Противомикробные пептиды в женском репродуктивном тракте: критический компонент иммунного барьера слизистой оболочки с физиологическими и клиническими проявлениями.

 

Автор: Виктория Л. Ярбро. Университет Аризонского медицинского колледжа, Феникс, США.

 

На границе внешней среды и поверхности слизистой оболочки женского репродуктивного тракта (FRT) лежит первая линия защиты от инвазии патогенов, которая включает в себя антимикробные пептиды (AMP). Она состоит из уникального класса многофункциональных амфипатических молекул. AMP использует широкий спектр функций для ограничения микробной инвазии и репликации в клетках хозяина, а также независимо модулирует иммунную систему, ослабляет воспаление и поддерживает гомеостаз тканей.

AMP представляют собой амфипатические пептиды, которые нацеливают микробы на разрушение и сохраняются во всех живых организмах.Некоторые из них индуцируются в эпителии слизистой оболочки и иммунными клетками. Экспрессия AMP также находится под влиянием половых гормонов, изменяющихся во время менструального цикла и зависящих от вагинального микробиома. AMP может предотвратить заражение передаваемыми половым путем и оппортунистическими патогенами женских репродуктивных тканей, хотя возникающее понимание вагинального дисбактериоза предполагает индукцию уникального профиля AMP с повышенной восприимчивостью к этим патогенам. Во время беременности AMP являются ключевыми иммунными эффекторами фетальных мембран и плаценты и дисрегулированы в состояниях внутриутробной инфекции и других осложнений беременности.На уровне FRT AMP служат для подавления половых и вертикально передаваемых инфекции, а также заболеваний, вызванных оппортунистическими бактериями, грибами, вирусами, простейшими и в том числе во время менструации и беременности. AMP относительно невосприимчивы к механизмам резистентности, применяемым быстро развивающимися патогенами, и играют ключевую роль в барьерной функции и защите организма во всем FRT. AMP широко эффективны против бактерий, грибов, вирусов и простейших, поэтому актуален термин «эндогенные антибиотики». AMP также обладает иммуномодулирующими свойствами через регуляцию, сигнализацию клеток, активацию иммунных клеток и индуцирование хемотаксиса к повреждениям и / или инфекционным сайтам. Гомеостаз ткани поддерживается посредством регуляции путей АМП, инициирующих дифференцировку клеток, заживление ран и ангиогенез.Общие механизмы действия AMP и защиты хозяев в женском репродуктивном тракте (FRT). AMP в основном секретирует женская ретикулярная эпителиальные клетки (FRT EC) и нейтрофилы (ПМНЫ) после воздействия воспалительного или микробного стимула. Эти АМР затем демонстрирует разнообразные виды деятельности, которые включают восстановление раны, антиэндотоксиновая активность, бактериологическая опсонизация, ингибирование активности протеазы и участие в прямом уничтожении микробов (бактерии, вирус, грибы и паразиты). Были предложены и изображены различные модели разрушения бактериальной мембраны (ствола, образование тороидальной породы и мицеллы); они включают связывание AMP с липидными фрагментами в мембране, что приводит к гибели бактерий.Другим механизмом является специфическое нацеливание компонентов поверхности клетки и внутриклеточных белков AMP.
Механизм иммуномодуляции включает активацию врожденного иммунного ответа, который может влиять на факторы, включая уровень воспаления, клеточной дифференцировки, активацию и инициирование адаптивной иммунной реакции. AMP также индуцирует хемотаксис, тучные клетки, моноциты / макрофаги, нейтрофилы, лимфоциты и дендритные клетки в месте заражения, что приводит к контролируемому воспалению.

Выяснение механизмов нацеливания для нижних эукариотов, включая грибы и простейшие, было более сложным, поскольку их клеточная мембрана электрически нейтральна, подобно человеку. В то время как в нескольких исследованиях было установлено, что AMP нацелены на маннаны в грибковой клеточной стенке или специфических поверхностных рецепторах ( Harris et al. , 2009b ), кажется, что нацеливание AMP специфично для каждого гриба. Protozoa представляют собой дополнительные препятствия для AMP, так как многие подвергаются фазе накопления и внутриклеточной стадии паразитизма, а также продуцируют поверхностные протеазы ( Rivas et al. , 2009 ). Среди всех классов микроорганизмов взаимодействие AMP с простейшими является наименее понятным ( Pretzel et al. , 2013 ).

AMP демонстрирует множество антимикробных активностей против вирусов (обзор Wilson и др. (2013) ). Для зараженных вирусов (т.е. HSV) AMP нацеливают поверхностные антигены гликопротеина, которые опосредуют прикрепление и слияние с клетками-хозяевами. Для незараженных вирусов (например, HPV) AMP нацелены на процессы вирусной записи, развязки, репликации или эвакуации ( Gounder et al. , 2012 ). Таким образом, AMP обычно препятствует вирусной адсорбции или проникновению в клетки-хозяева, что ограничивает вирусную инфекцию.

