Endometrial receptivity: the molecularmechanisms regulation of implantation

Abstract

Presents current views on endometrial receptivity and the molecular mechanisms regulation of implantation. Examines the signaling molecules as potential markers of parameter estimation window of implantation in assisted reproductive technologies.

Full Text

Бесплодный брак остается одной из важных медицинских, социальных, экономических и общегосударственных проблем. По данным ВОЗ, его частота составляет 10–15 % и не имеет тенденции к снижению. Несмотря на более чем 30-летнюю историю существования методов вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), эффективность программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) за последние годы значительно не меняется и остается на уровне 30–40 %. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется разработкам методических подходов, направленных на повышение результативности циклов ЭКО [2]. В настоящее время особое внимание ученых сконцентрировано на исследовании эндометрия в период имплантационного окна (implantation window) и изучение новых сигнальных молекул, специфически ответственных за имплантацию бластоцисты. Имплантационное окно представляет собой период времени, когда эндометрий максимально восприимчив к имплантации бластоцисты, в этот период происходит активное взаимодействие эмбриона и эндометрия, приводящее к имплантации бластоцисты и наступлению беременности. Наиболее часто это период 5–10 дня после овуляции, что соответствует 20–24 дням 28-дневного менструального цикла [1, 9, 55]. Для характеристики состояния эндометрия в период имплантационного окна A. Psychoyos впервые предложил использовать термин «рецептивность», или «восприимчивость», эндометрия [43]. Имплантация эмбриона в полости матки — многоэтапный процесс, регуляция которого осуществляется путем межмолекулярных и межклеточных взаимодействий, а успех во многом зависит от синхронности развития эмбриона и эндометрия. В результате их взаимодействия экспрессируется большое количество сигнальных молекул, осуществляющих паракринную, аутокринную, интракринную и юкстакринную регуляцию внутри- и межклеточных взаимодействий. Эти взаимодействия модулируют дальнейшее развитие и «поведение» бластоцисты, распознавание беременности и адаптацию к ней организма матери. При беременности, наступившей естественным путем, важную роль играет микроокружение эмбриона на разных стадиях его развития. Фолликулярная, трубная жидкости участвуют в заключительных этапах созревания ооцитов, и их секреция модулируется присутствием эмбриона [42]. В программах ВРТ при контролируемой гиперстимуляции яичников осуществляется забор, оплодотворение ооцитов и культивирование эмбрионов in vitro. Это исключает воздействие микроокружения и часто приводит к неполноценности преимплантационного эмбриона. Однако в настоящее время разработаны методики, позволяющие получать эмбрионы высокого качества путем культивирования в средах, содержащих факторы роста и цитокины, а также при ко-культивировании с клетками эндометрия матери [3]. Из этого следует, что имплантация зависит от трех факторов: качества эмбриона, функциональной зрелости-рецептивности эндометрия и состояния репродуктивной функции женского организма в целом. В случае переноса в полость матки эмбрионов хорошего качества и исключения всех явных причин, препятствующих благополучному завершению программы, неудачу ЭКО расценивают как нарушение на этапе имплантации эмбриона [22]. В 1945 году P. Vigano и соавт. провозгласили следующий постулат, ставший впоследствии афоризмом: «Бластоциста может виртуально имплантироваться в любом месте человеческого организма, кроме нерецептивного эндометрия». Удивительно, но имплантация действительно может наступить в любой ткани человеческого тела без предварительной подготовки этой ткани, однако в эндометрии имплантация возможна только в период «окна имплантации». Имплантация протекает в три фазы: присоединения (apposition), сцепления (adhesion) и вторжения (invasion). Начало процесса имплантации имеет строго фиксированный момент — это «вылупление» бластоцисты из блестящей оболочки (хетчинг). Исчезновение блестящей оболочки «обнажает» рецепторы и освобождает выход различных сигнальных молекул, которые вовлекаются в последующие этапы имплантации. Во время первой фазы имплантации (apposition) клетки эмбриона ориентируются относительно эндометрия, на наружной мембране бластоцисты образуются многочисленные микроворсинки, в результате чего начинается «диалог» между эмбрионом и эндометрием. Эти