Роль колониестимулирующих факторов в репродукции

Роль колониестимулирующих
факторов в репродукции
Боярский К.Ю.
Руководитель клиники «ГЕНЕЗИС»
Кафедра акушерства и гинекологии
ГОУ СГПМА
16 января 2012 года
Под воздействием фактора стволовых клеток (SCF), миелоидного фактора стволовых клеток (MSCF), ИЛ-3 стволовая клетка (CD34) превращается в миелоидную клетку-предшественника. В
свою очередь под воздействием гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора
(ГМ-КСФ, GM-CSF) или гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ, G-CSF)
клетка предшественник превращается в гранулоцит (базофил, эозинофил,нейтрофил). Под
воздействием моноцитарного колониестимулирующего фактора (М-КСФ, M-CSF) и ИЛ-3 клетка –
предшественник превращается в моноцит. Однако под воздействием ГМ-КСФ и ИЛ-4 моноцит
может превращаться в дермальную или интерстициальную дендритную клетку.
M-КСФ
(CSF-1)
ГM-КСФ
(CSF-2)
Г-КСФ
(CSF-3)
Локализация в геноме
человека
1p21-p13
5q31.1
17q11.2-q12
Молекулярная масса
60,179 Дa
16,295 Дa
22,293 Дa
Положительная регуляция
дифференцировки моноцитов
и макрофагов, клеточные
процессы метаболизма белка,
рост многоклеточного
организма, процесс
репродуктивного развития
Регуляция функции
гранулоцитов и моноцитов,
отрицательная регуляция
цитолиза и апоптоза;
транспорт жидкости
эпителием; регуляция
пролиферации клеток;
положительная регуляция
репликации ДНК; иммунный
ответ
Иммунная реакция;
дифференцировка
гранулоцитов; цитокин- и
хемокин-опосредованный
сигнальный путь; развитие
многоклеточного организма;
положительная регуляция
клеточной пролиферации
Интерлейкин-3
Интерлейкин-5
Интерлейкин-6
Mолграмостим
Сарграмостим, Леукин
(иммуностимуляция
лейкоцитарного ростка при
лечении рака и сепсиса,
грибковых инфекций)
Филграстим, Ленограстим,
Плюрипоэтин,
Грасальва
(иммуностимуляция при
лечении рака)
Молекулярная структура
Молекулярная функция
Выявленная гомология
Наименования
лекарственных препаратов
Ламиностим
Миримостим
(лечение панцитопений,
вызванных химиотерапией)
Роль колониестимулирующих факторов
в репродукции человека
CSF-1
(M-КСФ)
CSF-2
(ГМ-КСФ)
CSF-3
(Г-КСФ)
Яичники
Регулирует стероидогенез, усиливает
влияние гонадотропина на клетки
гранулезы (1,2)
Улучшает развитие фолликулов (7),
участвует в высвобождении гистамина
во время овуляции (6)
Сохраняет пул примордиальных
фолликулов (14), продуцируется
клетками гранулезы зрелых и
овулирующих фолликулов
(15-16)
Эндометрий
М-КСФ производится маточными
железами, вовлечен в патогенез
эндометриоза(3)
ГМ-КСФ и ГМ-КСФ-Р экспрессируются в
эндометрии в середине
менструального цикла (8)
Г-КСФ производится эндометрием в
лютеиновую фазу (17)
Беременность и Плацента
Играет важную роль в развитии
плаценты (4)
Фактор роста для трофобласта и
других клеток плаценты (9),
продуцируемыми трофобластом и NK
клетками(10), вовлечен в патогенез
преэклампсии (11)
Продуцируется клетками трофобласта
(17), оказывает влияние на
децидуальные макрофаги (18)
Клиническое использование
M-КСФ может увеличивать число
ооцитов и ЧНБ в случаях слабого
ответа (5)
Лечение повторных неудач
имплантации (12), уровень ГМ-КСФ
определяет успех ЭКО при сокультивировании с аутологическими
клетками эндометрия (13), добавление
в культуральную среду (EmbyoGene)
Уровень Г-КСФ в фолликулярной
жидкости определяет успех ЭКО в
естественном цикле (19), уровень в
сыворотке может быть предиктором
беременности(20), применяется при
лечении тонкого эндометрия(21),
привычного невынашивания(22)
Salmassi A. с соавт. «Уровень М-КСФ в циркулирующей крови может быть прогностическим
фактором для исхода ЭКО у человека», Fertil.Steril., т.93, стр. 116-23, 2010
Зависимость ответа на овариальную стимуляцию и
уровня М-КСФ в сыворотке крови
Takasaki A. с соавт. «Клиническое использование КСФ-1 (М-КСФ) при
индукции овуляции у пациенток с плохим ответом», Fertil.Steril., т. 90, стр.
