Ассоциация показателей обмена ионов железа и количественного соотношения разных популяций лейкоцитов периферической крови при беременности

При беременности иммунореактивность организма матери претерпевает существенные изменения, что необходимо для предотвращения отторжения полуаллогенного плода и сохранения беременности [Ширшев, 2009]. Основные изменения касаются снижения противомикробной резистентности организма беременной женщины в силу системного гормонально-зависимого угнетения цитотоксических реакций адаптивного иммунитета [Ширшев, Куклина, Баженова, 2008; Циркин и др., 2015]. Нейтрофилы являются ведущими эффекторами неспецифической резистентности организма. Беременность характеризуется развитием нейтрофильного лейкоцитоза, что отчасти компенсирует снижение антимикробной резистентности организма [Ширшев, Куклина, Баженова, 2008; Циркин и др., 2015]. Однако фагоцитарная и цитотоксическая активность нейтрофилов при беременности снижаются [Ширшев, Куклина, Баженова, 2008; Орлова и др., 2024]. Метаболизм ионов железа играет критическую роль в регуляции функций клеток иммунной системы, в том числе и нейтрофилов. Так, снижение концентрации ионов железа в плазме угнетает пролиферацию, дифференцировку и эффекторные функции нейтрофилов [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Нейтрофилы больных железодефицитной анемией характеризуются сниженной бактерицидной и фагоцитарной активностью, способностью к развитию окислительного взрыва, формированию внеклеточных ловушек [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Подобные изменения объясняются тем, что ионы железа входят в состав пероксидгенерирующих и нитроксидгенерирующих ферментов, а также миелопероксидазы и каталазы [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Функции митохондрий и активность ферментов дыхательной цепи также зависят от присутствия ионов железа [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Все вышесказанное свидетельствует о значимости изучения при беременности взаимосвязи показателей метаболизма ионов железа с количественными характеристиками лейкоцитов периферической крови, среди которых нейтрофилы являются доминирующей популяцией. Актуальность исследования подтверждается высокой распространенностью железодефицитных анемий среди беременных, что является тяжелым осложнением беременности [Юрасов и др., 2023].

Одним из ключевых факторов, характеризующих метаболизм ионов железа, является концентрация белка ферритина. Ферритин представляет собой водорастворимый гликопротеиновый комплекс, обладающий ферроксидазной активностью [Arosio, Elia, Poli, 2017]. Ферритин сосредоточен в цитоплазме клеток, где он связывает ионы железа. Макрофаги ретикулоэндотелиальной системы печени, селезенки, костного мозга содержат основные запасы внутриклеточного железа в организме. При снижении уровня железа в плазме происходит протеолиз ферритина и высвобождение железа [Arosio, Elia, Poli., 2017]. Высокие уровни ионов железа в плазме стимулируют синтез ферритина в гепатоцитах и запасание железа. У здоровых взрослых концентрация ферритина в сыворотке прямо коррелирует с количеством депонированного железа и характеризует запасы железа в организме [Arosio, Elia, Poli., 2017]. Помимо ретикулоэндотелиальной системы печени и селезенки ферритин присутствует практически во всех тканях организма, в том числе и в клетках иммунной системы [Arosio, Elia, Poli., 2017]. При железодефицитной анемии у беременных кроме снижения уровня гемоглобина и количества сывороточного железа снижаются уровень ферритина, количество и функциональная активность гранулоцитов [Терещенко, Пахмутова, 2012; Бобров, Репина, Клиценко, 2011]. Определение уровня ферритина важно для ранней диагностики и своевременной профилактики анемии, поскольку ферритин напрямую отражает запасы железа в организме [Матюшичев, Шамратова, 2005; Сидорко, Калмаханов, 2020].

Однако взаимосвязь уровня ферритина, ионов железа в периферической крови и количественных характеристик субпопуляций лейкоцитов при физиологической беременности не изучена. Поэтому цель данной работы изучить ассоциации показателей метаболизма ионов железа и количественных характеристик лейкоцитов периферической крови при физиологической беременности.

