CC BY
94
© н. ю. Сотникова, роль клеток врожденного иммунитета
Ю. С. Анциферова, В ОБЕСПЕчЕНИИ уСПЕхА БЕРЕМЕННОСТИ НА
Н. В. Крошкина, Д. Н. Воронин РАННИх СРОКАх гЕСТАцИИ
ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова» МЗ РФ, г. Иваново
УДК: 618.2:612.017
■ Врожденный иммунитет играет ведущую роль в формировании и поддержании иммунологического равновесия в системе мать-плацента. В децидуальной оболочке плаценты в ранние сроки беременности преобладают ЕК и макрофаги. Взаимодействие клеток врожденного иммунитета и инвазирующего цитотрофобласта является необходимым фактором, определяющим регуляцию материнского иммунного ответа и развитие тканей плаценты
в ранние сроки гестации.
■ Ключевые слова: беременность; врожденный иммунитет; трофобласт; инвазия.
«Иммунологический парадокс беременности», до сих пор не получивший окончательного объяснения, заключается в феномене неоотторжения генетически «чужеродного» плода во время беременности, несмотря на то, что клетки плодового происхождения и плодовой части плаценты — трофобласта — находятся в непосредственном контакте с клетками материнской иммунной системы [39]. Принято считать, что в процессе беременности развивается толерантность материнской иммунной системы в отношении плода. За последние 50 лет, прошедшие со времен П. Медавара, предложившего первую концепцию «фетального аллотрансплантата», было выдвинуто большое количество гипотез о механизмах этой толерантности. Попытки создать ясную схему событий часто приводили к выдвижению упрощенных парадигм, наиболее распространенной среди которых является теория Т. Вегмана (1993), которая постулировала, что беременность является ТЪ2 феноменом, т. е. материнский ТЫ-тип иммунного ответа, определяющий запуск аллоспецифического цитотоксического ответа, во время беременности ингибирован для предотвращения отторжения плода. При этомТЪ2-клетки, которые участвуют в развитии гуморального типа иммунного ответа, активированы, что предотвращает полную иммуносупрессию материнского иммунного ответа [39]. Есть данные, что цитокиновый ответ по ТЫ-типу подавлен в результате ингибирования активности NF-кB при беременности [17]. Однако недавние исследования показали, что успешное развитие ранней беременности требует усиления продукции цитокинов, традиционно ассоциирующихся с ТЫ-типом иммунного ответа. При этом активность реакций материнской иммунной системы постоянно меняется в течение гестационного процесса в соответствии с изменяющимися потребностями развивающегося плода [17, 39].
В последние 20 лет была выдвинута и получила широкое распространение гипотеза о важной роли клеток врожденного иммунитета в обеспечении развития и защиты фето-плацентарного комплекса [15]. В течение беременности плодовый цитотрофобласт, инвазирующий децидуальную оболочку плаценты, находится в непосредственном контакте с материнскими эффекторными иммунными клетками, большинство из которых являются клетками врожденного иммунитета. Установлено, что в первом триместре гестации до 30-40 % всех децидуальных клеток составляют клетки материнской иммунной системы, которые распределяются, по данным разных авторов, следующим образом: децидуальные ЕК (дЕК) — 70 %, макрофаги — 30 %, Т-лимфоциты — до 20 %, дендритные клетки — 2 % [30, 35]. Следует также отметить, что если количество ЕК постепенно снижается с увеличением срока
гестации, то уровень макрофагов остается высоким на протяжении всей беременности [2, 15]. Эти данные позволили предположить, что врожденный иммунитет не является индифферентным в отношении плода и может служить не только для защиты от патогенов, но и в обеспечении таких условий, при которых вынашивание беременности становится возможным.
Децидуальные ЕК
Естественные киллеры (ЕК), являющиеся важным компонентом врожденного иммунитета, происходят из CD34+ гематопоэтических клеток-предшественников [15]. ЕК представляют собой высокоспециализированную популяцию больших гранулярных лимфоцитов, обладающих цитотоксической активностью и способностью к продукции различных цитокинов и хемоки-нов в ответ на стимуляцию со стороны клеток-мишеней или провоспалительных цитокинов [14, 22]. Активация ЕК определяется балансом сигналов, поступающих в клетку через систему мембранных рецепторов, в которую входят как активирующие, так и ингибирующие ЕК рецепторы. Причем в большинстве случаев активность рецепторов, проводящих ингибирующие сигналы, преобладает над действием активирующих ЕК рецепторов [14].
В периферической крови циркулирует преимущественно субпопуляция ЕК с фенотипом CD56dlmCD16+, которая составляет до 90 % всех периферических ЕК [15]. Установлено, что эта субпопуляция обладает выраженной цитоток-сической активностью [6]. ЕК, инфильтрирующие децидуальную оболочку плаценты (дЕК) в ранние сроки гестации, в отличие от периферических ЕК, имеют фенотип CD56bпghtCD16-, обладают уникальным транскрипционным профилем и функциями [31]. Хотя дЕК экспрессиру-ют некоторые активирующие рецепторы, такие как N^30, N^44, N^46, CD244, они, по мнению ряда авторов, в меньшей степени способны к развитию цитотоксических реакций. Показано, например, что в дЕК не происходит поляризации цитолитических гранул в месте контакта ЕК с клетками-мишенями, что позволило предположить снижение цитотоксической активности дЕК [31]. В то же время дЕК способны к продукции широкого спектра цитокинов и факторов роста, важнейшими из которых являются 1ЕКу, ТОТР, интерлейкин (¡Ь)-10, ^-12, TGFp, GM-CSF и др. [15]. Несмотря на интенсивное изучение дЕК в течение последних двух десятилетий, большинство имеющихся на сегодняшний день результатов были получены либо на мышиной модели, либо при исследовании клеточных линий. До настоя-
щего времени в литературе крайне мало данных, описывающих характер изменения функционального состояния дЕК у человека, в том числе при спонтанном прерывании беременности.