2287-90, 2008
М-КСФ – Миримостим (Лейкопрол)
У 53 пациенток с двумя и более неудачными попытками ЭКО, была
получена первичная культура клеток эндометрия. Эмбрионы были
пересажены на стадии зиготы и культивировались вместе с культурой
эндометрия. Было выяснено, что при добавлении эмбрионов уровень
ГМ-КСФ был выше в среде. Более того, уровень ГМ-КСФ в среде
более 130 пг/мл был ассоциирован со статистически значимым
увеличением вероятности беременности у пациенток.
Wurfel W. «Подходы к лучшей имплантации», Jour. Ass Reprod Genet, т. 17,
стр. 473, 2000
Молграстим (ГМ-КСФ) 300 мг на день переноса
Беременности
Частота выкидыша
Опыт (107 пациенток)
Контроль (107 пациенток
46(42,9%)
21(19,6%)
19,5%
19,0%
Филграстим (Г-КСФ) 300 мг на день переноса
Беременности
Частота выкидыша
Опыт (69 пациенток)
Контроль (69 пациенток)
35(50,7%)
13(19,8%)
20%
15,4%
В рандомизированное контролируемое исследование были включены
пациентки с двумя и более предыдущими неудачными попытками ЭКО.
При применении Молграстима наблюдались случаи тахикардии и дрожи,
при применении Филграстима таких случаев не наблюдалось.
Ledee N. С соавт. «Цитокины и
хемокины в фолликулярной
жидкости и потенциал
соответствующего эмбриона:
роль Г-КСФ», Human. Reprod., т.
23, стр. 2001-9, 2008
Была определена прогностическая роль уровня различных цитокинов и
факторов роста в фолликулярной жидкости пациенток, проходивших ЭКО в
естественном цикле. Выяснилось, что высокий уровень Г-КСФ и низкий
уровень интерлейкина – 15 являются наиболее важными и достоверными
прогностическими факторами наступления беременности и родов.
Lédée N, Frydman R, Osipova A, Taieb J, Gallot V, Lombardelli L, Logiodice F, Petitbarat M, Fanchin R, Chaouat G, Achour-Frydman N,
Piccinni MP. Levels of follicular G-CSF and interleukin-15 appear as noninvasive biomarkers of subsequent successful birth in
modified natural in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection cycles. Fertil Steril. 2011 Jan;95(1):94-8.
Salmassi A. с соавт. «Может ли уровень Г-КСФ определять успех ЭКО у
человека?», Human. Reprod., т. 20, стр. 2434-40, 2005
Почему Г-КСФ, Филграстим?
За 20 лет скоплен большой опыт по
применению данного препарата при
лечении заболеваний связанных с
лейкопенией, после лучевой и
химиотерапии при онкологических
заболеваниях, при СПИДе,
некоторых аутоиммунных
заболеваниях.
Препарат показал себя как
эффективный и безопасный, с
минимальным количеством
побочных эффектов.
Более того, имеются отдельные
сообщения о применении
филграстима во время
беременности с благоприятным
исходом (1,2).
1. Decker M. с соавт. Lancet Oncol. 2006 Aug;7(8):693-4, 2. Lam MS. Ann Pharmacother.
2006 Nov;40(11):2048-52.
Когда убийцы становятся помощниками….
NK клетки играют важную роль в период имплантации и беременности. В отличии от
NK периферической крови NK клетки эндометрия не обладают цитотоксической
активностью, особенно по отношению к клеткам трофобласта (эмбриона), однако
продуцируют высокие уровни цитокинов ИФН-γ, ИЛ-10, ГМ-КСФ, ЛИФ, ФНО. На
клетках трофобласта человека отсутствуют так называемые классические класса I
главного комплекса гистосовместимости (MHC) человеческие лейкоцитарные
антигены (HLA-А и HLA-B), которые являются мишенью для цитотоксического
действия NK клеток периферической крови. В то же время клетки трофобласта
экспрессируют HLA-С, HLA -E, HLA -G, которые взаимодействуют с NK клетками
эндометрия и децидуальной ткани, и участвуют в процессах развития беременности.
Когда убийцы становятся помощниками….
NK клетки играют важную роль в инвазии трофобласта и ремоделировании спиральных артерий. При нормальной
беременности NK клетки способствуют замещению клеток эндотелия в спиральных артериях клетками трофобласта, что
позволяет спиральным артериям обеспечивать все возрастающие потребности в кровотоке. Однако при преэклампсии часто
встречается экспрессия на децидуальных NK клетках варианта KIR AA и на клетках трофобласта HLA-C2, что приводит к
недостаточной функции NK клеток, пониженному выделению ВФР(VEGF) и ИФН-γ и нарушению ремоделирования
спиральных артерий (1,2,).