Материалы и методы исследования

Проведено ретроспективное исследование лабораторных показателей периферической крови 34 женщин, ранее проходивших обследования в рамках пренатального скрининга I триместра беременности в ООО «Централизованная клинико-диагностическая лаборатория», г. Пермь. Средний возраст и срок беременности, представленные в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей Me(Q1-Q3), составили 29 лет (22–35) и 12 недель (9–12) соответственно. Объектом исследования являлась венозная кровь, которую получали из локтевой вены утром натощак в вакуумные пробирки с этилендиаминтетрауксусной кислотой в качестве антикоагулянта после 8 ч голодания. Использовались следующие критерии включения: добровольное информированное согласие на использование биологического материала, отсутствие патологий беременности в прошлом и настоящем; отсутствие острых и хронических заболеваний; отсутствие лабораторных и клинических признаков анемии, отрицание диет, приема гормональных, противовоспалительных или антибактериальных препаратов. Исследование выполнено в соответствии с этическими стандартами национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. с ее последующими изменениями или сопоставимым нормам этики и одобрено локальным этическим комитетом ИЭГМ УрО РАН (протокол № 16 от 05.06.2022).

В периферической крови были изучены показатели красной крови (количество эритроцитов, уровень гемоглобина, показатели насыщенности эритроцитов гемоглобином и анизоцитоза эритроцитов) субпопуляционный состав лейкоцитов на гематологическом анализаторе DxH800-Beckman Coulter. Уровень ферритина в сыворотке крови детектировали на анализаторе AU480-Beckman методом турбодиметрии. Концентрацию хорионического гонадотропина для верификации срока беременности определяли методом иммунохемилюминесцентного анализа на анализаторе AU480-Beckman. Уровень ионов железа в сыворотке крови изучали калориметрическим методом на анализаторе Beckman Coulter.

Статистический анализ проводили с помощью программы Prism v.8.0.1 (Graphpad, США). Для проверки нормальности распределения использовали критерий Шапиро – Уилка и Колмогорова – Смирнова. Поскольку данные не подчинялись закону нормального распределения, то были представлены в виде медианы (Me), нижних (LQ) и верхних квартилей (UQ). Корреляционные взаимосвязи анализировали с помощью корреляции Спирмена ( p<0.05) . Анализ отличий между независимыми группами проводили с использованием U -критерия Манна – Уитни.

Результаты и обсуждение

В исследуемую группу были включены женщины в I триместре физиологической беременности, у которых по данным проведенных исследований отсутствовали клинические и лабораторные маркеры железодефицитной анемии. Количество эритроцитов, уровень гемоглобина, показатель анизоцитоза эритроцитов, концентрация сывороточного железа и ферритина были в пределах диапазона референсных значений для данного срока беременности (табл. 1). Анализ литературы показывает, что уровень ферритина в сыворотке крови снижается, пропорционально сроку беременности [Терещенко, Пахмутова, 2012; Юрасов и др., 2023]. А референсные значения для уровня ферритина в сыворотке крови в разные триместры беременности имеют большие различия, что, очевидно, обусловлено разным сроком беременности у обследуемых и методом детекции ферритина [Сидорко, Калмаханов 2005]. Большинство авторов считают нормой для женщин репродуктивного возраста и беременных концентрацию в пределах 15–150 нг/мл [Сидорко, Калмаханов 2005; Терещенко, Пахмутова, 2012; Юрасов и др., 2023]. В исследовании С.А. Боброва с соавторами показано, что у женщин репродуктивного возраста и здоровых беременных в I триместре нормальная концентрация сывороточного ферритина должна превышать 63.0 нг/мл [Бобров, Репина, Клиценко, 2011]. В исследованной нами группе на фоне отсутствия клинических и лабораторных маркеров железодефицитной анемии уровень ферритина в I триместре беременности варьировал от 27.2 до 53.7 нг/мл, а концентрация сывороточного железа составляла от 16.25 до 19.30 мкмоль/л (табл. 1). Оба показателя соответствовали диапазону референсных значений, при этом концентрация ферритина имела прямую положительную корреляцию с уровнем сывороточного железа, что подтверждает значимость определения сывороточного ферритина для оценки запасов железа в организме (табл. 1). Подобные взаимосвязи отмечены в работах многих авторов.

