Synthesis of cytokines during physiological pregnancy

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The article is devoted to the study of the level of pro- and anti-inflammatory cytokines in women with a physiological pregnancy, which is of great importance in obstetrics. Studying the synthesis of cytokines makes it possible to identify disturbances in the course of pregnancy, which is of great practical importance. The authors conducted a study of the level of cytokines in women with physiological pregnancy. Purpose of the study: to study the serum concentration of pro-inflammatory (IL-1β, IL-6, TNFα, IFNγ) and anti-inflammatory (IL-4, IL-10) cytokines in the dynamics of physiological pregnancy.

The level of serum cytokines was studied in 94 women with a physiologically progressing pregnancy, who were registered with advisory clinics No. 14, No. 26, and No. 28 in Bukhara. The age of pregnant women ranged from 21 to 37 years, averaging 26.3±1.5 years. When compiling groups by trimester of pregnancy, it was revealed that: 35 women were in the first trimester of pregnancy; in 31 – the second trimester; and in 28 women – the third trimester of pregnancy. The control group consisted of 30 practically healthy non-pregnant women who were comparable in age. The levels of cytokines 1β, IL-6, TNFα, IFNγ, IL-4, and IL-10 was determined in peripheral blood serum using a set of reagents produced by Cytokin LLC (St. Petersburg, Russia) using the ELISA method according to the manufacturer’s instructions. Statistical processing of the obtained results was carried out using Student’s t-test using the standard Windows 2000 statistical software package. An increase in the level of proinflammatory cytokines (IFNγ, TNFα) was detected in the early stages of gestation compared with data from healthy non-pregnant women, which persisted in the second half of pregnancy against the background of an increase in anti-inflammatory cytokines (IL-4, IL-10). In the third trimester of pregnancy, a further increase in the serum level of pro-inflammatory cytokines (IL-1β, TNFα, IFNγ) was observed. The results of the studies indicate that at the level of the cytokine network there are mechanisms of fetoprotection, the violation of which can be the cause of pregnancy pathology.

Full Text

Введение

Беременность – физиологический процесс, во время которого действуют особые механизмы, регулирующие взаимоотношения между аллогенными организмами. Благодаря наличию комплекса иммунологических механизмов, действующих начиная с самых ранних сроков беременности, материнский организм не отторгает эмбрион, который является по сути полуаллогенным трансплантатом, обладающим продуктами отцовских генов – уникальными дифференцировочными антигенами [1, 2, 3]. Специфическая перестройка материнского организма, обеспечивающая нормальное развитие и выживание плода, сопровождается морфологическими и функциональными изменениями в иммунной системе беременной [4, 5]. Одна из важнейших физиологических функций цитокинов в организме – регуляция эмбриогенеза, закладка и развитие органов иммунной системы. Они обеспечивают процесс межклеточной кооперации, способствуя пролиферации, дифференцировке, активации и гибели лимфоидных клеток, а также процессы гемопоэза, ангиогенеза, нейроиммуноэндокринных взаимоотношений [6, 7, 8].

Среди диагностических показателей представляет интерес оценка цитокинового статуса при физиологически протекающей беременности, поскольку изменения сывороточной концентрации цитокинов, обладающих многочисленными биологическими эффектами, способны быть индикаторами системных иммунных расстройств и патологии беременности [9, 10, 11].

Целью данного исследования явилось изучить сывороточную концентрацию провоспалительных (IL-1β, IL-6, TNFα, IFNγ) и противовоспалительных (IL-4, IL-10) цитокинов в динамике физиологически протекающей беременности.

Материалы и методы

У 94 женщин с физиологически протекающей беременностью, находившихся на учете консультативной поликлиники № 26 г. Ташкента, проводили изучение уровня сывороточных цитокинов. Возраст беременных женщин колебался от 21 до 37 лет, составляя в среднем 26,3±1,5 года. При составлении групп по триместрам беременности было выявлено, что у 35 женщин был I триместр беременности; у 31 – II триместр и у 28 женщин – III триместр беременности. Контрольную группу оставили 30 практически здоровых небеременных женщин, которые были сопоставимы по возрасту.