Недавно была сообщена работа в которой говорилось о возможной патологии KIR рецепторов выявленных при привычном
невынашивании неясного генеза. Было выявлено, что у пациенток с 3 и более выкидышами часто наблюдался гаплотип KIR
AA, что сопровождалось снижением активирующего действия при экспрессии на трофобласте HLA-C2 (3).
Недавно было опубликовано сообщение, в котором были исследованы KIR рецепторы у пациенток с многочисленными
неудачами в ЭКО. Были выявлены отсутствие от 3 до 7 типов рецепторов, что было выявлено у 78% пациенток. Все
пациентки получали препараты Г-КСФ в дозе 13 х 106 каждые 3 дня в дополнение к обычной поддержке лютеиновой фазы
цикла. Была получена частота наступления беременности 63,9% (39 на 61 цикл), при частоте выкидыша 38,5% (15 из 39) (4).
1-Warning J. с соавт. «Сбалансированное действие: механизмы, позволяющие плоду избежать отторжения материнской иммунной
системой»,Reproduction, т. 141, стр. 715-24, 2011, 2-Parham P. «NK клетки и трофобласт: партнеры при беременности». J. Exp. Med., т. 200, стр. 951-5,
2004, 3- Hiby S. с соавт. «Ассоциация материнских KIR рецепторов и HLA-C генотипов при привычном невынашивании», Hum. Reprod., т. 23, стр.9726, 2008, 4- Wurfel W. с соавт. «Высокая частота наступления беременности при назначении Г-КСФ у ВРТ-пациенток с многочисленными неудачами
имплантации и отсутствием KIR-рецепторов», Hum. Reprod., т. 25, стр.2151-2, 2010
Stamenov K. с соавт. «Введение Г-КСФ в
полость матки – возможное лечение при
повторяющихся неудачах имплантации», Fertil.
Steril., т. 96, Прил. 1, стр.S93, 2011
• У 149 пациенток с повторяющимися неудачами
имплантации в программе ЭКО на пятый день после
овуляции полость матки была промыта раствором ГКСФ.
• Наблюдалось статистически достоверное увеличение
экспрессии лейкемии ингибирующего фактора (ЛИФ,
LIF), известного маркера имплантации и уменьшение
соотношения CD16-CD56dim/CD16-CD56bright.
Применялась проточная цитофлоурометрия.
Gleicher N. с соавт. «Успешное лечение
тонкого эндометрия, не отвечающего на
обычную терапию», FertilSteril., т. 95, стр.
2123.e13, 2011
У 4 пациенток с тонким эндометрием
полость матки была промыта 1 мл Г-КСФ 30
MU. Абсорбция жидкости происходила в
течении 24 часов. Во всех случаях
наблюдалось увеличение толщины
эндометрия. Все 4 пациентки забеременели,
причем у одной пациентки наблюдалась
двойня.
Случай 1. Пациентка 38 лет, с трубным фактором бесплодия, с 3
операциями на яичниках и маточных трубах и 6 попытками ЭКО в
анамнезе. Предыдущие попытки ЭКО имели осложнения в виде слабого
ответа на стимуляцию, тонкого эндометрия и накопление жидкости в
полости матки. 2 попытки ЭКО закончились выкидышами в первом
триместре беременности с аномальным кариотипом зародыша.
Овариальный резерв был низким (сывороточный уровень AMH <0.5
нг/мл). Седьмая попытка ЭКО была выполнена в естественном цикле.
Были назначены ежедневная инъекция антагонистом ГнРГ с низкой
дозой ФСГ, когда ведущий фолликул достиг более, чем 15 мм в
диаметре. Через три дня, когда фолликул был 19 мм, доза ХГЧ
составила 5000 МЕ и через 35 часов была произведена пункция. Один
зрелый СОС был получен. Через 24 часа после пункции, полость матки
была орошена 30 МЕ рекомбинантного Г-КСФ (Грасальва) в 1 мл
раствора. Через 72 часа после пункции был перенесен один 8
клеточный эмбрион. Три недели спустя при УЗИ была определена
монохорионическая диамниотическая беременность. УЗИ на 12, 5
неделе беременности показало отсутствие хромосомных аномалий. В
ноябре 2012 года на сроке 37,5 недель произошли роды, родились 2
здоровые девочки 2880 г и 2150 г. .