Таблица 1

Гематологические показатели женщин в I триместре физиологической беременности [Hematological parameters in women during the first trimester of physiological pregnancy]

	Показатель	Me(Q1-Q3)	Референсные значения	Коэффициент корреляции Спирмена с концентрацией ферритина, R	Уровень значимости коэффициента корреляции Спирмена, р
1	Эритроциты, 10^12/л	4.5 (4.1-4.8)	3.5-5.2	-0.25	0.27
2	Гемоглобин, г/л	127.0 (125.1-137.2)	120-152	0.04	0.87
3	Гематокрит, %	39.1 (36.8-41.1)	36.0-42.0	0.03	0.90
4	Среднее содержание гемоглобина в эритроците, пг	28.7 (28.3-30.1)	27.0-34.0	-0.47	0.03
5	Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/л	338.2 (330.2-340.1)	320-370	-0.46	0.03

Окончание табл. 1

	Показатель	Me(Q1-Q3)	Референсные значения	Коэффициент корреляции Спирмена с концентрацией ферритина, R	Уровень значимости коэффициента корреляции Спирмена, р
6	Показатель анизоцитоза эритроцитов, %	13.4 (12.9-13.8)	11.5-14.5	0.13	0.59
7	Средний объем тромбоцита, фл	10.5 (9.1-10.6)	7.5-11.2	-0.02	0.94
8	Тромбоциты, 10^9/л	286 (251-301)	150-400	0.11	0.65
9	Лейкоциты, 10^9/л	6.86 (6.19-7.42)	4.37-9.68	-0.25	0.27
10	Нейтрофилы, %	57.4 (55.2-63.2)	42.5-73.2	-0.53	0.01
11	Нейтрофилы, 10^9/л	3.94 (3.42-4.69)	2.0-7.2	-0.53	0.01
12	Моноциты, %	7.30 (6.72-7.65)	4.3-11.0	-0.44	0.04
13	Моноциты, 10^9/л	0.50 (0.42-0.55)	0.3-0.7	-0.53	0.01
14	Лимфоциты, %	33.8 (26. 9-36.4)	18.2-47.4	-0.41	0.06
15	Лимфоциты, 10^9/л	2.22 (1.95-2.25)	1.2-3.2	0.32	0.15
16	Эозинофилы, %	1.6 (1.24-2.07)	0.0-5.0	-0.03	0.91
17	Эозинофилы, 10^9/л	0.11 (0.08-0.16)	0-0.3	-0.09	0.69
18	Базофилы, %	0.45 (0.35-0.50)	0.0-1.0	-0.56	0.01
19	Базофилы, 10^9/л	0.03 (0.02-0.03)	0-0.1	-0.44	0.05
20	СОЭ, мм/ч	7.2 (3.1-10.3)	1-20	0.12	0.59
21	Железо, мкмоль/л	17.40 (16.25-19.30)	13.2-30.43	0.53	0.01
22	Ферритин, нг/мл	50.9 (27.2-53.7)	15-150	-	-

Примечание: данные представлены в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей Me(Q1-Q3).

Изучение корреляционных взаимосвязей ферритина с показателями красной крови выявило следующие закономерности. Так, уровень ферритина имел обратную зависимость со средним объемом эритроцитов и содержанием гемоглобина в эритроците (табл. 1), тогда как достоверных взаимосвязей с общим уровнем гемоглобина выявлено не было. Отсутствие прямой зависимости между уровнем гемоглобина и ферритина отмечается многими авторами, поскольку уровень этих белков в периферической крови отражает разные физиологические процессы [Матюшичев, Шамратова, 2005; Сидорко, Калмаханов, 2020]. Количество ферритина в сыворотке крови показывает запасы железа во внутриклеточных депо организма, главным образом, в гепатоцитах, клетках селезенки, костного мозга, которые расходуются не только для синтеза гемоглобина. Поэтому уровень ферритина снижается уже в предлатентный период дефицита железа, когда истощаются запасы железа в депо, но поступление его для гемопоэза не снижается, т. е. концентрация гемоглобина остается в пределах допустимых значений [Сидорко, Калмаханов, 2020]. Выявленные обратные ассоциации количества ферритина с содержанием гемоглобина в эритроцитах, по-видимому, объясняется взаимосвязью с интенсивностью расходования ионов железа на гемопоэз. Можно полагать, что выявленная обратная корреляция отражает характерный для беременности процесс снижения концентрации ферритина из-за увеличения расходования ионов железа на фоне компенсаторного увеличения синтеза эритроцитов.

