Введение. COVID-19 представляет собой острое респираторное заболевание, вызываемое вирусом SARS-CoV-2 (2019-nCoV). Вспышка неизвестной ранее вирусной пневмонии, вследствие инфицирования новым коронавирусом, впервые была зафиксирована в декабре 2019 года в Ухане в Китае. 11 марта 2020 года [1] ВОЗ объявила о пандемии заболевания, которая продлилась 3 года 1 месяц и 24 дня. За время пандемии было зарегистрировано свыше 775 млн. подтверждённых случаев заболевания COVID-19 по всему миру [2] и более 7 млн. летальных исходов заболевания [3]. Заболевание протекало в различных клинических формах: от легкой, с симптомами ринита, лихорадки, кашля и одышки, до тяжелой с острым респираторным дистресс-синдромом [4].

Оказалось, что кроме поражения органов дыхания, коронавирусная инфекция негативно влияет и на другие системы организма, включая репродуктивную. Изучение краткосрочных и долгосрочных эффектов инфекции на репродуктивное здоровье стало важной областью научно-практических исследований. Большое внимание было уделено изучению течения беременности у женщин с подтвержденной коронавирусной инфекцией и оценке риска внутриутробного инфицирования плода [5, 6, 7]. Установлено, что беременность повышает риск тяжелого течения COVID-19 [8], а частота госпитализаций в отделения интенсивной терапии у беременных с COVID-19 была выше по сравнению с не беременными женщинами, однако показатели смертности среди этих групп не различались [9]. У беременных с COVID-19 выявлены нарушения свертываемости крови, которые, в сочетании с гиперкоагуляционным синдромом, негативно влияли на течение беременности [10, 11].

Анализ применения вакцин против COVID-19 во время беременности [12, 13] свидетельствует об отсутствии повышенного риска самопроизвольного прерывания беременности после вакцинации [14, 15]. Кроме этого, у женщин, вакцинированных против 2019-nCoV (не зависимо от типа вакцины), вероятность заражения вирусом 2019-nCoV во время беременности, вероятность госпитализации, риск гипертонических нарушений и кесарева сечения снижались по сравнению с не вакцинированными пациентами. В целом, вакцинация во время беременности не повышает риск неблагоприятных исходов беременности или родов [16]. Однако имеются наблюдения, что вакцины, не содержащие мРНК, связаны с более низкой частотой гибели плода или новорожденного, хотя и с более высокой частотой повышения температуры по сравнению с вакцинами, содержащими мРНК [17].

Оценивалось влияние COVID-19 на исходы беременности и состояние новорожденных [18]. Было установлено, что заболевание матерей COVID-19 на поздних сроках беременности, связано с более высоким уровнем заражения 2019-nCoV у новорожденных и более длительным пребыванием в больнице. Однако сравнение частоты осложнений, таких как преждевременные роды, кесарево сечение, низкий вес новорожденного, состояние слуха, наличие врожденных пороков сердца, величина показателя по шкале Апгар, а также соответствие роста и веса детей в возрасте 6 месяцев, между неинфицированными и инфицированными участниками не достигало статистической значимости. Не было выявлено связи между инфекцией 2019-nCoV на ранних сроках беременности (до 20 недель) и исходами для плода, новорожденного или матери; однако было установлено увеличение частоты выкидышей на 44%, что требует дальнейших исследований [19].

Также изучалось влияние коронавирусной инфекции на качество половых клеток и успешность программ вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) в результате обнаружено ухудшение качества спермы [20, 21], яйцеклеток и ранних эмбрионов [22, 23], что приводило к снижению эффективности программ ВРТ [24, 25]. В литературе имеются данные, что SARS-Cov-2, как и другие коронавирусы, может вызывать повреждение ДНК в клетках млекопитающих, следствием чего является нестабильность генома, нарушение регуляции клеточного цикла, старение клеток [26, 27, 28]. Однако в отношении половых клеток подобного рода данные весьма ограничены.