УЗИ 8-недельной монохорионической диамниотической беременности
Пациентка П., 38 лет
Случай 2. Пациентка Ж., 39 лет, 4
неудачных попытки ЭКО в анамнезе. При
обследовании была обнаружена
субмукозно - интрамуральная миома
матки около 3 см в диаметре, с выходом в
полость более 2 см. Однако при
проведении гистероскопии опытным
хирургом не удалось удалить миому.
С целью повышения вероятности
беременности решено промыть полость
матки Г-КСФ. Наступила одноплодная
беременность. Беременность
сопровождалась кровотечением в первом
триместре.
В настоящее время беременность 19
недель развивается без особенностей.
Случай 3. Пациентка К., 26 лет. В феврале 2011 года
проходила лечение методом ЭКО. Развился
выраженный СГЯ и было решено провести
заморозку всех эмбрионов (4 соломинки).
При двух первых попытках беременность не
наступила. В целях повышения частоты
имплантации при следующих крио-переносах было
решено применить Г-КСФ. Третья попытка
завершилась наступлением биохимической
беременностью. Во время четвертого крио-протокола
было перенесено два эмбриона на стадии
бластоцисты. Наступила беременность двойней. В
настоящее время беременность протекает обычно,
23 недели.
Пациентка Л., 39 лет. с
3 неудачными
попытками ЭКО и
низким овариальным
резервом (АМГ 0,3
нг/мл). Решено было
промыть полость матки
Г-КСФ. Был перенесен
один эмбрион среднего
качества. Наступила
беременность, в
настоящее время
развивается на сроке
14 недель.
Использование нуклеоспермата натрия для
увеличения толщины эндометрия и при
неудачных попытках ЭКО и невынашивании
беременности.
• Нуклеоспермат натрия применяется при лечении
лейкопении у онкологических больных, СПИДе,
септических состояниях. Является индуктором ГМКСФ и Г-КСФ.
• Используется в виде в/м инъекций 5, 0 мл 1,5%
раствора в течении 5-10 дней.
Okitsu O. с соавт. «Внутриматочное введение мононуклеарных клеток
аутологической периферической крови повышает частоту клинической
беременности у пациенток с многочисленными неудачами имплантации в
программах заморозки/разморозки эмбрионов», Jour. Repr. Immun., т. 92,
стр. 82-7, 2011
References
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Nishimura K, Tanaka N, Kawano T, Matsuura K, Okamura H. Changes in macrophage colony-stimulating factor concentration in serum and follicular fluid in in-vitro
fertilization and embryo transfer cycles. Fertil Steril. 1998 Jan;69(1):53-7.
Salmassi A, Zhang Z, Schmutzler AG, Koch K, Buck S, Jonat W, Mettler L. Expression of mRNA and protein of macrophage colony-stimulating factor and its
receptor in human follicular luteinized granulosa cells. Fertil Steril. 2005 Feb;83(2):419-25.
Aligeti S, Kirma NB, Binkley PA, Schenken RS, Tekmal RR. Colony-stimulating factor-1 exerts direct effects on the proliferation and invasiveness of endometrial
epithelial cells. Fertil Steril. 2011 Jun 30;95(8):2464-6.
Pollard JW, Bartocci A, Arceci R, Orlofsky A, Ladner MB, Stanley ER. Apparent role of the macrophage growth factor, CSF-1, in placental development. Nature.
1987 Dec 3-9;330(6147):484-6.
Takasaki A, Ohba T, Okamura Y, Honda R, Seki M, Tanaka N, Okamura H. Clinical use of colony-stimulating factor-1 in ovulation induction for poor responders.
Fertil Steril. 2008 Dec;90(6):2287-90.
Tamura K, Kogo H. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor enhances interleukin-1beta stimulated histamine release in the preovulatory rat ovary. Eur J
Pharmacol. 1999 Jun 4;373(2-3):207-13.
Wang H, Wen Y, Polan ML, Boostanfar R, Feinman M, Behr B. Exogenous granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes follicular development in the
newborn rat in vivo. Hum Reprod. 2005 Oct;20(10):2749-56.
Zhao Y, Chegini N. The expression of granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF) and receptors in human endometrium. Am J Reprod Immunol.
1999 Nov;42(5):303-11.
H Uzumaki, T Okabe, N Sasaki, K Hagiwara, F Takaku, M Tobita, K Yasukawa, S Ito and Y Umezawa, Identification and characterization of receptors for
granulocyte colony-stimulating factor on human placenta and trophoblastic cells, Proc Natl Acad Sci USA 86 (1989), pp. 9323–9326.