 

AMP-экспрессия, распределение и барьерная функция в FRT
Оптимизированный как барьерный сайт, так и эксклюзивный сайт размножения, ФРТ оспаривается дифференциацией несобственного друга (плода) от врага (патогена). Чтобы сбалансировать эту дихотомию, анатомия FRT разделяется на два отделения, которые позволяют функциональное разделение развития плода (верхняя FRT) из внешней среды (нижняя FRT). Влагалище и эктоцервикс составляют нижний FRT, состоящий из кератинизированного, стратифицированного плоского эпителия. Эндоцервикс, матка и фаллопиевые трубки содержат верхний FRT, состоящий из одного слоя столбчатого эпителия. Эти отделения анатомически разделены на уровне шейки матки, и эта граница называется «зоной трансформации» (см. ( Hafez, 1982 )).

Сотовые структуры и физиология играют решающую роль в барьерной функции и реакции FRT на внешние стимулы (см. Quayle (2002) и Wira et al. (2005) ). Стратифицированный плоскоклеточный эпителий нижнего FRT многослойный и покрыт разреженными микроворсинами ( Hafez, 1982 ; Hjelm et al. , 2010 ), тогда как верхний FRT представляет собой однослойный, поляризованный столбчатый эпителий, сильно текстурированный микровиллиями и ресничками ( Hafez, 1982 ; Blaskewicz et al. , 2011 ). Как маточные, так и вагинальные ЭК экспрессируют межклеточные соединения, в том числе плотные соединения, адгезивные соединения и десмосомы, которые образуют непроницаемый барьер для химического, механического и микробного оскорбления ( Hjelm et al. , 2010 ; Blaskewicz et al. , 2011 ). На трансепителиальную целостность этих соединений влияют эстроген, кальций, факторы роста, воспалительные медиаторы и патогены ( Blaskewicz et al. , 2011 ). Вклад в систему барьера слизистой оболочки представляет собой массив иммунных клеток, которые дифференциально экспрессируются через FRT (рассмотрен в Bouman et al. (2005) , Wira и др. (2005) и Yang et al. (2011) ). Более того, эпителиальные и иммунные клетки слизистой оболочки экспрессируют PRR для восприятия и реагирования на потенциальные патогены, которые слишком близки ( Aflatoonian and Fazeli, 2008 ; Yu et al. , 2009 ). Кроме того, богатая AMP слизь, полученная из эндоцервикальных желез и вагинальных секретов, купает нижний FRT и ослабляет эффекты механического напряжения, обеспечивая дополнительный слой барьерной защиты ( Becher et al. , 2009 ; Radtke et al. , 2012 ).

Подобно другим местам слизистой оболочки и кожи, FRT обладает уникальным набором AMP, специально предназначенным для микробных атак на этом барьерном участке. На сегодняшний день AMP, выраженный в FRT, включает дефенсины, кателицидин, белки молочной кислоты, лизоцим, белки S100, лектины C-типа, белки метаболизма железа и киноцидины (фиг.4). Недавно появились новые данные о том, что в FRT имеются дополнительные AMP (т.е. гистоны, BPI, TSP-1, липофилин, цистатин A, убиквитин и фосфолипаза A2) ( Wira et al. , 2011 )

Лизоцим
Первоначально описанный в 1922 году Александром Флемингем за его способность «лизировать» бактериальные колонии, лизоцим считается первым человеческим AMP, обнаруженным ( Ganz, 2003a , b ). В FRT лизоцим экспрессируется в шейке матки ( Eggert-Kruse et al. , 2000 ; Keller et al. , 2007 ) и влагалище (см. Статью Wira et al. (2011) ). Лизоцим также хранится в первичных, вторичных и третичных гранулах нейтрофилов ( Faurschou and Borregaard, 2003 ). Хотя экспрессия лизоцима не сообщалась из эпителия эндометрия или стромальных клеток, он выражен в массиве патологий эндометрия, связанных с полученными из макрофагов пенами и гистиоцитами, полученными из моноцитов ( Kim et al. , 2002 ; Fukunaga and Iwaki, 2004 ). Лизоцим индуцирует деградацию бактериальной стенки путем гидролиза 1,4 гликозидных связей, обнаруженных в пептидогликане, в основном грамотрицательных бактерий ( Wiesner and Vilcinskas, 2010 ). Учитывая, что наружная клеточная мембрана защищает пептидогликан в грамотрицательных клеточных стенках бактерий, лизоцим относительно неэффективен в отношении этой группы бактерий ( Wiesner and Vilcinskas, 2010 ). Несмотря на обширную историю лизоцима и известно, что он является компонентом цервикавагинального лаважа (CVL) и практически всех жидкостей человеческого тела, точная роль лизоцима в FRT не установлена ??( Chimura et al. , 1993 ; Eggert-Kruse et al. , 2000 ; Hein et al. , 2001 ).

