Features of the immune system functioning during physiological pregnancy and their relationship with vaccination against influenza

Full Text

С момента публикации результатов классических исследо- ваний P.Medavar и соавт. (1953 г.), состояние беременно-сти рассматривают как уникальную модель иммунологиче- ской толерантности организма матери по отношению к ге- нетически чужеродному плоду [1-3], и присуждение в 1960 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине за откры- тие феномена иммунологической толерантности является, среди прочего, признанием исключительной роли иммун- ных механизмов в развитии и сохранении беременности. Состояние иммунной системы беременной и плода яв- ляется важнейшей проблемой современного акушерства. Эмбрион и плод человека получают от отца 50% генетиче- ской информации, которая чужеродна для организма мате- ри. Другая половина генетической информации плода яв- ляется общей для него и матери. Плод рассматривается как генетически «полусовместимый трансплантат» по отноше- нию к организму беременной женщины [4]. Во время беременности отмечают изменение количе- ственного и качественного состава иммуннокомпетентных клеток периферической крови, которые являются адаптив- ными в репродуктивной системе. В течение всего срока бе- ременности одними исследователями выявлено уменьше- ние абсолютного количества Т-лимфоцитов и их основных разновидностей (CD4 и CD8) [5], другими установлена тен- денция роста количества Т-лимфоцитов, которая достигает степени достоверности в III триместре, при этом в I триме- стре превалирует рост Т-цитотоксической субпопуляции, а во II и III триместре - равномерный рост обеих эффектор- ных субпопуляций по балансу соотношения CD4+/CD8+ [6]. Некоторые из исследователей не обнаружили значимых из- менений при беременности в отношении Т-, В-лимфоцитов, Т-хелперов и Т-супрессоров, хотя тоже отмечают, что абсо- лютное количество этих клеток подвержено определенным колебаниям. Повышение количества лимфоцитов, характер- ное для беременности, не имеет существенного значения в процессах иммуномодуляции [7]. В каждом из триместров достоверно снижалась численность В-лимфоцитов. В ре- зультате пропорция существенно смещалась в пользу Т-лим- фоцитов в сопоставлении с «нормой» небеременных [6]. В I триместре обнаружена диссоциация относительного числа клеток поздней фазы активации и численности кле- ток, экспрессирующих молекулы адгезии. Уменьшение отно- сительного содержания лимфоцитов CD3+HLA-DR+ при ро- сте численности лимфоцитов с рецепторами CD11b+, CD11c+ отображает адгезию активных клеток и их куму- ляцию на децидуа-трофобластическом уровне [6]. Низкое содержание клеток с активационными маркерами в I три- местре описано для CD45+RO, CD69+, CD71+ и маркеров HLA II класса [8]. Критерием эффективности контроля за поступлением плодных антигенов в кровоток матери и отсутствия их «воз- мущающего» воздействия на иммунный гомеостаз во II-III триместрах явилось уменьшение общего числа зрелых лимфоцитов и «клеток памяти», их числа среди Т-клеток: CD4+, CD8+, определившее увеличение в III триместре соот- ношения CD45RA+/CD45RO в пользу клеток «наивного фе- нотипа» (CD45RA+), и синхронное снижение числа клеток поздней активации (HLA-DR+) и зрелых эффекторных кле- ток и Т-клеток памяти. Снижение числа B-лимфоцитов при беременности сопро- вождается достоверным ростом уровня иммуноглобулинов (Ig) первичного иммунного ответа в I триместре. В обеспече- нии иммунного гомеостаза активно участвуют эффектор- ные механизмы гуморального ответа, о чем свидетельствует повышение активности системы комплемента, обеспечи- вающей лизис клеток, меченных антителами «как чужое», элиминацию растворимых антигенов в составе циркули- рующих иммунных комплексов [6]. Однако другие исследо- ватели отмечают, что во время беременности гуморальное звено иммунитета существенно не меняется (Ig A, IgM,) за ис- ключением концентрации IgG, который уменьшается в кон- це беременности в результате его перехода через плаценту. Также не претерпевает выраженных изменений система комплемента. Следовательно, организм беременной не толь- ко адекватно отвечает на антигенную стимуляцию плода, но и вырабатывает антитела, связывающие антигены отцовско- го происхождения [7]. На