Иммунологическое прогнозирование эффективности вспомогательных репродуктивных технологий

Полный текст

Введение

Иммуносупрессивные механизмы, развивающиеся при беременности и поддерживающие ее течение, весьма разнообразны [1]. В формировании толерантности иммуноцитов матери к антигенам плода важную роль играет усиление активности CD4⁺Foxp3⁺-Т-регуляторных лимфоцитов (Treg), интерлейкина (IL)-10 и индоламин‑2,3‑диоксигеназы (IDO), обусловливающее уменьшение цитотоксичности CD16⁺CD56⁺-клеток [2]. Установлено, что при беременности эстриол индуцирует секрецию IDO в моноцитах, через протеинкиназу А способствует повышению количества Treg, угнетает экспрессию молекулы CD16⁺ на натуральных киллерных клетках (NK), тем самым усиливает плодосохраняющие иммунные реакции [2]. Также иммуносупрессивным действием обладают ассоциированный с беременностью α2‑гликопротеин (СБАГ), трофобластический β1‑гликопротеин (ТБГ), α-фетопротеин (АФП). Так, АФП подавляет экспрессию молекул MHC II, фагоцитирующую и антигенпрезентирующую способность макрофагов, продукцию антител плазматическими клетками, пролиферативный ответ лимфоцитов на митоген, секрецию IL‑1β и туморнекротизирующего фактора (TNF)-α моноцитами, активность NK [1, 3]. Глюкокортикоиды у беременных женщин влияют на дифференцировку Т-хелперных лимфоцитов (Th), блокируя продукцию Th1 провоспалительных цитокинов (TNF-α, интерферона (INF)-γ) и стимулируя образование Th2 иммуносупрессивных медиаторов (IL‑4, IL‑5, IL‑10), что является важным для поддержания гестационного гомеостаза и неосложненного исхода родов [1].

При срыве иммунной толерантности вследствие инфицирования, стресса, гормонального дисбаланса, генитальных или экстрагенитальных заболеваний, ряда других факторов повышается риск бесплодия и невынашивания беременности.

Высказано предположение, что материнско-­фетальные отношения не исчерпываются только развитием материнской толерантности к антигенам плода, а дополняются сложными цитокиновыми взаимодействиями, управляющими селективной иммунной регуляцией, контролем процессов адгезии и васкуляризации во время имплантации эмбриона и беременности [4].

В настоящее время высокая частота бесплодия является значимой медико-­социальной проблемой многих стран мира и, по данным ВОЗ, касается 96–186 миллионов человек [5]. В регионах России частота бесплодия колеблется от 17,2 до 24 % [6], в Камеруне составляет 19,2 % [7], в Казахстане — 20 % [8], в столице Эфиопии — 27,6 % [9]. Во Франции у 3,3 миллионов человек диагностировано бесплодие [10].

Для лечения бесплодия активно применяются вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ): экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) и перенос эмбрионов (ПЭ), интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в ооцит (ИКСИ), внутриматочная инсеминация (ВМИ), криоконсервация гамет, эмбрионов и другие [6, 8]. Применение ВРТ показано при неэффективной терапии бесплодия в течение 12 месяцев у женщин до 35 лет или в течение 6 месяцев при возрасте женщины 35 лет и старше [6].

В Италии в 2017 г. доля детей, рожденных вследствие применения ВРТ, в структуре всех новорожденных составила 2,7 %, что на фоне снижения общей рождаемости является позитивной стабильной динамикой [11]. В 2018 г. во Франции было применено около 150000 ВРТ, что привело к более 25000 родов (>3 % рожденных детей) [12].

На современном этапе ЭКО считается самым эффективным методом достижения беременности [6]. Так по данным исследования в Дании [13], из женщин, начавших лечение бесплодия с ВМИ, 35 % родили в течение 5 лет, 24 % — после перехода на программу ЭКО, 17 % — после естественного зачатия. Напротив, после начала лечения с ЭКО в течение 5 лет родили 53 % женщин, 11 % — после естественного зачатия и менее 1 % — после ВМИ.