Гормональная регуляция AMP в FRT
FRT очень чувствителен к эндокринной регуляции по оси гипоталамо-гипофизарно-яичников и как продукты этих тканей, AMP следуют примеру. Мезенхимальный опорный каркас верхней и нижней FRT состоит из соединительной ткани lamina propria и muscularis. Двунаправленная связь между стромой и эпителием продолжается на оставшуюся часть жизни женщины и диктует большую часть деятельности FRT EC (пересмотрен в Kurita (2011) ). Например, пролиферация и дифференцировка эпителиальных клеток эндометрия регулируется стимуляцией эстрогенами и прогестероном основных стромальных клеток. EC реагируют непосредственно на эти гормоны, чтобы секретировать AMP ( Cunha et al. , 2004 ).

Исследователи предложили «окно уязвимости» во время секреторной фазы менструального цикла, когда иммунная система ФРТ ослаблена под влиянием половых гормонов, возможно, чтобы позволить прохождение спермы, и в это время существует повышенный риск заражения STI ( Wira и Веронезе, 2014 ). Возможно, чтобы противостоять снижению иммунной реакции FRT в течение этого периода времени, многие AMP повышены в верхнем FRT (рис.5). К ним относятся HNP1-3 ( Shust et al. , 2010 ), HD5 ( Quayle et al. , 1998 ), HBD1 ( Fleming et al. , 2003 ), HBD3 ( King et al. , 2003b , Shust et al. , 2010 ) , SLPI ( Casslen et al. , 1981 ; King et al. , 2000 ; Fleming et al. , 2003 ) и Elafin ( King et al. , 2003b , Ghosh et al. , 2010 ). Было показано, что HE4 экспрессируется во время секреторной фазы в эпителиальных клетках эндометрия, но другие фазы менструального цикла не исследовались ( Yanaihara et al. , 2004 ). И наоборот, по неизвестным причинам пики HBD4 во время пролиферативной фазы ( King et al. , 2003b ) и HBD2 являются самыми высокими во время менструаций ( Fleming et al. , 2003 ). Пики лактоферрина во время менструаций, вероятно, в ответ на пролитие железоносных эритроцитов ( Cohen et al. , 1987 ). Элафин также достигает пика во время менструации, но увеличение экспрессии начинается поздно в секреторной фазе, готовящейся к деградации и восстановлению ткани тканей во время менструаций ( King et al. , 2003a ). Экспрессия S100A8 / A9 регулируется во время пролиферативной и секреторной фаз, чтобы ингибировать рост микроорганизмов ( Kunimi et al. , 2006 ). Экспрессия LL-37 регулируется витамином D и не зависит от половых гормонов ( Gombart et al. , 2007 ), и лизоцим не изменяется во время менструального цикла ( Shust et al. , 2010 ). Эта циклическая регуляция экспрессии AMP отменяется у оральных контрацептивных препаратов и пользователей внутриматочного устройства левоноргестрела и, как правило, плато между естественной максимальной экспрессией и надиром ( Fleming et al. , 2003 ; King et al. , 2003b , Shust et al. , 2010 ). SLPI и LL-37 заметно снижаются у женщин в постменопаузе, хотя депрессия в LL-37, вероятно, связана с дефицитом витамина D в процессе старения, а не с дефицитом эстрогена ( Shimoya et al. , 2006 ; Holick, 2007 ). Кроме того, неизвестно, какое влияние оказывает заместительная гормональная терапия на экспрессию AMP в FRT.

AMP и микробиома FRT
Хотя уже давно признано, что нижняя FRT содержит разнообразную популяцию местных бактерий, парадигма, что верхняя FRT стерильна, сдвинулась из-за недавних метагеномных исследований. Эти исследования показали, что верхний FRT, включая плаценту, обладает уникальным микробиомом ( Aagaard et al. , 2014 ). На уровне влагалища бактериальные симбионты предотвращают рост и инвазию патогенных микроорганизмов посредством конкурентного исключения. Эта популяция комменсальных бактерий разнообразна, но в ней обычно доминируют члены Lactobacillus spp. ( Ma et al. , 2012 ), которые идеально подходят для микроокружения влагалища.

Из Lactobacillus spp. L. iners , L. crispatus , L. gasseri и L. jenesii доминируют в вагинальной микробиоте (VMB) у большинства здоровых женщин и представлены в трех доминирующих типах сообщества (CST) ( Ravel et al. . , 2011 ). В то время как это представляет собой порядок преобладания среди общего женского населения, существуют значительные различия между различными этническими группами ( Ravel et al. , 2011 ). В то время как вариант CST, как они были обозначены ( Gajer et al. , 2012 ), состоит из разнообразных факультативных и строго анаэробных бактерий, включая Atopobium, Corynebacterium, Anaerococcus, Peptoniphilus, Prevotella, Gardnerella, Sneathia, Eggerthella, Finegoldia и Mobiluncus SPP. а также другие ( Ravel et al. , 2011 ). Примечательно, что Lactobacilli по- прежнему вносят свой вклад в этот вариант CST, хотя и в меньшей степени ( Ravel et al. , 2011 ).

