Молекулярные механизмы циклической трансформации эндометрия

Полный текст

Эндометрий, в котором происходят сложные молекулярные взаимодействия биологически активных веществ с целью создания оптимальных условий для осуществления самой важной функции — имплантации плодного яйца и развития беременности, интересует исследователей уже много десятилетий, но до сих пор не удается до конца раскрыть его функциональную активность. С развитием медицины в последующем уточнялись и расширялись знания о строении и функциональной активности эндометрия. Полноценная пролиферативная и секреторная трансформация эндометрия в течение менструального цикла является генетически детерминированным процессом, основанным на балансе взаимодействия стероидогенеза, ангиогенеза и иммуногенеза в эндометрии, начиная еще с внутриутробного развития плода.

Эмбриональное развитие матки начинается у 8–9-недельного плода. Железистый компонент эндометрия берет свое начало из выстилающего эпителия мюллеровых протоков, источником стромы эндометрия и миометрия тела матки служат клетки прилежащей мезенхимы. В начале развития эндометрий представлен низким цилиндрическим эпителием, однако по мере увеличения срока гестации высота эндометрия увеличивается, а с 18 недель происходит формирование первых желез эндометрия. С 20 недель беременности отмечается активный рост матки, который связан с развитием рецепторов и чувствительностью органа к половым гормонам матери, в частности к эстрогенам. К 24 неделям беременности в эпителии эндометрия отмечаются первые признаки субнуклеарной вакуолизации и эндометрий приобретает черты секреторноподобного. Хорошо выраженные признаки секреции в эндометрии и эндоцервикальном эпителии прослеживаются с 28-й недели с пиком к 35–36 неделям гестации, когда плацента максимально секретирует эстроген и прогестерон.

Эндометрий в независимости от возраста имеет толщину от 0,5 до 1,5 мм, содержит значительное количество клеток (лимфоциты, фибробласты, плазмоциты) и малое количество волокон. В период новорожденности железистый компонент эндометрия представлен железистоподобными «погружениями», и лишь с первого года жизни железы приобретают черты типичного строения и происходит увеличение их количества. К периоду половой зрелости наблюдается значительный рост и разветвление желез без увеличения толщины эндометрия [1].

С началом полового развития в эндометрии происходит сложный циклический каскад молекулярных и нейроиммуноэндокринных взаимодействий под контролем гипоталамо-гипофизарно-яичниковых связей и формируется генетически детерминированный менструальный цикл. Эндометрий представляет собой сложную и взаимосвязанную систему, состоящую из люминального, железистого эпителия, стромы и сосудистого компонента.

От ранней стадии фазы пролиферации до поздней стадии фазы секреции эпителий желез и клетки стромы характеризуются гетерогенностью, которая обеспечивает процессы клеточной трансформации. С началом фазы пролиферации начинается реэпителизация эндометрия с процесса миграции эпителиальных клеток из растущих желез до начала пролиферативной активности стромальных и эпителиальных клеток. Этот процесс полностью охватывает всю раневую поверхность матки, и происходит быстрое восстановление функционального слоя [2–4].

Применение сканирующей электронной микроскопии менструального эндометрия показало, что эпителиальные клетки возникают из мезенхимальных клеток стромы в десквамированных участках, а не только из эпителиальных желез, что позволяет предположить перепрограммирование стромальных клеток эндометрия еще в фазу менструального распада [5, 6]. При этом мезенхимальные клетки изменяют свои характеристики и становятся эпителиальными клетками, этот процесс известен как мезенхимально-эпителиальный переход (MET). Доказательства данной гипотезы были получены в эксперименте на мышах с использованием белка цитоскелета панцитокератина и маркера стромальных клеток виментина. В эндометриальных клетках через 24 часа после отмены прогестерона были выявлены значительные изменения в МЕТ [7].

В работе Cousins et al. (2014) была показана активация процессов пролиферации в участках поврежденной стромы эндометрия у женщин под влиянием цитокератина и остеопонтина, сходная с процессом МЕТ [8]. В силу чего можно предположить, что базальный слой эндометрия способствует реэпителизации десквамированной поверхности.

