Роль бактериального эндотоксина в патогенезе преэклампсии | Мустафин И.Г., Курманбаев Т.Е., Юпатов Е.Ю., Набиуллина Р.М., Сафина Н.А., Мухаметзянова З.Р., Гуринович В.В., Саченок А.Н., Ажгирей З.В.

Введение

Преэклампсия (ПЭ) — мультисистемное осложнение беременности, характеризующееся наличием артериальной гипертензии после 20 нед. беременности, протеинурией и/или отеками и высокой частотой неблагоприятных исходов беременности для матери и плода. В патогенезе ПЭ большое значение имеют недостаточное ремоделирование спиральных артерий, оксидативный стресс, дисфункция эндотелия сосудов у матери и системное воспаление. В настоящее время принято различать 2 патогенетических варианта этого состояния: ПЭ с ранним (до 34 нед. беременности) и поздним (после 34 нед. беременности) началом¹.

Принято считать, что в патогенезе ранней ПЭ важную роль играет аномальная плацентация, в результате которой происходит недостаточное ремоделирование спиральных артерий и наблюдается гиперэкспрессия антиангиогенных факторов, таких как растворимая fms-подобная тирозинкиназа 1 (sFLT-1) и растворимый эндоглин (sENG). Развитие поздней ПЭ связано с ишемией плаценты за счет снижения ее кровоснабжения. При этом процесс плацентации не страдает. В развитии ПЭ с поздним началом важную роль играют состояние сердечно-сосудистой системы и особенности гемодинамики у матери1. Факторами риска ПЭ считают первые роды, многоплодную беременность, возраст первородящей старше 35 лет, наличие ПЭ в анамнезе или у ближайших родственников по материнской линии, ожирение, сахарный диабет, хроническую артериальную гипертензию, аутоиммунные заболевания, врожденные тромбофилии, заболевания почек1.

В последнее время исключительная роль аномальной плацентации в патогенезе ПЭ ставится под сомнение [1]. Ряд авторов предлагает рассматривать ПЭ как одно из проявлений инсулинорезистентности [2]. В результате проведенных транскриптомных исследований установлено, что в реализации ПЭ принимают участие порядка 1500 генов, которые регулируют совершенно различные процессы: артериальное давление, апоптоз, рост и развитие плода, секрецию гормонов, метаболизм, гомеостаз и клеточную передачу. Большая часть генов регулирует процессы транскрипции, меньшая — экспрессируется плацентой. Кроме этого, установлено, что профиль экспрессии клеток трофобласта зависит от пола — мужской пол плода характеризуется провоспалительным профилем [1]. Ряд авторов также отмечает сходство транскриптомов плаценты при ПЭ и транскриптомов женщин с сердечно-сосудистыми заболеваниями [3]. В исследовании A.P. Yadama et al. [4] установлено, что изменение транскриптома крови беременной наблюдается в доклиническую стадию ПЭ. Помимо этого, Z. Ren et al. [5] продемонстрировали различные наборы функциональных генов, участвующих в реализации тяжелой ранней и поздней ПЭ.

Остается нерешенным вопрос прогнозирования ПЭ. Установлено, что чувствительность допплерометрической оценки параметров кровотока в маточных артериях с целью прогнозирования ранней ПЭ составляет 33,3–45% с частотой ложноположительных результатов 10% [6]. Ряд авторов описывает увеличение количества плацентарных экзосом, содержащих sFLT-1, sENG [7]. Кроме того, с помощью протеомного анализа установлено, что в различные сроки гестации обнаруживаются различные маркеры ПЭ: в сроки 16–22 нед. — матриксная металлопротеиназа (MMP) 7 и комплекс гликопротеинов IIbIIIa (чувствительность 71%); в сроки 22–28 нед. — иммуноглобулиноподобный лектин 6, связывающий сиаловую кислоту (siglec-6), и активин А (чувствительность 81%); в более поздние сроки — siglec-6 (чувствительность 85%) [8]. По мнению ряда авторов, увеличение содержания MMP-2, снижение уровня ММР-9 и, соответственно, увеличение соотношения ММР-2/ММР-9 на сроках гестации 11–13 нед. служат надежным маркером развития ПЭ [9, 10].

В представленной работе мы попытались рассмотреть патогенез ПЭ как полисистемного заболевания, зависящего от состояния макроорганизма. Выше было отмечено, что системное воспаление представляет собой одно из важных звеньев патогенеза ПЭ. Существует множество различных теорий, объясняющих развитие системного воспаления на фоне ПЭ. В настоящей статье нам бы хотелось остановиться на роли эндотоксина грамотрицательной (Грам (-)) микрофлоры.

