Введение
Беременность и плод представляют собой серьезную проблему для иммунной системы матери. От I триместра до успешных родов плода ключевые иммунологические медиаторы матери, такие как макрофаги, естественные клетки-киллеры (NK) и регуляторные Т-клетки (Treg), должны быть тщательно сбалансированы иммунной системой, чтобы избежать неблагоприятных осложнений беременности [1]. Для нормальной беременности на ранней стадии характерно контролируемое состояние иммунной системы. Иммунные взаимодействия в децидуальной оболочке происходят между плацентарным трофобластом и материнскими NK-клетками, как известно, дисфункциональная активация NK-клеток может привести к материнскому синдрому преэклампсии [2].
В зависимости от того, как различные иммунологические медиаторы адаптируются к состоянию беременности, это будет влиять на здоровье матери и плода. Материнский иммунитет реагирует на плод как на «чужеродное» тело, т.к. плод является внутриутробным аллотрансплантатом для иммунологически и генетически чужеродной самки-хозяина [3]. Физиологически «чужеродные» антигены от развивающегося плода могут стимулировать пролиферацию лимфоцитов, таких как материнские CD8+-цитотоксические Т-клетки, также NK, фактор некроза опухоли α (ФНО-α), G-CSF (Granulocyte colony-stimulating factor), интерлейкин-15 (ИЛ-15). Материнские иммунологические гомеостатические процессы определяют выживаемость плода [4].
Гестационный сахарный диабет
Гестационный сахарный диабет (ГСД), определяемый как нарушение толерантности к глюкозе любой степени во время беременности, представляет собой серьезное акушерское осложнение, поражающее примерно 5–10% беременных во всем мире, характеризуется недостаточной реакцией инсулина для компенсации инсулиновой недостаточности – резистентного состояния беременности. Женщины с избыточной массой тела и ожирением имеют повышенный риск развития ГСД, приводящего к осложнениям во время беременности, родов и в неонатальном периоде. Кроме того, растущая тенденция к ожирению и диабету может увеличить распространенность ГСД [5]
Данные последних лет показывают, что гипергликемия вызывает иммунную дисфункцию, отрицательно влияя на хемотаксис нейтрофилов, функцию макрофагов и фагоцитарные реакции, делая пациентов с диабетом более восприимчивыми к инфекциям и связанным с ними сопутствующими заболеваниями [6]. Состояние беременности наряду с иммунологическими изменениями, дисбаланс врожденных и адаптивных клеточных реакций будут представлять дополнительные риски для здоровья, что проявляется в повышенном риске гипертонии и преэклампсии, макросомии, преждевременных родов и мертворождений, ГСД.
G. Tessaro et al. для определения влияния дефицита инсулина на иммунный ответ продемонстрировали, что введение инсулина в макрофаги костного мозга, выделенные от мышей с диабетом, значительно увеличивало продукцию ФНО-α и ИЛ-6 [7]. Было показано, что повышенные уровни ФНО-α в жировой ткани мышей с ожирением связаны с инсулинорезистентностью у этих мышей [8]. Кроме того, в плазме мышей с ожирением были повышены уровни ИЛ-6, С-реактивного белка, ингибитора активатора плазминогена и других медиаторов воспаления [9].
Другое исследование на крысах показало, что недостаток инсулина приводил к нарушению фагоцитоза альвеолярных макрофагов, а также к высвобождению цитокинов, которые восстанавливались после введения инсулина [10]. Поскольку ФНО-α и ИЛ-6 играют роль в функции лейкоцитов против патогенов, этот результат указывает на то, что введение экзогенного инсулина при диабете может усиливать активность иммунных клеток для защиты от патогенов. На фоне ГСД увеличиваются число NK-клеток, ответ на Th1 и Th17, число цитотоксических Т-, В-клеток, тромбоцитов, активируются моноциты, инфильтрация макрофагов, нейтрофилы.
ГСД связан с неблагоприятными исходами для плода, такими как гиперинсулинемия плода, макросомия и повышенный долгосрочный риск развития СД и ожирения [11]. Заболеваемость ГСД растет отчасти из-за скрытого роста эпидемии диабета. В настоящее время 1–14% всех беременностей осложняются ГСД в зависимости от изучаемой популяции и диагностических тестов, используемых для его определения [12].