Одним из осложнений беременности является ее остановка на ранних сроках, что встречается у 15-25% пар и составляет около 80% репродуктивных потерь первого триместра [29, 30]. Наиболее частой причиной этого осложнения является хромосомная патология плода, вследствие нарушений генетических процессов во время созревания половых клеток, оплодотворения и ранних стадий эмбрионального развития [30].

Цель исследования. Изучение влияния пандемии COVID-19 на генетические процессы раннего эмбрионального развития человека, а именно анализ частоты и спектра хромосомных аномалий в материале абортусов при невынашивании беременности раннего срока до и во время пандемии.

Материалы и методы исследования. Объектом настоящего исследования являлись 1408 абортусов (спонтанных и индуцированных) раннего срока беременности, поступивших в лабораторию с целью выявления генетических причин прерывания беременности. Материал был получен в период с 1 января 2017 года по 1 мая 2023 года. 951 образец поступил в лабораторию до момента объявления пандемии COVID-19 и 457 образцов получены в период пандемии COVID-19. Материал доставлялся в физиологическом растворе или в сухом флаконе от нескольких часов до 3 суток после прерывания беременности. Пациенты предоставляли добровольное информированное согласие, информацию о возрасте, сроке беременности. Возраст пациенток составлял от 16 до 48 лет: до пандемии, 65% пациенток были в возрасте до 36 лет и 35% составили женщины старше 36, тогда как во время пандемии пациентки в возрасте до 36 лет составили 57% и 43% составили женщины в возрасте после 36 лет. 75% полученного для исследования материала составили абортусы 5-8 недель беременности и 25% образцов абортного материала было получено от беременностей сроком 9-12 недель.

Отбор эмбрионального материала проводили под бинокулярной лупой. Полученные ворсины хориона или элементы эмбриона помещали в фиксатор (смесь 3:1, этанол 95% : ледяная уксусная кислота), в котором материал сохранялся до момента исследования. Для приготовления препаратов несколько ворсин извлекали из фиксатора, просушивали фильтровальной бумагой и помещали в эппендорф с 60% уксусной кислотой на 8 минут при 37°С. Полученные суспензии клеток фиксировали в фиксаторе. Смену фиксатора проводили 2 раза с промежуточным центрифугированием образцов. Суспензию клеток наносили на предметные стекла и сушили на воздухе при комнатной температуре. Окрашивание препаратов проводили с применением флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) в соответствие с оригинальной инструкцией производителя фирмы Kreatech (Нидерланды). В работе были использованы центромерные пробы к хромосомам Х, У, 15, 16, 18 (локусы Хp11.11-Xq11.11(DXZ1), Yp11.11-Yq11.11(DYZ3), 15p11.2(D15Z1), 16q11.21(D16Z3), 18p11.11-18q11.11(D18Z1), соответственно) и локус-специфические пробы к хромосомам 13, 14, 21, 22 (локусы 13q14(RB1), 14q32(IGH), 21q22(RCAN1), 22q11.2 (TBX1), соответственно). Анализ препаратов проводился под флуоресцентным микроскопом с использованием фильтров для визуализации флуорохромов красного, зеленого и голубого спектра. Для каждого молекулярного маркера анализировали от 100 до 300 интерфазных клеток.

Для статистической обработки полученных данных были использованы электронные таблицы Excel 2013 и пакет прикладных программ SPSS Statistic 23.0. Вычисление статистической значимости различий между частотами сравниваемых показателей проводили с использованием критерия χ². Отличия считали статистически значимыми при p<0,05. Был выполнен корреляционный анализ.

Результаты и их обсуждение. Целью данной работы являлось изучение влияния пандемии COVID-19 на генетические процессы раннего эмбрионального развития человека. В исследование было включено 1408 образцов абортивного материала раннего срока беременности. Был выполнен молекулярно-цитогенетический анализ абортусов, определены частота и спектр хромосомных нарушений. Полученные результаты проанализированы за два периода: с 1 января 2017 года по 10 марта 2020 года (до официального объявления ВОЗ пандемии COVID-19) и с 11 марта 2020 года по 30 апреля 2023 года (с момента объявления пандемии COVID-19 и до момента ее официальной отмены).

