Endometrial receptivity in women with disoders in reproductive system

Full Text

Нарушения репродуктивной функции достаточно распространены: до 18 % пар бесплодны [1, 2], половина из них вынуждена прибегать к использованию вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) [3], до 70 % циклов программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) оказываются неэффективными [4, 5]; невынашиванием беременности страдают около 20 % женщин, среди них каждая пятая женщина сталкивается с привычными репродуктивными потерями [6]. Своевременное выявление и коррекция нарушений женской репродуктивной функции является стратегически важной задачей современной медицины.

Эндометриальный фактор занимает существенное место в генезе репродуктивных неудач. Оптимальные условия для погружения плодного яйца в эндометрий отмечают в период «окна имплантации», которое соответствует 6–10 дням [7] после пика лютеинизирующего гормона (ЛГ) в крови, или 20–24-му дню 28-дневного менструального цикла (м. ц.) [4, 8]. Имплантация является многоэтапным процессом межмолекулярных и межклеточных взаимодействий, которые определяются синхронностью развития эмбриона и эндометрия [4]. Успешную имплантацию определяет комплекс структурно-функциональных характеристик эндометрия (генетических, протеомных и морфологических), объединенных термином «рецептивность эндометрия» [8–10]. Экспрессия генов, кодирующих специфические белки, отражает суть генетического уровня рецептивности эндометрия [11]. К протеомному уровню относят рецепторы к половым стероидным гормонам, различные молекулы адгезии, цитокины и факторы роста [8], играющие решающую роль в процессе имплантации бластоцисты. Морфологическими характеристиками являются состояние стромы и желез эндометрия, а также количество и качество эндометриальных пиноподий.

В настоящее время универсального маркера, определяющего успех или неудачу имплантации, не выявлено. В современной литературе имеются противоречивые данные о значимости влияния половых стероидных гормонов на экспрессию молекул рецептивности эндометрия [12]. Выявлено, что ведущее значение для полноценной фазовой трансформации эндометрия имеет не уровень половых гормонов в периферическом кровотоке, а полноценное взаимодействие половых стероидов с рецепторами. Различные половые гормоны определенным образом влияют на клетку-мишень, имеющую специфические рецепторы [13]. Эстрадиол вызывает пролиферацию клеток эпителия, стимулирует развитие секреторного аппарата клетки и продукцию собственных рецепторов, а также рецепторов прогестерона. Прогестерон подавляет синтез собственных рецепторов и рецепторов эстрадиола [4, 14–16]. Рецепторы половых стероидов представлены белками, передающими сигналы на ядерном уровне и регулирующими транскрипцию различных генов [17].

Эстрогеновые рецепторы представлены α- и β-типами (ЭР-α и ЭР-β), они имеют сходную структуру, но регулируются разными генами [4, 18]. Была выявлена ассоциация экспрессии ЭР-β в клетках железистого эпителия с секреторной фазой трансформации; экспрессия ЭР-α связана с процессами пролиферации клеток эндометрия [4, 16]. В эпителиальных клетках эндометрия обнаружены β-рецепторы эстрадиола в преовуляторном периоде, в клетках стромы и эндотелиоцитах ЭР-β выявлены в среднюю секреторную фазу, ЭР-α максимально представлены в периовуляторный период [4, 17].

Прогестероновый рецептор представлен в равных соотношениях двумя субъединицами A и B [17, 18]. В течение менструального цикла соотношение прогестероновых рецепторов А- и В-изоформ (ПР-A и ПР-B) в эндометрии различно [4, 15, 19]. Воздействие прогестерона на рецепторы подтипа А, расположенные в клетках стромы эндометрия, происходит главным образом в секреторную фазу цикла и в ранние сроки беременности [4, 18]. Прогестерон значительно увеличивает концентрацию А-изоформы ПР [18]. У женщин с бесплодием выявлено снижение экспрессии рецепторов прогестерона двух изоформ в эпителиальных клетках эндометрия [20].

В норме отмечено сохранение максимального содержания рецепторов к прогестерону до середины секреторной фазы [19]. В секреторную фазу цикла прогестерон вызывает прогрессирующую дифференцировку клеток эндометрия и способствует завершению подготовки эндометрия к имплантации бластоцисты [4]. В преимплантационный период концентрация рецепторов к эстрогенам в слизистой оболочке матки увеличивается [19]. Эстрогены в этот промежуток времени способны оказывать только модулирующее влияние на генную экспрессию, обусловленную прогестероном [15].

