Role neutrofilů u preeklampsie


The role of neutrophils in preeclampsia

Objective: Review of current knowledge about particular neutrophil subsets and their role in preeclampsia.

Design: Review.

Setting: Institute of Immunology and Microbiology, First Faculty of Medicine Charles University and General University Hospital in Prague.

Introduction: Preeclampsia represents one of the major complications of pregnancy with high mortality nowadays. Preeclampsia is a multifactorial disease and to this date, there has not been clear disease trigger identified. Throughout preeclampsia development, an increase in pathophysiological inflammatory response is being present. The induction of inflammation leads to higher number of migrating neutrophils. Current studies demonstrate that neutrophils are a rather heterogeneous population. Deregulation of the ratio between immunoregulatory subpopulations, including polymorphonuclear myeloid–derived suppressor cells, and proinflammatory neutrophil subpopulations could contribute to the induction of inflammatory environment at the feto–maternal interface and subsequently could promote development of pregnancy complications, such as preeclampsia.

Methods and results: In this review, topic of preeclampsia is briefly introduced and a list of distinct neutrophil subsets published in literature is presented.

Conclusion: Unravelling the role of abnormal neutrophil subpopulations migrating to the inflammatory environment of preeclamptic placentas and their role in preeclampsia development could help to identify possible therapeutic targets.

Keywords:

preeclampsia – Neutrophils – polymorphonuclear myeloid–derived suppressor cells – myeloperoxidase – NETosis – inflammation


Autoři: E. Miková;  J. Hrdý
Působiště autorů: Ústav imunologie a mikrobiologie, 1. lékařská fakulta UK a VFN, Praha, přednostka prof. RNDr. L. Kolářová, CSc.
Vyšlo v časopise: Ceska Gynekol 2020; 85(3): 206-213
Kategorie: Přehledový článek

Souhrn

Cíl studie: Shrnutí aktuálních poznatků o jednotlivých subpopulacích neutrofilů a jejich roli u preeklampsie.

Typ studie: Přehledový článek.

Název a sídlo pracoviště: Ústav imunologie a mikrobiologie, 1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice Praha.

Úvod: Preeklampsie představuje v současné době jednu z nejzávažnějších těhotenských komplikací s vysokou úmrtností. Preeklampsie je multifaktoriálním onemocněním a dosud nebyla identifikována jasná příčina jejího rozvoje. V průběhu preeklampsie dochází v prostředí placenty k patofyziologickému zvýšení zánětlivé odpovědi. Indukce zánětu vede k migraci velkého počtu neutrofilů, které, jak se v poslední době ukazuje, jsou značně heterogenní populací. Deregulace poměru imunoregulačních subpopulací, jejichž součástí jsou polymorfonukleární myeloidní supresorové buňky, a prozánětlivých subpopulací neutrofilů může přispívat k podpoře zánětlivého prostředí na feto–maternálním rozhraní a rozvoji těhotenských komplikací, mezi něž patří například preeklampsie.

Metodika a výsledky: V tomto přehledovém článku je stručně uvedena problematika preeklampsií a výčet různých subpopulací neutrofilů uvedených v literatuře.

Závěr: Lepší pochopení role abnormálních subpopulací neutrofilů migrujících do zánětlivého prostředí placent žen s preeklampsií a jejich role v rozvoji této těhotenské komplikace by mohla pomoci odhalit možné terapeutické cíle.

Klíčová slova:

preeklampsie – neutrofily – polymorfonukleární myeloidní supresorové buňky – myeloperoxidáza – NETóza – zánět

ROLE NEUTROFILŮ U PREEKLAMPSIE

O  možné roli neutrofilů v  patogenezi preeklampsie je známo již dlouho, ale výsledky publikovaných studií nejsou jednoznačné. Tento rozpor v  literatuře může být způsoben velkou heterogenitou buněk v rámci populace neutrofilů. Nedávný rozvoj moderních vědeckých metod umožnil charakterizovat jednotlivé subpopulace neutrofilů a jejich funkční vlastnosti v kontextu zánětlivého prostředí placent žen s preeklampsií. Přísná regulace zánětlivé reakce a určitá hladina imunosuprese je esenciální pro nastavení a udržení tolerance na feto–maternálním rozhraní tak, aby nedošlo k odvrhnutí semialogenního plodu. Nové studie ukazují, že neadekvátní migrace neutrofilů na feto–maternální prostředí a deregulace jejich prozánětlivých mechanismů přispívají k rozvoji patologického zánětu, poškození tkáně placenty a nepříznivé prognóze těhotenství.

PREEKLAMPSIE

Preeklampsie (PE) je jednou z  nejzávažnějších komplikací těhotenství, postihující 1–5 % těhotných žen [28, 35, 45]. Incidence PE je zvýšena v rozvojových zemích, což pravděpodobně souvisí s  nižší dostupností a  kvalitou těhotenské péče. PE definujeme jako hypertenzní onemocnění, neboť se klinicky manifestuje výrazným zvýšením krevního tlaku v průběhu těhotenství u žen, které před těhotenstvím měly normální tlak. Po 20. týdnu těhotenství je PE diagnostikována na základě hypertenze (≥ 140/90 mm Hg) a proteinurie (≥ 0,3 g/24 h). Vysokou diagnostickou účinnost vykazuje screening provedený podle metodiky dané „The Fetal Medicine Foundation“ prováděný v prvním trimestru těhotenství [36]. Přestože byly popsány určité predispozice a faktory zvyšující riziko rozvoje PE, nebylo dosud přesně zjištěno, co a jak PE vyvolává. Absence těchto poznatků je důvodem, proč v současné době neexistují medicínské postupy pro účinnou prevenci a léčbu PE. Současná terapie PE spočívá zejména v kontrole klinických příznaků u matky, tzn. snižování krevního tlaku a prevenci otoků. V případě přechodu PE v těžkou formu PE nebo v eklampsii, kdy dochází k ohrožení života těhotné ženy, jediným východiskem zůstává vyvolání porodu, a  to i  v  případě nedovršeného těhotenství.