Нами была проведена оценка динамики изменения дЕК, экспрессирующих активирующие и ингибирующие рецепторы при физиологическом течении беременности и при ее спонтанном прерывании на ранних сроках. Было установлено, что в ткани ранней плаценты, независимо от характера течения беременности, происходит резкое увеличение пула CD56+ ЕК по сравнению с показателями эндометрия во 2-ю фазу цикла, что приводит к доминированию этой популяции в лейкоцитарном инфильтрате децидуальной оболочки плаценты. Сравнительный анализ экспрессии лек-тиновых рецепторов С-типа и синтеза функциональных молекул эндометриальными и дециду-альными ЕК показал, что в ткани ранней плаценты резко увеличивается по сравнению с аналогичными показателями в эндометрии небеременных женщин относительное содержание CD56+ ЕК, экспрессирующих на своей поверхности как активирующие рецепторы NKG2D и CD161, так и ингибирующие рецепторы NKG2A. Однако если при неосложненной беременности в пуле дЕК сохранялось характерное для эндометрия преобладание клеток с ингибирующими рецепторами (CD56+NKD2A+) над относительным содержанием ЕК с активирующими рецепторами (NKG2D), то при самопроизвольном выкидыше картина менялась [1]. В этом случае мы отмечали инверсию соотношения CD56+-лимфоцитов с рецепторами различного типа в строну доминирования клеток, экспрессирующих активирующие рецепторы NKG2D, что сопровождалось достоверным снижением уровня клеток с фенотипом CD56+NKG2A+. Полученные результаты предполагают усиление цитотоксической активности CD56+ ЕК при беременности, закончившейся самопроизвольным выкидышем в ранние сроки гестации. Это предположение подтверждается высоким уровнем децидуальных CD56+ ЕК, вну-триклеточно продуцирующих 1ККу и гранзим В, в плацентах женщин с досрочным прерыванием беременности. Следует отметить, что в дециду-альной оболочке плаценты женщин этой клинической группы усиливалась и рецепция ^N7 по сравнению с таковой при неосложненной беременности. По-видимому, снижение уровня клеток, экспрессирующих ингибирующие рецепторы NKG2A, в значительной степени определяет нарушение функций дЕК в ранние сроки гестации. Известно, что одним из лигандов NKG2A являются неклассические молекулы HLA I класса — HLA-E, которые экспрессируются на клет-
ках трофобласта [36]. Было установлено, что ин-гейджмент NKG2A-рецепторов специфическими лигандами приводит к практически полному подавлению проведения активирующего сигнала в ЕК [10]. Мы предполагаем, что низкий уровень экспрессии ингибирующих рецепторов на поверхности дЕК определяет нарушение взаимодействия дЕК с клетками трофобласта и развитие со стороны дЕК нежелательной цитотоксической активности в отношении клеток плодовой части плаценты. Повышенный уровень экспрессии ци-толитических молекул в пуле дЕК подтверждает данные об усилении активации этих клеток при самопроизвольном выкидыше в ранние сроки гестации.
Децидуальные макрофаги
Наличие большого количества макрофагов в децидуальной оболочке плаценты на протяжении всего гестационного периода позволяет предположить, что маточные макрофаги вовлечены в широкий спектр гестационных процессов, включая имплантацию, развитие плаценты и созревание шейки матки. Важнейшим аспектом проблемы имплантации является создание благоприятного для плода микроокружения, способствующего клеточному росту и подавлению потенциально опасных воспалительных реакций [37]. Данные последних лет свидетельствуют о том, что для успеха имплантации бластоцисты требуется усиленная продукция провоспали-тельных цитокинов и хемокинов, а уменьшение воспалительной реакции связано с дефектами имплантации [28]. Учитывая эти данные, можно предположить, что клетки врожденного иммунитета, особенно макрофаги, играют важную роль в регуляции этих процессов.
Благодаря своей высокой пластичности де-цидуальные макрофаги на ранних сроках беременности могут выполнять различные функции, включая защиту от внешних патогенов, удаление апоптирующих клеток и ангиогенез [21, 38]. При инфицировании трофобласта патогенами и распознавании их паттерн распознающими рецепторами децидуальных макрофагов происходит изменение фенотипа и функциональной активности макрофагов в сторону провоспали-тельного ответа, что позволяет осуществлять борьбу с инфекционными агентами. Кроме того, CD14+CD69+-клетки, представляющие макрофаги децидуальной оболочки человека, могут функционировать как резервный клеточный пул, обеспечивающий накопление функционально зрелых дендритных клеток (DCs), которые способны быстро отвечать на изменяющееся цитокиновое микроокружение [21].