взаимоотношения являются основой для синхронизации созревания эндометрия и развития эмбриона [1, 55]. Вторая фаза имплантации (adhesion) характеризуется тесным контактом трофобласта с маточным эпителием и формированием тесных функциональных взаимоотношений. Последующая стадия вторжения трофобласта (invasion) завершает процесс имплантации и характеризуется глубоким проникновением бластоцисты в эпителий матки. Синцитиотрофобласт эмбриона вторгается между эпителиальными клетками и прорастает в сторону базального слоя. Над погрузившейся в толщу эндометрия бластоцистой происходит полное смыкание покровного эпителия [2, 33, 47, 52, 55]. Эндометрий в естественном цикле претерпевает ряд морфологических, клеточных и молекулярных изменений, необходимых для «открытия» имплантационного окна и формирования рецептивного состояния эндометрия, обеспечивающего процесс имплантации. В настоящее время выделено большое число биологически активных веществ: факторов роста, цитокинов, молекул адгезии, компонентов межклеточного вещества, характер выработки которых так или иначе изменяется в зависимости от этапа трансформации эндометрия и параметров имплантационного окна. Трансформация эндометрия в периимплантационный период происходит под действием ряда регулирующих факторов. Центральная регуляция осуществляется гипоталамусом и гипофизом. Помимо гонадотропных гормонов, функция яичников связана с гормонами надпочечников и щитовидной железы. Периферическая гормональная регуляция репродуктивной функции осуществляется половыми стероидами: андрогенами, эстрогенами и прогестинами. Пролиферация и дифференциация эндометрия контролируется стероидными гормонами яичника. Основные эффекты эстрогенов и прогестинов на клетки-мишени осуществляются посредством внутриклеточных гормонов-рецепторов. Доказано, что решающая роль в воздействии на эндометрий отводится не собственно стероидным гормонам, циркулирующим в периферическом кровотоке, а определяется их взаимодействием с функционально полноценными рецепторами ткани эндометрия к соответствующим стероидным гормонам. Благодаря наличию рецепторов — «молекул узнавания», клетка-мишень способна с высокой точностью отличить самую малую концентрацию тропных гормонов во внеклеточной жидкости [51]. Эстрадиол одновременно с пролиферацией клеток эпителия стимулирует развитие секреторного аппарата клетки и синтез собственных рецепторов, а также рецепторов прогестерона и андрогенов, посредством взаимодействия с которыми и осуществляется многогранный его эффект. Прогестерон не только не усиливает синтез собственных рецепторов, но, напротив, подавляет его так же, как и синтез рецепторов эстрадиола. Следовательно, количество определенного вида рецепторов зависит как от содержания соответствующего активного гормона в крови, так и от концентрации стероидов других классов [4, 5]. В настоящее время выявлено два подтипа рецептора эстрогенов (ЭР), известных как ЭР-α и ЭР-β, которые имеют сходную первичную структуру белков, но контролируются разными генами. Наивысший уровень экспрессии β-рецептора обнаруживается в эпителиальных клетках эндометрия в преовуляторном периоде, а также в клетках стромы и эндотелиоцитах в позднюю секреторную фазу. Экспрессия α-рецепторов максимальна в течение периовуляторного периода. Стоит отметить, что в стенках сосудов эндометрия экспрессируется исключительно ЭР-β, а в периваскулярных клетках стромы отмечается экспрессия как ЭР-β, так и ЭР-α, что указывает на связь β-рецепторов эстрогенов с активным ангиогенезом [32]. ЭР-β принимает участие в процессах децидуализации, необходимых для имплантации, и «созревании» шейки матки в течение беременности. При беременности происходит переключение экспрессии с ЭР-α на ЭР-β, необходимое для поддержания беременности. Роды наступают после исчезновения экспрессии ЭР-β [46]. Прогестерон подавляет экспрессию ЭР-α, но одновременно увеличивает экспрессию ЭР-β. В исследованиях было показано, что в клетках железистого эпителия экспрессия ЭР-β ассоциирована с секреторной функцией, в то время как экспрессия ЭР-α связана с процессами пролиферации клеток [53]. Рецептор прогестерона (PR) состоит из двух лиганд-связывающих форм, отличающихся N-концами и происходящих от одного гена [34]. Предполагается, что влияние прогестерона на эндометрий в секреторную фазу цикла и в ранние сроки беременности осуществляется главным образом посредством его воздействия на подтип А-рецепторов, расположенных в клетках стромы эндометрия [48]. Общим результатом действия прогестерона во вторую фазу цикла является прогрессирующая