Пятилетний показатель рождаемости сильно зависит от возраста женщин и колеблется от 80 % у женщин до 35 лет до 26 % у женщин ≥40 лет [13]. В частности, частота наступления беременности в результате ВРТ значительно снижается с увеличением возраста пациентки и у женщин до 35 лет составляет около 30 %, после 35 лет снижается в 2 раза, в 40 лет не превышает 10 %, после 43‑летнего возраста стремится к нулю. Вероятность родов снижается с увеличением числа неудачных циклов ВРТ [6, 14].

Изучение изменений иммунных параметров актуально в разных триместрах беременности, а также на этапе прегравидарной подготовки, особенно при применении вспомогательных репродуктивных технологий. Важность оценки иммунного и гормонального статусов определяется диагностической ценностью и прогностической значимостью маркеров, коррелирующих с течением и исходом беременности.

Целью данного обзора стал анализ имеющихся научных сведений о применении иммунных параметров для прогнозирования эффективности вспомогательных репродуктивных технологий.

Материал и методы

Проведен обзор российских и зарубежных научных работ, представленных в научной электронной библиотеке eLibrary и в базах данных PubMed, Scopus, по распространенности, иммунопатогенетическим механизмам, диагностике бесплодия. Ключевыми словами служили «антитела», «бесплодие», «колониестимулирующий фактор», «цитокин», «прогнозирование беременности», «репродуктивные технологии», «экстракорпоральное оплодотворение», «antibodies», «infertility», «colony-­stimulating factor», «cytokine», «pregnancy prediction», «reproductive technologies», «in vitro fertilization». Осуществлен многокритериальный поиск по изобретениям, рефератам патентных документов на русском и английском языках по иммунологическому прогнозированию эффективности ВРТ.

Иммунокомпетентные клетки как предикторы эффективности ВРТ

Иммуноциты яичников за счет секреции цитокинов способны регулировать процессы фолликулогенеза, овуляции, развития и регрессии желтого тела, синтез стероидных гормонов [15].

Ранее предложено перед ЭКО у женщин с трубно-­перитонеальным бесплодием в лютеиновую фазу цикла определять относительное количество CD95⁺-макрофагов в лейкоцитарном инфильтрате биоптата эндометрия и при значении ≥ 48,8 % с точностью 80 % прогнозировать наступление беременности, при меньшем содержании — отсутствие. Предположительно, большая численность CD95⁺-макрофагов в эндометрии отражает адекватную активацию макрофагов, необходимую для успешной имплантации и развития беременности [16].

Разработан способ прогнозирования наступления клинической беременности у женщин с индексом массы тела ≥ 28,5 в программе ЭКО по оценке относительного количества мононуклеаров периферической крови с высокополяризованными митохондриями до и после стимуляции суперовуляции и измерении объема талии. По данным Горшиловой В.К. и соавторов, точность прогнозирования наступления беременности по предложенному уравнению логистической регрессии составила 82,6 % [17].

Ранее предложено у инфертильных женщин при лечении бесплодия по стандартному длинному протоколу ЭКО в середине лютеиновой фазы менструального цикла исследовать количество рецепторов прогестерона в мононуклеарной фракции клеток периферической крови и при величине > 700 предсказывать наступление беременности [18].

Известно, что маточные NK-клетки выполняют важную роль в процессе имплантации: активируясь и накапливаясь в маточных железах и вокруг маточных артерий в месте имплантации, участвуют в ремоделировании сосудов [19]. Считается, что рецептивность матки оптимальна при достаточном количестве активированных NK-клеток [4]. Цитокиновый дисбаланс может сопровождаться трансформацией NK-клеток в лимфокин-­активированные киллеры (LAK), способные лизировать клетки трофобласта [20], секретировать TNF-α и INF-γ, которые в высоких дозах индуцируют спонтанный аборт [19].

