Feasibility of predicting fetal growth restriction, by identifying plasma biomarkers

Задержка роста плода (ЗРП) – осложнение беременности, при котором плод не может достигнуть генетически детерминированного потенциала роста по отношению к гестационному сроку согласно этнической группе и половой принадлежности. ЗРП встречается с частотой от 5 до 22% среди доношенных новорожденных и от 18 до 24% – недоношенных детей [1]. Данное осложнение беременности входит в группу «больших акушерских синдромов» и ассоциируется с повышенной антенатальной и неонатальной смертностью и заболеваемостью, является вероятным фактором риска нарушения состояния здоровья в постнатальном периоде [2–4]. Представленные обстоятельства определяют актуальность своевременной диагностики ЗРП.

Согласно данным исследований последних лет, одним из значимых механизмов развития ЗРП является нарушение процессов плацентации: неполное ремоделирование спиральных артерий приводит к их дальнейшей неспособности адекватно расширяться для усиления кровотока, вследствие чего снижается перфузия плаценты, возникает плацентарная ишемия, характеризующаяся сниженной оксигенацией, что ведет к образованию свободных радикалов, оксидативному стрессу и, в конечном счете, к эндотелиальной дисфункции [5–7]. Вышеописанные звенья патогенеза ЗРП характерны и для развития других «больших акушерских синдромов»: преэклампсии, преждевременных родов, преждевременного разрыва плодных оболочек, внутриутробной гибели плода и привычного невынашивания беременности. В случае ЗРП дисфункция плаценты коррелирует с изменением уровня биомаркеров, что представляет интерес при выявлении беременных с риском развития этого осложнения беременности.

При поиске сывороточных молекулярных маркеров, ассоциированных с развитием ЗРП, использованы следующие варианты запроса в поисковой строке трех баз данных (PubMed, Cochrane, eLibrary): «задержка роста плода», «скрининг», «биомаркеры», «fetal growth restriction», «fetal growth retardation», «intrauterine growth restriction», «screening», «biomarkers». Поиск в PubMed выдал 796 статей, Cochrane – 27, eLibrary – 863. В дальнейший анализ были включены результаты 47 исследований, в которых сообщалось об одноплодной беременности, закончившейся рождением новорожденного с задержкой роста, без хромосомной патологии или пороков развития. Дополнительно был проведен анализ работ, описывающих результаты полногеномного исследования экспрессии генов в плаценте или изучение транскрипционной активности отдельных генов, кодирующих представленные биомаркеры.

Результаты обобщенного анализа рассмотренных работ позволяют выделить 26 биомаркеров, показавших статистически значимые (р<0,05) ассоциации с риском развития ЗРП (таблица). Наиболее изученными биомаркерами (результаты представлены в 2 работах и более) являются: лептин (Leptin), β-хорионический гонадотропин человека (β-HCG), паппализин 1 (РАРР-А), α-фетопротеин (AFP), α-субъединица ингибина (Inhibin-А), плацентарный фактор роста (PIGF), связанная с fms рецепторная тирозинкиназа 1 (sFlt-1), растворимая форма Е-кадгерина (sE-cad), фактор некроза опухоли (TNF), интерлейкин-6 (IL-6), С-реактивный белок (CRP). Важно отметить, что направления изменения этих биомаркеров в различных исследованиях согласуются между собой, за исключением данных, приведенных для лептина. Вероятно, противоречивые результаты, полученные для этого протеина, обусловлены особенностями критериев включения/исключения из исследования, в частности первоначальными значениями индекса массы тела женщин и массовой доли жировой ткани в структуре тела, которые оказывают влияние на уровень лептина.

В последнее десятилетие большое внимание уделяется изучению таких маркеров, как β-HCG, РАРР-А, AFP, Inhibin-А, что связано с их широким использованием в программах скрининга хромосомных аномалий плода. Наряду с этим, высокой актуальностью обладают также полученные рядом авторов данные, демонстрирующие корреляционные связи уровней представленных биомаркеров с развитием ЗРП. Стоит отметить, что многие из рассматриваемых работ посвящены исследованию провоспалительных цитокинов – TNF, IL-1β и -6, что отражает большой научный интерес к иммунологической теории развития ЗРП [36].