Наши данные подтверждают, что с наступлением беременности изменялось функциональное состояние децидуальных макрофагов по сравнению с характеристиками эндометриальных макрофагов. При обследовании женщин в сроке 8-12 недель нами было установлено, что в де-цидуальной оболочке плаценты на ранних сроках беременности по сравнению с показателями небеременных женщин существенно возрастало количество макрофагов, продуцирующих №N7 и 1р, но при этом снижалось количество макрофагов, секретирующих ^-6. Увеличение продукции провоспалительных цитокинов !ККу и ^-1р макрофагами хорошо согласуется с литературными данными, приведенными выше о необходимости создания провоспалительного микроокружения для успешной имплантации бластоцисты. ^-6 также отводится важная роль в регуляции событий, ассоциированных с ранней беременностью. Так, известно, что семейство ^-6 цитоки-нов, включающее несколько важнейших проим-плантационных факторов (Ш7, ^-11, онкостатин М), через различные сигнальные пути, основным из которых является STAT3-путь, создают условия для успешной имплантации эмбриона [19]. Продукция ^-6 в эндометрии находится под контролем половых стероидных гормонов, в частности эстрогенов, уровень которых снижается с наступлением беременности [19]. Можно предположить, что наблюдавшееся снижение внутриклеточной продукции ^-6 макрофагами в ранние сроки неосложненной беременности обусловлено изменением гормонального фона. При раннем самопроизвольном выкидыше в децидуальной оболочке плаценты по сравнению с показателями при неосложненной беременности резко возрастал уровень макрофагов, внутриклеточно продуцирующих !ККу, ^-ф и ^-6. При этом количество №N7+- и ^-1р+-макрофагов значительно превышало таковое в эндометрии небеременных женщин, а уровень ^-6+ децидуальных макрофагов не достигал значений, характерных для эндометрия здоровых небеременных женщин. Чрезмерное усиление локальной продукции про-воспалительных цитокинов, по-видимому, свидетельствует о неадекватной стимуляции реакций врожденного иммунитета, что ведет к досрочному прерыванию беременности.
Функциональное созревание макрофагов недавно было пересмотрено аналогично поляризации эффекторных Т-клеток в ТЪ1/ТЪ2-лимфоциты. Это привело к подразделению эффекторного фенотипа макрофагов на М1- или М2-типы [21]. Макрофаги, активированные провоспалительны-ми цитокинами и липополисахаридом (ЛПС), относят к М1-типу. М1-клетки секретируют ТОТа,
^-12 и участвуют в развитии воспалительной реакции. М2-поляризация индуцируется цитокина-ми ТЪ2-типа (^-4, ^-10 и ^-13) и глюкокортико-идамии [33, 34]. Для М2-макрофагов характерно усиление экспрессии рецепторов врожденного иммунитета, включая рецепторы-мусорщики и маннозный рецептор макрофагов, а также ап-регуляция аргиназной активности, что ведет к снижению синтеза оксида азота. Кроме того, М2-макрофаги в большей степени секретируют антагонист ^-1 рецептора и в меньшей степени продуцируют ^-12. Эти свойства позволяют М2-макрофагам участвовать в восстановлении тканевых повреждений и угнетении воспалительной реакции [34].
Существует гипотеза, что при беременности происходит шифт дифференцировки децидуаль-ных макрофагов в сторону М2-пула, что благоприятно для развивающейся беременности [21]. Для проверки этой гипотезы мы провели оценку содержания М1- и М2-макрофагов в дециду-альной оболочке плацент при неосложненном течении беременности и при раннем выкидыше. По нашим данным, при ранней физиологической беременности в децидуальной оболочке плаценты наблюдалось достоверное снижение по сравнению с эндометрием количества макрофагов, внутриклеточно продуцирующих ^-12. При этом одновременно существенно возрастало количество макрофагов, внутриклеточно продуцирующих TGFpl, а уровень ^-10+ макрофагов в децидуальной оболочке плаценты практически не менялся. При раннем самопроизвольном выкидыше наблюдалось резкое увеличение пула ^-12+ децидуальных макрофагов и снижение уровня ^-10 и TGFpl продуцирующих макрофагов. Таким образом, полученные результаты позволяют говорить о доминировании активности М2 макрофагов в децидуальной бочке плаценты в ранние сроки неосложненной беременности и сдвиге баланса дифференциров-ки макрофагов в сторону М1 пула при самопроизвольном выкидыше. Сдвиг процессов диффе-ренцировки децидуальных макрофагов в сторону М2 пула, по-видимому, является важным компонентом реакций врожденного иммунитета, определяющим поддержание иммунологического равновесия в системе мать-плацента-плод в норме, тогда как высокий уровень М1-макрофагов может способствовать нарушению баланса активности материнского иммунного ответа и вести к развитию потенциально опасных для плода реакций. В то же время усиление продукции ^N7 и ^-1р децидуальными макрофагами при неосложнен-ной беременности свидетельствует о неполной поляризации макрофагов или ее обратимости.
В связи с этим нельзя однозначно утверждать, что беременность — это феномен исключительно М2-поляризации децидуальных макрофагов.
Интерфаза мать-плод: трофобласт индуцирует толерантность материнской иммунной системы?
После имплантации распознавание плода клетками материнской иммунной системы происходит в интерфазе мать-плацента-плод благодаря непосредственной инвазии клеток вневор-синчатого трофобласта в децидуализированный эндометрий и слой миометрия [15]. Показано, что успех плацентации определяется особенностями взаимодействия между вневорсинчатым трофо-бластом и материнскими клетками врожденного иммунитета [20]. Это взаимодействие приводит к значительным изменениям как клеток иммунной системы матери, так и плодовых клеток, инфильтрирующих материнскую часть плаценты.