Известен способ прогнозирования риска прерывания беременности на раннем сроке после ЭКО и ПЭ у пациенток с трубно-­перитонеальным бесплодием по прогностическому индексу (PI) на основе абсолютного количества лейкоцитов, лимфоцитов, CD3⁺-, CD4⁺-, CD3^–CD16⁺56⁺-популяций лимфоцитов венозной крови. При PI <-0,1 делают благоприятный прогноз вынашивания беременности, при 0,1 < PI > -0,1 пациенток включают в группу риска по раннему прерыванию беременности, при PI > 0,1 предсказывают высокий риск прерывания беременности в I триместре. Специфичность и чувствительность определения PI > 80 % [21].

Цитокины как предикторы эффективности ВРТ

Исследование в сыворотке крови, фолликулярной жидкости яичников и эндометрии количественного уровня цитокинов как медиаторов межклеточных и межтканевых взаимодействий имеет несомненный научно-­практический интерес в плане установления дискриминационных уровней иммунных параметров, специфичных для разных триместров нормально протекающей беременности, угрозы невынашивания, бесплодия. Трудности интерпретации содержания иммуномедиаторов с определением их диагностической и прогностической ценности обусловлены многообразием, плейотропностью и полифункциональностью цитокинов.

В роли предикторов эффективности ВРТ рядом исследователей [15, 22] предлагается оценка содержания интерлейкинов, интерферонов, колониестимулирующих факторов, TNF-α, факторов роста с доминирующей про- или противовоспалительной активностью. Представленные в научной литературе данные не однозначны из-за дуализма действия некоторых цитокинов (IL‑1β, IL‑2, IL‑6, INF-γ) в условиях микроокружения [4, 23, 24].

Ранее установлено, что при преждевременных родах и при преждевременном разрыве плодных оболочек уровни IL‑1β и IL‑6 увеличиваются. На молекулярном уровне выявлено, что в амниохорионе индуцировалась экспрессия каспаз 8 и 9 под действием IL‑1β и IL‑6, каспаз 2 и 3 при стимуляции IL‑1β, как и фрагментация ДНК. Следовательно, IL‑1β является индуктором апоптоза клеток плодных оболочек человека в большей степени, чем IL‑6, а повышение его количества коррелирует с прерыванием беременности на раннем сроке [23].

Выявлена ассоциация с ненаступлением беременности вследствие ЭКО содержания в фолликулярной жидкости IL‑2 ≥ 15 пг/мл, IFN-γ ≥ 11 пг/мл. Вероятным объяснением неблагоприятного исхода служит индуцированная IL‑2 активация цитотоксичности CD3⁺CD4^–CD8⁺- и CD3^–CD16⁺56⁺-клеток. Кроме того, увеличение количества IFN-γ сопровождалось уменьшением частоты дробления и формирования бластоцист [22].

Имеются свидетельства ассоциации увеличенных сывороточных уровней растворимого рецептора IL‑2‑α (IL‑2 sR-α) и INF-γ с невынашиванием беременности после ЭКО. В работе Fasouliotis S.J. et al. [24] показано, что содержание IL‑2 sR-α у пациенток с невынашиванием беременности на ранних сроках значительно превышало количество рецептора у женщин с нормальным течением беременности, а при значениях маркера ≥1000 пг/ мл прогнозировался неблагоприятный исход беременности. Частота имплантации эмбриона была ниже у IFN-γ-положительных пациенток (37,6 %) по сравнению с IFN-γ-отрицательными женщинами (50 %), при этом риск неблагоприятного исхода беременности при ЭКО в два раза был выше у первых. Не выявлено зависимости исхода беременности от уровня TNF-α.

По данным Н.О. Мотовиловой и соавт. [15], после ЭКО у больных бесплодием женщин наступление или отсутствие беременности не сопровождались достоверными различиями содержания в фолликулярной жидкости гранулоцитарного (G-CSF) и гранулоцитарно-­макрофагального (GМ–CSF) колониестимулирующих факторов. Отмечены слабые позитивные корреляционные связи между уровнем GM–CSF и числом растущих при гонадотропной стимуляции фолликулов, количеством яйцеклеток, полученных при пункции яичников. При этом, напротив, выявлена слабая негативная взаимосвязь содержания в фолликулярной жидкости яичников GM–CSF и частоты оплодотворения, предположительно являющаяся следствием влияния на ооцит стимуляции яичников гонадотропинами.