Хотя динамика этих сообществ колеблется в течение всей жизни женщины в ответ на генетические факторы, эндокринные изменения и образ жизни (например, сексуальная активность, гигиена и т. Д.). Профиль VMB часто смещается во время менструации, а затем возвращается к своему предыдущему относительно относительному составу во время пролиферативной и секреторной фаз ( Brotman et al. , 2014 ). VMB также переносится во время беременности на менее разнообразный и более близкий к LST субъект Lactobacillus ( Romero et al. , 2014 ). Несмотря на то, что предполагалось, что первая микробная инокуляция возникла во время рождения под воздействием микробиологического, внематочного мира, теперь известно, что как плацента, так и плод обладают уникальными микробиомами ( Dominguez-Bello et al. , 2010 ; Aagaard et al. , 2014 ). Ранняя неонатальная микробиота дополнительно формируется способом доставки ( Dominguez-Bello et al. , 2010 ). Младенцы, рожденные вагинально, колонизируются бактериями, которые очень напоминают их матери ВМБ, тогда как младенцы, рожденные кесаревым сечением, колонизируются бактериями, представляющими кожу ( Dominguez-Bello et al. , 2010 ). Материнский эстроген, временно циркулирующий у новорожденных после рождения, стимулирует выработку гликогена в вагинальном эпителии новорожденных, таким образом, вначале благоприятствует Lactobacillus ( Hill et al. , 1995 ). Тем не менее, этот эстроген метаболизируется в первые несколько недель жизни и остается низким до уровня. За это время нижний FRT сильно населен анаэробами, включая Prevotella spp., Некоторые аэробы, и низкий уровень Lactobacillus, Gardnerella и Mobiluncus spp. ( Hill et al. , 1995 ). Поскольку уровни циклического эстрогена достигают уровней взрослого человека после менархе, переходы ВМБ на Lactobacillus — доминирующий или вариант CST с сопутствующим снижением вагинального рН ( Yamamoto et al. , 2009 ). В то время как профиль FRT AMP препубистых самок остается неизвестным, имеются некоторые данные, показывающие, что состав CVL изменяется во время полового созревания ( Madan et al. , 2012 ). Хотя у постменархальных подростков более низкие абсолютные концентрации CVL AMP по сравнению со взрослыми, доля состава AMP в их CVL выше, чем у взрослых, поскольку их CVL содержит более низкие общие уровни белка ( Madan et al. , 2012 ). Несмотря на более низкую абсолютную концентрацию АМФ, подростки проявляют повышенные антивирусные эффекты у взрослых ( Madan et al. , 2012 ). При менопаузе, эстроген и производство гликогена снижаются во влагалище. С этими изменениями, VMB снова переходит к сообществу с меньшим количеством Lactobacilli и более анаэробными бактериями, напоминающими то, что наблюдается у препубертанных девочек.

AMP и вагинальный дисбактериоз
Хотя состав ВМБ может заметно сдвинуться всего за 24 часа, сохраняется относительная стабильность у большинства женщин. Однако, когда происходит продолжительный сдвиг в ВМБ (т.е. дисбиоз), может наблюдаться симптоматический вагиноз ( Lambert et al. , 2013 ). Клинически это известно как бактериальный вагиноз (BV) и является наиболее распространенным вагинальным расстройством среди женщин репродуктивного возраста ( Koumans et al. , 2007 ). Сексуальная активность с новыми или многополыми партнерами является фактором риска заражения, указывающим на то, что BV может передаваться половым путем ( Fethers et al. , 2008 ).

Классически BV определяется как полимикробное, анаэробное разрастание с сопутствующим истощением Lactobacillus spp. ( Фиг.3 ). Сильно прогностические микробные маркеры BV включают Atopobium vaginae , G. vaginalis и членов родов Eggerthella , Prevotella, Megasphaera type 1 и BV-ассоциированных бактерий типа 2 (BVAB2) ( Thies et al. , 2007 ; Ravel et al. , 2013 ) , Недавние исследования показывают, что эти организмы могут взаимодействовать с образованием биопленок на вагинальном эпителии, что приводит к цитолизу и воспалительному ответу, воспринимаемому как симптоматический вагинит ( Patterson et al. , 2010 ). Прикрепление к поверхности клетки является необходимым требованием для образования биопленки ( Stanley and Lazazzera, 2004 ), и возможность колонизировать клеточную поверхность после нарушения слизистого слоя является субъективной; инвазивные бактерии могут образовывать биопленки при условии, что Lactobacilli не колонизирует сначала ( Terraf et al. , 2012 ). То, что женщины с BV-подобным вариантом CST имеют более высокую частоту симптоматических BV, независимо от бессимптомных периодов, могут просто относиться к наличию большего запаса потенциально патогенных бактерий, доступных для эпителиального вторжения, как в FRT, так и в экстравагинальные участки.