В настоящее время становится все более очевидным, что ГСД связан с несколькими неблагоприятными исходами для матери и новорожденного. ГСД может обусловить повышенный риск преэклампсии, более высокую частоту кесарева сечения и развитие СД 2 типа (СД2) после беременности у матерей. Может вызывать более высокую неонатальную смертность, мертворождение, врожденные дефекты, макросомию, дистоцию плеча и гипогликемию у новорожденных. Австралийское рандомизированное контролируемое исследование непереносимости углеводов у беременных женщин (n=1000) убедительно показало, что лечение ГСД может значительно снижать серьезную перинатальную заболеваемость и повышать качество жизни беременных женщин [13]. Неонатальная гипогликемия при диабетической беременности была связана с длительной неврологической дисфункцией, вызванной минимальной мозговой дисфункцией/дефицитом внимания, моторного контроля и восприятия [14].
Проведенный эксперимент над 40 одноплодными беременностями с осложнением ГДМ обнаружил гистологические аномалии в диабетических плацентах по сравнению с контролем. Нарушение функции плаценты является одной из основных причин повышенной частоты осложнений у плода при диабетической беременности [15]. Научные исследования последних лет показывают, что во всех гипергликемических состояниях уровни воспалительных факторов ИЛ-1β, -6 и МСР-1 (метилциклопропан) были повышены в материнской плазме и плаценте. Активность NFKB также демонстрировала более высокие уровни в группах с гипергликемией, что может указывать на выработку противовоспалительных цитокинов. Таким образом, повышенный уровень глюкозы у матери во время беременности изменил системные и плацентарные воспалительные процессы, которые происходили параллельно с экспрессией воспалительных факторов, процессингом и секрецией провоспалительного цитокина ИЛ-1β [16]. A. Angelo et al. показали, что у пациентов с ГСД наблюдается нарушение профиля моноцитов в периферической крови, который позволяет предположить гипотезу о вовлечении определенных частиц в патофизиологию ГСД [17]. В других исследованиях обнаружено, что NLR (neutrophil/lymphocyte ratio) и PLR (platelet/lymphocyte ratio) значительно повышаются при ГСД по сравнению с контрольной группой, что указывает на воспалительный статус [18]. Аналогичные результаты получили W. Liu et al.: увеличение WBC (нейтрофилы), PLR, NLR, MPV (mean platelet volume) были независимыми предикторами ГСД [19]. Tакже увеличивается уровень ИЛ-8, цитокина со специфичностью в отношении миграции и активации нейтрофилов в плаценте, изменяются уровни экспрессирующих CD16+-клеток и цитокинов в материнской крови, пуповинной крови и плацентарной ткани у осложненной диабетом матери [20].
Фармакотерапия ГСД
Фармакотерапия ГСД фокусируется на инсулинотерапии. Инсулин играет незаменимую роль в лечении гипергликемии, возникающей в различных условиях, в т.ч. при СД1 и СД2, ГСД, а также при гипергликемии после тяжелого воспалительного процесса [21]. Литературные данные указывают, что инсулин оказывает антиапоптотическое действие и снижает экспрессию провоспалительных цитокинов в эндотоксемических макрофагах человека. Регуляторные Т-клетки (Treg), экспрессирующие фактор транскрипции Foxp3, связанный с Х-хромосомой, подавляют воспалительные реакции в различных биологических условиях и служат жизненно важным механизмом негативной регуляции иммуноопосредованного воспаления [22].
Установление и поддержание беременности представляют собой проблему для иммунной системы матери, поскольку она должна защищаться от патогенов и переносить отцовские аллоантигены, экспрессированные в тканях плода. Регуляторные Т-клетки (Treg), подгруппа супрессорных CD4+-Т-клеток играют доминирующую роль в поддержании иммунологической самотолерантности, предотвращая иммунные и аутоиммунные реакции против собственных антигенов. Хотя локализованные механизмы способствуют уклонению плода от иммунной атаки, вза последние несколько лет замечено, что Treg-клетки необходимы для обеспечения выживания плода, способствуя избеганию распознавания материнской иммунной системой полуаллогенных тканей отца [23].