Изучение корреляционных взаимосвязей уровня ферритина с количеством лейкоцитов показывает обратную, но не достоверную зависимость с общим количеством лейкоцитов, а также достоверную обратную зависимость с относительным и абсолютным числом нейтрофилов, базофилов и моноцитов (табл. 1). Известно, что уровень лейкоцитов нарастает в динамике беременности за счет увеличения абсолютного количества нейтрофилов, а число моноцитов и лимфоцитов не меняется [Sanci, Töz, Ince, 2017; Ozel, Davutoglu, Yurtkal, 2020]. Можно полагать, что выявленная обратная зависимость между концентрацией ферритина и количеством нейтрофилов и моноцитов обусловлена интенсивным расходованием ионов железа для их образования и дифференцировки в костном мозге. Строгая зависимость грану-лоцитопоэза от уровня ионов железа показана в работах нескольких авторов [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Так, даже незначительное снижение концентрации ионов железа в плазме угнетало пролиферацию, дифференцировку и эффекторные функции нейтрофилов, но не лимфоцитов [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. В экспериментах на мышах индуцированная гипоферремия снижала дифференцировку и выход в кровоток нейтрофилов, присутствие нейтрофилов в селезенке и брюшной полости, а также их фагоцитарную активность [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022]. Эти же авторы отмечают, что лимфопоэз в значительно меньшей степени зависит от присутствия ионов железа [Frost et al., 2022; Kuźmicka et al., 2022].

Поскольку в публикациях нескольких авторов показано, что уровень ферритина в 30 нг/мл является критичным для выявления снижения запасов ионов железа и диагностики предлатентной стадии железо- дефицитной анемии [Сидорко, Калмаханов 2005; Бобров, Репина, Клиценко, 2011; Терещенко, Пахмутова, 2012; Юрасов и др., 2023], мы разделили исследуемую группу в соответствии с концентрацией ферритина. В первую группу были включены обследуемые, у которых концентрация ферритина была менее 30 нг/мл (n=19), а вторую группу составили обследуемые с концентрацией ферритина более 30 нг/мл (n=15) (табл. 2).

Таблица 2

Гематологические показатели женщин в I триместре физиологической беременности в зависимости от концентрации ферритина в сыворотке крови

[Hematological parameters of women in the first trimester of physiological pregnancy, depending on the concentration of ferritin in the blood serum]

	Показатель	Референсные значения	Концентрация ферритина меньше 30 пг/мл Me(Q1-Q3)	Концентрация ферритина больше 30 пг/мл Me(Q1-Q3)
			Группа А	Группа Б
1	Эритроциты, 10^12/л	3.5-5.2	4.5 (4.1-4.7)	4.5 (4.0-4.8)
2	Гемоглобин, г/л	120-152	127.0 (125.1-137.2)	127.0 (123.2-133.2)
3	Гематокрит, %	36.0-42.0	39.1 (36.8-41.1)	39.0 (36.7-39.2)
4	Среднее содержание гемоглобина в эритроците, пг	27.0-34.0	28.7 (28.3-30.1) R=-0.47; р=0.03 к уровню ферритина	28.2 (27.3-29.1)
5	Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/л	320-370	338.2 (330.2-340.1) R=-0.46; р=0.03 к уровню ферритина	338.0 (329.2-344.1)
6	Показатель анизоцитоза эритроцитов, %	11.5-14.5	13.4 (12.9-13.8)	13.4 (12.8-14.5)
7	Средний объем тромбоцита, фл	7.5-11.2	10.5 (9.1-10.6)	10.0 (7.9-10.5)
8	Тромбоциты, 10^9/л	150-400	286 (251-301)	275 (225-297)
9	Лейкоциты, 10^9/л	4.37-9.68	6.86 (6.19-7.42) R=0.44; р=0.04 к уровню ионов железа	6.86 (5.59-7.93) R=0.44; р=0.04 к уровню ионов железа
10	Нейтрофилы, %	42.5-73.2	57.4 (55.2-63.2) R=-0.51; р=0.01 к уровню ферритина	57.4 (57.2-67.2)
11	Нейтрофилы, 10^9/л	2.0-7.2	3.94 (3.42-4.69) R=-0.51; р=0.01 к уровню ферритина	3.94 (3.2-5.33)
12	Моноциты, %	4.3-11.0	7.30 (6.72-7.65)	7.30 (6.5-7.61)
13	Моноциты, 10^9/л	0.3-0.7	0.50 (0.42-0.55)	0.50 (0.38-0.65)
14	Лимфоциты, %	18.2-47.4	33.8 (26. 9-36.4)	33.0 (32.3-37.1)
15	Лимфоциты, 10^9/л	1.2-3.2	2.22 (1.95-2.25)	2.20 (1.75-2.29)
16	Эозинофилы, %	0.0-5.0	1.6 (1.24-2.07)	1.6 (1.3-2.2)
17	Эозинофилы, 10^9/л	0-0.3	0.11 (0.08-0.16)	0.11 (0.08-0.17)
18	Базофилы, %	0.0-1.0	0.45 (0.35-0.50)	0.45 (0.32-0.52)
19	Базофилы, 10^9/л	0-0.1	0.03 (0.02-0.03)	0.03 (0.01-0.03)
20	СОЭ, мм/ч	1-20	6 (2-8)	11 (7-15.3) р=0.04 к группе А R=0.53; р=0.01 к уровню ферритина
21	Железо, мкмоль/л	13.2-30.43	17.40 (16.25-19.30) R=0.50; р=0.01 к уровню ферритина	27.5 (22.3-29.1) р=0.02 к группе А R=0.53; р=0.01 к уровню ферритина
22	Ферритин, нг/мл	15-150	20.1 (17.2-33.7)	57.7 (36.6-83.9) р=0.02 к группе А