Недавняя семенная работа иллюстрирует, что отдельные Lactobacillus spp. доминантный ВМБ у людей, вероятно, является адаптивной эволюцией человеческого микробиома, а также расширением иммунной системы ( Yildirim et al. , 2014 ). Предполагается, что Lactobacillus spp. доминирующий ВМБ развился как защитный механизм против половой, гестационной и послеродовой инфекции, чтобы обеспечить повышенную репродуктивную пригодность у людей ( Yildirim et al. , 2014 ). Эта гипотеза также подтверждается тем фактом, что ключевое питательное вещество, опирающееся на колонизацию Lactobacillus , гликоген, который дополнительно подкисляет слизистый слой, производится только женщинами репродуктивной способности и минимально производится в FRT препубистых девочек, женщин в постклимактерическом периоде или женщины с BV, все из которых имеют анаэроб-доминантный VMB ( Hill et al. , 1995 ).

BV-патогены продуцируют протеазы, которые деградируют слизистую оболочку шейки матки, производя водянистые выделения, которые обычно описываются BV (фиг.3). Усиление скорости приема ИППП также может быть связано с этими изменениями свойств барьеров слизистой оболочки (вязкость слизи, экспрессия AMP и т. Д.). Как Chlamydia trachomatis, так и Neisseria gonnorrheae были связаны с PID и сальпингитом из-за первоначальной колонизации эндоцервикса, за которым следует восходящая верхняя инфекция FRT, которая вызывает повреждение, вызванное воспалением. Несмотря на объяснение причины сальпитита этим ИППП, большинство из этих случаев не имеют известной этиологии. Как сальпингит, так и ПИД были связаны с BV, и последние данные свидетельствуют о том, что PID является полимикробным ( Sharma et al. , 2014 ). Фактически, анаэробные и факультативные бактерии были выделены из половины пациентов, которые также были инфицированы хламидией и нейссерией , и один в 30%, поэтому анаэроб и факультативные бактерии были обнаружены в верхнем FRT почти у 2/3 пациентов с PID ( Jossens et al. , 1994 ). В целом требуется лучшее понимание взаимодействий с хозяином-микробом и специфических для сайта различий, особенно в сложных полимикробных микросредах.

Микробиома, бесплодие и вспомогательная репродуктивная техника
Существует несколько исследований, в которых исследовалась роль микробиома FRT в рождаемости и вспомогательных репродуктивных технологиях (АРТ). Однако известные патогены, включая Mycoplasma tuberculosis, C. trachomatis и N. gonorrhoeae, могут приводить к бесплодию, и считается, что дисбактериоз, описанный выше для BV, является фактором риска для субфертильности. Существует более высокая распространенность BV у бесплодного населения, и исследования показывают, что до 40% женщин, подвергающихся оплодотворению in vitro, имеют аномальную микробиоту FRT ( Wilson et al. , 2002 ). Восстановление лактобацилл с наконечника-переносчика-катетера эмбрионов во время АРТ положительно коррелировало с коэффициентом рождаемости, тогда как анаэробно измененные показатели ВМБ снижали уровень беременности ( Eckert et al. , 2003 ; Jakobsson and Forsum, 2008 ). Таким образом, микроокружение репродуктивного тракта, в котором доминируют лактобактерии, создает среду, которая более восприимчива к успешной имплантации и беременности. Было показано, что AMP изменен в ответ на BV-ассоциированные бактерии по видоспецифическому способу, тогда как лактобациллы не оказывают существенного влияния на экспрессию AMP ( Doerflinger et al. , 2014 ), и поэтому такие пептиды, происходящие на хозяине, могут играть определенную роль в Результаты АРТ.

Экспрессия, распределение и функция AMP во время беременности
имплантация
Имплантация происходит, когда бластоциста взаимодействует и прилипает к материнскому эндометрию ( Lea and Sandra, 2007 ). Приправленный эндометрий принимает бластоцист, направленный эндокринными и иммунными механизмами. Оптимальное время для этого процесса называется «окном имплантации» и соответствует средней лютеиновой фазе менструального цикла ( Das et al. , 2007 ). Разнообразие AMP было исследовано для их выражения в окне имплантации, чтобы определить роль для успешной имплантации. CCL20 увеличивается в фолликулярной жидкости, способствуя созреванию ооцитов и овуляции, подготовке к оплодотворению и имплантации ( Kawano et al. , 2004 ). Экспрессия SLPI в эндометрии достигает пиковых уровней в начале секреторной фазы, примерно во время имплантации ( King et al. , 2000 ). Повышенные уровни SLPI в эндометрии защищают от инфекции и чрезмерного воспаления при имплантации и способствуют росту эпителия, предотвращая расщепление эластазы ( King et al. , 2000 ). Стромальные клетки экспрессируют HNP1-3 в эндометрии во время имплантационного окна, но не показали, что они играют роль в имплантации, кроме как в качестве противомикробного препарата ( Das et al. , 2007 ; Keller et al. , 2007 ). Экспрессия мРНК и белков эндометрия HBD1 максимальна во время средней лютеиновой фазы, тогда как пики HBD2, HBD3 и HBD4 в разное время во время менструального цикла и не коррелируют с окном имплантации ( King et al. , 2003b ; Das et al. , 2007 ). В целом, AMP служит препятствием для защиты эндометрия от восходящих инфекций, которые ставят под угрозу имплантацию, фертильность и раннюю беременность, как обсуждается ниже.