Биологическая роль липополисахаридов в организме человека

Эндотоксин представляет собой липополисахарид (ЛПС), состоящий из липида А (6 ацильных цепей, присоединенных к фосфорилированному дисахариду), соединенного с «ядром» (короткая углеводная цепь с различными модификациями) и О-антигеном (длинная линейная цепь углеводов). Эндотоксин — основной компонент наружной мембраны Грам (-) бактерий, высвобождающийся при их гибели или в процессе их жизнедеятельности путем экзоцитоза в виде микровезикул на поверхности наружной мембраны [11]. Следует отметить, что термин «эндотоксин» не совсем верен. Первоначально ЛПС именовали так, чтобы отличить от прочих «экзотоксинов», выделяемых бактериями. В настоящее время установлено, что эндотоксин продуцируют бактерии, а его токсичность обусловлена реакцией на него макроорганизма, а не цитотоксичностью. Поскольку ЛПС составляет большую часть поверхности Грам (-) бактерий, то в процессе онтогенеза многие клетки макроорганизмов развили на своей поверхности рецепторы, взаимодействие которых с ЛПС в минимальных концентрациях приводит к выраженному иммунному ответу, направленному на уничтожение агента — продуцента ЛПС. Однако при высоком уровне иммунного ответа развиваются системная воспалительная реакция, септический шок и смерть, а длительная циркуляция ЛПС в крови способствует развитию воспалительных реакций, наблюдаемых при различных хронических заболеваниях. Источники ЛПС — микрофлора кишечника, полости рта, мочевыводящих путей [12].

Слизистая оболочка кишечника служит механическим и функциональным барьером, предотвращающим попадание микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности из кишечника в системный кровоток. Кроме того, она играет важную роль в процессе иммунной защиты, поскольку содержит около 60% всех лимфоцитов организма, наибольшее число которых находится в активированном состоянии [13, 14]. В норме на проницаемость кишечного барьера влияют состояние плотных щелевых контактов между клетками слизистой оболочки, иммунный барьер (секреторный IgA, лимфоциты слизистой оболочки и мезентериальные лимфатические узлы), а также состояние системного иммунитета [15].

Эндотоксины, продуцируемые различными видами Грам (-) микроорганизмов, отличаются друг от друга структурой О-антигена, который определяет антигенность эндотоксина, и липида А, который связывается с рецептором MD2/TLR4 (комплекс миелоидного фактора дифференцировки 2 и толл-подобного рецептора 4) на поверхности клеток и, следовательно, определяет реактогенность ЛПС [12]. Реактогенность ЛПС варьирует в зависимости от состава липида А, а также от вида бактерий, штамма и условий окружающей среды [12, 16–18]. Например, Pseudomonas aeruginosa при наличии муковисцидоза изменяет структуру своего липида А с 5 до 6 ацильных цепей, в результате чего гексаацилированный ЛПС активирует рецепторы MD2/TLR4 значительно сильнее, чем пентаацилированный ЛПС [17]. ЛПС Escherichia coli имеет 6 ацильных цепей в липиде А, вследствие чего индуцирует выраженную воспалительную реакцию [18]. В кишечнике человека содержится около 1 г эндотоксина. Чувствительность к ЛПС у человека выше, чем у других млекопитающих [11].

В результате нарушения кишечного барьера в системный кровоток попадает избыточное количество ЛПС, чему способствуют нарушение перистальтики кишечника и уменьшение количества просветных желчных кислот, которые являются супрессором избыточного бактериального роста [19]. ЛПС попадает в систему портальной вены, затем в печень, где он захватывается клетками Купфера, имеющими на своей поверхности TLR-4 рецепторы, и выводится из кровотока. Однако в случае уже имеющейся системной эндотоксинемии и, как следствие, системной активации нейтрофилов в синусоидах печени наблюдается лейкоцитарная инфильтрация, которая приводит к ишемии синусоидальных пространств печени и дисфункции клеток Купфера. Помимо этого, системная эндотоксинемия приводит к увеличению содержания фактора некроза опухоли α (ФНО-α), который блокирует фагоцитоз клетками Купфера. В результате перечисленных процессов нарушается связывание ЛПС [20, 21].

