Значение полиморфизма и экспрессии генов цитокинов в прогнозировании риска преждевременных родов

Проблема преждевременных родов (ПР) является одной из наиболее актуальных в современном акушерстве и гинекологии, а также перинатологии, поскольку недоношенность обуславливает значительную долю перинатальной заболеваемости и смертности [1–5].

Определение понятия преждевременных родов за последние несколько десятилетий подверглось значительным изменениям. Согласно последнему определению Всемирной организации здравоохранения преждевременными считаются роды, произошедшие на сроке от 22 до 37 недель (154–259 дней беременности, считая от первого дня последней менструации) плодом массой 500 и более граммов. Вплоть до января 2012 г. в Российской Федерации действовали временные границы, установленные приказом МЗ РФ № 318 от 1992 г., согласно которому преждевременными считались роды на сроке от 28 до 37 недель (196–259 дней беременности). Роды, произошедшие на сроках от 22 до 28 недель, выделяли в отдельную группу, а случаи смерти детей, родившихся в данные сроки и имеющих массу тела от 500 до 999 граммов, в первые 7 дней жизни не учитывались в статистике перинатальной смертности [3–5].

В последние годы активно ведется научная работа по поиску значимых предикторов ПР. Несмотря на широкий ряд существующих методов прогнозирования, наличие выделенных биомаркеров, чувствительность применяемых в данное время тестов недостаточно высока и составляет порядка 40–60%, таким образом, около половины случаев преждевременных родов являются не спрогнозированными. Большие надежды в прогнозировании ПР возлагаются на инновационные иммунологические, биохимические, а также генетические тесты, внедрение которых на практике позволит проводить более раннюю и более точную оценку риска ПР [4, 6, 7].

Так, например, актуальность изучения механизмов активации врожденного иммунитета была подтверждена в 2011 г., когда Нобелевская премия по медицине была присуждена Брюсу Бойтлеру, Ральфу Стейнмену и Жюлю Хоффману за работы в области иммунологии (за исследование механизмов активации врожденного иммунитета, открытие роли дендритных клеток в адаптивном иммунитете).

К тому же все больше и больше последних медицинских публикаций склоняются к генетической предрасположенности преждевременных родов. В результате чего американскими учеными была разработана отдельная база данных преждевременных родов, чтобы упорядочить и облегчить работу с набором генов и генетических вариантов, которые могут быть вовлечены в развитие ПР [8].

ПР являются полиэтиологической патологией, однако в настоящее время анализ механизмов развития преждевременных родов позволяет выделить четыре основные причины: активация материнской и/или плодовой гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (стресс), тромбофилические нарушения, перерастяжение миометрия вследствие многоводия, многоплодия, пороков развития матки и др., локальный или системный воспалительный процесс [5, 6, 9].

На последнем хотелось бы остановиться подробнее, т. к. по данным многочисленных исследований 30–40% ПР обусловлено наличием инфекции, в т. ч. и разнообразными инфекционными процессами на различных уровнях репродуктивной системы. Причиной преждевременных родов могут стать как тяжелые воспалительные заболевания, например хориоамнионит, так и неспецифические инфекционные заболевания влагалища, в т. ч. бессимптомно протекающие явления дисбиотических состояний половых путей женщины [1, 5, 6, 10].

Непосредственными участниками данного патогенетического механизма ПР являются цитокины, цитоплазматические металлопротеиназы и простагландины, действующие опосредованно через ряд рецепторов. Основными пусковыми рецепторами являются образ-распознающие рецепторы (pattern recognition receptors, PRR), различающие чужеродные структуры веществ. В то же время PRR реагируют и на такие сигналы «опасности», как продукты окислительного стресса, в связи с чем последствия гипоксии и оксидантное повреждение тканей также рассматриваются как гипотетический этиологический фактор ПР. Однако наиболее важные рецепторы представлены группой toll-подобных рецепторов (TLR). Путем активации лигандом вначале PRR-, а затем TLR-рецепторов происходит запуск ядерного фактора NF-κB, который в свою очередь активирует транскрипцию генов цитокинов. В их числе интерлейкины (ИЛ) 6, 8 и 10, фактор некроза опухоли альфа (ФНО-α), трансформирующий фактор роста (ТФР) и др. Существуют данные о том, что ТФР-β1 участвует в формировании иммунного ответа на плод, подобно отторжению аллотрансплантата [11–13].