Распределение AMP в тканях матери и плода
Успешное рождение зависит от оптимального состояния тканей матери и плода. Комплексная сеть AMP защищает развивающийся плод, поддерживая здоровье FRT во время беременности и последующей доставки. AMP распределены по всему FRT во время беременности, и многие AMP модулируются гормонами беременности в соответствии с потребностями развития плода и изменениями в материнской ткани. Во время беременности функция AMP защищает плод от маточных инфекций, обеспечивая химический барьер восходящих инфекций.

Экспрессия и распределение AMP в FRT во время беременности. Экспрессия (мРНК и белок) и распределение антимикробных пептидов показаны на протяжении всего репродуктивного тракта человека у женщин во время беременности. Органы и структуры, представляющий интерес, является децидуы, плацента, амнион, хорион, шейка матки и слизистое влагалище, влагалище, пупочный аккорд, амниотическая жидкость, эмбриональная кожа и верникс-казеоз.

Нарушения беременности и AMP
AMP и трубная внематочная беременность
Внематочная беременность является относительно распространенной причиной ранней потери беременности. Внематочная беременность относится к имплантации плода в любом месте, отличном от нормального положения матки, и наиболее часто встречающиеся фаллопиевы трубы (более 90%), называемые внематочной внематочной беременностью ( Farquhar, 2005 ). Риск этого состояния значительно увеличивается, если у пациента есть история ПИД. Хламидийная инфекция является основной причиной повреждения труб и, в конечном счете, бесплодия и внематочной беременности, но врожденные иммунопатогенные механизмы, приводящие к этим состояниям, не были четко определены.

AMP и ранняя беременность
Из признанных беременностей 10-15% заканчиваются выкидышем ( Wilcox et al. , 1988 ). Причинами признанной ранней потери беременности являются как эмбриональные, так и материнские. Дефектная имплантация, которая неадекватна для поддержания плода или смерти плода из-за генетической или приобретенной аномалии, является основными известными причинами ранней потери беременности. Материнские причины спонтанного аборта менее хорошо охарактеризованы, но включают воспалительные заболевания, аномалии матки или травмы. Было показано, что специфические вирусные (цитомегаловирус, вирус простого герпеса и парвовирус B19), бактериальные (бруцеллез, листериоз, группа B стрептококк ) и генитальные (BV, Chlamydia, Mycoplasma и Ureaplasma) инфекции вызывают спонтанный или рецидивирующий спонтанный аборт ( Nigro et al. . , 2011 ). Многие из этих инфекций приводят к сильному воспалительному ответу материнской иммунной системы, который в конечном итоге атакует развивающуюся ткань плода, заканчивая выкидышем ( Nigro et al. , 2011 ). BV значительно увеличивает риск выкидыша как в раннем, так и в позднем сроках ( Ralph et al. , 1999 ). Специфический AMP ранней потери беременности не был исследован и требует будущих исследований, особенно в контексте вагинального дисбактериоза.

AMP при внутриутробной инфекции и преждевременных родах
Внутриматочные инфекции могут иметь пагубные последствия как для матери, так и для плода в зависимости от местоположения инфекции в матке, тяжести инфекции и конкретных видов бактерий. Хотя точная этиология преждевременных родов неизвестна, большая часть научных данных поддерживает внутриутробную инфекцию как основной причинный фактор ( Goldenberg et al. , 2008 ). BV также ассоциируется с повышенным риском хориоамнионита, преждевременным разрывом мембран (PROM), преждевременным родом и послеродовым эндометритом ( Goldenberg et al. , 2000 ). Наиболее распространенными организмами, ответственными за внутриматочную инфекцию, являются Ureaplasma urealyticum, Mycoplasma hominis, G. vaginalis, Peptostreptococci и Bacteroides spp., Те же самые виды, ответственные за верхнюю и нижнюю ФРТ-инфекцию у небеременных женщин ( Embree et al. , 1980 ; Holst et al. , 1994 ; Hillier et al. , 1995 ). Было обнаружено, что биопленки Gardnerella распространяются в матку и фаллопиевы трубы, чаще всего у беременных женщин с BV ( Swidsinski et al. , 2013 ). Средством, посредством которого внутриматочная бактериальная инфекция приводит к преждевременной родоразрешению, является активация децидуальных и эмбриональных цитокинов после высвобождения эндо- и экзотоксинов, что затем стимулирует продукцию простагландина и хемотаксис нейтрофилов с последующим высвобождением протеаз ( Goldenberg et al. , 2008 ). Эти протеазы, преимущественно MMP, ослабляют мембраны плода, приводящие к разрыву, и вызывают ремоделирование коллагена шейки матки, что приводит к размягчению, в то время как простагландины стимулируют сокращение матки и преждевременные роды ( Goldenberg et al. , 2000 ). PROM — это разрыв плодных мембран до начала родов, и считается изменением нормального. Однако преждевременный PROM (PPROM) является разрывом плодных мембран при беременности <37 недель и до начала родов, и, как правило, из-за инфекции.