эффективность системы элиминации чужеродных ан- тигенов указывают рост численности нейтрофилов (фаго- цитарное звено), повышение их функциональной активно- сти в HCT-тесте. Взаимодействие иммунных механизмов подчеркивает тенденция роста численности корреляционных связей к концу беременности при уменьшении доли отрицательных зависимостей, что отражает общий принцип функциони- рования структур организма по типу «перемежающейся ак- тивности» [9]. Происходит изменение значимости отдель- ных иммунологических показателей и качественного со- става совокупностей в разные триместры беременности с преобладанием CD3+-популяции в III триместре. Следова- тельно, динамика информативности показателей лейко- и лимфоцитарного пула в течение беременности, смена ин- формационного лидера, поляризация иммунного ответа к III триместру с превалированием Т-клеточного звена, сни- жением В-лимфоцитов отражают динамическое равнове- сие, свойственное для самого понятия «гомеостаз». Умень- шение интенсивности образования корреляций в I триме- стре по сравнению с донорами оценивается как состояние физиологической иммуносупрессии. Увеличение общего числа связей и межсистемных корреляций во II и особенно III триместре демонстрирует сопряженность разных ком- партментов иммунной системы при большем напряжении ее функций при росте метаболической и антигенной на- грузки. Их наибольшее число в III триместре является при- знаком максимальной и оптимальной напряженности им- мунного гомеостаза по сравнению с более ранними этапа- ми [6]. У беременных сохранен динамический антиген-спе- цифический иммунный ответ Т-лимфоцитов, которые отве- чают за клеточное звено иммунного ответа. Большое число пролиферирующих Т-лимфоцитов в крови беременной женщины определяется уже на 9-10-й неделе после зачатия. Эти изменения достигают максимума во II триместре. После 30 нед беременности почти все пролиферирующие клетки исчезают. К моменту родов уровень Т-лимфоцитов возвра- щается к нормальным значениям. Т-лимфоциты матери распознают антигены плода - антиген-специфический им- мунный ответ приводит к увеличению и накоплению опре- деленных видов Т-лимфоцитов [5]. Динамика продукции цитокинов в значительной степени зависит от места локализации клеток-продуцентов. На си- стемном уровне в начале беременности происходит резкое увеличение продукции провоспалительных цитокинов, в конце беременности активность периферических фагоци- тов падает. На локальном уровне в начале беременности про-исходит угнетение синтеза провоспалительных цитокинов и хемокинов, в конце гестационного периода - его усиление. Во время всей беременности отмечается индукция реак- ций, направленных на сдерживание воспаления, наблюдает- ся высокий уровень рецепторного антагониста интерлейки- на (ИЛ)-1 и растворимой формы рецептора ИЛ-1 II типа, ко- торые препятствуют взаимодействию цитокина с соответ- ствующим рецептором [5]. Соотношение ИЛ-2/ИЛ-4 является ведущим механизмом, определяющим тип иммунного ответа. Превалирование при неосложненной беременности Т-лим- фоцитов и уровня ИЛ-2 отражает формирование ИЛ-2-зави- симой поляризации иммунного ответа [6]. Иммунные механизмы В свете современных представлений в иммунологии ре- продукции наибольшее значение имеют иммунные механиз- мы, опосредуемые субпопуляциями регуляторных Т-лимфо- цитов и лимфоцитов Th17 [22]. В настоящее время считается доказанным, что регуляторные Т-клетки (Тreg) поддержи- вают иммунологическую толерантность, участвуют в подав- лении иммунного ответа на его заключительных стадиях, а также предотвращают развитие аутоиммунных заболеваний и отторжение трансплантата [5]. Среди Т-хелперов выделяют 3 субпопуляции Тreg: • Treg - фенотип CD4+CD25 (естественные - nTreg и пери- ферические - pTreg). • Treg 1-го типа (Tr1) - синтезируют ИЛ-10, происходят ин- гибирование Th1-ответа и снижение уровня провоспали- тельных цитокинов. • T-хелперы 3-го типа (Th3) - ингибируют пролиферацию и активацию эффекторных Т-клеток, индуцируют диффе- ренцировку Foxp3+-регуляторных клеток. Одной из наиболее изученных популяций являются так называемые естественные регуляторные клетки тимусного происхождения (nTreg) с поверхностным фенотипом CD4+CD25+ и конститутивной экспрессией транскрип- ционного фактора Foxp3 (forkhead box