Участие TLR в инициации преждевременных родов было подтверждено в ходе многочисленных экспериментальных исследований. Так, в работе K. M. Adams, Waldorf и соавт. на макаках-резусах было показано, что внутриматочное введение липополисахаридов приводит к повышению в амниотической жидкости уровней ИЛ-8, ФНО-α, простагландинов (ПГ) ПГЕ₂ и ПГF_2α и появлению маточных сокращений. При этом, если за 1 ч до введения липополисахаридов вводили антагонист TLR-4, уровень провоспалительных цитокинов и частота маточных сокращений были значительно ниже [14].

В случае гиперактивации иммунитета происходит резкое увеличение уровня цитокинов, сопровождающееся воспалительными и деструктивными процессами.

ИЛ-1β и ФНО-α увеличивают продукцию ферментов: матриксных металлопротеиназ (ММП) 1, 3 и 9, и катепсина S. Результатом чего является деградация внеклеточного матрикса. Кроме того, ИЛ-1β снижает экспрессию тканевого ингибитора металлопротеиназ. Эти ферменты разрушают волокна коллагена и эластина в межклеточном матриксе шейки матки [5, 15].

ИЛ-1β стимулирует продукцию некоторыми клетками циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2) и ПГЕ₂, которые действуют на гладкие мышечные клетки шейки и тела матки, способствуя ее преждевременному созреванию. ИЛ-8 является хемоаттрактантом для нейтрофилов, которые мигрируют в шейку матки и вырабатывают ММП-8 (нейтрофильную коллагеназу) и нейтрофильную эластазу — ферменты, также участвующие в разрушении межклеточного матрикса [5, 15].

Провоспалительные цитокины активируют цитотоксические свойства NK-клеток и фагоцитарную активность макрофагов, которые находятся в повышенном количестве в децидуа и при восходящей инфекции могут оказывать прямое повреждающее действие на трофобласт и плаценту, провоцируя механизмы активации сократительной деятельности матки [5, 15].

Изучение уровня провоспалительных цитокинов в качестве биомаркеров риска преждевременных родов было эмпирически подтверждено многими учеными. Широко исследованы уровни различных цитокинов в крови, околоплодных водах и цервикальной слизи женщин с преждевременными родами. Однако, с точки зрения прогнозирования ПР, более ценным биоматериалом является цервикальная слизь, так как изменение концентрации цитокинов в ней может свидетельствовать о локальной инвазии патогена без системной реакции [9].

Так, R. Romero и соавт. доказали, что увеличение уровня цитокинов ФНО-α, ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8 в амниотической жидкости прямо пропорционально риску развития преждевременных родов инфекционного генеза [5].

A. P. Murtha и соавт. в своем исследовании выявили, что беременные с клиническими проявлениями угрозы преждевременных родов и при повышении уровня ИЛ-6 в плазме крови до 8 пг/мл и выше рожали гораздо раньше пациенток с такими же жалобами, но меньшим уровнем ИЛ-6 в сыворотке крови [16].

В исследовании J. Dowd и соавт. было показано значительное повышение концентрации ИЛ-8 в цервикальной слизи в сроке 28 ± 2,5 нед у пациенток, впоследствии родивших преждевременно по сравнению с женщинами, доносившими беременность [17].

К сожалению, в большинстве исследований изолированное определение уровня цитокинов как биомаркеров преждевременных родов имело невысокую чувствительность и специфичность, а зачастую полученные сведения имели противоречивый характер, следствием чего стал поиск комбинации определенных прогностических факторов [9].

Так, несколько исследователей, независимо друг от друга, определяли целесообразность комплексной оценки повышения уровня ИЛ-6 и фетального фибронектина, но высокой прогностической ценности также выявлено не было [9, 18–20].

Развитие молекулярно-генетических методов исследования позволило пересмотреть преждевременные роды как патологию, обусловленную реализацией фенотипа, т. е. проявление генотипа, опосредованного рядом внешне­средовых факторов [7].

Учитывая зависимость риска ПР от инфекционно-воспалительных процессов, интерес многих ученых направлен на изучение генетически обусловленных особенностей данных процессов. Наибольшее число работ было посвящено изучению генов провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-1α и ИЛ-β, ИЛ-6, ФНО-α [7].

Наиболее частым изменением структуры генов цитокинов является полиморфизм единичных нуклеотидов (single nucleotide polymorphism, SNP). Эти генетические вариации вносят важный вклад в индивидуальные особенности иммунного ответа и течение инфекционных заболеваний, в т. ч. и преждевременные роды [7, 21, 22].

Отличительной особенностью генетических полиморфизмов является их зависимость как от факторов внешней среды (географическая зона, питание), так и особенностей макроорганизма (наличие инфекции, этническая принадлежность) [21, 22].

