Relationship of cytokine gene polymorphisms to the uterine scar after cesarean section

Sukhikh G.T., Donnikov A.E., Kesova M.I., Kan N.E., Kogan E.A., Demura T.A., Klimantsev I.V., Amiraslanov E.Yu., Sannikova M.V., Lomova N.A., Sergunina O.A., Abramov D.D., Kadochnikova V.V., Trofimov D.Yu.

Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health and Social Development of Russia, Moscow; ZAO “DNA-Technology Ltd”, Moscow
Our previous studies revealed the essential role of local inflammation and neoangiogenic processes in the pathogenesis of uterine scar incompetence after prior cesarean section.
Objective: to study associations between the basic morphological signs of uterine scar incompetence and cytokine gene polymorphism.
Subjects and methods. The study encompassed 160 patients aged 18 to 45 years with a uterine scar after cesarean section. During repeat cesarean section, the scar was excised and the tissues of the scar and adjacent myometrium were histologically studied.
All the patients were divided into 2 groups according to the results of a morphological study of myometrial biopsy specimens: 1) 80 patients with defective scars (DS) of the uterus and 2) 80 with its adequate scars. The polymorphism of the IL-6 ( 174 C>G) and IL-10 ( 819 C>T and 592 C>A) genes was determined.
Results. The morphological study of scar tissue showed that the signs of inflammation and neoangiogenesis had the maximum sensitivity with a high specificity in detecting DS. At the same time, the presence of hematoma or signs of disorganization, by having a high specificity, may be used only as a confirmatory test due to its insufficient sensitivity. A study of the distribution of IL-6 alleles and genotypes revealed no significant associations with the status of a scar. An analysis of IL-10 haplotype (-819 C>T and -592 C>A) revealed that in the presence of inflammation, the genotypic frequency of the TA allele was 39 versus 17% in the absence of inflammation (OR = 3.02 (1.25 - 7.29), р = 0.01). Scar tissue neoangiogenesis was also more common in carriers of the TA allele (OR = 2.55 (1.0 -6.50), p = 0.05).
Conclusion. The allelic variants of the IL-10 gene were shown to be associated with the formation of DS of the uterus after cesarean section.

Keywords

cesarean section
uterine scar
connective tissue disorganization
SNP
cytokines
gene polymorphism
IL-6
IL-10

Работа частично поддержана Государственным контрактом Министерства образования и науки
РФ №16.522.12.2009 от 29.09.2011.

До настоящего времени одной из нерешенных проблем в акушерстве является оценка состояния
рубца на матке после операции кесарева сечения (КС). Рост частоты оперативного родоразрешения, инвазивность и недостаточная информативность предложенных методов оценки состояния рубца у беременных диктует необходимость проведения дальнейших исследований, направленных на поиск достоверных и малоинвазивных методик. В связи с этим перспективным представляется изучение возможности использования генетических факторов в качестве предикторов формирования неполноценного рубца.

В наших предыдущих исследованиях была выявлена существенная роль локального воспаления [2] и процессов неоангиогенеза [3] в патогенезе несостоятельности рубца на матке после предыдущего КС, что обусловило интерес к про- и противовоспалительным цитокинам, таким как интерлейкины 6 и 10.

Интерлейкин-6 (IL-6) является мультифункциональным цитокином, вовлеченным в воспаление, костный метаболизм, репродукцию, развитие нервной ткани и гематопоэз. Описан полиморфизм промоторной области (-174 C>G), влияющий на функциональную активность гена.

Экспериментальные данные свидетельствуют об ассоциация G-аллеля с высоким базальным уровнем IL-6 в плазме [12], но c низким интерлейкиновым ответом ex vivo, в ответ на введение LPS [16].