Клетки Купфера — иммунокомпетентные клетки семейства макрофагов, расположенные в ретикуло-эндотелиальной системе печени. Они регулируют иммунный гомеостаз печени посредствам фагоцитоза и антигенпрезентации [22]. Поскольку ЛПС появляется в организме с начала заселения кишечника, в физиологических условиях к нему развивается иммунная толерантность клеток Купфера. Однако в случае патологии происходит чрезмерная активация макрофагов печени [23]. При этом некоторые продукты кишечной микробиоты, такие как триптамин и индол-3-ацетат, снижают уровень провоспалительных цитокинов в макрофагах путем активации арильных углеводородных рецепторов [24]. Желчные кислоты, такие как хенодезоксихолевая и дезоксихолевая, при развитии холестаза способны активировать криопирин (NLRP3) в клетках Купфера, вследствие чего повышается проницаемость кишечного барьера, изменяется состав микробиоты кишечника, а значит, и уровень поступающего ЛПС [25].

Установлено, что ЛПС по-разному влияет на протеомику ткани печени во время беременности и вне ее: внутривенное введение ЛПС беременным крысам вызывало активацию 114 генов (гены метаболизма лекарств и ксенобиотиков цитохрома Р450, метаболизма стероидных гормонов, химического канцерогенеза, метаболизма тирозина, ретинола, глицина, серина и треонина) и подавление 157 генов, а вне беременности — 343 и 386 генов соответственно [26].

Реактогенность эндотоксина реализуется через запуск воспалительной реакции путем соединения с рецептором TLR4 (с корецептором MD2) на поверхности клеточной мембраны, что приводит к активации транскрипции NF-κB (nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B-cells), в результате которой происходит активный синтез провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α, интерлейкин (ИЛ) 6 и про-ИЛ-1β [27]. При попадании эндотоксина в кровоток он связывается с липополисахаридсвязывающим белком, который представляет собой растворимый белок плазмы, облегчающий перенос ЛПС на мембраносвязанный рецептор CD14, необходимый для переноса ЛПС на TLR4. Внутриклеточный ЛПС также может напрямую активировать каспазу-4 или каспазу-5, которые влияют на активность каспазы-1, способной расщеплять про-ИЛ-1β до ИЛ-1β. Активированные каспаза-1 и каспаза-11 влияют на гасдермин D, который облегчает экзоцитоз ИЛ-1β, вызывая гибель клеток путем пироптоза [27, 28]. Эндотоксин также способен связываться с другими рецепторами на поверхности клеток, такими как RAGE, TREM2, рецепторы-мусорщики макрофагов и интегрины β2 (CD11а/CD18, CD11b/CD18 и CD11c/CD18) [12]. C.M. Sandiego et al. [29] опубликовали исследование, в котором 8 здоровым добровольцам вводили внутривенно эндотоксин в концентрации 1 нг/кг, что вызывало повышение уровня провоспалительных цитокинов в периферической крови (ФНО-α, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10), ухудшение общего состояния (усталость, головная боль, миалгии), а также снижение мотивации. По данным позитронно-эмиссионной томографии обнаруживалась выраженная глиальная реакция различных отделов головного мозга.

Эндотоксин присутствует в плазме здоровых людей в очень вариабельных количествах от 0,01 до 0,5 ЕЭ/мл (в среднем 0,1±0,2 ЕЭ/мл), что эквивалентно величине от 1 до 50 пг/мл [30]. Уровень эндотоксина оценивается в единицах эндотоксина по данным LAL-теста (тест лизата амебоцитов Limulus), что является мерой его активности, а не количества ЛПС. Следует отметить, что тест не обладает высокой спе­ци­фичностью при работе с плазмой, на его результат влияют правильность выполнения пре­аналитического этапа, продуцент эндотоксина, а также наличие (1,3)-β-D-глюканов, различных сериновых протеаз, липополисахаридсвязывающего белка [31, 32].

Роль ЛПС в развитии ПЭ

Принято считать, что беременность сопровождается состоянием «физиологической» иммуносупрессии за счет ряда изменений, направленных на поддержание баланса между толерантностью к плоду-аллотрансплантату и защитой от инфекционных агентов [33]. Рядом омиксных исследований установлено, что во время беременности наблюдается повышенная функциональная активность нейтрофилов и моноцитов, сравнимая с таковой при сепсисе [34].

M. Farias‑Jofre et al. [35] обнаружили, что фагоцитирующая активность нейтрофилов в отношении E. coli значительно выше во время беременности, чем у небеременных женщин. Продукция активных форм кислорода нейтрофилами и моноцитами у беременных также выше по сравнению с небеременными пациентками. Установлено также, что стимуляция лейкоцитов ЛПС вызывает активацию различных подтипов моноцитов и нейтрофилов: ИЛ-6+ и MIP-1α+ моноциты, ИЛ-1β+ и MIP-1β+ нейтрофилы. Также было установлено, что стимуляция эндотоксином способствует увеличению экспрессии клетками тканевого фактора (CD 142), ИЛ-6 и ИЛ-1.