Ранее существовала гипотеза, что в норме дЕК не способны активироваться в ответ на стимуляцию клетками инвазирующего цитотрофобла-ста, что является одним из важных иммунных механизмов, обеспечивающих толерантность материнской иммунной системы в отношении семиаллогенного плода [10, 18]. Для проверки этого предположения мы проводили совместное инкубирование клеток, полученных из ворсинчатого трофобласта с использованием стандартного ферментативного метода, в присутствии обогащенной популяции аутологичных дЕК. После суточного культивирования выделяли чистую популяцию CD56+ лимфоцитов методом магнитной сепарации и оценивали уровень экспрессии в них мРНК !ККу и гранзима В методом RT-PCR. Нами было установлено, что при физиологической беременности совместное культивирование дЕК и трофобласта приводило к значительному усилению экспрессии мРНК !ККу и гранзима В в пуле дЕК, тогда как при спонтанном выкидыше в этом случае изменения со стороны дЕК были минимальны. Выявленное нами отсутствие ответа дЕК на стимуляцию аутологичным цитотрофобластом при беременности, закончившейся самопроизвольным выкидышем, с одной стороны, может быть связано с изначально высоким уровнем активации CD56+-клеток у женщин этой клинической группы, при котором дальнейшая стимуляция уже не может приводить к каким-либо изменениям. С другой стороны, различия в ответе дЕК на клетки трофобласт в норме и при досрочном прерывании беременности могут быть связаны с особенностями самих плодовых клеток, не способных к адекватной стимуляции материнских ЕК, что ведет к нарушению иммунорегуляторных про-
цессов в системе мать-плод, и обуславливает развитие осложнений гестационного процесса, в том числе досрочное прерывание беременности.
Литературные данные свидетельствуют о непосредственном влиянии клеток трофобласта и на пул децидуальных макрофагов. Показано, что взаимодействие децидуальных макрофагов с клетками трофобласта приводит к существенному изменению как фенотипа, так и функциональной активности децидуальных макрофагов. Fest S. и соавторы (2007) предполагают, что клетки трофобласта способны регулировать миграцию, дифференцировку и активацию моноцитов, обеспечивая «обучение» моноцитов [37]. Есть также данные о том, что на ранних стадиях гестации вследствие кооперации с клетками трофобласта продуцируемые макрофагами про-ангиогенные факторы способствуют ремоделиро-ванию сосудов стенки матки, улучшая маточно-плацентарный кровоток [21].
Показано также, что инвазирующий трофо-бласт после распознавания инфекционных патогенов активно рекрутирует материнские иммунные клетки [12]. При этом трофобласт экспрессирует все типы Toll-подобных рецепторов. Стимуляция клеток трофобласта ведет к усилению продукции провоспалительных хемокинов и цитокинов, обладающих выраженным хемоаттрактантным действием и, следовательно, к привлечению иммунных клеток, особенно моноцитов, в зону имплантации [37].
Таким образом, непосредственный контакт клеток плодового и материнского происхождения во многом определяет развитие реакций материного врожденного иммунитета во время беременности. В то же время сами клетки врожденного иммунитета матери воздействуют на трофобласт, что, как показывают литературные данные и наши собственные исследования, является необходимым условием нормального развития тканей ранней плаценты.
Интерфаза мать-плод: клетки иммунной системы матери регулируют инвазию трофобласта?
Доказано, что в ранние сроки беременности рекрутированные в плаценту моноциты обеспечивают поддержку клеткам трофобласта, продуцируя факторы, способствующие выживанию и функционированию трофобласта [37].
К таким факторам относятся PPARs (peroxisome proliferator activated receptors), транскрипционные факторы, активируемые специфическими ли-гандами. PPARs регулируют ряд генов, вовлеченных в дифференцировку и пролиферацию клеток, энергетический гомеостаз, липидный катабо-
лизм и ангиогенез [16]. Семейство PPAR состоит из 3 изотипов: а, ß и у, каждый из которых кодируется отдельным геном: a-22 хромосома, ß-6 хромосома и у-3 хромосома. Изотипы различаются по тканевому распределению и функции. PPAR-a преимущественно экспрессируется в печени и жировой ткани, играет важную роль в липид-ном гомеостазе благодаря ап-регуляции экспрессии ферментов, участвующих в окислении/катаболизме жиров [16]. PPAR-b (также называемый d и NUC1) участвует в метаболизме липидов, выживании клеток, заживлении ран, имплантации эмбриона и развитии центральной нервной системы [4]. Возможно, он также принимает участие в процессах плацентации. Повышенная экспрессия PPAR-b обнаруживалась у крыс в зоне имплантации и в децидуальных клетках. Отсутствие PPAR-b на модели нокаутных мышей приводило к тяжелым дефектам плацентации и развитию тяжелых геморрагий, что ассоциировалось с высокой частотой гибели эмбрионов и при выживании тяжелым синдромом задержки развития плода [32]. PPAR-y имеет 4 изоформы и участвует в контроле дифференцировки адипоцитов, адипо-генезе и дифференцировке макрофагов [16].
Механизм действия PPARs связан либо с трансактивацией, либо с трансрепрессией генов [16]. При трансактивации ко-активаторы взаимодействуют с ядерными рецепторами по лиганд-зависимому типу и влияют на транскрибируемые гены,притрансрепрессиионисупрессируюттранс-крипцию генов за счет негативного воздействия на сигнально-трансдукционные пути, например сигнальный путь NF-kB. Для воздействия PPAR-Y на транскрипцию генов не всегда требуется прямое связывание с ДНК. Конформационные взаимодействия при связывании лигандов позволяют дальнейшее взаимодействие с ко-активаторами и освобождение ко-репрессоров [16].