дифференцировка стромальных клеток в децидуальные, которые обладают уникальными способностями регулировать инвазию трофобласта и местные иммунные реакции. Весь этот процесс завершает подготовку эндометрия к приему бластоцисты и ведет к выработке большого количества биологически активных сигнальных молекул, таких как факторы роста, цитокины, нейропептиды. Активация окна имплантации также характеризуется ультраструктурными изменениями в морфологии эпителиальных клеток [38]. Покровный эпителий матки первым контактирует с бластоцистой, в результате чего в нем происходят морфологические и молекулярные изменения, обеспечивающие восприимчивость эндометрия к нидации эмбриона. В период имплантации в нем образуются микровыпячивания (пиноподии) на апикальной поверхности эпителия. Они появляются в середине секреторной фазы менструального цикла, этот процесс связан с наивысшей концентрацией прогестерона в крови. Появление пиноподий соответствует по времени началу окна имплантации, которое появляется в период максимальной рецепторной активности эндометрия [10, 44]. В естественном цикле полное развитие пиноподий происходит на 6–9-й день после овуляции (19–22-й день менструального цикла). При контролируемой стимуляции яичников в циклах ЭКО полностью развитые пиноподии появляются на 18–20-й день (забор яйцеклеток проводится на 14-й день), что свидетельствует о преждевременном созревании в сравнении с естественными циклами [18]. Появление пиноподий — строго контролируемый процесс. Созревание пиноподий совпадает с резким снижением степени иммуноокрашивания на рецепторы прогестерона в эпителии и с образованием плато концентрации прогестерона в крови. Интересные данные были получены при изучении ультраструктуры поверхностного эпителия человеческого эндометрия и экспрессии ряда сигнальных молекул. Была выявлена корреляция экспрессии лейкемия ингибирующего фактора (leukemia inhibitory factor LIF), а также его рецептора и присутствия пиноподий на поверхности человеческого эндометрия. При этом максимальная экспрессия цитокина и рецептора совпадала со стадией расцвета пиноподий, что соответствовало предполагаемому периоду имплантации бластоцисты. LIF выделяется в виде своей трансмембранной формы в полость матки, где он взаимодействует с специфическими LIF-рецепторами: LIF-R и gp130 на поверхности бластоцисты [13]. Также было определено что, пик выработки интегрина αvb3 и остеопонтина четко совпадает с наличием зрелых пиноподий [30]. Наличие инсулин-связывающего фактора роста также было обнаружено в люминальном эпителии в период зрелых пиноподий. Связь созревания пиноподий с экспрессией факторов роста и других биологически активных веществ предполагает их непосредственное участие в механизме имплантации. Появление в эндометрии трансмембранного эпителиального муцина — MUC1 ограничивает временные рамки «окна имплантации». В эндометрии человека были обнаружены только MUC1 и в меньшей степени MUC6. У человека уровень мРНК MUC1 повышается в эндометрии начиная с пролиферативной фазы и снижается в поздней секреторной фазе [57]. Пик продукции MUC1 совпадает с периодом максимальной рецептивности эндометрия и образует особый барьер между бластоцистой и эндометрием с целью предотвращения адгезии бластоцисты к поверхностному эпителию, не отвечающему «нормальным» характеристикам [56]. С помощью сканирующей электронной микроскопии в сочетании с иммуногистохимией было выявлено, что MUC1 локализуется на реснитчатых клетках и отсутствует на маточных пиноподиях и поверхности клеток, не снабженных ресничками [6]. Также было выявлено снижение экспрессии MUC1CD и повышение экспрессии эстрогеновых рецепторов у пациенток с эндометриозом по сравнению с контрольной группой фертильных женщин [37]. Готовность эндометрия к имплантации бластоцисты определяется не только его рецепторной полноценностью, но и активностью процессов апоптоза. Началу запуска апоптоза в железах и строме предшествует снижение концентрации 17р-эстрадиола и прогестерона в сыворотке крови. Показано, что можно экспериментально моделировать запуск процессов апоптоза в эндометрии животных путем блокады стероидных гормонов. Снижение количества рецепторов к эстрогену и прогестерону в маточном эпителии приводит к росту апоптотического индекса в этих тканях. Одним из механизмов ускорения апоптоза в эндометрии является ишемия. Важным регулятором апоптоза при ишемии является фактор некроза опухолей альфа (TNFα). Показано участие апоптотических изменений эндометрия в ходе нормального процесса имплантации мышиных эмбрионов [4]. В течение