Учитывая представленное многообразие описанных биомаркеров ЗРП, особое значение представляют результаты обобщенного количественного анализа данных (метаанализа), полученные в отдельных исследованиях ассоциации биомаркеров с изучаемой патологией беременности. Так, с 2015 г. в базах данных PubMed и Cochrane опубликовано 220 результатов метаанализов, связанных с ЗРП, из которых только пять посвящены изучению биомаркеров в прогнозировании развития данной патологии. Результаты последних позволяют нам выделить следующие биомаркеры, продемонстрировавшие высокодостоверную ассоциацию с развитием ЗРП: β-HCG, свободный эстриол (Е3), AFP, Inhibin-А, РАРР-А, хорионический соматомаммотропный гормон 1 (CSH), PIGF [2, 37–40]. Ниже приведена их более подробная характеристика.

Биомаркеры, ассоциированные с развитием задержки роста плода, по данным метаанализов β-HCG – гонадотропный гормон, начинающий вырабатываться цитотрофобластом с 6−7-й недели гестации. Его уровень определяет благополучное течение беременности при условии постепенного увеличения его в крови матери в I триместре. Однако при беременности, осложненной ЗРП, отмечается преждевременная ускоренная дифференцировка ворсинчатого цитотрофобласта, чем объясняется высокий уровень β-HCG в сыворотке матери в I триместре беременности [41].

РАРР-А – гликопротеин, продуцируемый цитотрофобластом. Гормон появляется в материнской сыворотке на ранних сроках гестации, и постепенно уровень его увеличивается вплоть до ее окончания, тем самым определяя успешное завершение беременности [42]. Уровень РАРР-А входит в стратификацию риска ЗРП, проводимую в программе Аstraia при выполнении пренатального скрининга I триместра. Показано, что при нормально протекающей беременности формирование плаценты происходит благодаря строго контролируемому балансу между пролиферацией клеток трофобласта и их апоптозом. Однако ЗРП характеризуется дисбалансом между этими процессами, приводя к образованию зон некроза в синцитиотрофобласте, что определяет уменьшение уровня РАРР-А [5].

Е3 – стероидный гормон, который также имеет большое значение для нормального течения беременности. Путем сложных биохимических превращений из дегидроэпиандростерона сульфата, образующегося в печени плода, происходит синтез Е3 в плаценте [42]. При нарушении ремоделирования сосудистой стенки происходят уменьшение поставки кислорода и замедление биохимических реакций, в том числе уменьшается синтез Е3 в плаценте, что отражается на его уровне в крови матери [3].

Inhibin-А – гормон белковой природы. Во время беременности синтезируется клетками цитотрофобласта [42]. Включен в пренатальный скрининг II триместра для выявления хромосомной патологии плода [37]. Ряд авторов отмечают высокие уровни гормона при ЗРП в ответ на повышение активности провоспалительных цитокинов. Другие исследователи связывают высокие уровни гормона с ответной компенсаторной реакцией на нарушение ремоделирования спиральных артерий.

AFP – гликопротеин, начало синтеза которого совпадает с началом эмбрионального гемопоэза на 3−4-й неделе, происходящего в желточном мешке. К концу I триместра основным местом выработки становятся гепатоциты печени плода. Определение высокого уровня AFP в сыворотке крови беременных характерно большей частью для скрининга пороков развития плода (крестцово-копчиковая тератома, гастрошизис, дефекты нервной трубки и др.) [37]. Однако в случае ЗРП при отсутствии у него пороков развития также отмечаются высокие показатели AFP, что, возможно, связано с особенностями плодового гематопоэза.

В аспекте диагностики ЗРП на ранних сроках гестации исследуются уровни описываемых выше биомаркеров [42, 43]. Отмечено, что отклонения от средних величин данных показателей, нередко регистрируемые при нормальном кариотипе плода, в значительном проценте случаев оказываются ассоциированными с различными акушерскими осложнениями, возникающими в результате нарушения плацентации, в том числе с ЗРП [37, 38]. Так, результаты метаанализов показывают, что вес новорожденного менее 5-го процентиля ассоциируется со значениями PAPP-A и Е3 в I и во II триместрах менее 0,5 МоМ [38, 39]. При этом параллельно отмечается повышение показателей AFP, β-HCG, Inhibin-А [38].

CSH представляет собой полипептидный гормон, синтез которого происходит в синцитиотрофобласте. При физиологической беременности уровень его повышается и является фактическим отражением увеличения массы плаценты и ее белково-синтетической функции, что напрямую влияет на рост и развитие плода [42]. Как известно, неполноценная перестройка спиральных артерий миометрия приводит к плацентарной гипоперфузии и подавлению функции плаценты, что закономерно вызывает снижение значения CSH менее 10 процентиля [2].