Важно отметить, что снижение ЭР-α в эндометрии является сигналом к активизации многих генов, ответственных за обеспечение рецептивности эндометрия [4]. Гиперэкспрессия ЭР-α в секреторную фазу цикла вызывает нарушение экспрессии биологических маркеров имплантации, в том числе интегрина αvβ3 [20]. Недостаточный уровень прогестерона в крови, чрезмерная экспрессия ароматаз, наличие провоспалительных цитокинов (интерлейкина-6, эпидермального фактора роста), нарушение экспрессии ЭР-β могут быть причинами отсутствия физиологического снижения концентрации ЭР-α [20].

В исследованиях Ю.С. Крыловой и др. (2014) установлено, что уровень экспрессии рецепторов прогестерона в строме позволяет оценить рецептивность эндометрия [21]. В настоящее время не существует единой точки зрения о ценности определения маркеров рецептивности в качестве идеального фактора, определяющего фертильность [22]. Во многих научных работах отражено, что ведущим маркером рецептивности эндометрия является соотношение ПР и ЭР-α в среднюю секреторную фазу менструального цикла, при этом определяющим прогностическим фактором является соотношение ПР/ЭР-α в клетках стромы эндометрия [8]. Соотношение ПР/ЭР-α в интервале от 2 до 3 является благоприятным признаком для решения репродуктивных задач [8].

В исследовании S. Petousis et al. (2016) [23] у женщин с бесплодием (группа сравнения, n = 30) была проведена иммуногистохимическая оценка экспрессии рецепторов прогестерона в железах и в строме эндометрия по сравнению с группой контроля (фертильные женщины, n= 15). В группе сравнения уровень экспрессии прогестероновых рецепторов был значительно ниже, чем в группе контроля [23]. По результатам исследования С.С. Аганезова и др. (2016) [24, 25] в группе женщин 18–40 лет (n = 44) с нарушениями репродуктивной и/или менструальной функции у каждой четвертой (n = 11) пациентки отмечено несоответствие высокой функциональной активности желтого тела и молекулярно-морфологических характеристик эндометрия. Выявлено, что у каждой второй женщины с полноценным двухфазным яичниковым циклом (n = 11 из 20 пациенток в соответствующей подгруппе) при относительно высоком уровне прогестерона в периферической крови наблюдалась неполноценная фазовая трансформация эндометрия по данным гистологического и иммуногистохимического анализов [24, 25].

Для полноценной рецептивности эндометрия наряду с рецепторами к половым стероидам существенное значение имеют разнообразные белки. Представитель семейства интерлейкина-6 — лейкемия-ингибирующий фактор (LIF) — синтезируется в различных тканях и органах, играет значимую роль в регуляции женской репродуктивной системы [8, 26]. Экспрессия рецепторов к LIF (LIF-R и гликопротеин gp130) отмечена на поверхности бластоцисты и плаценты, а также на поверхности железистого и поверхностного эпителия [27]. Взаимодействие LIF со своим рецептором LIF-R запускает множество сигнальных путей, активизируя синтетическую функцию эндометрия, что обеспечивает его рецептивность [8]. Предполагают, что LIF играет значимую роль в процессах имплантации и прогрессировании беременности [28]. В настоящее время LIF является наиболее изученным маркером рецептивности эндометрия.

Клинические исследования доказывают «критичность» роли LIF в имплантации. Среди мышей с заблокированным синтезом LIF у всех женских особей продемонстрирован низкий уровень успешных имплантаций. Назначение анти-LIF-антител снизило уровень наступления беременностей в модели с нечеловекообразными обезьянами [29]. Экспрессия LIF наиболее выражена в клетках поверхностного эпителия эндометрия, клетки эпителия желез синтезируют LIF менее активно, в небольшом количестве этот маркер отмечен в строме эндометрия в течение всего менструального цикла. Уровень LIF меняется на протяжении всего цикла, максимальная экспрессия отмечена в период «окна имплантации» [27].

В качестве неинвазивной диагностики разрабатываются методики определения концентрации LIF в цервикальной слизи. Последние исследования доказывают, что среди женщин с неэффективными попытками ЭКО в анамнезе снижена экспрессия LIF и LIF-R как в цервикальной слизи, так и в эндометрии [30]. Мутации гена LIF описаны среди женщин с первичным бесплодием. Генетическая поломка приводит к неадекватной транскрипции фактора, что выражается в недостаточной его экспрессии [31]. LIF активно изучается исследователями на протяжении нескольких десятков лет, однако полное понимание механизма действия этого фактора остается неясным.