Уровень цитокинов 1β, IL-6, TNFα, IFNγ, IL- 4, IL-10 определяли в сыворотке периферической крови с помощью набора реагентов производства ООО «Цитокин» (Санкт-Петербург, Россия) методом ИФА по предложенной производителем инструкции. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью t-критерия Стьюдента, используя стандартный пакет статистических программ Windows 2000.

Результаты и обсуждение

Результаты проведенных исследований показали, что при физиологически протекающей беременности имеет место однонаправленное изменение концентрации про- и противовоспалительных цитокинов на протяжении всего периода гестации (табл. 1). Максимальное напряжение основных регуляторных систем организма происходит в первом триместре беременности, где выявлено достоверное повышение уровня всех исследованных цитокинов. Уровень IL-1β повышался в первом триместре беременности в 7,8 раза (p < 0,01). Второй и третий триместр характеризовался дальнейшим повышением этого интерлейкина в периферической крови, уровень которого максимально повышался в 8,6 раза в третьем триместре (p < 0,001).

 

ТАБЛИЦА 1. ЦИТОКИНЫ ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ ПРОТЕКАЮЩЕЙ БЕРЕМЕННОСТИ (M±m)

TABLE 1. CYTOKINES DURING PHYSIOLOGICAL PREGNANCY (M±m)

Цитокины

Cytokines

Контрольная группа

Control group

Сроки гестационного периода

Gestational period

I триместр

I trimester

II триместр

II trimester

III триместр

III trimester

IL-1β

21,5±2,2

168,0±8,9*

183±15*

185,0±19,0*

IL-4

20,9±2,4

230,0±6,5*

190,0±17,4*

140,0±18,4*1, 2

IL-6

22,8±2,5

41,3±2,3*

78,2±3,6*1

54,4± 2,9*1, 2

IL-8

16,3±1,9

104,0±3,7*

29,8±1,7*1

19,5±1,9*1, 2

IL-10

13,7±0,8

42,6±2,9*

38,5±2,5*

39,8±2,0*

TNFα

25,6±2,3

36,8±2,4*

39,4±2,4*

48,3±3,1*2

IFNγ

18,7±2,7

29,1±2,5*

26,8±2,5*

31,4±2,4*2

Примечание. * – значения достоверны по отношению к группе небеременных. *1 – значения достоверны по отношению к I триместру беременности. *2 – значения достоверны по отношению ко II триместру беременности (p < 0,05-0,001).

Note. *, values are reliable in relation to the non-pregnant group. *1, values are reliable in relation to the first trimester of pregnancy. *2, values are reliable in relation to the second trimester of pregnancy (p < 0.05 -0.001).

 

Полученные нами данные свидетельствуют, что в первом триместре беременности продукция противовоспалительного цитокина IL-4 резко возрастает. Так, уровень IL-4 превышал значения контрольной группы в 11 раз – 230±6,5 пкг/ мл против значений небеременных женщин 20,9±2,4 пкг/мл, p < 0,001 (рис. 1).

 

Рисунок 1. Уровень про- и противовоспалительных цитокинов, пг/мл

Figure 1. Level of pro- and anti-inflammatory cytokines, pg/mL

 

Во втором триместре беременности уровень IL-1β повысился до 183±15 пкг/мл (p < 0,001), оставаясь в 8,5 раза выше значений небеременных женщин и в III триместре – до 185±19,0 пкг/ мл, p < 0,001. При анализе продукции IL-4 выявлено постепенное снижение уровня без скачка во втором триместре беременности, но также оставаясь повышенным почти в 7 раз по сравнению с группой небеременных женщин: 190±17,4 пкг/ мл, 140±18,4 пкг/мл соответственно против 20,9±2,4 пкг/мл, p < 0,001.