Имеются данные об участии GM–CSF во взаимодействии ооцита и соматических (гранулезных) клеток, в активизации роста фолликула, синтеза прогестерона, пролиферации и дифференцировки клеток бластоцисты, эмбриона, в формировании толерантности иммуноцитов матери к антигенам плода [1, 15].

Экспрессия G-CSF и его рецептора определяется в гранулезных клетках яичников, в децидуальной оболочке, трофобласте [15]. Количество G-CSF в сыворотке крови повышается в первой фазе естественного менструального цикла и во время стимуляции яичников гонадотропинами, содействуя росту фолликула и овуляции [15]. A. Salmassi и соавт. установили прямую взаимосвязь частоты наступления беременности с содержанием в крови G-CSF во время пункции фолликулов [25]. Н.О. Мотовиловой и соавт. обнаружена умеренной силы позитивная корреляционная связь содержания в фолликулярной жидкости G-CSF и возрастом больных бесплодием женщин, предположительно являющаяся следствием адаптации яичников к стимуляции гонадотропинами [15]. Сочетанная оценка количества G-CSF в фолликулярной жидкости и состояния эмбрионов позволяет прогнозировать наступление беременности в программе ЭКО при значениях цитокина  ≥ 410 пг/мл и наличии эмбрионов морфологически хорошего качества, чувствительность способа — 80 %, специфичность — 83 % [26].

Ранее предложен способ прогнозирования эффективности программ ЭКО по сывороточному уровню IL‑8 и лактоферрина (ЛФ) при трубно-­перитонеальном бесплодии, ассоциированном с хроническим эндометритом [27]. В день пункции фолликулов в программе ЭКО в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа определяют количество маркеров и прогнозируют высокую вероятность положительного результата ЭКО при концентрации ЛФ ≤ 1,8 мкг/мл, IL‑8 ≤ 10 пг/ мл, негативного результата при содержании ЛФ >2,0 мкг/ мл и IL‑8 > 10 пг/мл с рекомендацией криоконсервации и отсроченного переноса эмбриона.

Имеется способ прогнозирования исхода программы ЭКО и ПЭ: в фолликулярной жидкости определяют количества TNF-α, фактора роста фибробластов-β и рассчитывают PI по формуле. При значении PI < 0,3038 прогнозируют благоприятный исход оплодотворения in vitro, при PI ≥ 0,3038 — неблагоприятный исход [28].

У пациенток позднего репродуктивного возраста обнаружено уменьшение экспрессии сосудисто-­эндотелиального фактора (VEGF), способствующее нарушениям васкуляризации эндометрия [29].

Гликопротеины беременности для оценки эффективности ВРТ

При исследовании количественного уровня ТБГ, секретируемого клетками синцитиального слоя трофобласта и плаценты, у беременных с ЭКО получены статистически значимые различия в зависимости от исхода применения ВРТ [30]. Сниженную концентрацию ТБГ имели около 60 % беременных после ЭКО и лишь 3,3 % пациенток со спонтанной беременностью. При этом угроза преждевременных родов ассоциировалась с двукратным уменьшением сывороточного количества гликопротеина, а устранение клинических признаков сопровождалось ростом маркера на 56 %, но без достижения значений здоровых беременных. В прогностическом плане вероятность спонтанного прерывания беременности равняется 100 % при снижении уровня ТБГ в 5 раз и более от исходного, 30–33 % — при сокращении в 2–4 раза [30].