Непосредственное влияние на процесс имплантации оказывают интегрины — молекулы семейства трансмембранных гликопротеинов, состоящих из нековалентно связанных α- и β-субъединиц. Связывание интегринов их лигандами приводит к перестройке белков клеточного цитоскелета и активации внутриклеточных сигнальных путей, участвующих в регуляции адгезии, миграции и инвазии. На поверхности эндометриальных клеток экспрессируются несколько подклассов интегринов [32]. Доказана роль интегринов β1 и β3 в процессе имплантации. При блокировании гена интегрина β1 у мышей отмечено снижение адгезионных свойств эндометрия, что приводит к нарушению имплантации [12]. Некоторые исследователи считают, что определение уровня интегрина ανβ3 в эндометрии в период «окна имплантации» является надежным диагностическим маркером в оценке рецептивности эндометрия [33]. Синтез β3-субъединицы интегрина происходит в клетках поверхностного эпителия эндометрия в фазу средней секреции менструального цикла. В исследованиях показано, что неадекватный синтез интегрина ανβ3 коррелирует с бесплодием и привычным невынашиванием беременности [27]. Предполагают, что интерлейкин-1, как паракринный фактор, способен регулировать экспрессию интегрина αvβ3 в поверхностном эпителии эндометрия [34].

Лигандом интегрина αvβ3 служит протеин экстрацеллюлярного матрикса остеопонтин [12]. Предполагают, что синтез остеопонтина зависит от уровня прогестерона в крови; отмечена низкая экспрессия этого фактора в пролиферативную фазу трансформации эндометрия и высокая экспрессия — в фазу средней секреции. Наибольшая концентрация остеопонтина отмечена в поверхностном и железистом эпителии эндометрия, в децидуализированной строме и эмбриональной трофэктодерме [35]. В эксперименте доказана значимая роль остеопонтина для сохранения беременности. Среди мышей с блокированным геном остеопонтина продемонстрирован высокий уровень периимплантационных неудач [36].

Адгезия трофэктодермы эмбриона к поверхностному эпителию эндометрия достигается при ассоциации остеопонтина с интегрином ανβ3, что активирует множество сигнальных путей и приводит к изменению цитоскелета взаимодействующих клеток [37]. Несмотря на существенную изученность роли интегрина ανβ3 в процессе имплантации, детальный механизм его действия и факторы, влияющие на его синтез, остаются до конца неясными.

Гликокаликс — это биологический барьер клеток, содержащий различные олиго- и полисахариды, гликопротеины и гликолипиды. Основной функцией гликокаликса является защита от различных инфекционных и протеолитических агентов [12, 38]. В гликокаликсе широко представлены муциновые гликопротеиды. Муцин-1 — это гликопротеид, обладающий антиадгезивными свойствами. В поверхностном эпителии эндометрия средней фазы секреции отмечена высокая экспрессия молекул муцина-1 [12, 38]. Наивысшую экспрессию муцина-1 наблюдают на 7-й день после пика ЛГ в крови. Исследователи выявили, что среди женщин с бесплодием отмечен низкий уровень муцина-1 в период «окна имплантации» [39, 40]. В то же время лабораторные исследования демонстрируют, что экспрессия муцина-1 должна снижаться непосредственно в месте имплантации бластоцисты [41]. Локальное падение синтеза муцина-1 «критично» для успешной имплантации, что опосредовано модификацией клеточных мембран непосредственно в месте эмбрион-эндометриального диалога под влиянием паракринных механизмов [42]. Молекулу муцина-1 считают одним из ключевых белков, принимающих участие в регуляции имплантации [12].

Гликоделин А (ГдА) является гликопротеином, экспрессируемым в секреторном и децидуализированном эндометрии. Уровень ГдА в эндометрии находится под прогестероновым влиянием и увеличивается во время беременности. Функция ГдА заключается в иммуносупрессивном влиянии на эндометрий, необходимом для имплантации и сохранения беременности [12]. Bastu et al. (2015) выявили, что у женщин с привычным невынашиванием беременности и бесплодием неясного генеза значительно снижены экспрессия ГдА в эндометрии и уровень ГдА в крови в период «окна имплантации» [40]. Предполагают, что уровни ГдА в крови и в эндометрии могут стать предикторами успешности имплантации [12].