Существует и обратный процесс МЕТ — эпителиально-мезенхимальный переход (ЕМТ), необходимый для заживления ран и развития фиброза [9]. Роль ЕMT в эндометрии остается неясной, но вполне вероятно, что баланс ЕMT и MЕT имеет большое значение для процессов полноценной репарации эндометрия в фазе десквамации. Строгий контроль этих факторов в эндометрии дает возможность ткани заживать без рубцов [10].

Для перфузии растущей ткани необходим адекватный ангиогенез. К 5–6-му дню менструального цикла увеличивается синтез эстрадиола растущими фолликулами, что напрямую стимулирует неоваскуляризацию эндометрия путем экспрессии в эндотелии ангиопоэтина-2 (Ang-2). Эстроген не оказывает существенного влияния на репарацию эндометрия в раннюю стадию фазы пролиферации. Однако в период средней и поздней стадий фазы пролиферации, когда основным механизмом ангиогенеза является увеличение длины сосудов, эстроген совместно с VEGF (vascular endothelial growth factor — фактор роста эндотелия сосудов), синтезируемым клетками стромы, обеспечивает эстрогензависимую регенерацию и повышенную сосудистую проницаемость [11–13].

В эксперименте на животных, подвергшихся овариэктомии, были показаны три пика влияния VEGF на эндометрий: в ранней стадии фазы пролиферации на поверхностный эпителий, в средней стадии фазы пролиферации на фибробласты стромы и во время поздней стадии фазы секреции на железистый компонент [14].

Значимость сосудистого компонента при регенерации эндометрия была подтверждена исследованиями стромального фактора роста (SDF-1) через рецепторы профибротического CXCR4 или прорегенеративного CXCR7. Стромальный фактор роста (SDF-1) присутствует во всех фазах менструального цикла, при этом экспрессия CXCR4 выражена в ранней пролиферативной фазе как в эпителиальных, так и в эндотелиальных клетках [15].

Известно, что циклические превращения эндометрия происходят путем реализации гормонального влияния на слизистую оболочку тела матки половых стероидных гормонов (эстрогена и прогестерона) при связывании с соответствующими специфическими ядерными рецепторами клетки. Рецепторы половых стероидных гормонов представляют собой лигандзависимые факторы транскрипции, состоящие из определенной последовательности аминокислот и образующие лигандрецепторные комплексы, в которых посредством коактиваторов или косупрессоров происходит процесс активации или деактивации определенного гена [16, 17].

В настоящее время известно два вида рецепторов эстрогена (ER) — это ER-α, связанный с пролиферативными изменениями клеток, и ER-β, ассоциированный с фазой секреции менструального цикла и подготовкой сосудистого русла к адекватному кровотоку и процессам децидуализации стромы эндометрия [18]. Рецептор прогестерона (PR) также представлен двумя основными изоформами — PR-A и PR-B. Рецепторы прогестерона А и В идентичны по структуре, но различаются наличием 164 аминокислотных остатков на N-концевой последовательности PR-B, которая отсутствует в рецепторе прогестерона A [19, 20].

Особенностью эстрадиола является усиление синтеза собственных рецепторов, а также рецепторов прогестерона и рецепторов андрогенов, при этом андрогены могут усиливать синтез только собственных рецепторов. Следует отметить, что рецепторы прогестерона в эндометрии присутствуют как в пролиферативную, так и в секреторную фазу цикла и имеют разное соотношение изоформ. Прогестерон не только не усиливает синтез собственных рецепторов, но и подавляет их, а также подавляет и синтез рецепторов ER. В течение менструального цикла содержание рецепторов PR в базальном слое эндометрия почти не изменяется, тогда как в функциональном слое рецепторы имеют разную временную и локальную экспрессию. В фазу секреции происходит снижение количества PR в ядрах желез эпителиальных клеток функционального слоя, а количество PR в строме, напротив, сохраняется, особенно в периваскулярной области. При этом прогестерон оказывает кратковременное пролиферативное влияние на клетки стромы [21–24]. Низкая экспрессия PR в эндометрии может быть обусловлена мутациями в гене рецептора, несмотря на нормальные показатели уровня прогестерона в сыворотке крови, что может быть причиной спонтанных выкидышей в I триместре [25].