В работе Мальцевой Н.В. и соавт. показано, что у женщин с трубным бесплодием до приме­нения программ ЭКО сывороточное содержание α2‑макроглобулина (МГ) не отличалось от значе­ний здоровых небеременных женщин, в результате ЭКО забеременели 50 % пациенток с количе­ством МГ 2,75–4,55 мкмоль/л и 36 % — с концен­трацией МГ < 2,75 мкмоль/л. [31]. Применение гонадотропинов приводило к повышению уровня МГ у половины инфертильных женщин, ассоцииро­ванного с беременностью α2‑гликопротеина (АБГ) — у 18 %. У всех забеременевших пациенток после ЭКО количество АБГ увеличивалось в 7 раз относительно небеременных и в 4 раза при сравнении с уровнем при физиологической беременности. Соотношение МГ/ АБГ отрицательно коррелировало с фактом наступле­ния беременности у женщин с трубным бесплодием в программах ЭКО.

Аутоантитела как предикторы эффективности ВРТ

Для прогнозирования ранних потерь плода при индуцированной беременности у женщин с наступившей в программе ЭКО беременностью рекомендуется определять в фолликулярной жидкости уровень иммунных комплексов МГ-иммуноглобулин (Ig) G и ЛФ-IgG и при количестве MГ-IgG < 0,6 мкг/ мл, ЛФ-IgG < 0,8 мкг/мл прогнозировать высокую вероятность прерывания беременности на раннем сроке [32]. Способ предназначен для своевременной оценки риска репродуктивной потери и назначения интенсивной поддержки лютеиновой фазы по показаниям сразу после забора ооцитов.

У инфертильных женщин перед стимуляцией яичников в программах ВРТ в половине случаев в сыворотке крови выявляются IgM, IgG к прогестерону и эстрадиолу, что сочетается с пятикратным снижением частоты имплантации; точность метода превышает 70 % [33].

С помощью искусственного интеллекта разработаны модели прогнозирования исходов беременности у пациенток после применения ВРТ. Показано, что больший титр IgG к кардиолипину без превышения дискриминационного уровня ассоциирован с рождением живого ребенка [34].

Иммуногенетические маркеры прогнозирования эффективности ВРТ

В целях прогнозирования исходов ЭКО и ПЭ у инфертильных женщин предложено определять полиморфизм генов Human Leukocytes Antigens (HLA) II класса в лейкоцитах периферической венозной крови до начала стимуляции яичников. При выявлении носительства гаплотипов DQA1*0101-DQB1*0501 или DQA1*0102-DQB1*0502, предположительно ассоциируемых с нарушением имплантации бластоцисты при срыве иммунной толерантности матери к антигенам плода, прогнозируют неблагоприятный исход ВРТ (табл.), напротив, при отсутствии носительства указанных гаплотипов предсказывают наступление беременности с точностью 81,1 % [35].

Разработан способ прогнозирования результатов ЭКО у пациенток с аутоиммунными заболеваниями [36], когда до овариальной стимуляции яичников определяют наличие аднексита в анамнезе, HLA-антигенов В18, Cw3, Cw4 в фенотипе, количество тромбоцитов в коагулограмме с вычислением прогностического индекса F. При значениях F больше 0 предсказывают наступление беременности в результате проведения ЭКО и ПЭ, при индексе меньше 0 — неблагоприятный исход. Ассоциация иммунных параметров с результативностью вспомогательных репродуктивных технологий представлены в таблице.

Таблица / Table
Ассоциация иммунных параметров с результативностью вспомогательных репродуктивных технологий / Association of immune parameters with the effectiveness of assisted reproductive technologies