Результаты исследования для изучения дифференцировки регуляторных Т-клеток в развитии ГСД во время беременности показали, что по сравнению со здоровыми беременными процент CD4+CD127low+/-CD25+FoxP3+ Treg в общем пуле CD4+-Т-хелперов не отличался у пациенток с ГСД. Однако при ГСД изменяются развитие и функция как наивных, так и популяций memory Treg со сниженной экспрессией супрессивных подтипов Treg, таких как CD4+CD127low+/-CD25+ Treg и CD45RA Treg. [24]. Инсулин подавляет экспрессию TLR Toll-like receptors. Супрессивный эффект инсулина на TLR также имеет важные потенциальные последствия при лечении воспалительных состояний, включая воспаление в связи с ожирением [25]. Последние исследования демонстрируют результаты того, что инсулин модулирует дифференцировку и поляризацию иммунных клеток, а также стимулирует эффекторные функции с помощью производства биоцидных ROS (Reactive oxygen species), т.к. инсулин является истинным иммуномодулирующим гормоном [26]. Результаты ряда научных исследований показывают, что инсулин оказывает антиапоптотическое действие и снижает экспрессию провоспалительных цитокинов в эндотоксемических макрофагах человека. Антиапоптотические эффекты опосредованны фосфатидилинозитол-3-киназным путем. Инсулин вызывал значительное увеличение жизнеспособности клеток и значительно снижал апоптоз в макрофагах человека, стимулированных липополисахаридами дозозависимым образом. Инсулин значительно снижал уровни ФНО и ИЛ-1β в эндотоксемических макрофагах человека [27].
У пациентов с СД1 введение инсулина может подавлять воспалительные маркеры, снижать показатели окислительного и воспалительного стрессов, также транскрипцию CD14, стимулированный липополисахаридами (ЛПС) апоптоз в макрофагах [28].
Инсулин включен в B-категорию FDA (Food and Drug Administration). Инсулин вводится подкожно и регулирует уровень глюкозы в плазме, воздействуя на скелетные мышцы, печень и белые адипоциты, стимулируя синтез гликогена, подавляя липолиз и усиливая транспорт глюкозы [29]. В течение нескольких десятилетий инсулин был самой надежной стратегией лечения и «золотым» стандартом при ГСД.
Различные формы инсулина могут быть адаптированы к индивидуальным потребностям пациента, и его преимущество заключается в том, что он не проникает через плаценту в кровоток плода. Однако введение инсулина является инвазивным и неудобным для беременной женщины в связи с риском инфицирования места инъекции и эпизодов гипогликемии.
Пероральные противодиабетические фармакологические препараты, такие как метформин или производные сульфонилмочевины, также могут быть рассмотрены для лечения ГСД.
В настоящее время метформин является признанным препаратом первой линии при СД2, повышающим чувствительность к инсулину. Метформин был бы идеальным препаратом для лечения ГСД, если бы не проникал через плаценту. Поскольку метформин проникает через плаценту, теоретически существуют опасения относительно неблагоприятного воздействия как на мать, так и на плод, что ограничивает его потенциал для использования при ГСД. Метформин в настоящее время внесен в список FDA категории B для использования во время беременности, что позволяет предположить, что исследования на животных не продемонстрировали какого-либо риска для плода, но адекватных и хорошо контролируемых исследований с участием беременных женщин не проводилось [30]. Тем не менее с учетом появляющихся клинически эквивалентных данных о безопасности и эффективности метформина по сравнению с инсулином кажется, что он, возможно, может открыть новую дверь в лечении ГСД [31].
На основании результатов исследования M. Schuiveling et al. метформин подавляет иммунные ответы в основном за счет своего прямого влияния на клеточные функции различных типов иммунных клеток путем индукции AMPK (AMP-activated protein kinase ) и последующего ингибирования mTORC1 (target of rapamycin complex), а также путем ингибирования продукции митохондриальных ROS. Это приводит к ингибированию дифференцировки моноцитов в макрофаги и ограничению воспалительной способности активированных макрофагов. Кроме того, лечение метформином увеличивает дифференцировку Т-клеток как в регуляторные Т-клетки (T-cell reg), так и в Т-клетки memory (T-cell memоry), а также снижает способность нейтрофилов. Метформин также показал положительные результаты в некоторых испытаниях с участием людей [32]. Метформин подавляет экспрессию провоспалительных цитокинов (ИФН-γ, ФНО-α, ИЛ-6, -17 и индуцируемой NO-синтазы – iNOS), молекулы клеточной адгезии, матриксную металлопротеиназу-9 и хемокин (RANTES). Он также ослабляет индуцированную интерфероном-γ и ИЛ-17 экспрессию iNOS и циклооксигеназы 2 в клетках RAW267.4 (macrophage cell line), что еще больше подтверждает его противовоспалительные свойства. Метформин ингибирует опосредованные Т-клетками иммунные ответы, в т.ч. антиген-специфические ответные реакции и выработку цитокинов Th1 или Th17, а также индуцирует выработку ИЛ-10 [33].