р3), ответственного за их регуляторную активность. Иммунорегуляторная функ- ция nTreg реализуется посредством секреции цитокинов, таких как трансформирующий фактор роста ? (ТФР-?) и ИЛ- 10, и контактного взаимодействия с эффекторными Т-лим- фоцитами и антигенпрезентирующими клетками. Для по- пуляции Treg характерно проявление анергии при их пря- мой стимуляции через Т-клеточный рецептор (TCR). Поми- мо естественного пути образования Treg с идентичными фе- нотипическими характеристиками могут формироваться из периферических CD4+CD25-лимфоцитов, не обладавших изначально супрессорной активностью (pTreg). Также мож- но встретить обозначение «индуцированные Treg» (iTreg). Они формируются при воздействии ИЛ-2 и других факторов микроокружения, приводящих к экспрессии Foxp3. Важней- шим дифференцировочным фактором pTreg является ТФР-?, однако дополнительная стимуляция клеток CD25 - предшественников провоспалительных цитокинов, прежде всего ИЛ-6, определяет иное направление дифференциров- ки. Считается, что nTreg-клетки подавляют развитие ауто- иммунитета, а рTreg способны контролировать разнообраз- ные реакции «периферического» иммунного ответа, они ограничивают иммунный ответ на чужеродные антигены, в частности уменьшают ответ материнской иммунной систе- мы на антигены отцовского происхождения. Способность клеток nTreg и pTreg к подавлению провоспалительных Т-клеточных реакций часто связана с кооперацией указан- ных клеточных субпопуляций [5, 10-13]. Популяцию Tr1 исходно охарактеризовали в эксперимен- тах на мышах как Treg, синтезирующие ИЛ-10. Их основны- ми отличиями от Treg являются способность отвечать на ак- тивацию через TCR и отсутствие экспрессии маркеров CD25+Foxp3+ даже после стимуляции антигенами. Регуля- торная функция Tr1 опосредуется локальным синтезом ИЛ-10, ведущим к ингибированию ответов Th1-клеток и сни- жению уровня продукции провоспалительных цитокинов антигенпрезентирующими клетками. Th3, изученные преимущественно с использованием мы- шиных моделей, также обладают характеристиками регуля- торных клеток. Было показано, что Th3-клетки, ингибирую- щие пролиферацию и активацию эффекторных Т-клеток, индуцируют дифференцировку Fохр3+-регуляторных кле- ток и таким образом способствуют поддержанию перифе- рической толерантности. Th17 представляет собой особую субпопуляцию Т-лимфо- цитов CD4+, отличную от обсуждавшихся ранее Th1 и Th2, а также других, менее изученных типов хелперных клеток. Лимфоциты Th17 и продуцируемые ими провоспалительные цитокины участвуют в реализации защитных механизмов против вне- и внутриклеточных бактериальных агентов, при грибковых и вирусных инфекциях. Однако они могут спо- собствовать развитию избыточной воспалительной реакции и деструкции тканей. ТФР-?, являющийся фактором дифференцировки Treg, также играет ключевую роль в формирова- нии Th17-клеточных клонов. Направление дифференциров- ки клеток-предшественников определяется наличием кости- мулирующих факторов, в роли которых выступают провос- палительные цитокины ИЛ-6, а также ИЛ-1? и фактор некро- за опухоли ? (ФНО-??. В отсутствие провоспалительных фак- торов ТФР-? обеспечивает дифференцировку клеток-пред- шественников в Treg; напротив, сочетанное воздействие ТФР-? и ИЛ-6, а также других провоспалительных цитокинов приводит к их дифференцировке в клетки Th17. Таким обра- зом, Treg- и Th17-клеточная дифференцировка имеет реци- прокный характер, что находит отражение в балансе имму- носупрессорных и провоспалительных иммунных механиз- мов. Роль Th17-механизмов и баланса Treg/Th17 при бере- менности недавно стала предметом пристального изучения [3, 14-17]. Однако до настоящего времени опубликованы ре- зультаты небольшого количества исследований, и зачастую они оказываются противоречивыми. ИЛ-17 был выявлен в клетках трофобласта и плацентарных макрофагах при фи- зиологической беременности, прерывании беременности и при хорионаденоме. При этом культуральная жидкость кле- ток трофобласта подавляла секрецию in vitro ИЛ-17 лимфо- цитами периферической крови [18]. ИЛ-17 увеличивает выра- ботку прогестерона, что, напротив, может способствовать ус- пешному вынашиванию беременности. Данные о числе клеток Th17 при беременности носят про- тиворечивый характер. Так, по данным B.Santner-Nanan и