С точки зрения иммунологии репродукции наиболее интересным фактором является PPARy. На мышиной модели показано, что уже с 10 дня PPARy участвует в регуляции активности трофо-бласта, то есть в тот момент, когда плацента начинает играть ведущую роль в обеспечении кровотока плода. На крысах было установлено, что PPARy обнаруживается на 11 день (эквивалентно 9 дню у мышей) и максимальный уровень определяется на 13 день с последующим снижением к 15 дню [9]. Основная роль PPAR-y в эмбриональном развитии, по-видимому, связана с плацентой. У человека уровень циркулирующих активаторов PPAR-y (жирные кислоты и липидные метаболиты) при физиологической беременности значительно повышен, что заставляет предполагать участие PPAR-y в регуляции материн-
ских обменных процессов и функции иммунной системы. Более того, у людей, гетерозиготных по мутации PPAR-y, наблюдаются частичная ли-пидодистрофия, тяжелая инсулиновая резистентность, гипертензия и стеатогепатит, то есть признаки, характерные для классической картины преэклампсии [8]. У человека PPAR-y экспресси-руется преимущественно в трофобласте и необходим не только для дифференцировки трофобла-ста, но и для его созревания [11]. В 1 триместре белок PPAR-y экспрессируется в основном в первичном цитотрофобласте и инвазивном экс-травиллезном трофобласте, начиная с 7 недели гестации. Во 2 триместре PPAR-y определяется в колониях заякоренных ворсин и цитотрофобла-сте, но не в неинвазивном дифференцированном синцитиотрофобласте [11]. В 3 триместре экспрессия определяется в виллезном синцитиотро-фобласте, а также в виллезном и экстравиллез-ном цитотрофобласте [27]. В то же время, точная роль, которую играет PPAR-y как в инвазии, так и дифференцировке трофобласта у человека до сих пор остается неясной и противоречивой. Так, показано, что активация PPAR-y у человека может привести как к усилению, так и угнетению дифференцировки цитотрофобласта [32]. Более того, активация PPAR-y могла либо индуцировать дифференцировку трофобласта в син-цитиотрофобласт, либо приводить к нарушению инвазии цитотрофобласта, при этом антагонисты PPAR-y, наоборот, усиливали этот процесс [27]. По-видимому, PPAR-y играет существенную роль в плацентации, хотя некоторыми исследователями было показано, что лиганды PPAR-y снижают продукцию VEGF, который имеет важное значение в васкуляризации плаценты [26].
По нашим данным, наступление беременности ассоциировалось с достоверным снижением синтеза PPARy в плаценте по сравнению с таковым в эндометрии небеременных женщин. Самопроизвольное прерывание беременности на локальном, так же как и на системном уровне, сопровождалось еще большим угнетением синтеза PPARy. С одной стороны, эти изменения могут свидетельствовать о нарушении дифференци-ровки децидуальных макрофагов при досрочном прерывании плацента на ранних сроках. С другой стороны, по-видимому, нарушения синтеза этого фактора в плаценте отражают нарушения регуляции процессов инвазии трофобласта, поскольку PPARy является одним из главных регуляторов инвазивной активности трофобласта. Экспериментально была выявлена негативная корреляция между стимуляцией PPARy и инвазией цитотрофобласта [25]. При этом стимуляция трофобласта PPARy приводила к угнетению его
инвазии в матригеле по дозозависимому типу, а блокирование PPARy, напротив, усиливало инвазию трофобласта [25]. Кроме того, показано, что PPARy является ключевым элементом сигнальных путей, опосредующих поляризацию макрофагов в сторону доминирования М2- и угнетения М1-пула клеток [33].
Суммируя наши и литературные данные о характере дифференцировки макрофагов и особенностях синтеза PPARy в децидуальной оболочке ранней плаценты, можно предположить, что при физиологической беременности снижение синтеза PPARy, с одной стороны, приводит к сохранению необходимого баланса между М1- и М2-макрофагами, обеспечивая одновременно необходимый уровень противоинфекционной защиты и толерантность материнской иммунной системы к плоду. С другой стороны, низкий уровень продукции PPARy в децидуальной оболочке плаценты, по-видимому, необходим для ограничения чрезмерной инвазии трофобласта. Однако при самопроизвольном выкидыше отмечается еще большее угнетение синтеза PPARy, что может вести к преобладанию активности М1-макрофагов и аномальному подавлению инвазии трофобласта.
Как известно, инвазия клеток из ворсинчатого трофобласта в материнскую часть плаценты является обязательным условием нормального развития тканей плаценты. Конечным пунктом инвазии клеток трофобласта являются материнские спиральные артерии, модификация которых во время беременности ведет к их стойкому расширению, увеличивая приток крови к ворсинам хориона [24, 40]. ЕК-клетки доминируют в децидуальной оболочке плаценты именно в тот момент, когда клетки трофобласта инвазируют ее и обнаруживаются, главным образом, вокруг клеток инвазивного тро-фобласта [13]. Этот феномен позволил выдвинуть предположение о том, что дЕК непосредственно участвуют в регуляции инвазии экстравиллезного цитотрофобласта. Однако прямых доказательств этой точки зрения в настоящее время получено недостаточно.