W. Shi et al. сообщили о противоопухолевом действии, опосредованном метформином с механизмом активации AMPK (monophosphate-activated protein kinase), при лимфоме. Активация AMPK с метформином потенциально ингибировал рост клеток B- и T-лимфомы [34]. In vivo обнаружено, что метформин не только снижает уровень провоспалительных цитокинов ИЛ-6 и ФНО-α в сыворотке крови, но и снижает экспрессию таких маркеров макрофагов, как M1 CD11c и MCP-1, в жировой ткани. In vitro метформин снижает секрецию ИЛ-6 и ФНО-α [35]. Метформин насчет активации AMPK вызывает ингибирование дифференцировки моноцитов в макрофаги [36]. Лечение метформином путем снижения уровня С-реактивного белка в плазме и высвобождения моноцитами ФНО-α и ИЛ-6 также имеет тенденцию к снижению уровней ИЛ-1β и моноцитарного хемоаттрактантного белка-1, оказывает противовоспалительное действие [37]. Данные экспериментов, проведенных на гепатоцитах здоровых животных, показало, что метформин ингибировал ФНО-α зависимую деградацию IκB и экспрессию провоспалительных медиаторов ИЛ-6, -1β, а также подавлял цитокины плазмы [38]. Обширные доклинические данные свидетельствуют о сильном антифиброзном эффекте метформина, который ингибирует фиброз и синтез коллагена через сигнальный путь TGF-β/Smad3 [39]. За последнее десятилетие несколько доклинических и клинических исследований выявили полезные эффекты метформина в других клинических областях, включая предрасположенность к раку и риск сердечно-сосудистых заболеваний. Совсем недавно различные исследования in vitro показали, что метформин может регулировать функцию многих типов клеток, участвующих в развитии и поддержании аутоиммунитета. В то же время показано, что метформин способен восстанавливать иммунный гомео-стаз и улучшать тяжесть заболевания на животных моделях аутоиммунных заболеваний [40]. Метформин не считается тератогенным [41]. Ряд результатов мета-анализов показывает, что метформин сравним с инсулином по гликемическому контролю, также неонатальным исходам и более подходит для женщин с легким ГСД. Этот мета-анализ показывает и некоторые значительные преимущества и риски использования метформина при ГСД [42]. Другие данные научного исследования демонстрируют схожие результаты, т.к. метформин уменьшает риск развития ГДМ, не обладает тератогенным действием и не оказывает негативного влияния на рост, массу тела при рождении, а также рост или двигательно-социальное развитие в первые 18 месяцев жизни [43]. Препараты сульфонилмочевины, такие как глибурид, более эффективны, чем метформин, в лечении гипергликемии, вызванной ГСД. Данные последних лет показывают, что глибурид усиливает противовоспалительный ответ и синергизирует с ретиноевой кислотой. На механизм, лежащий в основе противовоспалительного эффекта глибурида, стоит стимуляция деградации провоспалительного регулятора, белка 140, взаимодействующего с рецепторами (RIP140) путем активации Ca2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CamKII). Стимулируя деградацию RIP140, глибурид усиливает поляризацию макрофагов [44]. Мета-анализ по сравнению эффективности метформина и глибурида для гликемического контроля при ГСД показал, что частота материнской гипогликемии и преэклампсии не различалась между двумя группами. Число кесаревых сечений было значительно выше при использовании метформина. Средняя масса тела при рождении детей в группе метформина была значительно меньше, чем средняя масса тела при рождении детей в группе глибурида. Другие неонатальные исходы (LGA, неонатальная гипогликемия, госпитализация в отделение интенсивной терапии и дистоция плечевого сустава) не различались между двумя группами [45]. Патология ГСД приводит к неблагоприятным исходам для матери и плода, таким как повышенная предрасположенность к развитию СД и неврологических состояний плода. Более четкое понимание того, как эти пути возникают и развиваются, улучшит терапевтическую направленность. Индукция материнско-плодовой иммунной толерантности необходима для развития нормальной беременности. Наличие вариантов лечения акушерских осложнений затруднено этическими и клиническими оговорками, связанными с участием беременных женщин в клинических испытаниях новых лекарственных препаратов. Терапевтические возможности для женщин с ГСД в настоящее время ограничены инъекциями. Расширенное исследование сложных иммунологических путей, вовлеченных в ГСД, поможет дополнительно прояснить патофизиологию и предоставит возможность улучшить будущие результаты материнского здоровья путем разработки клинически эффективных целевых терапевтических средств.
Заключение
Лучшее понимание того, как возникают иммунные дисфункции во время гипергликемии, может привести к новым методам лечения и профилактики инфекционных заболеваний и сопутствующих заболеваний СД2, тем самым улучшив результаты лечения инфекционных заболеваний у пациентов с СД2.
Эти результаты требуют дальнейшего изучения роли таких препаратов, как инсулин, метформин и глибурид, в иммунорегуляции патофизиологии ГСД.