имплантации эмбриона наблюдали развитие морфологических признаков апоптоза в клетках эпителия матки, прогрессирующего по мере роста трофобласта. Вероятно, такое биологическое явление, как апоптоз, необходимо для нормального протекания стадий адгезии бластоцисты и инвазии трофобласта в ходе физиологической имплантации. Будет ли клетка жить или погибнет при воздействии апоптозного стимула, зависит от соотношения экспрессии антиапоптотических (Bcl-2) и проапоптотических (ВАХ, Fas/FasL) белков. Bcl-2-ген определяет, подвергнется ли клетка апоптозу. Считается, что Bcl-2 ингибирует апоптоз в эндометрии человека во время пролиферативной фазы МЦ. Белок ВАХ — член семьи Bсl-2, способствует некрозу клеток и противостоит эффекту Bcl-2. Fas (СD95) и Fas-лиганд (FasL) — белки, принадлежащие к суперсемейству фактора некроза опухолей. Клетки, содержащие Fas, подвергаются апоптозу при взаимодействии с FasL. Ингибирование Fas-индуцированного апоптоза посредством Bcl-2 во время пролиферативной фазы МЦ предполагает, что Bcl-2 может контролировать Fas/FasL — путь апоптоза. Контроль процессов апоптоза может осуществляться стероидами как непосредственно, так и опосредованно, путем регуляции экспрессии в эндометрии местно вырабатываемых медиаторов — факторов роста и цитокинов [8]. Морфологические изменения, наблюдаемые в клетках при апоптозе, являются конечным результатом активации специфических ферментов, известных как каспазы. Эти ферменты модулируют апоптоз и служат иммуногистохимическими маркерами апоптоза. У человека выявлено более 14 различных каспаз, некоторые из них связаны с апоптозом (каспазы-2, -3 и -10). Активация каспазы-3 является критическим моментом в процессе апоптоза. При этом гибель клетки необратима. Значительное снижение апоптоза в поздней секреторной, менструальной и ранней пролиферативной фазах МЦ наблюдается у женщин с эндометриозом. Повышенные уровни растворимого FasL в перитонеальной жидкости женщин с эндометриозом способствуют повышению апоптоза иммунных клеток, содержащих Fas, приводя к снижению их нейтрализующей активности. Таким образом, способность клеток избежать некроза связана с увеличением экспрессии антиапоптотических и уменьшением экспрессии проапоптотических факторов. Поврежденная чувствительность эндометриальной ткани к спонтанному апоптозу приводит к имплантации и росту эндометрия в участках эктопии [16]. При подготовке материнского организма к имплантации в качестве локальных регуляторов действия стероидов, вовлеченных в циклические изменения эндометрия, выступают ростовые факторы. В периимплантационном периоде они присутствуют в эндометриальной ткани в значительных количествах [19, 27]. Считается, что динамическая выработка инсулиноподобных факторов роста (IGF-1 и -2), фактора роста фибробластов (bFGF), эпидермального фактора роста (EGF), сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), факторов семейства трансформирующего фактора роста (TGF), их митотическая активность и модуляция ими дифференцировки клеток формируют восприимчивость эндометрия к имплантирующейся бластоцисте во время «окна имплантации». Действием факторов роста опосредуются специфические изменения количественного и качественного состава субпопуляций лейкоцитов, обусловливающих адекватную материнскую иммуносупрессию и эндометриальный ответ на внедрение трофобласта. Источником большинства ростовых факторов и цитокинов являются эпителиальные клетки, макрофаги, лимфоциты. Факторы роста и цитокины представлены несколькими семействами пептидов и белков, которые вовлечены в паракринную, интракринную и аутокринную регуляцию клеточных реакций за счет связывания со специфическими рецепторами клеточной поверхности. В разные фазы менструального цикла экспрессируются различные семейства факторов роста, для которых продемонстрирована выраженная циклическая зависимость, свидетельствующая о том, что они опосредуют влияние эстрогенов и прогестерона в эндометрии. Основную роль в пролиферации клеточных компонентов железистого эпителия эндометрия, стромы, гладкой мускулатуры и эндотелия сосудов играют специфически экспрессированные во время пролиферативной фазы цикла EGF, IGF-1 и -2, FGF и VEGF. IGF-1 и -2 оказывают свои биологические эффекты, связываясь с различными трансмембранными рецепторами (IGF-R) на поверхности клеток-мишеней [45]. При изучении содержания IGF-1 и IGF-2 в эпителии матки и экстрацеллюлярном матриксе во время имплантации в стадии инвазии трофобласта было установлено, что IGF-1 экспрессировался в строме и железистом эпителии, являющимися участками начального