Большинство известных SNP генов цитокинов располагаются в регуляторных участках генов и напрямую влияют на их транскрипционную активность и, как следствие, концентрацию данного цитокина в плазме крови [21, 22].

К настоящему времени наиболее широко изучена взаимосвязь между SNP ФНО-α и преждевременными родами. Например, замена аденина на гуанин в промоторной области гена ФНО-α в позиции -308 (ФНО-α-308) приводит к увеличению продукции данного цитокина, следствием чего является аномальное течение воспалительной реакции. Само по себе наличие данной аллели, независимо от гомо- или гетерозиготности, повышает риск ПР в 2 раза, а в сочетании с клинически проявляемым бактериальным вагинозом (БВ) риск увеличивается более чем 6 раз. Стоит также отметить, что носители данной аллели, принадлежащие к разным расам, имели достоверно различные риски: негроиды в 2,5 раза больший по сравнению с контрольной группой, европеоиды — в 1,6 раза. Аллель ФНО-α-308G также ассоциирована с хориоамниотитом и мочеполовой инфекцией среди преждевременно рожденных детей [23].

N. M. Jones и др. (США, 2010) определяли корреляцию между полиморфизмом генов трех провоспалительных цитокинов (ФНО-α/G308A, ФНО-α/G238A и ИЛ-1β + C3954T), БВ и преждевременными родами. В данном исследовании авторы не обнаружили ранее выявленное взаимодействие (Macones и др., 2004; Engel и др., 2005) между баллами Nugent и полиморфизмом ФНО-α/G308A. Однако некая взаимосвязь между генотипом ФНО, БВ и риском развития ПР все-таки была выявлена. Так, наличие отрицательной аллели ФНО-α-238 в 1,5 раза увеличивает риск развития БВ независимо от этнической предрасположенности. Сочетание данной аллели и значения критерия Ньюджента от 4 и выше достоверно повышает риск ПР [24].

ИЛ-6 — второй по частоте исследований ассоциации цитокинов с преждевременными родами, является мощным провоспалительным цитокином, как и ИЛ-1 и ФНО, но продуцируется несколько позже последних.

Ряд исследований показал протективное действие однонуклеотидного полиморфизма СС аллели rs1800795, расположенного в промоторной зоне гена ФНО-6, механизм которого пока остается не до конца ясен. При этом протективное действие оказывает только гомозигота CC (по сравнению с генотипами CG и GG) и только на представительниц европеоидной расы [25].

Генотип GG полиморфизма -174С/G гена ИЛ-6 у беременных также ассоциирован с преждевременными родами [25].

По мнению ряда ученых в патогенезе ПР имеет значение не только генотип матери, но и генотип плода. Yilmaz и соавт. (2012) выявили ряд особенностей в генотипах недоношенных детей и их матерей. Были взяты образцы ДНК из материнской и пуповинной крови в 100 случаях преждевременных родов и 101 случае срочных. Взятые образцы были оценены на предмет следующих полиморфизмов: ФНО-α (-238G/A, -308G/A), ИЛ-1α (4845G/T), ИЛ-1β (-511С/T). Генотип ФНО-α-238G/A достоверно чаще встречался у детей, рожденных в срок. Гетерозиготность плода и матери по данному полиморфизму оказалась связана со срочными родами, также как и наличие полиморфизмов ФНО-α-308GA и AA. Однако женщины, имеющие генотип ФНО-α-308GA и беременные плодом с генотипом ФНО-α-308GG, обладают достоверно более высоким риском ПР. Кроме того, аллель 4845 T гена ИЛ-1α значительно чаще выявлялась у преждевременно родивших и рожденных матерей и детей. Среди недоношенных детей значительно чаще встречались полиморфизмы 4845 TT гена ИЛ-1α и 511 TT гена ИЛ-1β. Последний указанный полиморфизм также гораздо чаще встречался у преждевременно родивших женщин [26].

M. F. Annells, P. H. Hart, C. G. Mullighan и др. (Австралия, 2004) изучали взаимосвязь между преждевременными родами и 22 одиночными нуклеотидными полиморфизмами генов цитокинов и медиаторов апоптоза, в том числе гена ФНО-α/G308A и пришли в выводу, что полиморфизмы иммунорегуляторных генов могут влиять на риск преждевременных родов или преждевременный разрыв плодных оболочек [27].