Молекулярно-цитогенетическое исследование выполнено методом FISH на интерфазных клетках трофобласта или эмбриональных тканей с применением центромерных и локус-специфических зондов к хромосомам Х, У, 13, 14, 15, 16, 18, 21, 22, численные нарушения которых у эмбрионов, по данным литературы, являются наиболее частой причиной прерывания беременности раннего срока [30, 32]. Золотым стандартом изучения хромосомного набора клеток является кариотипирование. Этот метод основан на анализе метафазных хромосом и позволяет выявлять структурные перестройки и количественные нарушения хромосомного комплекса клеток [33]. Однако, проведение данного типа исследования на плодном материале при невынашивании беременности раннего срока зачастую бывает затруднено в виду отсутствия метафазных клеток, как в прямых препаратах, так и образцах, подвергнутых культивированию [33]. Также, при культивировании, может происходить контаминация образца материнскими клетками, что приводит к ложноотрицательным результатам [34, 35, 36]. В связи с этим, по данным литературы, при применении кариотипирования в 20% случаев не удается выдать ответ по исследованию [33, 37]. При применении FISH-анализа практически все исследования будут успешны и, с учетом использованного в настоящем исследовании набора хромосомных зондов, только единичные результаты могут оказаться ложноотрицательными, что позволяет рассматривать данный анализ в качестве эффективного метода при оценке хромосомной патологии плода при невынашивании беременности раннего срока [29].

Анализ полученных результатов показал, что до пандемии COVID-19 было выявлено 56,4% абортусов с генетической патологией и 54,9% – в период пандемии (Табл. 1). Полученные нами результаты согласуются с литературными данными о распространенности хромосомных аномалий в плодном материале раннего срока беременности [33, 34]. Различия в частоте встречаемости абортусов с хромосомной патологией до и во время пандемии COVID-19 обнаружены не были (Табл. 1, р=0,611, χ2=0,259). Однако, при анализе спектра выявленных нарушений были установлены различия в частоте встречаемости некоторых типов хромосомных аберраций плодного материала.

Самым частым нарушением хромосомного набора клеток абортусов до пандемии COVID-19 была трисомия хромосомы 16, которая составила 22,2% случаев от всех патологических образцов (Табл. 2). Так же, чаще других, в этом периоде были выявлены абортусы с полиплоидным набором хромосом, трисомией хромосомы 22 и моносомией хромосомы Х (20,2%, 11,9% и 11,6% случаев, соответственно). Количество абортусов с трисомией всех остальных исследованных хромосом находилось в пределах от 2,4 до 9,1%. С частотой 1,5% были выявлены образцы с анеуплоидиями по двум исследованным хромосомам. Мозаичные формы нарушений в виде наличия клеток с нормальным и аномальным (полиплоидии, анеуплоидии) хромосомным набором встретились с частотой 1,1%. Полученные нами результаты согласуются с данными литературы о встречаемости этих типов генетических нарушений в плодном материале при невынашивании беременности раннего срока [32, 38, 39, 40]. Однако, в период пандемии COVID-19 наиболее частой причиной остановки беременности было наличие трисомии хромосомы 22. Количество абортусов с этим типом нарушений составило 19,4% от всех аномальных образцов, что статистически значимо превысило показатели допандемийного периода (11,9%, р=0,005, χ²=7,991). Также, чаще других нарушений, во время пандемии COVID-19, встречались полиплоидии (18,3% случаев), трисомия хромосомы 16 (17,1%) и моносомия хромосомы Х (15,9% случаев). Во время пандемии трисомия хромосомы 16 и полиплоидии встречались несколько реже, а моносомия хромосомы Х – чаще, однако, эти изменения не достигали уровней статистически значимых различий. Частота остальных типов хромосомных нарушений находилась в пределах от 0% до 9,6%, как до пандемии.