прикрепления и инвазии трофобласта. IGF-2 в значительно меньшей степени обнаруживался в базальном слое на латеральных плазматических мембранах, но определялся в более высокой, чем у IGF-1, концентрации в апикальной части клеток, что позволяет предположить его участие в стадии адгезии бластоцисты. Показано, что IGF-1 может действовать в качестве белка, защищающего материнский организм от избыточной инвазии трофобласта, а животные, нокаутные по гену IGF-1, проявляют сниженную фертильность [4, 45]. Клетки стромы эндометрия у человека и грызунов подвергаются децидуальной трансформации непосредственно перед имплантацией под влиянием метаболического сигнала со стороны бластоцисты. Реакции присоединения бластоцисты к эндометрию предшествует экспрессия эндотелиального фактора роста (EGF). Децидуальная трансформация развивается вначале в непосредственной близости к бластоцисте, затем метаболический сигнал эпителия передается строме с развитием соответствующей стромальной децидуальной реакции. Децидуализация включает многочисленные изменения в стромальных клетках. Вначале увеличивается пролиферация мезенхимальных клеток, формируя первичную децидуальную зону. Затем пролиферируют и дифференцируются дальше расположенные мезенхимальные клетки, с образованием вторичной децидуальной зоны, которая подвергается дальнейшей дифференцировке, «освобождая» место для имплантирующегося эмбриона [4, 60]. Важными секреторными продуктами этого периода являются пролактин (PRL) и инсулин, связывающий эндотелиальный фактор роста (HB-EGF) [36]. HB-EGF является протеином из семейства EGF-подобных молекул. В ходе ряда исследований были получены данные о коэкспрессии пиноподий и HB-EGF в период имплантационного окна. Он обладает промитогенными свойствами и вырабатывается многими клетками организма. Выявлено, что этот белок стимулирует выход бластоцисты из zona pellucida и активирует рост и развитие бластоцисты и трофобласта. Экспрессия данного белка носит прогестеронзависимый характер, определяясь в эндометрии в течение всего цикла, преобладая в пролиферативную фазу в строме, а в середине секреторной на апикальной поверхности покровного эпителия [28]. HB-EGF синтезируется как трансмембранный белок (tm-HB-EGF), который впоследствии может переходить в растворимую форму под действием протеолитических факторов или оставаться в связанной форме. Он может связывать и активировать два трансмембранных рецептора — EGF (HER1) и ErbB4 (HER4) — и выступать в качестве юкстакринного и паракринного ростового фактора различных клеток [7, 27]. В последние годы проведено большое количество исследований по изучению роли колиниистимулирующих факторов в регуляции фолликулогенеза, овуляции, рецептивности эндометрия и формировании плаценты. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) осуществляет регуляцию функции гранулоцитов и моноцитов, обладает антиапоптотическим эффектом, участвует в транспорте жидкости эпителием, регулирует пролиферацию клеток, положительно регулирует репликацию ДНК; ответственен за иммунный ответ в процессе имплантации. Экспрессия GM-CSF регулируется эстрадиолом и прогестероном и запускается воздействием семенной плазмы и сперматозоидов. С момента первого деления эмбрион экспрессирует рецептор к GM-CSF (GM-Rα) [25]. GM-CSF регулирует ответ материнского организма на беременность, обеспечивая иммунологический баланс и успешную имплантацию, способствует программированию правильного развития плацентарных структур, обеспечивающих адекватное функционирование плаценты и имплантацию эмбрионов хорошего качества за счет баланса иммунологических реакций. Использование культуральной среды, содержащей GM-CSF, оказывает значительное воздействие на частоту имплантации и частоту рождения детей в циклах ЭКО [4, 25]. GM-CSF продуцируется NK с фенотипом CD16. NK-клетки играют важную роль в инвазии трофобласта и ремоделировании спиральных артерий. Во время децидуализации на поверхности стромальных клеток повышается экспрессия молекул HLA-I класса. Молекула HLA-I, в свою очередь, взаимодействует с киллер-ингибиторным рецептором (KIR) на поверхности NK-клеток, что предотвращает лизис стромальных клеток NK-клетками [54]. Отсюда следует, что отсутствие экспрессии HLA-I класса стромальными клетками может быть причиной для их атаки NK-клетками. На клетках трофобласта человека отсутствуют молекулы HLA-Ia класса HLA-А и HLA-B, но присутствуют HLA-С, которые являются мишенью для цитотоксического действия NK. В то же время клетки трофобласта экспрессируют HLA-Ib класса HLA-E и HLA-G, которые взаимодействуют