Анализ литературы, проведенный M. W. Varner, M. S. Esplin (США, 2005), также подтвердил, что частота как самопроизвольных преждевременных родов, так и преждевременных родов с гистологически верифицированными признаками воспаления и повышенной концентрацией воспалительных цитокинов связана с полиморфизмом таких генов, как ФНО-α-308, ИЛ-1β + 3953/3954 и ИЛ-6-174 [28].

Однако метаанализ, проведенный R. Menon, M. Merialdi, A. P. Betran и др. (США, 2006) путем систематического обзора, говорит об отсутствии статистически значимой связи между однонуклеотидным полиморфизмом гена ФНО-α/G308A и ПР [29].

В целом исследования взаимосвязи между полиморфизмом генов цитокинов, в т. ч. и наиболее изученного ФНО-α/G308A, и риском преждевременных родов дали неоднозначные, порой противоречивые результаты. Это, возможно, объясняется несколькими факторами: полиморфизмы не по-настоящему функциональны, но тесно связаны с другими близлежащими функциональными изменениями гена; существуют ген-ген-взаимодействия, которые усложняют восприимчивость; этническое разно­образие изучаемых групп; иные важные воздействия окружающей среды полностью не учитывались или были исключены при исследовании популяций [24].

Несмотря на то, что большинство исследований по данной тематике представляют собой предварительные доказательства корреляции между SNP генов цитокинов и преждевременными родами, данный вопрос не теряет своей актуальности, что обусловлено несколькими факторами. Так, при выявлении прогностически значимых полиморфизмов ПР выявление групп риска будет возможно на досимптомном этапе заболевания, что позволит заблаговременно проводить адекватную профилактику. Кроме того, одно из основных преимуществ генетических методов над другими — диагностика выполняется всего один раз в жизни и не зависит от динамических изменений организма.

Таким образом, изучение полиморфизмов генов цитокинов как биомаркеров ПР представляется перспективным и актуальным, что обусловлено выявлением новых, более узких, групп риска, а также выбором наиболее оптимальной терапии и профилактики данной патологии.