PE lze definovat jako dvoufázové onemocnění, přičemž dysbalance faktorů produkovaných placentou v  první fázi způsobuje vlastní klinickou manifestaci PE u matky ve fázi druhé. Fáze jedna neboli fáze placentální vychází z neschopnosti cytotrofoblastu indukovat remodelaci maternálních spirálních arterií, a  tím zajistit patřičné krevní zásobení plodu. Nedostatek živin způsobuje pomalejší růst plodu a menší objem plodové vody. Následná hypoperfuze způsobí ischemii placenty podporující zvýšenou tvorbu antiangiogenních faktorů (např. solubilní fms–like tyrosin kinázy (sFlt–1) a solubilního endoglinu (sEng)), které vyvazují proangiogenní faktory (např. vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF) a  placentální růstový faktor (PlGF) a transformující růstový faktor β (TGF–β)). 

Na základě klinické manifestace PE u  ženy v průběhu těhotenství, rozlišujeme PE časnou (tzn. diagnostika před 34. týdnem těhotenství) a pozdní (tzn. diagnostika po 34. týdnu těhotenství). Jak bylo naznačeno, časná PE (early–onset preeclampsia, EOP) a pozdní PE (late–onset preeclampsia, LOP) se v mnoha kritériích odlišují, přičemž EOP je klinicky závažnější než LOP [23]. V případě EOP dochází k vážným fetoplacentálním komplikacím, restrikci růstu plodu, hematologickým a  neurologickým komplikacím, snížení Apgar skóre narozených dětí v porovnání s LOP [48].

NEUTROFILY

Polymorfonukleární neutrofily (PMN) představují nejpočetnější populaci leukocytů v krvi. PMN jsou odvozeny z prekurzorů myeloidní linie vznikajících v kostní dřeni. Za fyziologických podmínek probíhá konstitutivní uvolňování neutrofilů z kostní dřeně pro potřeby okamžité imunitní obrany v případě setkání s infekčním agens. V průběhu zánětlivé reakce (například při probíhající infekci nebo narušení integrity organismu) nastává nouzová granulopoéza, kdy dochází k uvolnění velkého množství neutrofilů z kostní dřeně. Endoteliální buňky v  místě poškození exprimují adhezivní molekuly (selektiny, integriny), jež se podílejí na migraci neutrofilů do místa zánětu. Ve tkáni s probíhajícím zánětem či infekcí dochází k  masivní aktivaci PMN či fagocytóze patogenních organismů v  případě probíhající infekce. Fagocytované patogenní částice jsou likvidovány po splynutí s granuly obsahujícími plejádu antimikrobiálních peptidů (defenziny, myeloperoxidáza (MPO), neutrofilní elastáza (NE)) a také snížením pH, ke kterému dochází po složení komplexu NADPH oxidázy na povrchu fagolyzosomu. V přítomnosti velkého množství patogenních mikroorganismů mohou PMN degranulovat, tedy uvolňovat obsah svých granul do mezibuněčného prostoru, nebo vytvářet neutrofilní extracelulární sítě imobilizující bakterie. Proces vytváření těchto sítí (neutrophil extracellular traps, NETs) byl popsán jako nový způsob buněčné smrti a nazván NETózou [7]. V průběhu NETózy dochází k  translokaci NE do jádra, kde dochází k hypercitrulinaci histonů pomocí peptidyl–arginin deaminázy 4 (PAD4), a tím rozvolnění chromatinu, který je poté uvolněn do extracelulárního prostoru. Rozvolněná DNA tvoří 3D sítě, asociující s antimikrobiálními peptidy, MPO a NE uvolněných z granul PMN. NETs slouží primárně k zachycení a imobilizaci bakterií, ale jednotlivé komponenty NETs jsou schopné bakterie účinně poškozovat. Samotná DNA eliminuje kladný náboj na povrchu bakterií, čímž je schopná narušit integritu membrány s následnou lýzou bakteriálních buněk. Asociace DNA s jadernými a granulárními enzymy způsobuje jejich koncentrování v daném místě, a tak účinnější antimikrobiální ochranu. Ukázalo se, že NETs jsou schopné rekrutovat krevní destičky a podporovat depozici fibrinu, čímž napomáhají tvorbě krevních sraženin [6].

V poslední době je středem zájmu značná heterogenita neutrofilů a zejména asociace abnormálního zastoupení či funkce jednotlivých subpopulací neutrofilů s rozličnými imunopatologiemi. Při výzkumu nádorových onemocnění byla popsána subpopulace neutrofilů disponující imunoregulačními vlastnostmi, která byla nazvána nízko–hustotní neutrofily (low–density neutrophils, LDN), neboť při centrifugaci v hustotním gradientu LDN kolokalizují s frakcí mononukleárních buněk. Na základě tohoto pozorování byla frakce „klasických“ prozánětlivých neutrofilů sedimentujících na dno zkumavky společně s  erytrocyty při centrifugaci v hustotním gradientu nazvána vysoce–hustotními neutrofily (high–density neutrophils, HDN). Součástí LDN frakce je také subpopulace nezralých myeloidních buněk, vykazujících znaky obdobné neutrofilům, nazvaná polymorfonukleární myeloidní supresorové buňky (polymorphonuclear myeloid–derived suppressor cells, PMN–MDSC). Už z  jejich názvu vyplývá, že tato subpopulace efektivně reguluje a potlačuje imunitní odpověď, což snižuje protinádorovou imunitu a  přispívá k  progresi vlastního nádorového onemocnění. PMN–MDSC tlumí imunitní odpověď produkcí molekul, jako jsou argináza 1 (Arg–1), indukovaná NO syntáza (iNOS) a indolamin 2,3–dioxygenáza (IDO), ale i  expresí povrchového PD–L1, a  tedy i přímým buněčným kontaktem. PMN–MDSC také produkují klasické protizánětlivé molekuly, jako jsou IL–10 nebo TGF–β.