В процессе инвазии трофобласта важная роль принадлежит ферментам семейства матрикс-ных металлопротеиназ (ММРs) и их тканевым ингибиторам (TIMPs), участвующим в деградации компонентов экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), поскольку ЭЦМ является ключевым ре-гуляторным компонентом клеточной физиологии, обеспечивающим среду для миграции клеток, их пролиферации, дифференцировки, заякоривания, в конечном итоге определяя судьбу клетки [7]. ММРs и их тканевые ингибиторы, действуя в координации, способны определять такие важные
биологические процессы, связанные с репродукцией, как контроль репродуктивной функции, развитие плода, ангиогенез, заживление и др. Потеря контроля над системой ММР может вести к интенсивной деградации ЭЦМ и развитию патологических процессов, влияющих на репродукцию [7]. Показано, что ЕК могут иметь непосредственное отношение к синтезу MMPs [18]. Более того, изменение цитокинового профиля ЕК способно усиливать синтез MMPs [23, 29].
Нами была проведена оценка спонтанной экспрессии мРНК ряда MMPs и их тканевых ингибиторов в плацентах женщин с неосложненной беременностью и с самопроизвольным выкидышем. Полученные результаты свидетельствуют, что при выкидыше как в трофобласте, так и в децидуаль-ной оболочке плаценты отмечаются выраженные изменения в экспрессии MMPs и TIMPs. Нами было установлено, что при развитии раннего самопроизвольного выкидыша в ткани трофобласта снижалась экспрессия мРНК MMP-2 и TIMP-2 по сравнению с аналогичными показателями при неосложненной беременности. Данные результаты позволяют говорить о значительном снижении инвазивного потенциала клеток трофобласта при самопроизвольном выкидыше. Это предположение подтверждается и выявленным нами значительным снижением инвазии клеток трофобласта в матригеле и миграции клеток трофобласта в коллагене при раннем самопроизвольном выкидыше по сравнению с параметрами неосложненной беременности [3]. Кроме того, в ткани дециду-альной оболочки плацент, полученных после самопроизвольного выкидыша, отмечалось резкое снижение количества Cytokeratin-7-позитивных клеток по сравнению с таковым в плацентах женщин с неосложненной беременностью, что подтверждает угнетение инвазии клеток трофобласта в децидуальную оболочку плаценты и может обуславливать раннее самопроизвольное прерывание беременности.
В серии экспериментов in vitro мы оценили влияние децидуальных ЕК на инвазию клеток трофобласта. Было установлено, что при неосложненной беременности в клетках трофо-бласта после культивирования с децидуальными ЕК снижалась экспрессия мРНК MMP-9 и TIMP-2. Аналогичные изменения наблюдались и при самопроизвольном выкидыше. В эксперименте по изучению прямого влияния ЕК на миграцию клеток трофобласта в коллагене было установлено, что предварительная инкубация эксплантов ворсин хориона с децидуальными CD56+ ЕК приводила к существенному угнетению миграции клеток из ворсин трофобласта в коллагене как в случае неосложненной беременности, так и при
самопроизвольном выкидыше. Таким образом, ЕК ограничивают излишнюю инвазивную активность трофобласта, которая сравнима с таковой у опухолевых клеток [5]. При самопроизвольном выкидыше происходит чрезмерное угнетение ин-вазивного потенциала клеток трофобласта, что может являться причиной нарушения плацента-ции на ранних сроках гестации. Одним из факторов, участвующих в реализации ингибирующего действия ЕК на инвазию клеток трофобласта, по-видимому, является IFNy. По нашим данным, IFNy резко угнетал инвазию клеток трофобласта в ма-тригеле как при физиологической беременности, так и при самопроизвольном выкидыше. Таким образом, ЕК играют важную роль в инвазии тро-фобласта, а их чрезмерная активация и угнетение инвазии трофобласта может вести к развитию раннего самопроизвольного выкидыша.
заключение
Врожденный иммунитет играет ведущую роль в формировании и поддержании иммунологического равновесия в системе мать-плацента-плод. В децидуальной оболочке самыми многочисленными лейкоцитарными популяциями являются дЕК, характеризующиеся преобладанием экспрессии ингибирующих рецепторов и продукцией цитоки-нов, а также децидуальные макрофаги, в определении функциональной активности которых большое значение имеет баланс поляризации в М1 или М2-макрофаги. Особенности функционирования этих клеточных популяций во многом определяют характер течения беременности и развитие тканей плаценты. На уровне развивающейся плаценты в ранние сроки гестации происходит непосредственный контакт клеток материнского врожденного иммунитета и клеток инвазирующего цито-трофобласта плодового происхождения. Следует отметить, что как клетки врожденного иммунитета оказывают непосредственное влияние на клетки трофобласта, инвазирующего материнскую часть плаценты, так и сам трофобласт способен к регуляции активности ЕК и макрофагов. В результате этого контакта осуществляется контроль инвазии трофобласта, цитокинового фона и регуляция функциональной активности клеток материнской иммунной системы. Изменение функционирования дЕК и макрофагов может приводить к нарушению материнского иммунного ответа на плод и вызывать досрочное прерывание беременности.
литература
1. Роль IFNy в регуляции функциональной активности децидуальных естественных киллеров при беременности / Сотникова Н. Ю. [и др.] // Иммунология. — 2010. — № 3 (31). — С. 136-139.