Jokhi PP, King A, Loke YW. Production of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor by human trophoblast cells and by decidual large granular
lymphocytes. Hum Reprod. 1994 Sep;9(9):1660-9.
Huang SJ, Zenclussen AC, Chen CP, Basar M, Yang H, Arcuri F, Li M, Kocamaz E, Buchwalder L, Rahman M, Kayisli U, Schatz F, Toti P, Lockwood CJ. The
implication of aberrant GM-CSF expression in decidual cells in the pathogenesis of preeclampsia. Am J Pathol. 2010 Nov;177(5):2472-82.
Wurfel W. Approaches to a better implantation. Jour. Ass Reprod Genet 2000; 17:473.
Spandorfer SD, Barmat LI, Liu HC, Mele C, Veeck L, Rosenwaks Z. Granulocyte macrophage-colony stimulating factor production by autologous endometrial coculture is associated with outcome for in vitro fertilization patients with a history of multiple implantation failures. Am J Reprod Immunol. 1998 Nov;40(5):377-81.
Skaznik-Wikiel ME, Sharma RK, Selesniemi K, Lee HJ, Tilly JL, Falcone T. Granulocyte colony-stimulating factor in conjunction with vascular endothelial growth
factor maintains primordial follicle numbers in transplanted mouse ovaries. Fertil Steril. 2011 Mar 15;95(4):1405-9.
Makinoda S, Hirosaki N, Waseda T, Tomizawa H, Fujii R. Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) in the mechanism of human ovulation and its clinical
usefulness. Curr Med Chem. 2008;15(6):604-13.
Salmassi A, Schmutzler AG, Huang L, Hedderich J, Jonat W, Mettler L. Detection of granulocyte colony-stimulating factor and its receptor in human follicular
luteinized granulosa cells. Fertil Steril. 2004 Mar;81 Suppl 1:786-91.
Duan JS. Production of granulocyte colony stimulating factor in decidual tissue and its significance in pregnancy. Osaka City Med J. 1990 Nov;36(2):81-97.
Narahara H, Mine S, Kawano Y, Johnston JM, Miyakawa I. Effects of colony-stimulating factors on the secretion of platelet-activating factor acetylhydrolase by
human decidual macrophages. Am J Obstet Gynecol. 2003 Jan;188(1):157-61.
Lédée N, Frydman R, Osipova A, Taieb J, Gallot V, Lombardelli L, Logiodice F, Petitbarat M, Fanchin R, Chaouat G, Achour-Frydman N, Piccinni MP. Levels of
follicular G-CSF and interleukin-15 appear as noninvasive biomarkers of subsequent successful birth in modified natural in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm
injection cycles. Fertil Steril. 2011 Jan;95(1):94-8.
Salmassi A, Schmutzler AG, Schaefer S, Koch K, Hedderich J, Jonat W, Mettler L. Is granulocyte colony-stimulating factor level predictive for human IVF outcome?
Hum Reprod. 2005 Sep;20(9):2434-40
Gleicher N, Vidali A, Barad DH. 10.Successful treatment of unresponsive thin endometrium. Fertil Steril. 2011 May;95(6):2123.e13-7.
Scarpellini F, Sbracia F. Use of colony-stimulating factor for the treatment of unexplained recurrent miscarriage: a randomised controlled trial. Hum Reprod
2009;11:2703–2708
Выводы
• Колониестимулирующие факторы (КСФы) –
гетерогенная группа факторов роста и
дифференцировки миелоидного ростка
гемопоэза. В настоящее время препараты на
основе КСФов широко используются при
лечении лейкопении, СПИДе и септических
состояниях.
• В последние годы появились исследования, в
которых была показана роль КСФов в
репродукции, при конечных этапах
фолликулогенеза, овуляции, функции
эндометрия и плаценты.
Выводы
• ГМ-КСФ играет важную роль в развитии эмбрионов, в
имплантации, может способствовать иммунной толерантности.
ГМ-КСФ содержится в среде EmbryoGen, показавшей
увеличение частоты имплантации. Особенно в случаях
многочисленных неудач в ЭКО. В то же время, опыт по
клиническому применению в виде инъекций, в области
репродукции ограничен.
• Г-КСФ является наиболее применимым в клинической практике
колониестимулирующим фактором. Показано его
положительное влияние при привычном невынашивании,
тонком эндометрии и многочисленных неудачах ЭКО. Ставится
вопрос о выработке показаний для применения – отсутствие KIR
рецепторов на NK клетках.
• М-КСФ – играет роль в физиологии эндометрия, в патогенезе
эндометриоза. Описан положительный эффект при назначении
М-КСФ при плохом ответе на овариальную стимуляцию.