с NK-клетками эндометрия и децидуальной ткани и участвуют в процессах развития беременности. При нормальной беременности NK-клетки способствуют замещению клеток эндотелия в спиральных артериях клетками трофобласта, что позволяет спиральным артериям обеспечивать все возрастающие потребности в кровотоке. Однако при гестозах часто встречается экспрессия на децидуальных NK-клетках варианта KIR AA и на клетках трофобласта HLA-C2, что приводит к недостаточной функции NK-клеток, пониженному выделению VEGF и нарушению ремоделирования спиральных артерий. Проводились работы, в которых были исследованы KIR-рецепторы у пациенток с многочисленными неудачами ЭКО, где было выявлено отсутствие от 3 до 7 типов KIR-рецепторов [54]. Макрофагальный колониестимулирующий фактор (M-CSF) регулирует стероидогенез, усиливает влияние гонадотропина на клетки гранулезы. M-CSF секретируется железами эндометрия, играет важную роль в развитии плаценты. M-КСФ может увеличивать число ооцитов в случаях слабого ответа на стимуляцию в циклах ВРТ [29]. Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF) продуцируется клетками гранулезы зрелых и овулирующих фолликулов в лютеиновую фазу цикла, а также продуцируется клетками трофобласта, оказывая влияние на децидуальные макрофаги. Уровень G-CSF в фолликулярной жидкости определяет успех ЭКО в естественном цикле. Препараты, содержащие G-CSF, применяются при лечении тонкого эндометрия и привычного невынашивания [24]. Роль EGF в репродуктивной функции стала активно изучаться лишь в последние несколько лет. Предполагается, что EGF играет важную роль в росте, миграции и адгезии клеток эндометрия, а также в формировании экстрацеллюлярного матрикса в течение цикла и на ранних стадиях развития эмбриона [20]. В эмбрионе на ранних стадиях развития продемонстрировано присутствие всего семейства IL-1, включающего несколько гомологичных пептидов и их рецепторы. В эндометрии женщин семейство IL-1 присутствует в макрофагах и эндотелиальных клетках, в основном в секреторной фазе цикла. В раннем периоде беременности взаимодействие эмбрионального IL-1 и рецепторов IL-1 в эндометрии может обеспечивать распознавание и имплантацию эмбриона. IL-1 и TGF-β играют существенную роль в имплантации за счет регуляции экспрессии стромой эндометрия тканевых ингибиторов металлопротеиназ-1 и -3, а также коллагеназы IV типа, важных для инвазии трофобласта. Предполагают, что уменьшение вязкости IV типа коллагена — главный фактор, способствующий развитию отека во внеклеточном пространстве при имплантации бластоцисты. Прогестерон редуцировал стимулирующий эффект IL-lα в отношении металлопротеиназы-3 в секреторной фазе in vitro и in vivo. Известно, что подавление активности металлопротеиназ необходимо для сохранения стабильности ткани в инвазивных процессах при имплантации и развитии плаценты [6, 49, 59]. EGF и фактор роста фибробластов (FGF), напротив, увеличивали уровень протеолитических ферментов (MMP), продуцируемых эндометриальными стромальными клетками в процессе децидуализации in vitro. Успех наступления имплантации и дальнейшее развитие беременности невозможны без сложных процессов ангиогенеза, регуляция которого протекает под действием ряда ингибиторов и активаторов неоваскуляризации. Основная форма FGF (bFGF) представляет собой ангиогенный белок, являющийся митогеном для эндотелиоцитов капилляров in vitro, относится к числу гепаринсвязывающих и широко представлен в тканях женской репродуктивной системы. bFGF контролирует выработку ферментов, в частности коллагеназы и активатора плазминогена, способствующих вазодилатации и возникновению кровотечения. Этому фактору отводят роль ключевого регулятора ангиогенеза в матке [19]. Другим важнейшим регулятором ангиогенеза у развивающегося эмбриона признан сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF). Он экспрессируется клетками железистого эпителия и стромы эндометрия в ответ на воздействие эстрадиола. VEGF и мРНК VEGF выявлены в биоптатах эндометрия человека во все фазы менструального цикла. Экспрессия VEGF в тканях матки и яичников регулируется лютеинизирующим гормоном, т. е. отражает циклическую природу овариального ангиогенеза. Мощными стимуляторами экспрессии VEGF являются гипоксия, IL-1, EGF и TGF-β. Уже с преимплантационного периода ряд факторов роста начинает проявлять эмбриотрофическую активность. Секреция TGF-β значительно увеличивается в эмбрионе овцы с 12-го по 16-й день беременности, тогда как уровень этого ростового фактора остается стабильным в культуре эндометрия. Предполагают, что продукция