2. Сельков С. А., Павлов О. В. Плацентарные макрофаги. — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. — 186 с.
3. СотниковаН.Ю. Иммунные механизмы регуляции инвазии трофобласта // Российский иммунологический журнал. — 2012. — Т. 6 (14), № 2(1). — С. 9-13.
4. Berger J. P., Akiyama T.E., Meinke P. T. PPARs: therapeutic targets for metabolic disease // Trends. Pharmacol. Sci. — 2005. — Vol. 26. — P. 244-251.
5. Bulmer J. N., Williams P. J., Lash G.E. Immune cells in the placental bed // Int. J. Dev. Biol. — 2010. — Vol. 54. — P. 281-294.
6. CooperM.A., Fehniger T.A., CaligiuriM. A. The biology of human natural killer — cell subsets // Trends. Immunol. — 2001. — Vol. 22. — P. 633-640.
7. Curry T. S., OsteenK. G. The matrix metalloproteinase system: changes, regulation and impact throughout the ovarian and uterine reproductive cycle // Endocrine Rewiews. — 2003. — Vol. 24, N. 4 — P. 428-465.
8. Evidence implicating peroxisome proliferatoractivated receptor-g in the pathogenesis of preeclampsia / McCarthy F. P. [et al.] // Hypertension. — 2011. — Vol. 58. — P. 882-887.
9. Expression and function of PPARgamma in rat placental development / Asami-Miyagishi R. [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2004. — Vol. 315. — P. 497-501.
10. HLA-E is expressed on trophoblast and interacts with CD94/NKG2 receptors on decidual NK cells / King A. [et al.] // Eur. J. Immunol. — 2000. — Vol. 30, N. 6. — P. 1623-1631.
11. Human placental peroxisome proliferator-activated receptor delta and gamma expression in healthy pregnancy and in preeclampsia and intrauterine growth restriction / Rodie V. A. [et al.] // J. Soc. Gynecol. Investig. — 2005. — Vol. 12. — P. 320-329.
12. KogaK., Mor G. Toll-like receptors at the maternal-fetal interface in normal pregnancy and pregnancy disorders // Am. Journal Reprod. Immunol. — 2010. — Vol. 63, N. 6. — P. 587-600.
13. KusumiM., Yamashita T., Fujii T., Nagamtsu T. Expression patterns of lectin-like natural killer receptors, inhibitory CD94/NK-G2A, and activating CD94/NKG2C on decidual CD56bright natural killer cells differ from those on peripheral CD56dim natural killer cells // J. Reprod. Immunol. — 2006. — Vol. 70, N. 1-2. — P. 33-42.
14. LanierL.L. NK cell recognition // Annu. Rev. Immunol. — 2005. — Vol. 23. — P. 225-274.
15. Manaster I., Mandelboim O. The unique properties of uterine NK cells // Am. J. Reprod. Immunol. — 2010. — Vol. 63. — P. 434-444.
16. McCarthy F.P., DelanyA. C., Kenny L. C., Walsh S.K. PPAR-g-a possibl drug target for complicated pregnancies // British J. Pharmacology. — 2013. — Vol. 168. — P. 1074-1085.
17. McCracken S.A., GalleryE., Morris J.M. Pregnancy-specific down regulation of NF-kappaB expression in T cells in humans is essential for the maintenance of the cytokine profile required for pregnancy success // J. Immunology. — 2004. — Vol.172. — P. 4583-4591.
18. Moffett-KingA. Natural killer cells and pregnancy // Nat. Rev. Immuol. — 2002. — Vol. 2, N 9. — P. 656-663.
19. Mourik van M. S., Macklon N. S., Heijnen C. J. Embryonic implantation: cytokines, adhesion molecules, and immune cells in establishing an implantation environment // J. Leukoc.Biol. —
2009. — Vol. 85, N 1. — P. 4-19.
20. Munoz-Suano A., Hamilton A.B., BetzA. G. Gimme shelter: the immune system during pregnancy // Immunological Reviews. — 2011. — Vol. 241. — P. 20-38.
21. Nagamatsu T., SchustD.J. The immunomodulatory roles of macrophages at the maternal-fetal interface // Reprod. Sci. —
2010. — Vol. 17, N. 3. — P. 209-218.
22. NK cell regulation of T cell-mediated responses / Zingoni A. [et al.] // Mol. Immunol. — 2005. — Vol. 42. — P. 451-454.
23. Otun H. A., Lash G.E., Innes B. A., Bulmer J.N. Effect of tumour necrosis factor-a in сombinаtion with interferon-Y on first trimester extravillous trophoblast invasion // J. Reprod. Immunol. — 2011. — Vol. 88. — P. 1-11.
24. ParhamP. NK Cells and Trophoblasts: partners in pregnancy // J. Exp. Med. — 2004. — Vol. 200, N. 8. — P. 951-955.
25. Peroxisome proliferator-activated receptors: new players in the field of reproduction / Toth B. [et al.] // Am. J. Reprod. Immunol. — 2007. — Vol. 58. — P. 289-310.
26. PPAR gamma represses VEGF expression in human en-dometrial cells: implications for uterine angiogenesis / Peeters L. L. [et al.] // Angiogenesis. — 2005. — Vol. 8. — P. 373-379.
27. PPAR gamma/RXR alpha heterodimers control human trophoblast invasion / Tarrade A. [et al.] // J. Clin. Endocrinol. Metab. — 2001. — Vol. 86. — P. 5017-5024.