MIGRACE A AKTIVACE NEUTROFILŮ

Feto–maternální rozhraní (FMR) je v důsledku zvýšeného fyziologického stresu v průběhu těhotenství přirozeným cílem migrace neutrofilů, a proto můžeme u těhotných žen sledovat mírnou neutrofilii. U pacientek s PE je pozorována jednak zvýšená míra zánětu v  prostředí placenty [33], tak zvýšená migrace neutrofilů a jejich infiltrace placenty, korelující se závažností onemocnění [8].

Na deregulovanou aktivaci neutrofilů u  žen s PE poukazují zvýšené hladiny molekul charakteristických pro neutrofily. Patří mezi ně například proteiny přítomné v  primárních granulech neutrofilů nebo enzymy produkované neutrofily v přítomnosti zánětu. Jak v placentách, tak v cirkulaci žen s PE byly pozorovány zvýšené hladiny defenzinů [33] a  MPO [12]. Kalprotektin, jeden z proteinů asociovaných s NETs, byl také zvýšen u žen s PE [18]. Zvýšené hladiny lipokalinu asociovaného s želatinázou neutrofilů u pacientek s PE korelovaly se závažností onemocnění [20]. Vyšší přítomnost zmíněných markerů poukazujících na aktivaci neutrofilů u žen s PE by mohla vést k deregulaci zánětlivé odpovědi a patofyziologickému zánětu způsobujícímu poškození placenty a narušení cirkulace krve vedoucímu k nedostatečnému krevnímu zásobení plodu.

Mezi účinné chemoatraktanty neutrofilů patří také složky komplementu. Imunosuprese v průběhu těhotenství je spojena s přísnou regulací a do určité míry i inhibicí funkcí komplementu [34]. Neschopnost organismu navodit tuto supresi může podporovat nekontrolovatelnou aktivaci komplementu na FMR přispívající ke komplikacím v průběhu těhotenství [14]. Aktivace komplementových kaskád vede ke štěpení faktorů C3 a C5. Vzniklé chemotaktické fragmenty C3a a C5a efektivně podporují migraci neutrofilů. Zvýšené hladiny C3a v raném stadiu těhotenství dokonce poukazují na zvýšenou pravděpodobnost pozdějšího rozvoje PE [29]. Na myším modelu těhotenských komplikací (abnormální vývoj placenty, defekty v maternálních spirálních arteriích) bylo ukázáno, že aktivace komplementu předchází patologické migraci neutrofilů na FMR, lokálnímu zvýšení hladiny TNF–α, snížení tvorby VEGF, následné abnormální placentaci a ve výjimečných případech až potratu [13].

JEDNOTLIVÉ MECHANISMY NEUTROFILŮ V KONTEXTU PATOGENEZE PREEKLAMPSIE

Fagocytická aktivita představuje jeden z hlavních antimikrobicidních mechanismů neutrofilů. V průběhu zdravého těhotenství klesá fagocytická aktivita neutrofilů v porovnání s fagocytickou aktivitou neutrofilů z periferní krve zdravých netěhotných žen, což by mohlo být, jak naznačují sami autoři studie, důsledkem celkové imunosuprese, ke které dochází během těhotenství [25]. Fagocytický index (průměrný počet pohlcených bakterií na buňku) se ale dále snižuje u těhotných žen s PE [25]. Snížená fagocytická aktivita, jak navrhuje autor, může omezovat schopnost organismu odstraňovat buněčný odpad a mikročástice uvolňované syncytiotrofoblastem (STBM), které jsou vyplavovány do krve matky a přispívají k rozvoji klinických příznaků PE. Lampé a kol. dále zjistili, že za snížení fagocytického indexu neutrofilů jsou zodpovědné faktory přítomné v  plazmě žen s  PE [26]. Zdá se tedy, že k poruše fagocytózy u neutrofilů nedochází vlivem mezibuněčné komunikace. Dosud ale nebyly faktory způsobující snížení fagocytární aktivity přesně identifikovány.

Oxidativní stres hraje v patologii PE významnou roli. Placenty žen s  PE produkují zvýšené množství volných kyslíkových radikálů (ROS), které indukují zvýšení oxidativního stresu a s ním spojené poškození [3]. Ke zvýšené hladině ROS významně přispívá i jejich produkce aktivovanými neutrofily. Jak již bylo uvedeno, těhotenství je typické určitou měrou imunosuprese, která se odrazí i ve snížené schopnosti degranulace a produkce ROS PMN. U zdravých těhotných žen byla pozorována snížená míra degranulace a produkce ROS neutrofily pravděpodobně za účelem prevence tkáňového poškození [24]. Tato imunosuprese ale nebyla pozorována u pacientek s PE, kde jsou hladiny ROS obdobné, či dokonce i zvýšené v porovnání se zdravými netěhotnými ženami [24, 43]. Tsukimori a  kol. ukázali signifikantní zvýšení produkce superoxidu neutrofily izolovanými z krve žen s PE v porovnání se zdravými těhotnými a netěhotnými ženami. Dále poukázali na zvýšenou expresi molekuly CD11b, a  tím zvýšenou adhezi neutrofilů na endoteliální buňky placenty u žen s PE [44], což by společně s protrombotickou aktivitou NETs mohlo přispívat k indukci hypertenze. Zvýšená exprese adhezivních molekul CD62L a CD11b společně se zvýšenou produkcí ROS byly pozorovány po experimentální stimulaci neutrofilů médiem derivovaným z placent žen s PE, u nichž dochází k odvrhování značného množství molekul a faktorů v porovnání se ženami s bezproblémovým průběhem těhotenství [46].