Параметр / Parameter	Положительный результат / Positive result	Негативный результат / Negative result	Источник / References
Количество рецепторов прогестерона в мононуклеарах периферической крови в середине лютеиновой фазы цикла / Number of progesterone receptors in peripheral blood mononuclear cells in the middle of the luteal phase of the cycle	>700	<700	[18]
Количество CD95+-макрофагов в лейкоцитарном инфильтрате биоптата эндометрия, % / Number of CD95+-macrophages in the leukocyte infiltrate of the endometrial biopsy, %	≥48,8	<48,8	[16]
IL‑2 в фолликулярной жидкости, пг/мл / IL‑2 in follicular fluid, pg/ml	<15	≥15	[22]
IL‑2 sR-α в сыворотке, пг/мл / IL‑2 sR-α in serum, pg/ml	<1000	≥1000	[24]
IL‑8 в сыворотке, пг/мл / IL‑8 in serum, pg/ml	≤10	>10	[27]
INF-γ в фолликулярной жидкости, пг/мл / INF-γ in follicular fluid, pg/ml	<11	≥11	[22]
G-CSF в фолликулярной жидкости, пг/мл / G-CSF in follicular fluid, pg/ml	≥410	<410	[26]
Лактоферрин в сыворотке, мкг/мл / Lactoferrin in serum, mcg/ml	≤1,8	>2,0	[27]
α2‑макроглобулин-­IgG в фолликулярной жидкости, мкг/мл / α2‑macroglobulin-­IgG in follicular fluid, mcg/ml	>0,6	<0,6	[32]
Лактоферрин-­IgG в фолликулярной жидкости, мкг/мл / Lactoferrin-­IgG in follicular fluid, mcg/ml	>0,8	<0,8	[32]
Носительство гаплотипа DQA1*0101-DQB1*0501 HLA II класса в лейкоцитах венозной крови / Carriage of haplotype DQA1*0101-DQB1*0501 HLA class II in venous blood leukocytes	Отсутствует / absent	Имеется / available	[35]
Носительство гаплотипа DQA1*0102-DQB1*0502 HLA II класса в лейкоцитах венозной крови / Carriage of haplotype DQA1*0102-DQB1*0502 HLA class II in venous blood leukocytes	Отсутствует / absent	Имеется / available	[35]

Выводы

Развитию и сохранению беременности способствует сложная регуляция иммунных реакций в женском организме. Материнско-­фетальные отношения не исчерпываются развитием толерантности к антигенам плода: супрессивные механизмы дополняются изменениями цитокинового профиля и иммунокомпетентных клеток, активирующими и контролирующими процессы адгезии и васкуляризации во время имплантации эмбриона и беременности.

Вследствие инфицирования, стресса, гормонального дисбаланса, генитальных или экстрагенитальных заболеваний, ряда других факторов нарушаются иммунные взаимодействия в системе мать-плод и повышается риск невынашивания беременности и бесплодия.

В лечении бесплодия активно применяются ВРТ, из которых ЭКО считается самым эффективным методом достижения беременности.

Для прогнозирования результативности ВРТ успешно может использоваться оценка иммунных параметров, особенно в комбинации с половыми гормонами и характеристикой состояния эмбриона. Актуальны исследования количественного уровня и функционального состояния иммунокомпетентных клеток, цитокинов и их рецепторов, гликопротеинов беременности, аутоантител к половым гормонам и другим антигенам, иммуногенетических маркеров.

Определение части иммунных параметров в периферической крови, сыворотке, фолликулярной жидкости сопоставимо по чувствительности, специфичности и с высокой точностью позволяет прогнозировать результат применения ВРТ. Ряд иммуноцитов и цитокинов статистически значимо различается по содержанию в исследуемом материале на разных этапах прегравидарной подготовки и беременности.

Таким образом, изучение иммунных показателей у инфертильных женщин актуально, обладает диагностической ценностью и прогностической значимостью, может способствовать своевременной коррекции терапии и программы ВРТ.

Об авторах

Л. В. Матвеева

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: MatveevaLjubov1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9342-3157
SPIN-код: 6017-0118
г. Саранск, Российская Федерация

Г. В. Фоминова

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Email: MatveevaLjubov1@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-8757-7976
SPIN-код: 6306-1864
г. Саранск, Российская Федерация

Е. В. Громова

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Email: MatveevaLjubov1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9255-2571
SPIN-код: 4828-4866
г. Саранск, Российская Федерация

Е. А. Алямкина

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Email: MatveevaLjubov1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3259-4088
SPIN-код: 1026-4723
г. Саранск, Российская Федерация

А. С. Галыня

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Email: MatveevaLjubov1@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-6059-5689
SPIN-код: 8441-8731
г. Саранск, Российская Федерация

Список литературы