Вполне вероятно, что усиление продукции цитокинов периферическими моноцитами отражает общий характер их активации, но не способствует развитию воспалительного ответа. Возможно, при беременности активированные периферические моноциты развивают реакции, в большей степени направленные на сдерживание воспаления, чему способствует высокий уровень продукции IL-4 и IL-10 (42,6±2,9 пкг/ мл, 38,5±2,5 пкг/ мл и 39,8±2,8 пкг/мл в I, II и III триместрах беременности соответственно против 13,7±0,8 пкг/мл в группе небеременных, p < 0,01). Известно, что IL-4 блокирует синтез IL-1 и участвует в дифференцировке клеток в синергизме с IL-5 и IL-12 [5, 7, 9]. Интерлейкин-4 синтезируется активированными Th2, что свидетельствует о включении иммунных реакций материнского организма, связанных с Th2-зависимым путем. По современным представлениям, физиологическое развитие беременности сопровождается смещением системного иммунного ответа в сторону Th2-доминирования, что ослабляет и подавляет неблагоприятные клеточноопосредованные реакции материнского организма в отношении плода [5, 9].

Полученные результаты подтверждают данные других авторов, выявивших повышение уровня IL-4 и IL-10 в первую половину беременности [1, 3].

Как известно, IL-10 является многофункциональным цитокином, регулирующим функцию не только Т-клеток, но и моноцитов/макрофагов и NK [4, 5]. Недавно было показано, что IL- 10 продуцируется регуляторными CD4+CD25+ лимфоцитами. Супрессорное воздействие его на клетки реализуется различными путями: непосредственным подавлением выработки провоспалительных цитокинов, угнетением экспрессии антигенпрезентирующих молекул и через индукцию синтеза IL-1ra [7, 8].

Интерес большинства ученых, занимающихся иммунологией репродукции, долгое время был сконцентрирован на проблеме Th1/Th2-шифта при беременности. В настоящее время уже нет сомнений в том, что усиление реакций Th2-типа не является основным механизмом иммунорегуляции во время беременности [9, 10].

Однако большинство исследователей считают момент усиления влияния цитокинов Th2-типа важным фактором в поддержании иммунологического равновесия при беременности [7, 11]. Мы придерживаемся их мнения.

Как видно из рисунка 2, наступление беременности характеризуется практически одинаковым уровнем увеличения IL-6 (в 1,5 раза) и IFNγ (в 1,6 раза) в первом триместре беременности: 41,3±2,3 пкг/мл и 29,1±2,5 пкг/мл против значений группы небеременных женщин – 27,9±2,5 пкг/мл и 18,7±2,7 пкг/мл соответственно, p < 0,01.

 

Рисунок 2. Уровень IL-6 и IFNγ в динамике физиологической беременности, пг/мл

Figure 2. IL-6 and IFNγ levels in the dynamics of physiological pregnancy, pg/mL

 

Но в дальнейшем секреция этих цитокинов в процессе гестации имеет разнонаправленные значения. Так, уровень IL-6 во втором триместре достоверно повышался относительно начального периода гестации – 78,2±3,6 пкг/мл (p < 0,05), а в третьем триместре значительно снизился, оставаясь, однако, повышенным относительно контрольных значений – 22,8±2,5 пкг/мл, (p < 0,05).

А секреция IFNγ во втором триместре несколько снизилась – 26,8±2,5 пкг/мл- относительно первого триместра, а затем повысилась практически до значений первого триместра – 31,4±2,4 пкг/мл.