NETózu řadíme mezi další z řady mechanismů neutrofilů přispívající k eliminaci patogenních organismů. V poslední době se ukazuje, že nepřiměřená aktivace NETs má negativní dopady na integritu organismu. Patofyziologický výskyt NETs byl asociován s revmatoidními, autoimunitními nebo kardiovaskulárními onemocněními [4, 27, 42]. Zvýšený výskyt NETs byl také popsán v souvislosti s komplikacemi těhotenství, jako je neplodnost, potrat nebo právě preeklampsie [17]. V  plazmě pacientek s PE byly detekovány vyšší hladiny cirkulující volné DNA (cell free DNA, cfDNA), což by mohlo poukazovat na aktivaci NETózy [32]. U žen s PE byly dále pozorovány zvýšené hladiny komplexů cfDNA s MPO, což implikuje patologickou infiltraci NETs [41]. Syncytiotrofoblast pacientek s PE také produkuje do mateřské cirkulace zvýšené množství molekul, jako jsou například IL–8 nebo STBM patřící mezi potentní aktivátory NETózy [15, 40]. Gupta a kol. také ukázali, že neutrofily vytvářejí NETs v přítomnosti IL–8 produkovaného aktivovaným endotelem. Při dlouhodobé kokultivaci PMN s  buňkami endotelu bylo prokázáno poškození endoteliálních buněk zprostředkované NETs [16], což by mohlo vysvětlovat patologický zánět pozorovaný u pacientek s PE.

CYTOKINY STIMULUJÍCÍ AKTIVACI NEUTROFILŮ A CYTOKINY PRODUKOVANÉ NEUTROFILY

Neutrofily mohou být atrahovány značným množstvím molekul produkovaných jak buňkami organismu vlastních, tak molekulami produkovanými nebo odvrhovanými patogenními organismy. Jeden z  hlavních cytokinů stimulujících uvolnění neutrofilů z  kostní dřeně a  následnou migraci neutrofilů do místa zánětu představuje cytokin IL–8, který na základě schopnosti iniciovat chemotaktickou migraci PMN řadíme do skupiny chemokinů. IL–8 je produkován rozličnými buňkami imunitního systému, ale i buňkami nepatřícími do imunitního systému v reakci na zánětlivý stimul. Samy neutrofily v průběhu zánětu produkují značné množství IL–8, který se váže na povrchové receptory neutrofilů CXCR1 a  CXCR2, čímž dochází k pozitivní zpětné vazbě a amplifikaci zánětlivé odpovědi.

IL–8 hraje důležitou roli jak v průběhu normálního těhotenství, tak v patogenezi PE. IL–8 produkovaný deciduálními stromálními buňkami byl popsán jako cytokin napomáhající invazi trofoblastu do decidua [37]. IL–8 je však zvýšen již v časném těhotenství v krvi žen, u kterých došlo k rozvoji PE, v porovnání se zdravými těhotnými ženami [38]. Hladiny IL–8 v plazmě korelují se závažností onemocnění a tento trend byl prokázán jak na úrovni exprese mRNA pro IL–8, tak přítomností vlastního sekretovaného proteinu v placentální tkáni [40]. Jak bylo zmíněno výše, IL–8 je také potentním aktivátorem NETózy, což by společně s jeho zvýšenou hladinou na FMR mohlo vést k patologické infiltraci NETs v placentách žen s PE.

Další cytokin produkovaný neutrofily, který hraje roli v rozvoji a průběhu PE, představuje faktor nekrotizující nádory α (tumor necrosis factor, TNF–α). Analogicky k IL–8 byla správná regulace hladin TNF–α asociována s  bezproblémovým průběhem těhotenství či naopak s komplikacemi v  těhotenství v  případě jeho zvýšené produkce periferními mononukleárními buňkami [5]. Při zánětu podporuje TNF–α migraci a aktivaci neutrofilů vazbou na jejich povrchový receptor, zároveň tato stimulace vede k další lokální produkci tohoto prozánětlivého cytokinu, čímž se vytváří pozitivní autokrinní smyčka a  dochází ke koncentraci neutrofilů v daném místě. Studie sledující spojitost koncentrace TNF–α, neutrofilů a  rozvoje PE byly zatím provedeny pouze na experimentálních zvířecích modelech. Indukce zánětu u  potkanů podáním nízké dávky lipopolysacharidu (LPS), způsobila u těhotných samic zvýšení hladin TNF–α vedoucí k nesprávné remodelaci spirálních arterií a  následnému rozvoji komplikací asociovaných s PE [9]. Gelber a kol. na myším modelu PE ukázali, že migrace neutrofilů na FMR, které předchází aktivace komplementu, způsobuje zvýšené lokální hladiny TNF– α, což společně se snížením antiangiogenních faktorů vede k abnormální placentaci a smrti plodu. Neutralizací TNF–α (podáním anti–TNF–α protilátek) došlo ke zlepšení průběhu remodelace spirálních arterií a zabránění rozvoje komplikací typických pro PE [13].