со- авт. [19], доля клеток Th17 периферической крови у женщин в III триместре беременности значительно ниже, чем у небе- ременных. Напротив, A.Nakashima и соавт. [20] не выявили изменения числа клеток Th17 в периферической крови при беременности, однако их количество в децидуальной ткани было выше, чем в периферической крови. Эти данные согла- суются с результатами L.Hee и соавт. [21], не обнаружившими изменения концентрации ИЛ-17 в сыворотке при нормаль- ной беременности. Авторы сообщают о снижении концент- рации ИЛ-17 в сыворотке крови в случаях преждевременных родов. В отличие от этих данных, E.Martinez-Garcia и соавт. [15] сообщают о повышении концентрации ИЛ-17 в сыво- ротке крови в течение всей беременности, при этом наи- больший уровень цитокина был отмечен в III триместре. Содержание клеток Th17 в децидуальной ткани оказалось значительно выше, чем в периферической крови. Возможно, это связано с тем, что полость матки не является абсолютно стерильной, и Th17-опосредованные иммунные механизмы могут участвовать в обеспечении защиты от инфекционных агентов. Таким образом, представленные в литературе сведения ука- зывают на несомненное участие Th17-хелперных клеток и ИЛ-17 в иммунорегуляции как в случае физиологической бе- ременности, так и при различных вариантах патологии [22]. С ранних сроков гестации установлены преобладание процессов позитивной активации иммунокомпетентных клеток (по соотношению маркеров готовности к пролифе- рации - CD25, CD71 или апоптозу - CD95), увеличение уров- ня экспрессии молекул адгезии (CD11b, CD54), усиление продукции цитокинов (ИЛ-1? и ИЛ-2, ФНО-?) и белков острой фазы (С-реактивного белка, лактоферрина, ?1-анти- трипсина, ?2-макроглобулина) [23-25]. С учетом получен- ных данных на смену сложившемуся стереотипу интерпре- тации иммунологических сдвигов при беременности как иммуносупрессии приходит представление процесса геста- ции в качестве постоянного непрерывного диалога двух ге- нетически различающихся организмов по принципу «сти- мул - реакция». Посредником в этой динамической системе являются медиаторы межклеточного взаимодействия, кото- рые осуществляют взаимосвязь с другими регуляторными системами организма и контролируют функциональное со- стояние всех звеньев иммунного гомеостаза. Несостоятель- ность процессов модуляции иммунных реакций со стороны материнского организма приводит к преобладанию процес- сов негативной активации иммунокомпетентных клеток, пе- реключению на Th1-зависимый иммунный ответ и гипер- продукции первичных и вторичных медиаторов межклеточ- ного взаимодействия [26]. Исходя из представленных источников литературы, изме- нения клеточного и гуморального звеньев иммунитета при физиологической и патологической беременности разно- образны и зависят от ряда факторов. Присоединение бакте- риальной или вирусной инфекции к физиологической бе- ременности ведет к значительному дисбалансу в иммунной системе женщины, что находит отражение не только на течении периода гестации, но и на развитии ребенка в пост- натальном периоде. Профилактика респираторных инфек- ций и особенно вакцинация в периоде гестации имеют осо- бое значение, что указано в рекомендациях Всемирной ор- ганизации здравоохранения и других международных ме- дицинских сообщества. Вакцинация является одним из спо- собов снижения заболеваемости, осложнений после пере- несенных заболеваний и летальности как у беременных, так и у новорожденных детей. Наибольшее применение, в силу своей высокой эффективности и малой реактогенности, получили инактивированные противогриппозные вакци- ны, содержащие фрагменты вируса гриппа, а также лизосо- мы и адъюванты. Если в общей популяции у взрослых и де- тей безопасность их применения не вызывает сомнений, то применение данных вакцин у беременных может вызывать опасение по поводу их безопасности. Проведенные иссле- дования в Научно-исследовательском институте вакцин и сывороток им. И.И.