Интерлейкин-10 – плейотропный цитокин. Основной его функцией является супрессия дифференцировки Th1-Т-лимфоцитов и активированных макрофагов и поляризация иммунного ответа по Th2-пути. Также участвует в регуляции синтеза IgE и апоптозе эозинофилов. Обладает противовоспалительной активностью, подавляя экспрессию активированными макрофагами провоспалительных цитокинов TNF-a, IFN-γ, IL-6, IL-12 и IL-1. Исследования близнецов показали, что от 50 до 75% вариабильности уровня экспрессии IL-10 обусловлены генетическими факторами [9; 14]. Генетической основой этой изменчивости является наличие трех двухаллельных полиморфизмов в промоторе гена IL-10 в позициях -1082, -819 и -592 [8; 10].

Мы предположили, что полиморфизм генов IL-6 и IL-10 может играть роль в формировании неполноценного рубца матки после КС.

Целью исследования явилось изучение связи между основными морфологическими признаками неполноценности рубца матки и полиморфизмом генов цитокинов.

Материал и методы исследования

В исследование были включены 160 пациенток в возрасте от 18 до 45 лет с рубцом на матке после
операции КС. Во время повторной операции КС производили иссечение рубца и проводили
гистологическое исследование ткани рубца и прилежащего миометрия (окраска гематоксилин-эозиноном).

Все пациентки были разделены на две группы на основании результатов морфологического
исследования биоптата миометрия: основную группу составили 80 пациенток с неполноценными рубцами матки (НР) и контрольную группу – 80 пациенток с полноценными рубцами (ПР) матки.

Диагностика неполноценного рубца основывалась на морфологических критериях:
1) наличие очагов дезорганизации соединительной ткани в виде мукоидного набухания,
фибриноидного набухания и фибриноидного некроза;
2) некроз лейомиоцитов, замурованных в рубцовую ткань и на границе с рубцом;
3) интрамуральные гематомы и множественные петехиальные кровоизлияния;
4) воспалительная инфильтрация – лимфогистиоцитарная с примесью полиморфноядерных
лейкоцитов;
5) неоангиогенез.

Наличие двух и более из вышеперечисленных признаков, выявляемых при морфологическом исследовании области рубца, расценивалось как неполноценность данного рубца.

Интраоперационная оценка области нижнего сегмента матки (НСМ) производилась визуально
во время повторной операции КС. Полноценные рубцы, как правило, не визуализировались или
были представлены в виде соединительнотканного рубца толщиной 3–5 мм. Неполноценные
рубцы были представлены в виде локального или тотального истончения миометрия менее 2 мм.

Для проведения генетического исследования до родоразрешения производили взятие крови
из кубитальной вены по стандартной методике.

Определение замен одиночных нуклеотидов (табл. 1) проводили модифицированным методом «примыкающих проб» (adjacent probes, kissing probes), используя оригинальные олигонуклеотиды [1; 11]. Полимеразную цепную реакцию и определение температуры плавления олигонуклеотидных проб проводили с помощью детектирующего амплификатора ДТ-96 (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия). Статистическая обработка данных проводилась с помощью свободно распространяемого программного продукта WINPEPI версии 9.7 (J.H. Abramson WINPEPI (PEPI-for-Windows): computer programs for epidemiologists. Epidemiologic Perspectives & Innovations 2004, 1:6). Для определения статистической значимости различий применялись точный двухсторонний критерий Фишера и U-тест
Манна-Уитни для несвязанных совокупностей. Отношение шансов (OR) приведено с 95% доверительным интервалом (CI).

Таблица 1. Список изученных полиморфизмов.

Анализ неравновесности сцепления проводился с помощью свободно-распространяемого продукта Haploview версии 4.2 [4]. Подготовка данных для анализа осуществлялась с помощью SNP_tools версии 1.61 – свободно-распространяемого расширения для MS Excel [5].