TGF-β эмбрионом развивается после материнского «распознавания» беременности и совпадает по срокам с имплантацией. Показано, что семейство TGF-β играет важную роль в имплантации, обеспечивая рецептивность эндометрия в отношении бластоцисты. Децидуальный TGF-β материнского происхождения может подавлять избыточную инвазию трофобласта, поскольку продемонстрирована его способность снижать дифференциацию цитотрофобласта [62]. В последние годы интенсивно разрабатывается направление, касающееся изучения юкстакринной регуляции (при контакте клеток друг с другом) посредством TGF-α в клетках человеческого эндометрия при имплантации. Показано, что трансмембранная форма TGF-α эпителия матки воздействовала на рецептор EGF мышиной бластоцисты при прямом межклеточном контакте. Индукция и пик синтеза TGF-α в мембранах эпителия матки совпадали по времени с периодом имплантации и, кроме того, были сопряжены с соответствующим ростом экспрессии рецептора EGF на бластоцисте [58]. Одним из эмбриональных аутокринных ростовых факторов и факторов, поддерживающих выживание клеток, является фактор роста тромбоцитов (PDGF). Он действует в преимплантационный период через рецепторы эмбриона. Одной из причин низкого имплантационного потенциала эмбрионов, получаемых в программах экстракорпорального оплодотворения, считают нарушение экспрессии эмбриональных рецепторов PDGF, в результате чего выживаемость эмбрионов понижается из-за дефицита аутокринной стимуляции. Предполагают, что уровень секреции PDGF может быть прогностическим маркером успешности имплантации и качества полученных эмбрионов в программе экстракорпорального оплодотворения [35]. При имплантации в клетках эндометрия выявлена экспрессия фактора роста кератиноцитов (KGF). Последний принадлежит к семейству FGF, является выраженным паракринным регулятором, продуцируется стромальными клетками, но действует преимущественно на эпителиальные клетки эндометрия, которые имеют к нему соответствующие рецепторы. KGF является мощным митогеном, действующим как мезенхимальный медиатор роста, дифференцировки и морфогенеза эпителиальных клеток [31]. Во время фаз аппозиции и адгезии бластоцисты важное значение имеет лейкемия-ингибирующий фактор (LIF). LIF, относящийся к семейству цитокинов, оказывает влияние на дифференцировку клеток различных тканей. К семейству цитокинов также относятся ИЛ-1, ИЛ-6, цилиарный нейротрофический фактор, онкостатин М, кардиотропин-1. Все они оказывают сходное воздействие на различные типы клеток. Доказательство важной роли LIF в процессе имплантации было получено в результате исследований нокаутных по этому гену мышей. Процессы оогенеза и оплодотворения у таких мышей не нарушены, однако образовавшиеся бластоцисты не способны к имплантации. Перенос выделенных бластоцист нормальным по гену LIF самкам приводил к развитию у них беременности. LIF действует на клетки, связываясь с гетерогенным рецептором LIF, который состоит из двух трансмембранных белков LIF-R и gp130. LIF является промежуточным звеном во взаимодействии между материнскими децидуальными лейкоцитами и внедряющимся трофобластом. В течение окна имплантации эмбрион активно принимает участие в установлении контакта с эндометрием, экспрессируя специфические LIF-R. Процесс эмбрионально-эндометриального взаимодействия является совместным: эмбрион продуцирует м-РНК LIF, в то время как эндометрий экспрессирует gp130 и функциональная активность LIF-R также возрастает. Когда эмбрион внедряется в эпителий и достигает стромы эндометрия, начинается синтез цитокинов ИЛ-1, TNF и TGF-β, индуцируя дальнейшую секрецию LIF стромальными клетками [15]. Процесс имплантации можно представить как воспалительную реакцию, которая способствует прикреплению и инвазии эмбриона в эндометрий, обеспечивая необходимое взаимодействие с материнской сосудистой системой. Этот процесс вызывает повышение сосудистой проницаемости в месте имплантации бластоцисты. В этом процессе активно участвуют простагландины как вазоактивные факторы, выполняя важную роль в овуляции, оплодотворении и в процессах поздней беременности, ведущих к началу родовой деятельности. Простагландины являются членами семейства эйкозаноидов, которое включает PGD2, PGE2, PGF2g и простациклин. Они образуются в мембране фосфолипидов в результате последовательного действия двух энзимов: цитозольной фосфолипазы А2 и циклооксигеназы ЦОГ. В настоящее время известны три изоформы циклооксигеназы: ЦОГ-1, ЦОГ-2 и ЦОГ-3. ЦОГ-2 индуцирует стимул образования факторов роста, цитокинов, онкогенов и воспаление. Цитозольная фосфолипаза А2 