Мечникова показали, что применение вакцин против гриппа, адъювантных и безадъювантных, у беременных на II и III триместрах является безопасным и эффективным [27]. Тем не менее проведение вакцинации женщин во II триместре беременности стандартной дозой (0,5 мл) иммуноадъювантных препаратов (МоноГриппол плюс и Гриппол плюс), содержащих по 5 мкг вакцинных штаммов - А(H1N1), А(H3N2), B и иммуноадъювант азокси- мера бромид - 500 мкг, по иммуногенности и длительности сохранения поствакцинальной серопротекции у самих женщин и их младенцев предпочтительнее вакцинации в III триместре гестации. В то же время безадъювантная субъеди- ничная вакцина против гриппа формирует более выражен- ный гуморальный иммунитет к штаммам вирусного гриппа при ее введении на поздних сроках гестации. Можно пред- положить, что различия в синтезе поствакцинальных анти- тел среди вакцинированных связаны с механизмом дей- ствия иммуноадъювантных вакцин, который вообще ранее не исследовался, тем более у беременных. Имеются сообщения по изучению in vitro действия инак- тивированных вакцин против гриппа на активность генов врожденного и адаптивного иммунитета (TLR-3, TLR-4, B2M), Dicer1-гена РНК-интерференции, продукцию цитокинов (ИФН I и II типа, регуляторных ИЛ-10 и ИЛ-17, провоспали- тельных факторов ИЛ-1?, ФНО-?) в клетках крови человека. Вакцина Гриппол преимущественно стимулирует ген TLR-4, активирует гены TLR-3, B2M и Dicer1. Вакцина Инфлювак в большей степени индуцирует ген TLR-3 и в меньшей степени TLR-4, не влияет на экспрессию генов B2M и Dicer1. Сплит- вакцина Ваксигрип - самый сильный стимулятор генной ак- тивности в низких дозах. Его основными мишенями являют- ся TLR-3, B2M. Все инактивированные вакцины - индукторы высокого уровня интерферона (ИФН)-? и низкого уровня ФНО-? и не индуцируют ИЛ-17. Дополнительно Гриппол стимулирует секрецию ИЛ-1?, а Ваксигрип - ИФН-?. Субъе- диничные вакцины Гриппол и Инфлювак, содержащие очи- щенные гемагглютинины вируса гриппа, индуцируют в клет- ках крови синтез ИЛ-10 [28]. Также in vitro в крови человека изучено влияние иммуномодулятора рибонуклеат натрия в сочетании с вакцинами против гриппа, где показана стиму- ляция генов-рецепторов врожденного и адаптивного имму- нитета и основные иммунорегуляторные факторы: ИФН-?, ИФН-?, ИЛ-1, ФНО-?, ИЛ-10 [29]. Заключение Исследование параметров клеточного звена, цитокиново- го профиля и молекулярно-клеточных механизмов действия активации генов-рецепторов врожденного и адаптивного иммунитета при вакцинации против гриппа беременных на различных триместрах гестации с использованием совре- менных адъювантных вакцин представляет интерес в рас- крытии механизмов формирования поствакцинального им- мунного ответа. Это необходимо, поскольку будущее вакцинопрофилакти- ки гриппа состоит в использовании препаратов, содержа- щих адъюванты с целью уменьшения антигенной нагрузки на организм и увеличения интенсивности продукции анти- тел в протективных значениях в короткие сроки после при- вивки. С другой стороны, все большее число населения име- ет различные изменения в иммунном статусе, из-за чего вве- дение обычных (безадъювантных) вакцин не способно про- дуцировать защитный уровень антител к вирусу гриппа. К этой категории относятся и женщины с физиологическим течением беременности, у которых имеется транзиторное функциональное нарушение всех звеньев иммунитета. Хотя доказана безопасность вакцинации против гриппа беремен- ных, вопросы изучения механизмов формирования специ- фического иммунитета, особенно с применением нового поколения адъювантных вакцин, остаются открытыми и яв- ляются одними из приоритетных для доказательства имму- нологической и эпидемиологической эффективности им- мунизации. Это позволит увеличить иммунную прослойку к вирусу гриппа среди беременных, значительно снизить за- болеваемость, осложненное течение беременности, риск ле- тальных исходов среди беременных и новорожденных.

About the authors

M. P Kostinov

I.I.Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: vaccinums@gmail.com
105064, Russian Federation, Mosсow, Malyi Kazennyi per., d. 5a

E. A Khromova

I.I.Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: kate.khromova@mail.ru
105064, Russian Federation, Mosсow, Malyi Kazennyi per., d. 5a

A. A Savisko

Rostov State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: Annsav@mail.ru
344022, Russian Federation, Rostov-on-Don, Nakhichevanskii per., d. 29

A. M Kostinova

Institute of Immunology

Email: aristica_kostino@mail.ru
115478, Russian Federation, Moscow, Kashirskoie sh., d. 24, k. 2

References

Supplementary files