Результаты исследования и обсуждение

Возраст беременных, включенных в исследование, колебался от 22 до 45 лет и составил в среднем 32,9±1,2 и 33,9±0,9 года соответственно по группам. Различий по частоте перенесенных инфекционных заболеваний в детстве в группах выявлено не было. В соматическом анамнезе
у пациенток основной группы среди заболеваний сердечно-сосудистой системы превалировал пролапс митрального клапана – 15,0% (OR=6,3; CI 1,6–24,2) и нейро-циркуляторная дистония – 21,3%, (OR=1,2; CI 0,6–2,5), кроме того, только у пациенток данной группы отмечалась гипертоническая болезнь. Среди заболеваний мочевыделительной системы у пациенток основной группы чаще отмечались хронический пиелонефрит – 16,3% (OR=1,7; CI 0,7–3,8), хронический цистит – 8,8% (OR=1,2; CI 0,4–3,2), и только в данной группе отмечен нефроптоз (1,3%). Различий в частоте заболеваний ЛОР-органов (хронический тонзиллит, хронический фарингит, ангина) выявлено не было. Обращала внимание высокая частота миопии в обеих группах, (у каждой 3-й пациентки), при этом у пациенток основной группы превалировала миопия высокой степени – 16,3% (OR=3,5; CI 1,3–9,8),
в то время как во второй группе – слабой 15,0% (OR=0,2; CI 0,1–0,6).

При изучении структуры гинекологической заболеваемости была отмечена высокая частота цервицита (у каждой 3-й пациентки) в первой группе – 30% (OR=1,25; CI 0,7–2,3) и хронического сальпингоофорита – 15% (OR=0,9; CI 0,4 2,0). Также у пациенток данной группы в 3 раза чаще встречалась дисфункция яичников –7,5% (OR=2,9; CI 0,7–12,2). Примечательно, что в контрольной группе статистически значимо преобладали вагинит – 16,3% (р=0,04, OR=0,4; CI 0,2–1,0) и миома матки – 23,8% (р=0,03, OR=0,4; CI 0,2–0,9). Значимых различий по другим нозологиям в группах выявлено не было. Течение I триместра у пациенток основной группы чаще осложнялось ранним токсикозом – 45% (OR=1,6; CI 0,9–2,8). Во II триместре у пациенток данной группы чаще отмечалась угроза выкидыша – 35% (OR=1,3; CI 0,7–2,3) и истмикоцервикальная недостаточность – 15% (OR=3,1;
CI 1,1–8,6). В III триместре течение беременности у пациенток основной группы чаще осложнялось угрозой преждевременных родов – 21,3% (OR=1,2; CI 0,6–2,5), плацентарной недостаточностью, сопровождающейся задержкой развития плода –16,3% (OR=3,7; CI 0,9–15,0), и анемией – 18,8% (OR=1,9; CI 0,8–4,3), в то время как в группе сравнения чаще отмечали преэклампсию – 7,5% (OR=0,67; CI 0,2–2,1).

Все пациентки были родоразрешены путем операции КС. При этом частота экстренного родоразрешенияпревалировалавосновнойгруппе(65,0%), также только у пациенток этой группы отмечены преждевременные роды (3,8%). Основными показаниями к родоразрешению являлись: начало родовой деятельности (31,3 и 23,7%), подозрение на несостоятельность рубца на матке (25,0 и 5,0%) и преждевременное излитие околоплодных вод (8,8 и 10%). Течение раннего неонатального периода в основной группе чаще осложнялось развитием неонатальной желтухи, транзиторного тахипноэ, а также только в этой группе выявлено внутричерепное кровоизлияние.

При морфологическом исследовании ткани рубца признаки воспаления и неоангиогенеза обладали максимальной чувствительностью при высокой специфичности для выявления неполноценного рубца. В то же время наличие гематомы или признаков дезорганизации, обладающих высокой специфичностью, из-за недостаточной чувствительности может быть использовано только как подтверждающий тест. Некроз лейомиоцитов выявляли очень редко, в связи с чем данный признак, обладающий высокой специфичностью, имел очень низкую чувствительность (табл. 2). Также следует отметить, что сочетание воспаления и неоангиогенеза наблюдалось в 55% случаев, в то время, как сочетание любых двух других признаков выявлялось не чаще, чем в 27% наблюдений.