Литература

1. Айламазян Э. К., Кулаков В. И., Радзинский В. Е., Савельева Г. М. ред. Акушерство: национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2009: 376–388.
2. Кулаков В. И., Мурашко Л. Е. Преждевременные роды. М.: Медицина; 2002: 26–31.
3. Макаров О. В., Козлов П. В., Николаев Н. Н. Современные перинатальные подходы при ведении недоношенной беременности, осложненной преждевременным разрывом плодных оболочек // Вестник РГМУ. 2006; 4 (51): 64–67.
4. Сухих Г. Т., Вартапетова Н. В. Преждевременные роды. Клинический протокол. ФГУ «НЦ АГиП им. В. И. Кулакова» Минздравсоцразвития РФ. Институт здоровья семьи; 2010. 28 с.
5. Сидельникова В. М., Сухих Г. Т. Невынашивание беременности. М.: МИА; 2010. 536 с.
6. Протопопова Н. В., Шапошникова М. А. Современный взгляд на проблему преждевременных родов // Сибирский медицинский журнал. 2009; 3: 28–33.
7. Ходжаева З. С., Донников А. Е., Федотовская О. И. Современные подходы и перспективы определения риска спонтанных преждевременных родов. VI международный конгресс по репродуктивной медицине. М. 2012; 104–105.
8. База данных «dbPTB: a database for preterm». http://ptbdb.cs.brown.edu/dbPTBv1.php.
9. Макаров О. В., Бахарева И. В., Кузнецов П. А., Романовская В. В. Современные подходы к прогнозированию преждевременных родов // Российский вестник акушера-гинеколога. 2007; 7 (6); 10–15.
10. Galinsky R., Polglase G. R., Hooper S. B., Black M. J., Moss T. J. M. The Consequences of Chorioamnionitis: Preterm Birth and Effects on Development. Review Article // Journal of Pregnancy. 2013; 11p.
11. Bauer S., Muller T., Hamm S. Pattern recognition by Toll-like receptors // Advances in experimental medicine and biology. 2009; 653: 15–34.
12. Li L., Kang J., Lei W. Role of Toll-like receptor 4 in inflammation-induced preterm delivery // Molecular human reproduction. 2010; 16; 267–272.
13. Thaxton J. E., Nevers T. A., Sharma S. TLR-Mediated PretermBirth in Response to Pathogenic Agents. Review Article // Infectious Diseases in Obstetrics and Gynecology. 2010; 2010; 8 p.
14. Макаров О. В., Ганковская Л. В., Бахарева И. В., Кузнецов П. А., Карташов Д. Д. Современные методы лечения при преждевременных родах // Российский вестник акушера-гинеколога. 2009; 2; 29–34.
15. Romero R., Chaiworapongsa T., Gotsch F., Yeo L., Madan I., Hassan S. S. The diagnosis and management of preterm labor with intact membranes // Clinical maternal fetal medicine online. 2012; 29. http://clinicalmaternalfetalmedicineonline.com/.
16. Murtha A. P., Greig P. C., Jimmerson C. E., Herbert W. N. Maternal serum interleukin-6 concentration as a marker for impending preterm delivery // Obstetrics and gynecology. 1998; 91; 161–164.
17. Dowd J., Laham N., Rice G., Brennecke S., Permezel M. Elevated interleukin-8 concentrations in cervical secretions are associated with preterm labour // Gynecologic and obstetric investigation. 2001; 51 (3); 165–168.
18. Coleman M. A., Keelan J. A., McCowan L. M. et al. Predicting preterm delivery: comparison of cervicovaginal interleukin (IL)-1 beta, IL-6 and IL-8 with fetal fibronectin and cervical dilatation // European journal of obstetrics gynecology, and reproductive biology. 2001; 95; 154–158.
19. Grenache D. G., Hankins K., Parvin C. A., Gronowski A. M. Cervicovaginal Interleukin-6, Tumor Necrosis Factor-б, and Interleukin-2 Receptor as Markers of Preterm Delivery // Clinical chemistry. 2004; 50; 1839–1842.
20. LaShay N., Gilson G., Joffe G. et al. Will cervicovaginal interleukin-6 combined with fetal fibronectin testing improve the prediction of preterm delivery? // The Journal of maternal-fetal medicine. 2000; 9 (6); 336–341.
21. Ризванова Ф. Ф., Пикуза О. И., Файзуллина Р. А., Гайфуллина Р. Ф., Ризванов А. А., Кравцова О. А. Генетическая диагностика: полиморфизм генов цитокинов // Педиатрия. 2010; 06 (10).
22. Симбирцев А. С., Громова А. Ю. Функциональный полиморфизм генов цитокинов регуляторных молекул воспаления // Цитокины и воспаление. 2005; 4 (1); 3–10.
23. Macones G., Parry S., Elkousy M., Clothier B., Ural S., Strauss J. 2004 a. A polymorphism in the promoter region of TNF and bacterial vaginosis: preliminary evidence of geneenvironment interaction in the etiology of spontaneous preterm birth // American journal of obstetrics and gynecology. 2004; 190 (6); 1504–1508.
24. Jones N. M., Holzman C., Friderici K. H., Jernigan K., Chung H., Wirth J., Fisher R. Interplay of cytokine polymorphisms and bacterial vaginosis in the etiology of preterm delivery // Journal of reproductive immunology. 2010; 87 (1–2); 82–89.
25. Wu1 W., Clark E. A., Stoddard G. J., Watkins W. S., Esplin M. S., Manuck T. A. et al. Effect of interleukin-6 polymorphism on risk of preterm birth within population strata: a meta-analysis // BMC Genetics. 2013; 14; 9 р.
26. Yilmaz Y., Verdi H., Taneri A., Yazici A. C., Ecevit A. N., Karakas N. M. et al. Maternal-fetal proinflammatory cytokine gene polymorphism and preterm birth // DNA and cell biology. 2012; 31 (1); 92–97.
27. Annells M. F., Hart P. H., Mullighan C. G., Heatley S. L. Robinson J. S., Bardy P. et al. Interleukins-1, 4, 6, 10, tumor necrosis factor, transforming growth factor-beta, FAS, and mannose-binding protein C gene polymorphisms in Australian women: Risk of preterm birth // American journal of obstetrics and gynecology. 2004; 191 (6); 2056–2067.
28. Varner M. W., Esplin M. S. Current understanding of genetic factors in preterm birth // BJOG. 2005; 112 (1); 28–31.
29. Menon R., Merialdi M., Betran A. P., Dolan S., Jiang L., Fortunato S. J. et al. Analysis of association between maternal tumor necrosis factor-alpha promoter polymorphism (-308), tumor necrosis factor concentration, and preterm birth // American journal of obstetrics and gynecology. 2006; 195 (5); 1240–1248.

В. Н. Кузьмин¹, доктор медицинских наук, профессор
Г. А. Мурриева

ГБОУ ВПО МГМСУ им. А. И. Евдокимова МЗ РФ, Москва

¹ Контактная информация: vnkuzmin@rambler.ru