Слои питательных веществ человеческого амниона из амниотической жидкости ( Schmidt, 1992 ) и обмениваются биологическими компонентами, такими как AMP, которые используются для смягчения реакций внутри и между тканями матери и эмбриона. Бактериальные инфекции могут быть локализованы в разных областях матки, включая хориодекулярное пространство, фетальные мембраны, плаценту, амниотическую жидкость или внутри пуповины или плода, однако наиболее распространенным путем является вознесение через полость влагалища, что приводит к заражению choriodecidual space или между хорином и амнионом ( Goldenberg et al. , 2000 ). Менее распространенная запись — через материнскую кровь с бактериями, которые в конечном итоге поселяются в плаценте или матке ( Goldenberg et al. , 2008 ). AMP в амниотической жидкости служит для защиты плода от вторгающихся бактерий, способных обходить шейку слизистой оболочки шейки матки. Неясно, когда бактерии поднимаются из влагалища, но инфекция может произойти очень рано на беременность и не обнаруживаться в течение нескольких месяцев. Если внутриутробные микробы не были очищены в течение 4-8 недель после расширения эмбриональной мембраны и герметизации полости эндометрия примерно через 20 недель, вероятность заражения и спонтанные показатели преждевременных родов увеличиваются ( Goldenberg et al. , 2000 ). После закрытия амниотической полости вероятность заражения снижается, что свидетельствует о том, что внутриутробная инфекция чаще возникает вследствие хронической инфекции и что сроки начала заражения в матке возникают до зачатия и до середины беременности ( Goldenberg et al. , 2000 ).

Способствуя дисбалансу протеазной и анти-протеазной активности, которая приводит к ПРОМ и повышенному риску заражения и преждевременной доставки, происходит снижение SLPI и элафина ( King et al. , 2007a ). SLPI и элафин являются ингибиторами протеазы, которые помогают контролировать воспалительно-опосредованное повреждение тканей ( Vogelmeier et al. , 1991 ). SLPI выражается во время беременности и обнаруживается при более высоких концентрациях в пробках слизистой оболочки шейки матки беременных женщин, однако во время внутриутробной инфекции уровни SLPI снижаются как в нижнем, так и в верхнем FRT ( Draper et al. , 2000 ; King et al. , 2007b ). Снижение уровня SLPI с инфекцией коррелирует с преждевременной родоразрешением и может быть результатом деградации ферментов, продуцируемых инвазивными патогенами ( King et al. , 2007a ). Элафиновая экспрессия снижается у нижних FRT беременных женщин с внутриутробной инфекцией ( Stock et al. , 2009 ).

Помимо инфекции, спонтанное преждевременное рождение (ПТБ) связано с воспалением и сокращением шейки матки ( Abbott et al. , 2014 ). Повышенные уровни элафина наблюдались в CVL у женщин, у которых развилась короткая шейка матки по сравнению с контролем с нормальной длиной шейки матки при измерении на 14 неделе беременности. Поэтому элафин может служить в качестве инструмента раннего скрининга для выявления женщин с риском спонтанного ПТБ для раннего вмешательства ( Abbott et al. , 2014 ).

Альфа и ?-дефенсины обычно обнаруживаются на базальных уровнях во всех тканях плода и матери во время беременности. Однако внутриутробная инфекция увеличивает HNP1-3 ( Espinoza et al. , 2003 ) и HBD2 ( Soto et al. , 2007 ) в амниотической жидкости. Экспрессия HNP1 и S100A9 в эмбриональных мембранах увеличивается у пациентов с PPROM или преждевременными родами по сравнению с пациентами без гистологического хориоамнионита ( Erez et al. , 2009 ). Кроме того, экспрессия HNP1 и S100A9 в эмбриональных мембранах у пациентов с гистологическим хориоамнионитом отличается у лиц с преждевременным родом и с PPROM ( Erez et al. , 2009 ). Секреция HBD1 и 2 значительно повышается в амнионной и хориодекулярной области эмбриональной мембраны после стимуляции E. coli ( Garcia-Lopez et al. , 2010 ). HBD3 и 4 мРНК и белок индуцируются в амнионе после бактериального воздействия ( Buhimschi et al. , 2004 ), а экспрессия также увеличивается в области хориодефицида ( Zaga-Clavellina et al. , 2012a ). Уровни HBD1-3 индуцировали тканеспецифическим способом после стимуляции хориоамниотических мембран G. vaginalis ( Zaga-Clavellina et al. , 2012b ). Тем не менее, было показано, что уровни HBD3 снижаются во влагалищных тампонах, собранных у беременных женщин с BV ( Mitchell et al. , 2013 ). Увеличение производства и секреция дефенсинов во время внутриутробной инфекции может привести к увеличению риска преждевременных родов ( King et al. , 2007a ).

