выявить изменения, не только подтверждающие роль локального гиперсинтеза цитокинов в патогенезе ЭНД, но и свидетельствующие об активном участии врожденного либо приобретенного локального дефицита синтеза ЛФ в ПЖ и системного дефекта синтеза α2-МГ и АБГ,
приводящего к синтезу аутоантител на данные белки-транспортеры, в возникновении либо развитии
ЭНД. Установлено, что, повышение в крови пациенток с кистозными образованиями в малом тазу
уровней ЛФ и специфических иммунных комплексов АБГ-IgG, а также увеличение в ПЖ содержания
иммунокомплексов АБГ-IgG, ИЛ-6 и ИЛ-8, ФНО-α и γ-ИФН на фоне резкого снижения ЛФ ассоциируется с опухолью эндометриоидного происхождения. Мы полагаем, что внедрение в практику врача акушера-гинеколога определения данных показателей может быть использовано в качестве дополнительного диагностического и прогностического критерия рецидива наружно-генитального ЭНД.

References

1. Adamjan L.V., Burgova E.N., Osipova A.A., Sonova M.M. Rol' laktoferrina peritoneal'noj zhidkosti pri genital'nom jendometrioze // Sovremennye tehnologii v diagnostike i lechenii ginekologicheskih zabolevanij: Sbornik trudov. – M., 2007. – S.213–214.
2. Adamjan L.V., Burgova E.N., Sonova M.M. i dr. Okislitel'nyj stress i genital'nyj jendometrioz // Probl. reprod. – 2008. – № 4. – S.6–9.
3. Aksel'sen N., Krell' J., Veke B. Rukovodstvo po kolichestvennomu immunojelektroforezu. – M.: Mir, 1977.
4. Bazhenova L.G., Zorina V.N., Promzeleva N.V. i dr. Koncentracija al'fa-2-makroglobulina, immunoglobulina G i ih kompleksov v krovi, kistoznom soderzhimom i peritoneal'noj zhidkosti pri opuholjah jaichnikov u zhenwin // Ros. vestn. akush.- gin. –2005. – T.5, №3. – S.10–13.
5. Zorina V.N., Zorina R.M., Levchenko V.G. i dr. Koncentracija kompleksov makroglobulin – IgG, kak vozmozhnyj kriterij dlja prognozirovanija gestoza i ocenki stepeni ego tjazhesti // Klin. lab. diagn. – 2001. – №8. – S.48–49.
6. Men'shikova E.B. Okislitel'nyj stress. Prooksidanty i antioksidanty. – M.: Slovo, 2006.
7. Gmyrek G.B., Sieradzka U., Goluda M. et al. Flow cytometric evaluation of intracellular cytokine synthesis in peripheral mononuclear cells of women with endometriosis // Immunol. Invest. – 2008. – Vol.37, N1. – P.43–61.
8. Iborra A., Palacio J.R., Martinez P. Oxidative stress and autoimmune response in the infertile woman // Chem. Immunol. Allergy. – 2005. – Vol.88. – P.150–162.
9. Lambrinoudaki I.V., Augoulea A., Christodoulakos G.E. et al. Measurable serum markers of oxidative stress response in women with endometriosis // Fertil. Steril. – 2009. – Vol.91,N1. –P.46–50.
10. Legrand D., Elass E., Carpenter M., Mazurer J. Lactoferrin: a modulator of immune and inflammatory responses // Cell. Mol. Life Sci. – 2005. – Vol.62. – P.2549–2559.
11. Mihalyi A., Gevaert O., Kyama C.M. et al. Non-invasive diagnosis of endometriosis based on a combined analysis of six plasma biomarkers // Hum. Reprod. – 2010. – Vol.25, N3. – P.654–664.
12. Nishida M., Nasu K., Narahara H. Role of chemokines in the pathogenesis of endometriosis // Front. Biosci. (Schol Ed). – 2011. –Vol.3. –P.1196–1204.
13. Podgaec S., Abrao M.S., Dias J.A. Jr. et al. Endometriosis: an inflammatory disease with a Th2 immune response component // Hum. Reprod. – 2007. – Vol.22,N 5. – P.1373–1379.
14. Seeber B., Sammel M.D., Fan X. et al. Panel of markers can accurately predict endometriosis in a subset of patients // Fertil. Steril. – 2008. – Vol.89,N 5. – P.1073–1081.
15. Velasco I., Acien P., Campos A. et al. Interleukin-6 and other soluble factors in peritoneal fluid and endometriomas and their relation to pain and aromatase expression // J. Reprod. Immunol. – 2010. – Vol.84,N2. – P.199–205.
16. Wu S.M., Patel D.D., Pizzo S.V. Oxidized alpha2-macroglobulin (alpha 2M) differentially regulates receptor binding by cytokines/growth factors: implications for tissue injury and repair mechanisms in inflammation // J. Immunol. – 1998. – Vol.161, N8. – P.4356–4365.
17. Zorin N.A., Zorina V.N., Zorina R.M. Role of proteins of the macroglobulin family in regulation of tumor growth // Russ. J. Develop. Biol. – 2006. – Vol.37, N 1. – P.12–19.

About the Authors

Zorina Veronika Nikolayevna, Doctor of Biological Sciences, Senior Researcher, Research Laboratory of Immunology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation
Address: 5, Stroitelei Pr., Novokuznetsk, Kemerovo Region 654005, Russia
Telephone: 7 3843) 458-418
E-mail: macroglobulin@yandex.ru

Tretyakova Tatyana Vasilyevna, Obstetrician/Gynecologist, Head Physician, Medika Clinic
Address: 50-54, Metallurgov Pr., Novokuznetsk, Kemerovo Region 654005, Russia
Tel.: 7 (3843) 453-456
E-mail: ptv61@yandex.ru

Zorina Raisa Mikhailovna, Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher, Research Laboratory of Immunology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation
Address: 5, Stroitelei Pr., Novokuznetsk, Kemerovo Region 654005, Russia
Telephone: 7 (3843) 458-418
E-mail: macroglobulin@yandex.ru

Professor Bazhenova Lyudmila Grigoruevna, MD, Head, Head, Department of Obstetrics and Gynecology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation
Address: 5, Stroitelei Pr., Novokuznetsk, Kemerovo Region 654005, Russia
Telephone: 7 (3843) 796-787, 7 (3843) 796-847
E-mail: L_Bagenova@mail.ru

Ryabicheva Tatyana Gennadyevna, Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher, ZAO Vektor-Best
Address: POB 121, Koltsovo, Novosibirsk District, Novosibirsk 630559, Russia
Telephone: (383) 336-73-46

Professor Zorin Nikolai Alekseyevich, Doctor of Biological Sciences, Head, Research Laboratory of Immunology, Novokuznetzk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation
Address: 5, Stroitelei Pr., Novokuznetsk, Kemerovo Region 654005, Russia
Telephone: 7(3843) 458-418
E-mail: macroglobulin@yandex.ru

Similar Articles

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