PIGF – один из белков семейства факторов роста эндотелия сосудов. Вырабатывается преимущественно трофобластом и обладает выраженным ангиогенным потенциалом, необходимым для физиологического течения гестации. Показано, что беременность, осложненная ЗРП, часто характеризуется антиангиогенным уклоном со снижением уровня PIGF менее 12 пг/мл [2]. Гипотезу антиангиогенного состояния при ЗРП подтверждают результаты многочисленных исследований и метаанализа, продемонстрировавшие повышение соотношения sFlt-1/PIGF более 33, что обусловливает его высокую прогностическую значимость при оценке риска ЗРП [40].

Авторы проведенных метаанализов единогласно отмечают, что изолированное использование одного из представленных биомаркеров для прогнозирования ЗРП обладает низкими чувствительностью и специфичностью [2, 37, 38]. Так, в метаанализе Heazell A. et al. (2019), включавшем в общей сложности 175 426 беременных, показана чувствительность для Е3 0,35 (95% ДИ 0,28−0,43), CSH 0,39 (95% ДИ 0,30−0,49), PIGF 0,24 (95% ДИ 0,15−0,38) [2].

Для улучшения прогнозирования рождения ребенка с задержкой роста предлагается использовать комплексный анализ, учитывающий индивидуальные для каждой пациентки факторы риска, уровень молекулярных маркеров в совокупности с данными инструментальных методов исследований (рисунок). В Российской Федерации с 2021 г. внедрен безвыборочный комбинированный скрининг на ЗРП в I триместре беременности с использованием программного обеспечения Аstraia, разработанного Фондом медицины плода (Fetal Medicine Foundation). Однако следует отметить, что эффективность его в отношении прогнозирования ЗРП для российской популяции до конца не изучена.

В последнее десятилетие с использованием новейших молекулярно-генетических технологий у женщин с ЗРП и физиологическим течением беременности было проведено несколько полногеномных исследований экспрессии генов в плаценте, а также изучена транскрипционная активность отдельных генов, кодирующих рассматриваемые в данном обзоре биомаркеры [11, 12, 15, 20, 21, 24, 33]. Из 26 генов, кодирующих анализируемые нами белки, лишь 11 (LEP, СGB, PAPPA, INHA, IGF1, PGF, TGFB3, FLT1, ENG, IL-10, TNF) показали ассоциацию с ЗРП на уровне транскриптома плацентарной ткани (таблица), что является дополнительным доказательством роли данных биомаркеров в молекулярном патогенезе ЗРП и позволяет выделить их в качестве наиболее значимых для дальнейшего изучения. Примечательно, что направления изменения уровня РНК и белка для большинства генов согласуются между собой, за исключением показателей для таких биомаркеров, как РАРР-А и TGF-β [13, 16–18]. Данный факт отражает перспективность использования данных РНК-биомаркеров наряду с белковыми для разработки новой стратегии прогнозирования ЗРП, поскольку представляется маловероятным, что будет найден единственный биомаркер, который сам по себе обладает достаточной предиктивной значимостью.

Заключение

ЗРП сопряжена с повышенной неонатальной заболеваемостью и смертностью, а также сопровождается четырехкратным повышением риска мертворождения, что обуславливает высокую актуальность поиска прогностических биомаркеров данной патологии. Проведенный анализ литературы последних лет выявил 26 биомаркеров, вовлеченных в различные патофизиологические механизмы ЗРП, включающие эндотелиальную дисфункцию, оксидативный стресс, ангиогенез. Высокую статистическую значимость (р≤0,001) в анализируемых работах показали РАРР-А, Е3, AFP, Inhibin-А, sFlt-1, MMP-2, IL-10, IL-1β, CRP, ANGI-2. Стоит отметить, что на сегодняшний день клинический анализ рассмотренных в настоящем обзоре биомаркеров не является целесообразным как отдельный прогностический алгоритм ввиду низкой чувствительности и специфичности, однако он может использоваться в сочетании с другими предикторами, такими как ультразвуковые параметры, новые РНК-биомаркеры ЗРП и/или материнские факторы риска, которые будут обнаружены в последующих исследованиях.

Таким образом, проведение когортных исследований в области поиска как протеомных, так и РНК-биомаркеров ЗРП с целью разработки мультипараметрической модели скрининга данной патологии на ранних сроках беременности является необходимым и обоснованным.