Apoptosis and hypoxia processes in placentas of pregnant women with COVID-19 and critical lung injury

Relevance. The risk of developing severe COVID-19 in pregnant women is high. The study of the processes of apoptosis and hypoxia in the placenta, which have a fundamental effect on the functioning of the placenta in conditions of COVID-19 and lung damage of varying severity, is important for deciding on the tactics of patient management. The aim – determination of the expression level of apoptosis-inducible factor and hypoxia-inducible factor in placentas in COVID-19 and critical lung injury in a comparative aspect. Material and methods. The level of expression of AIF and HIF-1a in the placentas of women with COVID-19 was studied. The 1st group consisted of placentas of 25 women with COVID-19 and CDL (more than 75% CT-4) after premature birth induced by the severity of the mother's condition, and in every third case – in combination with fetal distress, 2nd – placentas of 25 patients with COVID-19 and lung damage of 25-50% (CT-2) after spontaneous premature birth at the stage of convalescence after COVID-19. The results of the study. In patients with CDL, the average area of immunopositive structures with respect to AIF turned out to be statistically significantly higher than the same indicator in placentas of the 2nd group and amounted to 66.38 (60.79; 74.51)% (p=0.000). The expression level of HIF-1a was 17.80 (13.33; 27.33)% and 33.01 (27.63; 35.99)%, respectively, in the groups (p= 0.000), that is, in the placentas of women of the 1st group was more than 2 times lower than in the placentas of patients of the 2nd group. Conclusion. In patients with COVID-19 and CDL, the level of the average AIF area is statistically significantly higher than the same parameter in the placentas of women with COVID-19 and lung damage of 25-50% (CT-2) (p=0.000), which may indicate an energy deficiency of cyto- and syncytiotrophoblast cells due to the severity of the condition of women with CDL. On the contrary, the level of HIF-1a expression in the placental structures of group 1 women is more than 2 times lower than in the placentas of group 2 patients (p=0.000). The revealed patterns allow us to recommend the earliest possible delivery of patients with COVID-19 and CDL, before the development of severe hypoxic lesions in the placentas of these pregnant women.

1. Белокриницкая Т.Е., Шмаков Р.Г., Фролова Н.И. и др. Материнская смертность в Дальневосточном федеральном округе в допандемическом периоде и за три года пандемии COVID-19. Акушерство и гинекология. 2023;(11):87-95.

2. Litman E.A., Yin Y., Nelson S.J. et al. Adverse perinatal outcomes in a large United States birth cohort during of COVID-19 pandemic. Am J Obstet Gynecol MFM 2022;4(3):100577.

3. Морозов СП, Гомболевский ЕА, Чернина ВЮ и др. Прогнозирование летальных исходов при COVID-19 по данным компьютерной томографии органов грудной клетки. Туберкулёз и болезни лёгких. 2020;98(6):7-14.

4. Воропаева Е.Е., Хайдукова Ю.В., Казачкова Э.А. и др. Клинико-лабораторные особенности и материнские исходы у беременных с критическим поражением лёгких при COVID-19. Уральский медицинский журнал. 2024;23(1):90-103.

5. Воропаева Е.Е., Хайдукова Ю.В., Казачкова Э.А. и др. Перинатальные исходы и результаты морфологического исследования плацент у беременных с критическим поражением лёгких при новой коронавирусной инфекции COVID-19. Уральский медицинский журнал. 2023;22(2):109-121.

6. Кузнецова Н.Б., Буштырева И.О., Дыбова В.С. и др. Этиология и патогенез преждевременного разрыва плодных оболочек при недоношенной беременности. Вестник НМХЦ им. Н.И. Пирогова. 2019;14(4):57-61.

7. Fang J., Zhou G., Zhao H. An apoptosis-inducing factor controls programmed cell death and laccase expression during fungal interactions. Appl Microbiol Biotechnol 2024;108(1):135.

8. Zong L., Liang Z. Apoptosis-inducing factor: a mitochondrial protein associated with metabolic diseases: a narrative review. Cardiovasc Diagn Ther 2023;13(3):609-622.

9. Riddell M.R., Winkler-Lowen B., Guilbert L.J. The contribution of apoptosis-inducing factor (AIF) to villous trophoblast differentiation. Placenta. 2012;33(2):88–93.

10. Юпатов Е.Ю., Мальцева Л.И., Зефирова Т.П. и др. Клиническое значение экспрессии маркера адаптации к гипоксии HIF-1α у беременных с начальными формами заболевания вен. Акушерство, Гинекология и Репродукция. 2021;15(3):276-286.

11. Albers R.E., Kaufman M.R., Natale B.V. et al. Trophoblast-Specific Expression of Hif-1α Results in Preeclampsia-Like Symptoms and Fetal Growth Restriction. Scientific Reports. 2019;9(1):2742.

12. Mellor H.R., Harris A.L. The role of the hypoxia-inducible BH3-only proteins BNIP3 and BNIP3L in cancer. J Cancer Metastasis Rev. 2007;(26):553-566.

13. Shigemitsu A., Naruse K., Kobayashi H. Hypoxia Promotes Extravillous Trophoblast Cell Invasion through the Hypoxia-Inducible Factor Urokinase-Type Plasminogen Activator Receptor Pathway. Gynecol Obstet Invest. 2022;87(3-4):232-241.

14. Павлова Н.Г., Беженарь В.Ф., Большакова М.В. и др. Экспрессия индуцируемого гипоксией фактора-1-альфа (HIF-1α) в плаценте и ткани мозга плодов при хронической плацентарной недостаточности в условиях эксперимента. Проблемы репродукции. 2022;28(1):36–44.

15. Соснина А.К., Траль Т.Г., Крылова Ю.С. Функциональная морфология виллезного дерева плацент при доношенной одноплодной беременности, достигнутой методами вспомогательных репродуктивных технологий. Журнал акушерских и женских болезней. 2016;65(3):43-51.

16. Беженарь В.Ф., Павлова Н.Г., Большакова М.В. и др. Экспрессия гипоксия-индуцируемого фактора (HIF-1-α) в плацентах при хронической плацентарной недостаточности в конце беременности. Уральский медицинский журнал. 2020; 188(5):141-145.

17. Михайлин Е.С., Толибова Г.Х., Траль Т.Г. Морфофункциональные особенности последов у несовершеннолетних женщин. Журнал акушерских и женских болезней. 2016;65(5):41-48.

18. Траль Т.Г., Толибова Г.Х., Коган И.Ю. Имплантационная несостоятельность эндометрия в циклах экстракорпорального оплодотворения у пациенток с хроническим эндометритом. Клиническая и экспериментальная морфология. 2023;12(1):24-33.

19. Большакова М.В., Беженарь В.Ф., Павлова Н.Г. и др. Современные представления о патогенезе гипоксии плода и роли в нем гипоксия-индуцируемого фактора (HIF). Акушерство и Гинекология Санкт-Петербурга. 2019;(1):19-24.

20. East C.E, Le. L.R., Sheehan P. et al. Intrapartum fetal scalp lactate sampling for fetal assessment in the presence of a nonreassuring fetal heart rate trace. The Cochrane Database of Systematic Reviews. 2015;(5):CD006174.