Кальпротектин, лактоферрин и BPI были обнаружены в больших концентрациях в амниотической жидкости у беременных женщин с внутриутробной инфекцией ( Pacora et al. , 2000 ; Espinoza et al. , 2003 ). BPI помогает в снижении регуляции провоспалительных реакций, вызванных вторжением и повреждением бактериальных мембран путем связывания и нейтрализации бактериальных LPS ( Espinoza et al. , 2003 ). Уровни лизоцима в верхнем сокращении FRT во время внутриутробных инфекций ( Chimura et al. , 1993 ). Экспериментальное исследование лечения беременных женщин с риском преждевременных родов с рекомбинантным лактоферрином человека показало многообещающие результаты, поскольку лечение коррелировало с нормализацией вагинальной флоры и уменьшением уровней IL-6 ( Giunta et al. , 2012 ).

CCL20 значительно увеличивается в амниотической жидкости и эндометрия беременных женщин с внутриутробной инфекцией ( Hamill et al. , 2008 ). CCL20 в FRT направляет хемотаксис нейтрофилов, рекрутирует незрелые дендритные клетки в область инфекции и действует как антимикробный, увеличивая проницаемость бактериальных мембран, помогая разрушать инвагинационные патогены ( Hamill et al. , 2008 ). Выражение SP-A регулируется в хориоамниотических мембранах и в амниотической жидкости ( Han et al. , 2007 ). Увеличение SP-A в ответ на внутриматочную инфекцию регулирует хемотаксис нейтрофилов и усиливает фагоцитоз.

Воспаление и инфекция связаны с рядом осложнений во время беременности, и AMP дифференциально регулируются во время этого процесса. Следует отметить, что во время беременности VMB было более стабильным по сравнению с небеременными женщинами и Lactobacillus spp. ( Romero et al. , 2014 ). Данные свидетельствуют о том, что дисбиотический вагинальный микробиоом (например, в BV) связан с множеством этих неблагоприятных осложнений беременности ( Kimberlin and Andrews, 1998 ). Потенциальные объяснения этой ассоциации включают гипотезу о том, что BV поднимается от нижнего к верхнему FRT, или что BV может быть индикатором колонизации верхнего уровня FRT ( Silver et al. , 1989 ; Hillier et al. , 1995 ). Кроме того, появляются данные о том, что композиция плацентарного микробиома связана с историей отдаленной антенатальной инфекции, а также с преждевременными родами ( Aagaard et al. , 2014 ). Более глубокое понимание иммуномодулирующих функций принимающего хозяина AMP во время беременности и осложнений беременности поможет в разработке новых профилактических или терапевтических вмешательств для улучшения этих расстройств, в том числе преждевременных родов.

Заключительные замечания и будущие перспективы
Общепринятый как общий механизм защиты среди насекомых, растений, животных и людей, принимающий хозяин AMP представляет собой ключевой врожденный иммунный барьер для внешних атак. Что касается FRT, AMP участвуют в повседневном управлении средой, быстро реагируют на ИППП, чувствительны к регуляции гормонов и играют ключевую роль в размножении и беременности. Учитывая их присущие антимикробные свойства и тот факт, что они остаются относительно непроницаемыми для эволюции механизмов устойчивости к патогенам, будущий интерес представляет синтез AMP-подобных фармакотерапий. С ростом распространенности устойчивости бактерий к коммерческой терапии AMP продолжает уделять значительное внимание разработке новых альтернатив. Будущие исследования оправданы в области AMP и ART. Поскольку AMP в нижнем FRT может предотвратить восходящие инфекции в верхнем FRT, которые влияют на создание и поддержание беременности, дальнейшее исследование может выявить последствия долгосрочных осложнений, в том числе бесплодия. Понимание врожденных взаимодействий host-VMB, в том числе AMP, может выявить критически важные механизмы барьерной функции, которые влияют на получение и воспроизведение STI. Роль AMP в FRT и его важность как для женского иммунного гомеостаза, так и для репродуктивного здоровья женщин — это область интенсивных исследований, которая продолжает раскрывать растущую широту и глубину сложности.

Эта работа была поддержана Отделом основных медицинских наук в Медицинском колледже Университета Аризоны, Финикс.