Следует отметить, что во время беременности создаются все предпосылки для увеличения проницаемости кишечного барьера и развития эндотоксинемии, такие как нарушение пассажа желчи и кишечного содержимого. Как уже указывалось выше, желчь оказывает важное регулирующее действие на кишечный микробиом, нарушение ее пассажа приводит к размножению микрофлоры, обладающей высокой способностью к транслокации, а также синтезирующей побочные токсические продукты, оказывающие системное влияние, например триметиламин-N-оксид, который обладает провоспалительным, протромботическим и нефротоксическим действием. Задержка пассажа кишечного содержимого создает условия для бактериальной транслокации [19–21]. Следует отметить, что экспериментальная модель ПЭ у животных достигается путем введения эндотоксина [36, 37]. Как уже указывалось выше, источником эндотоксина может быть микрофлора кишечника, полости рта, а также мочевыводящих путей.

В исследовании J. Wang et al. [38], посвященном изучению микробиома кишечника у беременных (n=96: 48 с ПЭ, 48 без гипертензивного синдрома), установлено, что у пациенток с ПЭ уровень ЛПС в фекалиях и плазме был повышен. Авторы связывают данный факт с изменением микробиома кишечника и преобладанием микроорганизмов, способных вырабатывать провоспалительные агенты. Кроме того, обнаружено увеличение в плазме важного кишечного метаболита триметиламин-N-оксида, что служит прогностически неблагоприятным фактором развития повреждения сердца и почек.

В исследовании К.Р. Бондаренко и др. [39, 40] обнаружено десятикратное увеличение уровня ЛПС в крови беременных с ПЭ по сравнению с беременными без гипертензивного синдрома. При этом автор указывает на важную роль эндотоксинемии в патогенезе ПЭ.

Нами также было проведено исследование с участием 105 беременных в III триместре, из которых у 65 установлена ПЭ. Обнаружено, что содержание микровезикул, содержащих ЛПС, у беременных с ПЭ, особенно с ее тяжелыми формами, в 6 раз превышает значения у беременных без гипертензивного синдрома [41].

В исследовании M. Nordqvist et al. [42] с участием 70 149 беременных показано, что назначение продуктов, обогащенных лактобактериями, снижает риск развития ПЭ. Данный факт связан со снижением уровня ЛПС за счет изменения микробиома кишечника.

В работах ряда авторов показана взаимосвязь между периодонтитом и развитием ПЭ [43, 44], поскольку в развитии периодонтита участвуют Грам (-) микроорганизмы.

Установлено, что при развитии инфекций мочевыводящих путей (ИМП) значительно увеличивается сывороточный уровень эндотоксина [45]. ИМП занимают лидирующее место среди инфекционной патологии, осложняющей течение беременности. Наиболее частым возбудителем ИМП является Грам (-) микрофлора семейства Enterobacteriaceae. Отмечено, что за последние 20 лет частота ИМП увеличилась приблизительно в 4 раза [46]. Следует отметить, что заболевания почек являются фактором риска развития ПЭ1. На наш взгляд, данный факт может быть связан с наличием инфекционного агента в органах мочеполовой системы, продуцирующего ЛПС. Последний способен вызывать повреждение почек [47] и поддерживать системный воспалительный ответ, который является важным в патогенезе ПЭ.

Заключение

Таким образом, ЛПС Грам (-) микроорганизмов, на наш взгляд, имеет важное значение в патогенезе ПЭ: он способен активировать и поддерживать воспалительный ответ, оказывать прямое повреждающее действие на эндотелий, активировать оксидантный стресс. Поскольку источниками ЛПС Грам (-) микроорганизмов может служит микрофлора кишечника, ротовой полости и мочевыводящих путей, с целью профилактики ПЭ, на наш взгляд, необходимо на этапе планирования беременности проводить санацию очагов инфекции. Важно также поддерживать нормальное состояние микробиома кишечника, поскольку его изменение служит основой для развития эндотоксинемии, а также увеличения синтеза побочных продуктов, таких как триметиламин-N-оксид, способствующих прямому повреждению сердца, почек и сосудов.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Мустафин Ильшат Ганеевич — д.м.н., профессор, заведующий кафедрой биохимии и клинической лабораторной диа­гностики ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Мин­здрава России; 420015, Россия, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49; ORCID iD 0000-0001-9683-3012