Таблица 2. Частота встречаемости признаков неполноценности рубца в группах и их аналитическая
ценность для характеристики состояния рубца.

Таблица 3. Ассоциация аллельных вариантов генов интерлейкинов 6 и 10 с различными признаками
неполноценности рубца.

Нами был проведен поиск ассоциаций основных признаков неполноценности рубца с аллельными вариантами генов IL-6 и IL-10 (табл. 3). Некроз лейомиоцитов не рассматривали, так как частота встречаемости данного признака была очень низкой (табл. 2).

При анализе распределения генотипов IL-6: -174 C>G нами была выявлена незначительная тенденция к повышению вероятности дезорганизации соединительной ткани и возникновению гематомы у носителей генотипа G/G, но различия не достигали уровня статистической значимости. В целом на риск неполноценности рубца данный генотип также не оказывал влияния.

Нами был проведено исследование двух полиморфных локусов гена IL-10 (-819 C>T и -592 C>A), локализующихся в промоторной области. Было подтверждено полное неравновесное сцепление данных локусов (D’=1 [0,98–1,0], LOD=104,84), что согласуется с данными других исследований [13].

В целом была отмечена связь неполноценности рубца с аллелем ТА данного гаплотипа, но различия не достигали статистической значимости. При этом наблюдалась статистически значимая ассоциация указанного аллеля с отдельными признаками неполноценности рубца.

Генотипическая частота встречаемости аллеля TA составляла 39% при наличии воспаления по сравнению с 17% без такового (OR=3,02 [1,25–7,29]; р=0,01). Неоангиогенез в ткани рубца также чаще наблюдали у носительниц аллеля TA (OR=2,55 [1,00–6,50]; р=0,05). Гомозиготное носительство этого аллеля, согласно аутосомно-рецессивной модели, статистически значимо было ассоциировано с неоангиогенезом в рубце (OR=11,81 [0,69–202,08]; р=0,04). Учитывая, что аллель TA ассоциирован с низкой экспрессией IL-10 [6, 7, 10, 15], можно сделать вывод о тормозящем действии IL-10 на развитие воспалительной реакции и, как следствие, снижению ангиогенеза, что, в конечном итоге, приводит к
формированию полноценного рубца.

Частота выявления гематом и признаков дезорганизации в ткани рубца не зависела от генотипа
IL-10, что может свидетельствовать о наличии альтернативного патогенетического механизма
формирования неполноценного рубца, морфологически проявляющегося в виде очагов дезорганизации соединительной ткани с признаками мукоидного и фибриноидного набухания и фибриноидного некроза. Снижение механической прочности соединительной ткани в этом случае
может являться основной причиной образования гематом, не связанной с локальной воспалительной реакцией.

Заключение

Показана связь между аллельными вариантами гена IL-10 и формированием неполноценного рубца матки после КС. Аллель TА гаплотипа IL-10: (-819 C>T и -592 C>A) статистически значимо ассоциирован с развитием воспаления и неоангиогенеза в ткани рубца. Есть основания полагать, что в формировании неполноценного рубца можно выделить два различных патогенетических процесса: один из них реализуется через локальные воспалительные реакции и морфологически проявляется воспалительной инфильтрацией и неоангиогенезом, в то время как второй путь патогенеза не связан с воспалением и морфологически проявляется дезорганизацией соединительной ткани, приводящей к
появлению гематом.