SPOLUPRÁCE A KOMUNIKACE NEUTROFILŮ S DALŠÍMI BUŇKAMI IMUNITNÍHO SYSTÉMU V KONTEXTU PREEKLAMPSIE

V prospektivní studii sledující širokou kohortu těhotných žen bylo ukázáno, že pacientky, u kterých se následně vyvinula PE, měly mezi 5. a 16. týdnem těhotenství zvýšené počty Th17 a Th1 buněk a zároveň zvýšený poměr Th17/Treg v porovnání se zdravými těhotnými ženami [38]. Jak bylo popsáno, PMN a Th17 buňky se navzájem ovlivňují. PMN jsou schopné podporovat migraci Th17 lymfocytů produkcí chemokinů CCL2 a CCL20 v odpovědi na stimulaci IFN–γ s LPS, a naopak Th17 buňky produkují rozličné cytokiny indukující migraci PMN, včetně IL–17A, IL–17F a hlavně IL–8 [31].

Významnými buňkami vyskytujícími se na FMR jsou uterinní NK buňky (uNK), které na rozdíl od klasických periferních NK buněk nevykazují cytotoxickou aktivitu, ale naopak produkují množství cytokinů a  růstových faktorů esenciálních hlavně v  počátcích těhotenství, kdy například regulují invazi trofoblastu [11]. Na myším experimentálním modelu těhotenství bylo ukázáno, že společně s uNK buňkami byly hlavními populacemi přítomnými v děloze v prvním trimestru myeloidní buňky, jejichž součástí byly i  MDSC. Při absenci suprese zprostředkované MDSC došlo k expanzi uterinních dendritických buněk (dendritic cells, DC), T lymfocytů a Treg. Naopak při zánětu indukovaném podáním LPS se MDSC diferencovaly v CD14+ aktivované neutrofily, což vedlo ke zvýšení tolerogenních DC. Vysoká dávka LPS signifikantně zvýšila migraci neutrofilů, produkci prozánětlivých cytokinů (IL–1β a TNF–α), což vedlo k  potlačení uNK a  následnému placentálnímu krvácení a úmrtí plodu [49]. Studie zaměřující se na cross–talk mezi uNK a  neutrofily v  kontextu preeklampsie bohužel nebyly dosud provedeny, ale bylo by zajímavé zjistit, zda a  jak ovlivňuje zvýšená koncentrace aktivovaných neutrofilů na FMR funkční vlastnosti uNK.

Neutrofily vystavené hormonům produkovaným v těhotenství (progesteron, estriol) pomáhají navození tolerance na FMR indukcí regulační GARP+CD127lowFoxP3+ T buněčné populace. Tato populace regulačních buněk byla schopná sekretovat IL–10, IL–17 a VEGF a tak podporovat angiogenezi in vitro [30]. Nesprávná regulace hladin hormonů by mohla ovlivnit schopnost indukce této supresivní populace, a tím přispět k rozvoji zánětlivé reakce přítomné v placentách žen s PE.

G–MDSC A DALŠÍ SUBPOPULACE NEUTROFILŮ A JEJICH PROPORČNÍ ZASTOUPENÍ U ŽEN S PREEKLAMPSIÍ

Jak bylo zmíněno výše, populace buněk s fenotypem obdobným neutrofilům vykazující imunosupresivní vlastnosti byla nazvána PMN–MDSC. PMN–MDSC obdobně jako neutrofily vznikají z myeloidní řady a  ve fyziologickém stavu se téměř nedají detekovat. PMN–MDSC expandují v přítomnosti chronického zánětu, jako je například nádorové onemocnění [50], kdy dochází k zablokování klasické granulopoezy a  ke spuštění granulopoezy abnormální [10]. Hladiny PMN–MDSC se zvyšují také v těhotenství, a to hlavně na FMR, kde napomáhají indukci tolerance maternálního imunitního systému vůči semialogennímu plodu [19, 21]. Roli PMN–MDSC v  placentaci a  indukci tolerance vůči semialogennímu plodu na FMR krásně shrnuli Ahmadi a kol. [1].

Expanze PMN–MDSC ale nebyla pozorována u žen s preeklampsií. Wang a kol. ukázali výrazné zvýšení hladin PMN–MDSC a Arg–1 v periferní krvi (peripheral blood, PB) zdravých těhotných žen. Obdobných hladin PMN–MDSC ale nebylo dosaženo u žen s PE, kde bylo zastoupení PMN–MDSC a Arg–1 srovnatelné s hodnotami naměřenými v PB zdravých netěhotných žen. Dále měly obě skupiny těhotných žen, jak zdravé, tak s  PE, snížené hladiny iNOS a NO v porovnání se zdravými netěhotnými ženami. Nebyl pozorován rozdíl v koncentracích iNOS a NO mezi zdravými těhotnými ženami a těhotnými ženami s PE. Na základě daných zjištění navrhl Wang a  kol. zvýšení zastoupení PMN–MDSC přítomných u  zdravých těhotných žen, jako potenciální možnost léčby PE [47].

PMN–MDSC jsou popisovány jako součást LDN subpopulace neutrofilů, izolované z mononukleární frakce buněk, po rozdělení krve centrifugací v hustotním gradientu. Obdobně jako PMN–MDSC exprimují LDN Arg–1 [22]. LDN byly přítomny v pupečníkové krvi dětí těhotných žen (cord blood, CB), PB těhotných žen a na rozdíl od HDN i v placentě a ukázalo se, že LDN se podílí na indukci tolerance na FMR [39]. V návaznosti na daná pozorování bychom mohli říci, že poměr HDN/LDN by mohl být potenciálním prognostickým znakem rozvoje PE.