Курманбаев Тимур Ерланович — к.м.н., старший преподаватель кафед­ры акушерства и гинекологии Военно-медицинской академии; 194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6, литера Ж; ORCID iD 0000-0003-0644-5767

Юпатов Евгений Юрьевич — д.м.н., доцент, зав. кафедрой акушерства и гинекологии КГМА — филиала ФГБОУ ДПО РМАНПО Мин­здрава России; 420012, Россия, г. Казань, ул. Муштари, д. 11; ORCID iD 0000-0001-8945-8912

Набиуллина Роза Муллаяновна — к.м.н., доцент кафед­ры биохимии и клинической лабораторной диа­гностики ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Мин­здрава России; 420015, Россия, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49; ORCID iD 0000-0001-5942-5335

Сафина Нелли Ахметовна — к.б.н., ассистент кафед­ры биохимии и клинической лабораторной диа­гностики ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Мин­здрава России; 420015, Россия, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49; ORCID iD 0000-0002-2231-3716

Мухаметзянова Зарина Рамисовна — аспирант кафед­ры биохимии и клинической лабораторной диа­гностики ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Мин­здрава России; 420015, Россия, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49; ORCID iD 0000-0002-7525-7455

Гуринович Владлен Васильевич — курсант 6-го курса специального факультета Военно-медицинской академии; 194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6, литера Ж; ORCID iD 0009-0005-0113-0178

Саченок Алексей Николаевич — курсант 6-го курса специального факультета Военно-медицинской академии; 194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6, литера Ж; ORCID iD 0009-0006-0556-8684

Ажгирей Захар Владимирович — курсант 6-го курса специального факультета Военно-медицинской академии; 194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6, литера Ж; ORCID iD 0009-0004-2593-8465

Контактная информация: Курманбаев Тимур Ерланович, e-mail: timka_rus@inbox.ru

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 04.03.2025.

Поступила после рецензирования 27.03.2025.

Принята в печать 21.04.2025.

ABOUT THE AUTHORS:

Il’shat G. Mustafin — Dr. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department of Biochemistry and Clinical Laboratory

Diagnosis, Kazan State Medical University; 49, Butlerov str., Kazan, 420012, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-9683-3012

Timur E. Kurmanbaev — C. Sc. (Med.), Senior Teacher at the Department of Obstetrics and Gynecology, Military Medical Academy; 6Zh, Academician Lebedev str., St. Petersburg, 194044, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-0644-5767

Evgenyi Yu. Yupatov — Dr. Sc. (Med.), Assistant Professor, Head of the Department of Obstetrics and Gynecology, Kazan State Medical Academy — Branch of the Russian Medical Academy of Continuous Professional Education; 11, Mushtari str., Kazan, 420012, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-8945-8912

Roza M. Nabiullina — C. Sc. (Med.), Assistant Professor of the Department of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnosis, Kazan State Medical University; 49, Butlerov str., Kazan, 420012, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-5942-5335

Nelly A. Safina — C. Sc. (Biol.), Teaching Assistant at the Department of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnosis, Kazan State Medical University; 49, Butlerov str., Kazan, 420012, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-2231-3716

Zarina R. Mukhametzyanova — Postgraduate Student, Department of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnosis, Kazan State Medical University; 49, Butlerov str., Kazan, 420012, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-7525-7455

Vladlen V. Gurinovich — 6th Year Military Student of the Special Faculty, Military Medical Academy; 6Zh, Academician Lebedev str., St. Petersburg, 194044, Russian Federation; ORCID iD 0009-0005-0113-0178

Alexey N. Sachenok — 6th Year Military Student of the Special Faculty, Military Medical Academy; 6Zh, Academician Lebedev str., St. Petersburg, 194044, Russian Federation; ORCID iD 0009-0006-0556-8684

Zakhar V. Azhgirey — 6th Year Military Student of the Special Faculty, Military Medical Academy; 6Zh, Academician Lebedev str., St. Petersburg, 194044, Russian Federation; ORCID iD 0009-0004-2593-8465

Contact information: Timur E. Kurmanbaev, e-mail: timka_rus@inbox.ru

Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned.

There is no conflict of interest.

Received 04.03.2025.

Revised 27.03.2025.

Accepted 21.04.2025.

¹Преэклампсия. Эклампсия. Отеки, протеинурия и гипертензивные расстройства во время беременности, в родах и послеродовом периоде. Клинические рекомендации. (Электронный ресурс.) URL: https://cr.minzdrav.gov.ru/view-cr/637_2 (дата обращения: 15.03.2025).