References

1. Kofiadi I.A., Rebrikov D.V. Metody detekcii odnonukleotidnyh polimorfizmov: allel'-specifichnaja PCR i gibridizacija s oligonukleotidnoj proboj // Genetika. 2006. – T. 42, № 1. – S. 22–32. ¬¬
2. Suhih G.T., Kogan E.A., Demura T.A.i dr. Dezorganizacija soedinitel'noj tkani v rubcah matki i polimorfizm gena jestrogenovogo receptora al'fa u pacientok s nedifferencirovannymi formami displazii soedinitel'noj tkani // Akush. i gin. – 2010. – № 3. – S. 27–31.
3. Suhih G.T., Kogan E.A., Kesova M.I. i dr. Morfologicheskie i molekuljarno-geneticheskie osobennosti neoangiogeneza v rubce matki u pacientok s nedifferencirovannoj displaziej soedinitel'noj tkani // Akush. i gin. – 2010. – № 6. – S. 23–28.
4. Barrett J.C., Fry B., Maller J., Daly M.J. Haploview: analysis and visualization of LD and haplotype maps // Bioinformatics. – 2005. – Vol. 21. – № 2. – P. 263–265.
5. Chen B., Wilkening S., Drechsel M., Hemminki K. SNP_tools: A compact tool package for analysis and conversion of genotype data for MS-Excel // BMC Res. Notes. –2009. – Vol. 2. – P. 214.
6. Costeas P.A., Koumouli A., Giantsiou-Kyriakou A. et al. Th2/Th3 cytokine genotypes are associated with pregnancy loss // Hum. Immunol. – 2004. – Vol. 65, – № 2. – P. 135–141.
7. Crilly A., Hamilton J., Clark C. J. et al. Analysis of the 5' flanking region of the interleukin 10 gene in patients with systemic sclerosis // Rheumatology. – 2003. – Vol. 42. – № 11. – P. 1295–1298.
8. D'Alfonso S., Rampi M., Rolando V. et al. New polymorphisms in the IL-10 promoter region // Genes Immun. – 2000. – Vol. 1, № 3. – P. 231–233.
9. de Craen A.J., Posthuma D., Remarque E.J. et al. Heritability estimates of innate immunity: an extended twin study // Genes Immun. – 2005. – Vol. 6, № 2. – P. 167–170.
10. Koss K., Satsangi J., Fanning G.C. et al. (TNF alpha, LT alpha and IL-10) polymorphisms in inflammatory bowel diseases and normal controls: differential effects on production and allele frequencies // Genes Immun. – 2000. – Vol. 1, № 3. – P. 185–190.
11. Lyon E. Mutation detection using fluorescent hybridization probes and melting curve analysis // Expert Rev. Mol. Diagn. – 2001. – Vol. 1. – № 1. – P. 92–101.
12. Mysliwska J., Zorena K., Mysliwiec M. et al. The -174GG interleukin-6 genotype is protective from retinopathy and nephropathy in juvenile onset type 1 diabetes mellitus // Pediatr. Res. – 2009. – Vol. 66, № 3. – P. 341–345.
13. Perrey C., Pravica V., Sinnott P.J., Hutchinson I.V. Genotyping for polymorphisms in interferon-gamma, interleukin-10, transforming growth factor-beta 1 and tumour necrosis factor-alpha genes: a technical report // Transplant. Immunol. – 1998. – Vol. 6, № 3. – P. 193–197.
14. Reuss E., Fimmers R., Kruger A. et al. Differential regulation of interleukin-10 production by genetic and environmental factors--a twin study // Genes Immun. – 2002. – Vol. 3, № 7. – P. 407–413.
15. Temple S.E., Lim E., Cheong K.Y. et al. Alleles carried at positions -819 and -592 of the IL10 promoter affect transcription following stimulation of peripheral blood cells with Streptococcus pneumoniae // Immunogenetics. – 2003. – Vol. 55, № 9. – P. 629–632.
16. Tischendorf J.J., Yagmur E., Scholten D. et al. The interleukin-6 (IL-6)-174 G/C promoter genotype is associated with the presence of septic shock and the ex vivo secretion of IL6 // Int. J. Immunogenet. – 2007. – Vol. 34, № 6. – P. 413–418.

Similar Articles

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