Massena a  kol. identifikovali v  rámci studie sledující vliv VEGF–A na migraci PMN novou subpopulaci PMN cirkulujících v krvi, která vykazovala proangiogenní vlastnosti. Nově definovaná CD49d+VEGFR1highCXCR4high subpopulace PMN produkovala vysoké hladiny proteáz (např. MMP–9), migrovala chemotakticky v  závislosti na koncentračním gradientu VEGF–A, byla schopná pohybovat se rychleji a  celkově urazit delší vzdálenosti než CD49d– subpopulace neutrofilů. Podobnou proangiogenní subpopulaci neutrofilů popsala skupina Amsalem a  kol. v  průběhu druhého trimestru těhotenství. Na rozdíl od CD49d+VEGFR1highCXCR4high subpopulace PMN cirkulující v krvi byl výskyt nově popsané proangiogenní subpopulace PMN omezen pouze na deciduu basalis. Popsaná subpopulace PMN vykazovala zvýšenou expresi aktivačních markerů a proteinů asociovaných s angiogenními vlastnosti, jako VEGFA, ARG1, CCL2 a ICAM2, což bylo potvrzeno i  pomocí funkčních esejí in vitro [2]. Nabízí se otázka, zda jsou tyto subpopulace podobné, či zda nejsou jejich hladiny sníženy u žen s preeklampsií. Alternativním vysvětlením může být nižší funkční schopnost těchto subpopulací neutrofilů, tedy narušení jejich angiogenních vlastností.

ZÁVĚR

Studie z posledních let poukazují na komplexnější roli neutrofilů v  patogenezi preeklampsie, než se původně očekávalo. Stále ale podstatná část dat pochází ze studií na myších nebo potkaních modelech. Ačkoliv jsou experimentální zvířecí modely velmi potřebné a poodhalují možné mechanismy vedoucí k rozvoji patologií v průběhu těhotenství, ne všechny poznatky mohou být převedeny do humánní medicíny. Studium vlivu imunitního systému na rozvoj a  progresi těhotenských komplikací, jako je preeklampsie, přímo v lidském systému je esenciální. Možnosti detailního mechanistického výzkumu imunitních mechanismů probíhajících na feto–maternálním rozhraní, kde by patofyziologické změny byly nejvíce patrné, jsou omezené. Z tohoto důvodu se ve většině studií zkoumá periferní krev, kde nejsou změny již tolik patrné. Cílem je tedy nalézt spíše kombinaci prediktivních znaků poukazujících na zvýšené riziko případného rozvoje těhotenských komplikací, jako je preeklampsie, aby mohla být včas zavedena preventivní opatření zabraňující vzniku patologií či alespoň zmírňující jejich klinickou závažnost.

Tato práce byla podpořena grantem Univerzity Karlovy Progres Q25/LF1.

Seznam zkratek

Arg–1 argináza 1

CB cord blood (pupečníková krev)

CBMC cord blood mononuclear cells (mononukleární buňky pupečníkové krve)

CD cluster of differentiation (diferenciační antigen) cfDNA cell free DNA (volná cirkulující DNA)

CXCR chemokinový receptor

EOP early–onset preeclampsia (časná preeklampsie)

E–selectin endothelial selectin (endoteliální selektin)

FMR feto–maternální rozhraní

ICAM–1 intracellular adhesion molecule 1 (mezibuněčná adhezivní molekula)

IDO indolamin 2,3–dioxygenáza

IFN–γ interferon γ 

iNOS indukovatelná syntáza oxidu dusnatého

IL interleukin

LOP late–onset preeclampsia (pozdní preeklampsie)

LPS lipopolysacharid

MDSC myeloid–derived suppressor cells (myeloidní supresorové buňky)

MMP matrixová metaloproteináza

MPO myeloperoxidáza

NE neutrofilní elastáza

NETs neutrophil extracellular traps (neutrofilní extracelulární pasti)

NO nitric oxide (oxid dusnatý)

PAD4 peptidyl–arginin deimináza 4

PB peripheral blood (periferní krev)

PBMC peripheral blood mononuclear cells (mononukleární buňky periferní krve)

PD–L1 programmed death–ligand 1

PE preeklampsie

PlGF placental growth factor (placentální růstový faktor)

PMN polymorphonuclear neutrophil (polymorfonukleární neutrofil)

ROS reactive oxygen species (volné kyslíkové radikály)

sEng soluble endoglin (rozpustný endoglin)

sFlt–1 soluble fms–like tyrosine kinase 1 (solubilní fms–like tyrosin kináza)

STBM syncytiotrophoblast microparticles (syncytiotrofoblast derivované mikročástice)

TGF–β transforming growth factor β (transformující růstový faktor β)

TNF–α tumor necrosis factor α (faktor ne- krotizující nádory α)

VEGF vascular endothelial growth factor (vaskulární endoteliální růstový faktor)

VEGFR1 vascular endothelial growth factor receptor 1

Korespondující autor

RNDr. Jiří Hrdý

Ústav imunologie a mikrobiologie

1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy

Studničkova 7

128 00 Praha 2

e–mail: jiri.hrdy@lf1.cuni.cz


Zdroje

1. Ahmadi, M., Mohammadi, M., Ali–Hassanzadeh, M., et al. MDSCs in pregnancy: Critical players for a balanced immune system at the feto–maternal interface. Cell Immunol, 2019, 346, p. 103990.