28. Preimplantation human blastocyst-endometrial interactions: the role of inflammatory mediators / Sinderen Van M. [et al.] // Am. J. Reprod. Immunol. — 2012. — doi: 10.1111/aji.12038. URL: http: // www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/advanced (дата обращения 11.04.2013).
29. Regulation of human trophoblast migration and invasiveness / Chakraborty C. [et al.] // Can. J. Physiol. Pharmacol. — 2002. — Vol.80. — P.116-124.
30. SanguansermsrD., Pongcharoen S. Pregnancy immunology: decidual immune cells // Asian Pacific Journal of Allergy and Immunology. — 2008. — Vol. 26. — P. 171-181.
31. Santoni A., Carlino C., StabileH., Gismondi A. Mechanisms underlying recruitment and accumulation of decidual NK cells in uterus during pregnancy // Am. J. Reprod. Immunol. — 2008. — Vol. 59. — P. 417-424.
32. Schaiff W. T., Barak Y., Sadovsky Y. The pleiotropic function of PPAR gamma in the placenta // Mol. Cell. Endocrinol. — 2006. — Vol. 249. — P. 10-15.
33. Shapiro H., Lutaty A., Ariel A. Macrophages, meta-inflamma-tion, and immuno-metabolism // Scientific World J. — 2011. — Vol.11. — P. 2509-2529.
34. SicaA., MantovaniA. Macrophage plasticity and polarization: in vivo veritas // J. Clin. Invest. — 2012. — Vol. 122, N. 3. — P. 787-795.
35. The distribution of CD56dimCD16+ and CD56brightCD16-cells are associated with prolactin levels during pregnancy and
menstrual cycle in healthy women / Martinez-Garcia E. A. [et al.] // Am. Journal Reprod. Immunol. — 2011. — Vol. 65. — P. 433-437.
36. Tripathi P., Naik S., Agrawal S. HLA-E and immunobiology of pregnancy // Tissue Antigens. — 2006. — Vol. 67, N. 3. — P. 207-213.
37. Trophoblast-macrophage interactions: a regulatory network for the protection of pregnancy / Fest S. [et al.] // Am. J. Re-prod. Immunol. — 2007. — Vol. 51. — P. 55-66.
38. Two unique human decidual macrophage populations / Houser B. L. [et al.] // Immunol. — 2011. — Vol.186, N. 4. — P. 2633-2642.
39. Warning J. C., McCracken S.A., Morris J.M. Balancing act: mechanisms by which the fetus avoids rejection by the maternal immune system // Reproduction. — 2011. — Vol. 141. — P. 715-724.
40. Whitley G. S., CartwrightJ. E. Cellular and molecular regulation of spiral artery remodelling: lessons from the cardiovascular field // Placenta. — 2010. — Vol. 31. — P. 465-474.
Статья представлена С. А. Сельковым, ФГБУ «НИИАГ им. Д. О. Отта» СЗО РАМН, Санкт-Петербург
THE ROLE OF INNATE IMMUNITY CELLS IN PREGNANCY SUCCESS DURING EARLY TERM OF GESTATION
Sotnikova N. Yu., Antsiferova Yu. S., Kroshkina N.V., Voronin D. N.
■ Summary: The innate immunity plays an important role in the development and maintenance of the immune balance at the fetal-maternal interface. NK and macrophages dominate in decidua at early stages of pregnancy. Interaction of innate immunity cells and invasive cytotrophoblast is a key factor defining regulation of maternal immune response and the development of placental tissues at early gestation period.
■ Key words: pregnancy; innate immunity; trophoblast; invasion.
■ Адреса авторов для переписки-
Сотникова Наталья Юрьевна — д. м. н., профессор, зав. лабораторией. ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова» МЗ РФ. 153045, Россия, Иваново, Победы ул., д. 20. E-mail: [email protected].
Анциферова Юлия Станиславовна — д. б. н., с. н. с. ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова» МЗ РФ. 153045, Россия, Иваново, Победы ул., д. 20. E-mail: [email protected].
Крошкина Наталья Владимировна — к. б. н., н. с. ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова» МЗ РФ. 153045, Россия, Иваново, Победы ул., д. 20. E-mail: [email protected].
Воронин Дмитрий Николаевич — к. б. н., н. с. ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова» МЗ РФ. 153045, Россия, Иваново, Победы ул., д. 20. E-mail: [email protected].
Sotnikova Natalya Yuryevna — MD, professor, head of laboratory. V. N. Gorodkov Research Institute of Maternity and Childhood, Ministry of Healthcare of the Russian Federation. 153045, Ivanovo, Pobedy St., 20, Russia. E-mail: [email protected].
Antsiferova Yuliya Stanislavovna — senior scientific worker, BD. V. N. Gorodkov Research Institute of Maternity and Childhood, Ministry of Healthcare of the Russian Federation. 153045, Ivanovo, Pobedy St., 20, Russia. E-mail: [email protected].
Kroshkina Natalya Vladimirovna — PhD, scientific worker. V. N. Gorodkov Research Institute of Maternity and Childhood, Ministry of Healthcare of the Russian Federation. 153045, Ivanovo, Pobedy St., 20, Russia. E-mail: [email protected].
Voronin Dmitriy Nikolayevich — PhD, scientific worker. V. N. Gorodkov Research Institute of Maternity and Childhood, Ministry of Healthcare of the Russian Federation. 153045, Ivanovo, Pobedy St., 20, Russia. E-mail: [email protected].