действует на мембранные фосфолипиды для выделения арахидоновой кислоты, которая в дальнейшем будет оксигенирована и восстановлена энзимами ЦОГ через простагландин Н2 [61]. Исследования на самках мышей с недостаточностью цитозольной фосфолипазы А2 или энзимов ЦОГ-2 показали важную роль простагландинов в имплантации. Недостаток одного из энзимов вызывает нарушения синтеза простагландинов, что ведет к дефектам имплантации. Введение экзогенных простагландинов может восстановить имплантацию эмбриона в нужное время. ЦОГ-1 индуцируется под действием эстрадиола и прогестерона, тогда как ЦОГ-2 — в ответ на воспалительные стимулы [14]. В течение периимплантационного периода в тканях эндометрия, помимо ростовых факторов, присутствует широкий перечень белков, проявляющих свои эффекты паракринным, юкстакринным и аутокринным путем. Их функции и точная роль в процессе имплантации в настоящий момент известны не полностью. В секреторном эндометрии продемонстрирована экспрессия лептина. Лептин является ключевым сигналом жировых клеток, он передает информацию об энергетических запасах, состоянии питания и метаболических сдвигах в репродуктивной системе. Лептин может действовать периферически в яичнике или централизованно на гипоталамус, влияя на синтез лютеинизирующего гормона (LH). Он оказывает воздействие через свои рецепторы и рецепторы семейства цитокинов. Ключевым звеном центрального пути, по которому лептин влияет на секрецию гонадотропина, являются пептиды — kisspeptin, neuropeptide-Y. Гипогонадотропный синдром и бесплодие, наблюдаемое в моделях на животных с тяжелыми нарушениями концентрации циркулирующего лептина или чувствительностью гипоталамуса к лептину, может частично объясняться подавлением гипоталамо-кисспептиновой системы. Является ли действие лептина на кисспептиновые нейроны прямым или опосредованным эффектом еще полностью не установлено [12, 41]. Относительно метаболизма липидов в период окна имплантации также был идентифицирован ген аполипопротеина D (APOD). Более высокое содержание APOD в эндометрии может быть связано с транспортом холестерина, вероятнее всего для синтеза стероидных гормонов. Плацентарный белок РР14 (гликоделин) является паракринным регулятором иммунных клеток, апоптоза, адгезии и дифференцировки. PP14 имеет изоформы: GDS, GDA и GDF. GDS препятствует разрушению сперматозоидов до их вступления в канал шейки матки, где GdS удаляется. GDA и GDF ингибируют связывание сперматозоидов с zona pellucida, а GDA может защищать сперматозоиды от материнской иммунной атаки. GDF подавляет преждевременную прогестерон-индуцированную акросомальную реакцию. GDA экспрессируется как в строме, так и в эпителии и значительно уменьшает инвазивность трофобласта через уменьшение транскрипции урокиназного активатора плазминогена (uPA). GDA подавляет активность естественных киллеров, Т-клеточную пролиферацию и хемотаксис моноцитов. Его основная физиологическая функция — обеспечение иммунологической толерантности в эмбрионально-материнском взаимодействии. GDA увеличивает секрецию интерлейкина-6, интерлейкина-13 и GM–CSF NK-клеток. Это ведет к изменению соотношения Th1/Th2 и вызывает иммунологическую толерантность дендритных клеток и апоптоз моноцитов [26]. Гепаринсульфат протеогликан — соединение, вовлеченное в фазу адгезии при имплантации. В эндометрии человечека в течение лютеиновой фазы цикла он присутствует на базальной мембране сосудов и желез. Дополнительно экспрессируется, когда стромальные клетки полностью трансформируются в предецидуальные. Рецепторы к гепаринсульфат протеогликану обнаружены на апикальной мембране поверхностных эпителиальных клеток и на внешней поверхности бластоцисты при приобретении ей адгезионной компетентности in vitro и in vivo [23]. Третий этап имплантации заключается в инвазии трофобласта между эпителиальными клетками и его прорастании в строму базального слоя. Распространение трофобласта в строму матки сопровождается лизистом базальных мембран путем активации протеолитических ферментов — сериновых протеаз, катепсинов и большей степени металлопротеиназ. Матриксные металлопротеиназы (MMP) — это ферменты, обладающие широким протеолитическим действием, они способны напрямую разрушать внеклеточный матрикс, обеспечивая тем самым инвазию эмбриона. Выделяют несколько классов ММР-секретирующихся в эндометрии: желатиназы, коллагеназы, стромелиназы. Основными энзимами имплантации являются желатиназы (ММР-2, ММР-9) и коллагеназы (ММР-1, ММР-8, ММР-13, ММР-18), обеспечивающие инвазию трофобласта в децидуальную ткань и сосудистую сеть. Ин