IL-8 продуцируется различными типами клеток и играет неодназначную роль при беременности, являясь с одной стороны провоспалительным, а с другой – защитным цитокином, обеспечивающим ангиогенез и защиту плацентарных оболочек. Наши данные показали резкое увеличение уровня этого цитокина с наступлением беременности – 104,6±4,7 пкг/мл по сравнению с небеременными – 16,3±1,9 пкг/ мл, p < 0,001. По-видимому, высокое содержание IL-8 связано не только с иммунокомпетентными клетками, а с другими продуцентами IL-8, такими как эндотелиоциты, фибробласты и др. [9].

С прогрессированием беременности уровень IL-8 в III триместре приблизился к значениям небеременных женщин (p < 0,01).

Динамика изменений концентрации TNFα, запускающего каскад провоспалительных цитокинов, обнаруживала следующие особенности. В начале гестационного процесса уровень TNFα повышался в 1,2 раза по сравнению с аналогичным показателем вне беременности (p < 0,05). Во втором триместре наблюдалось дальнейшее повышение уровня TNFα (p < 0,05), максимальное значение которого было зафиксировано в третьем триместре (p < 0,01). Повышенный уровень TNFα, вероятно, необходим для поддержания выработки других провоспалительных цитокинов, в том числе IL-1β.

 

Рисунок 3. Уровень IL-8 и TNFα в динамике физиологической беременности, пг/мл

Figure 3. IL-8 and TNFα levels in the dynamics of physiological pregnancy, pg/mL

 

Заключение

Таким образом, содержание классических провоспалительных цитокинов, повышаясь в ранние сроки гестации, либо сохранялось во второй половине беременности на прежнем уровне (IFNγ, TNFα) на фоне повышения противовоспалительных цитокинов (IL-4, IL-10), которые играют важную роль в реализации противовоспалительных реакций, либо достоверно повышалось, что свидетельствует о формировании своеобразной формы иммунной толерантности периферического типа, направленного на сохранение генетически чужеродного плода. Увеличение в сыворотке крови уровня провоспалительных цитокинов IL-1β, TNFα, IFNγ в третьем триместре позволяет констатировать состояние повышенной активации иммунокомпетентных клеток в первом триместре беременности в ответ на рост антигенной нагрузки со стороны плода. Одновременное повышение в первом триместре уровня IL-4 и IL-10 отражает влияние фактора, ограничивающего системную активацию материнского организма путем ингибирования усиленной продукции провоспалительных цитокинов. Данное состояние постепенно нормализуется во второй половине гестационного процесса, обеспечивая адекватное развитие плода и успешное вынашивание беременности.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что на уровне цитокиновой сети существуют механизмы фетопротекции, нарушение которых может быть причиной невынашивания, особенно в критические периоды развития беременности.

×

About the authors

B. Z. Khamdamov

Bukhara State Medical University

Email: nozam91@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Faculty and Hospital Surgery

Uzbekistan, Bukhara

D. O. Turdyeva

Bukhara State Medical University

Email: nozam91@mail.ru

Independent Research

Uzbekistan, Bukhara

N. B. Rustamova

Institute of Human Immunology and Genomics, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

Author for correspondence.
Email: nozam91@mail.ru

Basic Doctoral Student (PhD)