2. Amsalem, H., Kwan, M., Hazan, A., et al. Identification of a  novel neutrophil population: Proangiogenic granulocytes in second–trimester human decidua. J Immunol, 2014, 193(6), p. 3070–3079.

3. Aouache, R., Biquard, L., Vaiman, D., Miralles, F. Oxidative stress in preeclampsia and placental diseases. Int J Mol Sci, 2018, 19(5), p. 1496.

4. Apel, F., Zychlinsky, A., Kenny, EF. The role of neutrophil extracellular traps in rheumatic diseases. Net Rev Rheumatol, 2018, 14(8), p. 467–475.

5. Azizieh, FY., Raghupathy, RG. Tumor necrosis factor-α and pregnancy complications: A prospective study. Med Princ Pract, 2015, 24(2), p. 165–170.

6. Brill, A., Fuchs, TA., Savchenko, AS., et al. Neutrophil extracellular traps promote deep vein thrombosis in mice. 2012, 10(1), p. 136–144.

7. Brinkmann, V., Reichard, U., Goosmann, C., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science, 2004, 303(5663), p. 1532–1535.

8. Canzoneri, BJ., Lewis, DF., Groome, L., Wang, Y. Increased neutrophil numbers account for leukocytosis in women with preeclampsia. Am J Perinatol, 2009, 26(10), p. 729–32.

9. Cotechini, T., Komisarenko, M., Sperou, A., et al. Inflammation in rat pregnancy inhibits spiral artery remodeling leading to fetal growth restriction and features of preeclampsia. J Exp Med, 2014, 211(1), p. 165–179.

10. Dai, J., El Gazzar, M., Li, GY., et al. Myeloid–derived suppressor cells: Paradoxical roles in infection and immunity. J Innate Immun, 2015, 7(2), p. 116–126.

11. Faas, MM., de Vos, P. Uterine NK cells and macrophages in pregnancy. Placenta, 2017, 56, p. 44–52.

12. Gandley, RE., Rohland, J., Zhou, Y., et al. Increased myeloperoxidase in the placenta and circulation of women with preeclampsia. Hypertension, 2008, 52(2), p. 387–393.

13. Gelber, SE., Brent, E., Redecha, P., et al. Prevention of defective placentation and pregnancy loss by blocking innate immune pathways in a syngeneic model of placental insufficiency. J Immunol, 2015, 195(3), p. 1129–1138.

14. Girardi, G. Complement activation, a  threat to pregnancy. Semin Immunopathol, 2018, 40(1), p. 103–111.

15. Gupta, AK., Hasler, P., Holzgreve, W., et al. Induction of neutrophil extracellular DNA lattices by placental microparticles and IL–8 and their presence in preeclampsia. Hum Immunol, 2005, 66(11), p. 1146–1154.

16. Gupta, AK., Joshi, MB., Philippova, M., et al. Activated endothelial cells induce neutrophil extracellular traps and are susceptible to NETosis-mediated cell death. 2010, 584(14), p. 3193–3197.

17. Hahn, S., Giaglis, S., Hoesli, I., Hasler, P. Neutrophil NETs in reproduction: From infertility to preeclampsia and the possibility of fetal loss. Front Immunol, 2012, 3, p. 362.

18. Holthe, MR., Staff, AC., Berge, LN., et al. Calprotectin plasma level is elevated in preeclampsia. Acta Obstet Gynecol Scand, 2005, 84(2), p. 151–154.

19. Kang, X., Zhang, X., Liu, Z., et al. Granulocytic myeloid–derived suppressor cells maintain feto–maternal tolerance by inducing Foxp3 expression in CD4+CD25– T cells by activation of the TGF-β/β–catenin pathway. Mol Hum Reprod, 2016, 22(7), p. 499–511.

20. Kim, SM., Park, JS., Norwitz, ER., et al. Circulating levels of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) correlate with the presence and severity of preeclampsia. Reprod Sci, 2013, 20(9), p. 1083–1089.

21. Köstlin, N., Kugel, H., Spring, B., et al. Granulocytic myeloid derived suppressor cells expand in human pregnancy and modulate T-cell response. Eur J Immunol, 2014, 44(9), p. 2582–2591.

22. Kropf, P., Baud, D., Marshall, SE., et al. Arginase activity mediates reversible T cell hyporesponsiveness in human pregnancy. Eur J Immunol, 2007, 37(4), p. 935–945.

23. Kucukgoz Gulec, U., Ozgunen, FT., Buyukkurt, S., et al. Comparison of clinical and laboratory findings in early– and late– onset preeclampsia. I Matern Fetal Neonatal Med, 2013, 26(12), p. 1228–1233.

24. Lampé, R., Szucs, S., Adány, R., Póka, R. Granulocyte superoxide anion production and regulation by plasma factors in normal and preeclamptic pregnancy. J Reprod Immunol, 2011, 89(2), p. 199–206.

25. Lampé, R., Kövér, Á, Scűcs, S., et al. Phagocytic index of neutrophil granulocytes and monocytes in healthy and preeclamptic pregnancy. J Reprod Immunol, 2015, 107, p. 26–30.

26. Lampé, R., Kövér, Á, Scűcs, S., et al. The effect of healthy pregnant plasma and preeclamptic plasma on the phagocytosis index of neutrophil granulocytes and monocytes of nonpregnant women. Hypertens Pregnancy, 2017, 36(1), p. 59–63.

27. Lee, KH., Kronbichler, A., Park, DD., et al. Neutrophil extracellular traps (NETs) in autoimmune diseases: A comprehensive review. Autoimmun Rev, 2017, 16(11), p. 1160–1173.