Было проанализировано распределение абортусов по полу. До пандемии абортусы мужского и женского пола встречались практически с одинаковой частотой. Соотношение полов (мужской : женский) в этот период стремилось к 1 и составило 0,93, что соответствует данным других авторов, полученным при тестировании контрольных групп медицинских индуцированных абортусов [41]. Во время пандемии абортусы женского пола обнаруживались несколько чаще, чем абортусы мужского пола, что привело к сдвигу в соотношении полов абортусов, которое составило 0,79. Выявленные различия не достигли значений статистически достоверных. Частота и соотношение полов в группе абортусов без хромосомной патологии практически не изменялись до и в период пандемии COVID-19. Однако, во время пандемии произошло статистически значимое увеличение количества абортусов женского пола с хромосомной патологией (р=0,049, χ2=3,903) (Рис. 1) и соотношение полов составило 0,67 по сравнению с 0,91. По мнению ряда исследователей, подобного рода изменения могут происходить в связи с контаминацией исследуемого плодного материала материнскими клетками [42], однако, в нашем случае, произошло увеличение количества патологических образцов женского пола и снижение частоты образцов мужского пола, что позволяет отвергнуть эту теорию и предположить наличие иных причин происхождения этого явления. В качестве одного из объяснений может быть увеличение количества абортусов с моносомией хромосомы Х во время пандемии (c 11,6% до 15,9%). Различия в частоте возникновения этого нарушения не достигли статистически достоверных, однако могли привести к сдвигу в соотношении полов абортусов с хромосомной патологией. Известно, что потеря хромосомы X чаще всего связана с ошибками в мейотических делениях клеток отца, а не матери [43, 44]. Имеются данные литературы, свидетельствующие о наличии патологических изменений в репродуктивных органах у мужчин, перенесших COVID-19, и связанные с изменениями показателей спермы (морфология спермы, измененная подвижность, увеличение индекса фрагментации ДНК, снижение концентрации сперматозоидов, снижение общего количества сперматозоидов и значительное увеличение лейкоцитов и цитокинов [45, 46, 47]). Также имеются данные литературы о связи повышенной фрагментации ДНК сперматозоидов с повышенной частотой анеуплоидных спермиев и анеуплоидных эмбрионов [48, 49]. Таким образом, учитывая негативные последствия COVID-19 для мужской репродукции, можно предположить участие мужского фактора в увеличении количества эмбрионов с моносомией хромосомы Х, выявленного в период пандемии.

Была проанализирована связь между выявленными хромосомными нарушениями и возрастом матери. В результате установлена достоверная положительная корреляционная связь возраста женщин и наличия хромосомной патологии абортусов (Рис. 2а) (r=0,91, p=0,001). Подобные результаты были продемонстрированы в ряде исследований, и наши данные согласуются с выводами других авторов [32, 50]. Это свидетельствует о том, что возраст женщины является одним из наиболее значимых факторов, влияющих на частоту возникновения хромосомной патологии у эмбрионов. Предполагается, что возрастное повреждение нуклеиновых кислот в женских половых клетках, дисфункция контрольных точек сборки веретена деления, ошибки мейотической рекомбинации, укорочение теломер, нарушение энергетического баланса и кальциевого обмена клеток, изменения гладкого эндоплазматического ретикулума и цитоскелета, могут приводить к нарушению хромосомного комплекса клеток эмбрионов [51, 52, 53]. Однако, при анализе материала, полученного во время пандемии COVID-19, положительная корреляционная связь с возрастом выявлена только в группе пациенток в возрасте до 40 лет (r=0,74, p=0,014) (Рис. 2б). В период пандемии среди женщин старше 41 года зафиксировано увеличение числа абортусов без хромосомной патологии, что привело к отсутствию корреляционной связи между возрастом и частотой абортусов с хромосомной патологией. Вероятно, пациентки старшего возраста оказались наиболее уязвимой группой в отношении влияния различных факторов пандемии, таких как социальные и психологические, а также здоровья и возможного влияния COVID-19 на течение и прерывание беременности на ранних сроках, так что возрастные особенности, приводящие к нерасхождению хромосом, не оказались на первом плане.

В исследовании было установлено, что во время пандемии среди пациенток, обратившихся в лабораторию по поводу генетической диагностики плодного материала, произошло увеличение количества лиц старше 36 лет (43,1% во время пандемии по сравнению с 35,0% до пандемии, соответственно). Известно, что возраст, в котором женщины рожают первенца в России, последние годы стремительно сдвигается к 30 годам. Эта тенденция связана с желанием женщин получить образование, построить карьеру и достичь высокого уровня доходов. Таким образом, влияние социальных и психоэмоциональных факторов пандемии COVID-19, вероятно, сказалось на возрастной структуре выборки пациентов. Факторы пандемии могли подтолкнуть возрастные пары к безотлагательному планированию беременности, в то время как молодые люди приняли решение о временном откладывании зачатия из-за неопределенности экономической и эпидемиологической обстановки. Наличие подобных тенденций позволяет предположить изменения в репродуктивном поведении в период пандемии. Это положение подтверждается социологическими исследованиями, в рамках которых анализировались репродуктивные намерения и динамика рождаемости населения разных стран, включая Россию, в период пандемии COVID-19 [54, 55, 56]. В результате был выявлен рост количества возрастных родительских пар.

Можно предположить, что данные социальные процессы привели к росту частоты абортусов с хромосомной патологией. Так, среди женщин с наличием абортусов с трисомией хромосомы 22 был проанализирован возраст и установлено увеличение количества пациенток старше 36 лет, обратившихся в лабораторию во время пандемии по поводу выявления генетической причины невынашивания беременности раннего срока. При этом до пандемии абортусы с трисомией хромосомы 22 были выявлены у матерей в возрасте до и после 36 лет с одинаковой частотой (5,6% и 6,5% соответственно). Однако во время пандемии этот тип нарушений кариотипа стал встречаться чаще, и частота абортусов с этим типом аберраций у женщин старше 36 лет возросла до 11,1% по сравнению с 8,33% в группе до 36 лет. Статистический анализ частоты абортусов с трисомией хромосомы 22 в разных возрастных группах матерей свидетельствует о влиянии пандемии на увеличение частоты абортусов с трисомией хромосомы 22 у женщин старше 36 лет (Х²=4,891, р=0,027).

Заключение. По результатам настоящего исследования, COVID-19 и пандемия COVID-19 не привели к увеличению общей частоты хромосомной патологии в процессе раннего эмбриогенеза человека. Однако полученные результаты демонстрируют изменение спектра выявляемой генетической патологии в плодном материале при невынашивании беременности раннего срока в период пандемии COVID-19, а именно увеличение частоты абортусов с трисомией хромосомы 22. В этот период отмечен рост количества пациенток старше 36 лет, обратившихся в лабораторию за диагностикой. Полученные результаты позволяют предположить изменение репродуктивных намерений различных возрастных групп населения во время пандемии, что привело к росту количества данного типа хромосомных нарушений, который, как известно, связан с возрастом женщины. Также в период пандемии отмечен сдвиг соотношения полов эмбрионов: увеличилось количество абортусов женского пола и частота хромосомной патологии именно у эмбрионов женского пола, что может быть связано и с нарушениями сперматогенеза.

Необходимо продолжать исследования в данной области для лучшего понимания влияния факторов пандемии COVID-19 (биологических, психологических) и социальных явлений на генетические процессы, которые могут увеличить мутационный груз в популяциях человека.

Информация о финансировании

Финансирование данной работы не проводилось.