Примечание: данные представлены в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей Me(Q1-Q3). Анализ отличий между группами c уровнем ферритина менее 30 нг/мл (группа А) и более 30 нг/мл (группа Б) проводили с использованием U -критерия Манна - Уитни. Взаимосвязь показателей анализировали, рассчитывая коэффициент корреляции Спирмена (R).

Установлено, что выделенные по уровню ферритина группы не отличались по показателям красной крови, а также количеству и субпопуляционному составу лейкоцитов (табл.2). Однако были выявлены достоверные отличия по показателю СОЭ и уровню сывороточного железа между группами, хотя оба показателя находились в пределах референсных значений. Так, в группе с высоким уровнем ферритина (более 30 нг/мл) определялись достоверно большее количество сывороточного железа и более высокий показатель СОЭ (табл. 2) по сравнению с группой с низким уровнем ферритина (менее 30 нг/мл). Также в группе с высоким уровнем ферритина показана положительная корреляция показателя СОЭ с уровнем ферритина (табл. 2). Следует отметить, что физиологическое течение беременности характеризуется увеличением уровня СОЭ по причине увеличения содержания белков, главным образом относящихся к белкам острой фазы воспаления, к которым принадлежит и ферритин, поэтому выявленная взаимосвязь не является случайной. Однако все упомянутые показатели находились в пределах референсных значений, что свидетельствует об отсутствии воспалительных процессов.

В обеих группах выявлены прямые корреляции количества лейкоцитов с уровнем ионов железа, что играет важную роль ионов железа для синтеза лейкоцитов (табл. 2).

В группе с низким уровнем ферритина (менее 30 нг/мл) сохранялись отрицательные корреляции ферритина с относительным и абсолютным содержанием нейтрофилов и моноцитов, и с количеством гемоглобина в эритроцитах, описанные нами ранее (табл. 1, 2), тогда как в группе с высоким уровнем ферритина эти корреляции присутствовали, но не были статистически достоверными, что, очевидно, связано с меньшим количеством участников в данной группе. Полученные результаты подтверждают описанные выше предположения о взаимосвязи снижения концентрации ферритина вследствие расходования запасов железа для синтеза эритроцитов и гранулоцитов при беременности. Можно полагать, что определение уровня ферритина при беременности значимо не только для контроля запасов ионов железа в организме, но и для прогнозирования гранулопоэза.

Заключение

У женщин в I триместре физиологической беременности выявлена статистически значимая связь между основными показателями обмена ионов железа, показателями красной крови, общим содержанием лейкоцитов, а также относительным и абсолютным количеством нейтрофилов и моноцитов. Полученные результаты свидетельствуют о важной роли ионов железа и ферритина, отражающих запасы ионов железа в организме, в регуляции количественного и качественного состава лейкоцитов периферической крови при беременности. Выявленные ассоциации дополняют наше понимание механизмов регуляции функций клеток иммунной систем при беременности и перспективны для направленной модуляции их функций.