28. Lisonkova, S., Joseph, KS. Incidence of preeclampsia: Risk factors and outcomes associated with early–versus late–onset disease. Am J Obstet Gynecol, 2013, 209(6), p. 544.e1–544.e12.

29. Lynch, AM., Gibbs, RS., Murphy, JR., et al. Early elevations of the complement activation fragment C3a and adverse pregnancy outcomes. Obstet Gynecol, 2011, 117(1), p. 75–83.

30. Nadkarni, S., Smith, J., Sferruzzi–Perri, AN., et al. Neutrophils induce proangiogenic T cells with a regulatory phenotype in pregnancy. Proc Natl Acad Sci USA, 2016, 113(52), p. E8415–E8424.

31. Pelletier, M., Maggi, L., Micheletti, A., et al. Evidence for a cross–talk between human neutrophils and Th17 cells. Blood, 2010, 115(2), p. 335–343

32. Rafaeli–Yehudai, T., Imterat, M., Douvdevani, A., et al. Maternal total cell–free DNA in preeclampsia and fetal growth restriction: Evidence of differences in maternal response to abnormal implantation. PLoS One, 2018, 13(7), p. e0200360.

33. Ramma, W., Buhimischi, IA., Zhao, G., et al. The elevation in circulating anti–angiogenic factors is independent of markers of neutrophil activation in preeclampsia. Angiogenesis, 2012, 15(3), p. 333–340.

34. Regal, JF., Gilbert, JS., Burwick, RM. The complement system and adverse pregnancy outcomes. Mol Immunol, 2015, 67(1), p. 56–70.

35. Rodriguez–Lopez, M., Wagner, P., Perez–Vicente, R., et al. Revisiting the discriminatory accuracy of traditional risk factors in preeclampsia screening. PLoS One, 2017, 12(5), p. e0178528.

36. Roubalová, L., Vojtěch, J., Feyereisl, J., et al. Screening preeklampsie v I. trimestru těhotenství. Čes Gynek, 2019, 84(5), s. 361–370.

37. Ryu, BJ., Han, JW., Kim, RH., et al. Activation of NOD–1/ JNK/IL–8 signal axis in decidual stromal cells facilitates trophoblast invasion. Am J Reprod Immunol, 2017, 78(2).

38. Salazar Garcia, MD., Mobley, Y., Henson, J., et al. Early pregnancy immune biomarkers in peripheral blood may predict preeclampsia. J Reprod Immunol, 2018, 125, p. 25–31.

39. Ssemaganda, A., Kindinger, L., Bergin, P., et al. Characterization of neutrophil subsets in healthy human pregnancies. PLoS One, 2014, 9(2), p. e85696.

40. Sun, L., Mao, D., Cai, Y., et al. Association between higher expression of interleukin–8 (IL–8) and haplotype –353A/– 251A/+678T of IL–8 gene with preeclampsia: A case–control study. Medicine (Baltimore), 2016, 95(52), p. e5537.

41. Sur Chowdhury, C., Hahn, S., Hasler, P., et al. Elevated levels of total cell-free DNA in maternal serum samples arise from the generation of neutrophil extracellular traps. Fetal Diagn Ther, 2016, 40(4), p. 263–267.

42. Thalin, C., Hisada, Y., Lundström, S., et al. Neutrophil extracellular traps: Villains and targets in arterial, venous, and cancer–associated thrombosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2019, 39(9), p. 1724–1738.

43. Tsukimori, K., Fukushima, K., Tsushima, A., Nakano, H. Generation of reactive oxygen species by neutrophils and endothelial cell injury in normal and preeclamptic pregnancies. Hypertension, 2005, 46(4), p. 696–700.

44. Tsukimori, K., Tsushima A., Fukushima, K., et al. Neutrophil– derived reactive oxygen species can modulate neutrophil adhesion to endothelial cells in preeclampsia. Am J Hypertens, 2008, 21(5), p. 587–591.

45. Vlk, R. Matěcha, J. Drochýtek, V. Prevence preeklampsie – přehledový článek. Čes Gynek, 2015, 80(3), s. 229–235.

46. Wang, Y., Gu, Y., Philibert, L., Lucas MJ. Neutrophil activation induced by placental factors in normal and pre–eclamptic pregnancies in vitro. Placenta, 2001, 22(6), p. 560–565.

47. Wang, Y., Liu, Y., Shu, C., et al. Inhibition of pregnancy– associated granulocytic myeloid–derived suppressor cell expansion and arginase–1 production in preeclampsia. J Reprod Immunol, 2018, 127, p. 48–54.

48. Wójtowicz, A., Zembala–Szczerba, M., Babczyk, D., et al. Early- and late-onset preeclampsia: A  comprehensive cohort study of laboratory and clinical findings according to the new ISHHP criteria. Int J Hypertens, 2019, 2019, p. 4108271

49. Zhao, H., Kalish, F., Schulz, S., et al. Unique roles of infiltrating myeloid cells in the murine uterus during early to midpregnancy. J Immunol, 2015, 194(8), p. 3713–3722.

50. Zhong, LM., Liu, ZG., Zhou, X., et al. Expansion of PMN–myeloid derived suppressor cells and their clinical relevance in patients with oral squamous cell carcinoma. Oral Oncol, 2019, 95, p. 157–163.

Štítky
Dětská gynekologie Gynekologie a porodnictví Reprodukční medicína

Článek vyšel v časopise

Česká gynekologie

Číslo 3

2020 Číslo 3

Nejčtenější v tomto čísle
Kurzy Podcasty Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu, se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se