Кадгерины, гликопротеины, расположенные на боковых поверхностях клеточных мембран [43], соединяют эпителиальные клетки между собой с использованием кальцийзависимых механизмов. Их функцией также является организация и поддержание архитектоники эпителиальных тканей при помощи налаживания межклеточных контактов [44].

Е-кадгерин, как представитель семейства кадгеринов, играет важную роль в имплантации и в дальнейшем развитии эмбриона [45]. Предполагают, что е-кадгерин участвует в первичном контакте бластоцисты и эндометрия. Синтез е-кадгерина отмечен на поверхностном эпителии эндометрия и на трофэктодерме, в период секреторной фазы менструального цикла его экспрессия максимальна [43]. Мутации гена е-кадгерина ведут к неправильной предимплантационной подготовке эндометрия. Доказано, что синтез е-кадгерина сильно понижен в период «окна имплантации» у женщин с бесплодием [46].

Эффективность е-кадгерина обеспечивается только при наличии определенной концентрации кальция в крови. Ионы кальция активируют сигнальные пути, что приводит к реорганизации цитоскелета и распаду межклеточных соединений. Выявлено, что увеличение концентрации кальция под кальцитониновым влиянием снижает экспрессию е-кадгерина в местах межклеточных взаимодействий [12, 47].

Считают, что кальцитонин находится под прогестероновым контролем. Прогестерон обусловливает его повышенную концентрацию в среднесекреторном эндометрии. В начале среднесекреторной фазы уровень е-кадгерина повышается с целью активизации адгезивных свойств эндометрия, впоследствии экспрессия е-кадгеринов падает для обеспечения диссоциации межклеточных соединений, что необходимо для успешной имплантации [45].

Ряд ученых исследуют новые молекулы, предположительно регулирующие рецептивность эндометрия. В исследованиях in vitro были выявлены молекулы кадгерина-6, плексина В2 и десмоглеина-2, экспрессируемые на люминальной поверхности среднесекреторного эндометрия [48]. Определенную роль в процессе имплантации играют ионные каналы, обеспечивающие адекватный внутриматочный гомеостаз, необходимый для имплантации. Для некоторых ионных каналов доказана их зависимость от прогестеронового влияния [49, 50]. Матричные металлопротеиназы (MMP), как протеолитические белки экстрацеллюлярного матрикса, имеют «критичное» значение в имплантации. Под воздействием MMP происходит распад экстрацеллюлярного матрикса, что обеспечивает успешное внедрение бластоцисты в эндометрий [51].

Существуют различные методы определения рецептивности эндометрия. Наиболее безопасным способом получения эндометрия для морфологического исследования служит пайпель-аспирационная биопсия.

В четверти случаев нормальная гистологическая картина эндометрия среднесекреторной фазы трансформации не соответствует адекватной экспрессии рецепторов к половым стероидам по результатам иммуногистохимического исследования [23–25, 52]. Учитывая, что у каждой второй женщины с овуляторным менструальным циклом при относительно высоком уровне прогестерона в периферической крови имеет место неполноценная фазовая трансформация эндометрия [24, 25], необходима предгравидарная подготовка гестагенами для повышения рецептивности эндометрия.

Гистологического исследования эндометрия недостаточно для полноценной оценки эндометрия в период «окна имплантации». Для прогноза успешной имплантации необходимо проведение иммуногистохимического исследования эндометрия с определением экспрессии рецепторов к половым стероидам и протеомных маркеров рецептивности.

В настоящее время в специальной литературе не представлено однозначного понимания взаимосвязи уровня половых стероидных гормонов в крови и молекулярно-морфологических характеристик эндометрия. Расширение понимания молекулярно-клеточных механизмов имплантации может стать основой для селективного воздействия препаратами половых стероидных гормонов на эндометрий с целью улучшения его рецептивности.

About the authors

Sergey S. Aganezov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: aganezov@mail.ru

PhD, Associate Professor, Department of Obstetrics and Gynecology

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Natalia V. Aganezova

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: aganezova@mail.ru

PhD, MD, Associate Professor, Department of Obstetrics and Gynecology

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Anastasia V. Morotskaya

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: morotskayaanastasia@yandex.ru

PhD-student in the department of obstetrics and gynecology

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Kristina Yu. Ponomarenko

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: dr.k.ponomarenko@gmail.com

PhD student of the department of obstetrics and gynecology

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

References

Supplementary files