Uzbekistan, Tashkent

References

  1. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С. Цитокины. СПб.: Фолиант, 2008. 560 с. [Ketlinsky S.A., Simbirtsev A.S. Сytokines]. St. Petersburg: Foliant, 2008. 560 p.
  2. Москалев А.В., Рудой А.С., Апчел В.Я. Хемокины, их рецепторы и особенности развития иммунного ответа // Вестник российской Военно-медицинской академии, 2017. № 2 (58). С. 182-187. [Moskalev A.V., Rudoy A.S., Apchel V.Ya. Chemokines, their receptors and features of the development of the immune response. Vestnik rossiyskoy Voenno-meditsinskoy akademii = Bulletin of the Russian Military Medical Academy, 2017, no 2 (58), pp. 182-187. (In Russ.)]
  3. Нефедова Д.Д., Линде В.А., Левкович М.А. Иммунологические аспекты беременности (обзор литературы) // Медицинский вестник Юга России, 2013. № 4. С 16-21. [Nefedova D.D., Linde V.A., Levkovich M.A. Immunologicheskiye aspekty beremennosti (obzor literatury). Meditsinskiy vestnik Yuga Rossii = Medical Bulletin of the South of Russia, 2013, no. 4, pp. 16-21. (In Russ.)]
  4. Сотникова Н.Ю., Анциферова Ю.С., Кудряшова А.В., Посисеева Л.В., Панова И.А.. Иммунологическая загадка беременности. Иваново: МИК, 2005. 272 с. [Sotnikova N.Yu., Antsiferova Yu.S., Kudryashova A.V., Posiseeva L.V., Panova I.A.. The immunological mystery of pregnancy]. Ivanovo: MIK, 2005. 272 p.
  5. Сотникова Н.Ю., Кудряшова А.В., Анциферова Ю.С., Панова И.А., Крошкина Н.В. Системные и локальные механизмы регуляции иммунного ответа при неосложненной беременности // Материалы IV Российского форума «Мать и дитя» (Москва, 12-15 окт. 2004 г.). М., 2004. С. 323. [Sotnikova N.Yu., Kudryashova A.V., Antsiferova Yu.S., Panova I.A., Kroshkina N.V. Systemic and local mechanisms of regulation of the immune response during uncomplicated pregnancy. Materials of the IV Russian Forum “Mother and Child” (Moscow, October 12-15, 2004)]. Moscow, 2004, p. 323.
  6. Сухих Г.Т., Ванько Л.В. Иммунология беременности. М.: изд. РАМН, 2003. 340 с. [Sukhikh G.T., Vanko L.V. Immunology of pregnancy]. Moscow: RAMS, 2003. 340 p.
  7. Тесакова М.Л., Небышинец Л.М., Мельник Е.В., Малолеткина О.Л., Иванчик Г.И. Прогнозирование исхода индукции родов по уровням цитокинов в цервикальном секрете // Охрана материнства и детства, 2013. №2 (22). С. 47-51. [Tesakova M.L., Nebyshinets L.M., Melnik E.V., Maloletkina O.L., Ivanchik G.I. Prediction of the outcome of labor induction based on the levels of cytokines in cervical secretions . Okhrana materinstva i detstva = Protection of Motherhood and Childhood, 2013, no. 2 (22), pp. 47-51. (In Russ.)]
  8. Шмагель К.В., Черешнев В.А. Иммунитет беременной женщины. М.: Медицинская книга, 2003. 225 с. [Shmagel K.V., Chereshnev V.A. Immunity of a pregnant woman]. Moscow: Meditsinskaya kniga, 2003. 225 p.
  9. Cheng S.B., Sharma S. Interleukin-10: a pleiotropic regulator in pregnancy. Am. J. Reprod. Immunol., 2015, Vol. 73, no. 6, pp. 487-500.
  10. Duhig K., Chappell L.C., Shennan A.H. Oxidative stress in pregnancy and reproduction. Obstet. Med., 2016, Vol. 9, no. 3, pp. 113-116.
  11. Piccinni M.P., Lombardelli L., Logiodice F., Kullolli O., Romagnani S., Le Bouteiller P. T-helper cell mediated-tolerance towards fetal allograft in successful pregnancy. Clin. Mol. Allergy., 2015, Vol. 13, no. 1, 9. doi: 10.1186/s12948-015-0015-y.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Level of pro- and anti-inflammatory cytokines, pg/mL

Download (102KB)
3. Figure 2. IL-6 and IFNγ levels in the dynamics of physiological pregnancy, pg/mL

Download (104KB)
4. Figure 3. IL-8 and TNFα levels in the dynamics of physiological pregnancy, pg/mL

Download (87KB)

Copyright (c) 2024 Khamdamov B.Z., Turdyeva D.O., Rustamova N.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies