Intra-amniotic Inflammation in Women with Preterm Labor with Intact Membranes – Clinical and Experimental Aspects

• Název práce v češtině: Intra-amniální zánět u spontánního předčasného porodu se zachovalým vakem blan – klinické a experimentální aspekty
• Název v anglickém jazyce: Intra-amniotic Inflammation in Women with Preterm Labor with Intact Membranes – Clinical and Experimental Aspects
• Klíčová slova: sterilní intaamniální zánět, intraamniální infekce, mikrobiální invaze do amniální dutiny, IgGFc-binding protein, interleukin-6, animální model, potkan
• Klíčová slova anglicky: sterile intra-amniotic inflammation, intra-amniotic infection, microbial invasion of the amniotic cavity, IgGFc-binding protein, interleukin-6 animal model, rat
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Porodnická a gynekologická klinika (15-510)
• Vedoucí / školitel: prof. MUDr. Ivana Kacerovská Musilová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 07.09.2017
• Datum zadání: 07.09.2017
• Datum a čas obhajoby: 11.10.2021 13:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 05.10.2021
• Datum odevzdání tištěné podoby: 18.05.2021
• Datum proběhlé obhajoby: 11.10.2021
• Oponenti: doc. MUDr. Ondřej Šimetka, Ph.D.
• Konzultanti: prof. Bo Jacobsson, MD, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Předčasný porod se zachovalým vakem blan (PTL) představuje přibližně 40 % všech předčasných porodů. PTL je často komplikován intraamniálním zánětem (IAI), který je charakterizován zvýšenou koncentrací zánětlivých mediátorů v plodové vodě. Na základě přítomnosti mikrobiální invaze do amniální dutiny (MIAC) se rozlišují dva klinické fenotypy IAI: i) intraamniální infekce, kdy jsou v plodové vodě přítomny mikroorganismy, a ii) sterilní IAI bez přítomnosti mikrobů v plodové vodě. Oba fenotypy IAI jsou spojeny s horšími neonatálními výsledky, což podtrhuje jejich klinickou závažnost.
Oba fenotypy IAI vykazují kromě přítomnosti MIAC další odlišnosti v charakteristikách intraamniálního zánětu. Těmito rozdíly se zabývá klinická část disertace. Prvním specifickým cílem klinické části bylo stanovení koncentrací interleukinu (IL) - 6 v cervikální tekutině žen s PTL komplikovaným intraamniální infekcí a sterilním IAI. Druhým specifickým cílem bylo stanovení koncentrací IgGFc-binding proteinu (FcgammaBP) v amniální a cervikální tekutině žen s PTL komplikovaným intraamniální infekcí a sterilním IAI.
Oba specifické cíle klinické části této disertace byly zkoumány na stejné kohortě 79 žen s PTL. Přítomnost obou fenotypů IAI byla spojena se zvýšenými hladinami IL-6 v cervikální tekutině. Mezi jednotlivými fenotypy IAI však v koncentracích IL-6 v cervikální tekutině nebyly rozdíly. Koncentrace FcgammaBP v plodové vodě byla zvýšena u obou fenotypů IAI, výrazněji v případě intraamniální infekce. Hladiny FcgammaBP v cervikální tekutině nebyly ovlivněny přítomností žádného z fenotypů IAI.
Animální modely IAI představují jedinečný nástroj k výzkumu předčasného porodu. Umožňují studovat aspekty předčasného porodu, které nelze vyhodnotit v klinických studiích u lidí. Experimentálním cílem této práce bylo vyvinout model IAI u potkana pomocí intraamniální aplikace induktorů zánětu pod ultrazvukovou kontrolou.
Prvním specifickým cílem experimentální části bylo vypracovat systematický přehled literatury zaměřený na metody intraamniální aplikaci induktorů infekce a zánětu za účelem vytvoření zánětem indukovaného modelu předčasného porodu u hlodavců. Druhým specifickým cílem bylo posoudit účinek ultrazvukem navigované intraamniální aplikace lipopolysacharidu (LPS) na hladinu IL-6 v plodové vodě u potkanů. A třetím specifickým cílem bylo vytvořit protokol pro ultrazvukem navigovaného intraamniálního podání induktorů zánětu u potkana.
Systematický přehled literatury ukázal, že se intraamniální podávání induktorů k modelování intraamniální infekce či zánětu u hlodavců používá. Ultrazvukem navigované intraamniální podání bylo popsáno pouze u myši, ale ne u potkana. Naše studie prováděná na sedmi samicích ukázala, že intraamniální aplikace navigovaná ultrazvukem je proveditelná u potkana. Podání 10 µg E. coli LPS sérotypu O55: B5 intraamniálně vedlo k rozvoji IAI a nebylo spojeno s předčasným porodem a ani s vyšší úmrtností plodů. Ultrazvukem navigovaná intraamniální aplikace induktorů zánětu u potkana byla podrobně popsána v protokolu, který podporuje proveditelnost a reprodukovatelnost této techniky pro budoucí výzkum.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Preterm labor with intact membranes (PTL) is responsible for approximately 40% of all preterm deliveries. PTL is frequently complicated by intra-amniotic inflammation (IAI), characterized by the elevation of inflammatory mediators in the amniotic fluid. Based on the presence or absence of microbial invasion of the amniotic cavity (MIAC), two different clinical phenotypes of IAI are distinguished—i) intra-amniotic infection, when microorganisms are present in the amniotic fluid, and ii) sterile IAI, when there are no microorganisms in the amniotic fluid. The clinical severity of both phenotypes of IAI is underlined by their association with adverse neonatal outcomes.
In addition to the presence or absence of MIAC, there are also differences between the phenotypes of IAI in terms of their intra-amniotic inflammatory status characteristics. The clinical part of this thesis has addressed these differences in women with PTL. The first specific aim of this clinical study was to determine the concentration of interleukin (IL)-6 in the cervical fluid of women with PTL complicated by intra-amniotic infection and sterile IAI. The second specific aim was to determine the concentration of IgGFc-binding protein (FcgammaBP) in the amniotic and cervical fluids of women with PTL complicated by intra-amniotic infection and sterile IAI.
Both specific aims of the clinical part of this thesis were investigated in the same study population, consisting of 79 women with PTL. The presence of both phenotypes of IAI was associated with a higher concentration of IL-6 in the cervical fluid than the absence of IAI. However, there were no differences in the concentration of IL-6 in the cervical fluid between the phenotypes of IAI. The concentration of FcgammaBP in amniotic fluid was elevated in the presence of both phenotypes of intra-amniotic inflammation, being more pronounced in the presence of intra-amniotic infection. The concentration of FcgammaBP in the cervical fluid was not altered by the presence of either phenotype of IAI.
Animal models of IAI represent a unique tool in the research of preterm delivery, enabling the study of aspects that cannot be evaluated in human clinical studies. Therefore, the objective of this thesis was to develop a rat model of IAI established by ultrasound-guided intra-amniotic administration of an inflammatory agent. The first specific aim of the experimental part of this thesis was to perform a systematic review of literature on methods of intra-amniotic administration of infectious and/or inflammatory agents to develop a rodent model of inflammation-driven preterm delivery. The second specific aim was to assess the effect of ultrasound-guided intra-amniotic administration of lipopolysaccharide (LPS) on the concentration of IL-6 in the amniotic fluid of rats. The third specific aim was to define a detailed protocol for ultrasound-guided intra-amniotic administration of an agent in a rat.
A systematic review of the literature revealed that intra-amniotic administration of triggering agents was used to model intra-amniotic infection/inflammation in rodents. Intra-amniotic administration under ultrasound guidance has been described in mice, but not in rats. Our experiments performed on seven rat dams showed that ultrasound-guided intra-amniotic administration of an agent was feasible in rats. Administration of 10 µg of Escherichia coli LPS serotype O55:B5 per gestational sac resulted in the development of IAI and did not induce labor or fetal mortality. The processes of ultrasound-guided intra-amniotic administration of an agent in a rat were summarized as a protocol to offer detailed guidelines supporting the feasibility and reproducibility of this technique for future research.