Следует отметить, что снижение экспрессии рецепторов половых стероидных гормонов ER и RP в эндометрии независимо от фазы менструального цикла говорит о наличии хронического воспалительного процесса при ряде гинекологических заболеваний, детерминирующих в последующем эндометриальную дисфункцию у пациенток с бесплодием, невынашиванием беременности и неэффективными программами ВРТ [26–28].

Многолетние клинико-морфологические исследования эндометрия, проведенные в ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта» с использованием световой конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, иммуногистохимического и иммунофлюоресцентного методов и метода культивирования клеток эндометрия, показали, что в течение полноценного овуляторного цикла рецепторы половых стероидных гормонов (ER и RP) в эндометрии характеризуются следующими паттернами экспрессии:

• динамическим — характерен для рецепторов эстрогенов в железах и строме с максимальными значениями в среднюю стадию фазы пролиферации и последующим снижением до минимальных значений в раннюю стадию фазы секреции; для рецепторов прогестерона в железах с максимальными значениями от средней стадии фазы пролиферации до ранней стадии фазы секреции со снижением экспрессии до минимальных значений в среднюю секреторную фазу цикла;
• постоянным — наблюдается во всех фазах менструального цикла, характерен для экспрессии рецепторов прогестерона в строме [29, 30]. В продолжение менструального цикла максимальному ремоделированию подвергается именно железистый компонент эндометрия. Стромальный компонент эндометрия является относительно стабильной структурой и характеризуется значительными колебаниями уровня экспрессии ER при относительном постоянном и высоком уровне экспрессии PR в течение всех фаз менструального цикла, что обусловлено основной функциональной способностью эндометрия — инвазией бластоцисты и развитием беременности.

Наступление и развитие беременности неразрывно связано с наличием физиологических и патологических воспалительно-иммунных реакций в эндометрии и непосредственно в зоне нидации. Одна из важных особенностей репродуктивного тракта женщины заключается в постоянстве физиологической микробной популяции и предупреждении воспалительных реакций. Иммунный компонент слизистой оболочки женских половых путей в разных отделах полового тракта представлен преобладающим пулом Т-клеток, макрофагами/дендритными клетками, натуральными киллерами (NK), нейтрофилами и тучными клетками [31, 32]. Макрофаги (CD68⁺), плазмоциты (синдиканы) и В-клетки присутствуют в эндометрии на всех этапах менструального цикла в небольших количествах. Кроме того, во время пролиферативной фазы синдиканы индуцируют ангиогенез [33–35].

В базальном слое эндометрия содержатся истинные лимфоидные фолликулы, формирующиеся из зародышевых центров, светлые центры которых состоят из В-клеток, окруженных Т-клетками и внешним ореолом макрофагов (CD14⁺). В позднюю стадию фазы пролиферации и в фазу секреции происходит увеличение лимфоидных фолликулов в размерах, при этом В-клетки экспрессируют CD19⁺, а Т-клетки — почти исключительно CD8⁺ и крайне редко CD4⁺ [36].

В функциональном слое эндометрия фазы пролиферации находятся преимущественно цитотоксические T-лимфоциты (CD8⁺), обладающие повышенной цитолитической активностью по сравнению с секреторной фазой цикла. При этом подавление цитолитической активности CD8⁺отмечается только в секреторном эндометрии и маточных трубах в отличие от шейки матки [37]. Содержание количества цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8⁺) и Т-хелперов (CD4⁺) в нормальном эндометрии составляет до 10 клеток в поле зрения, В-лимфоцитов (CD20⁺) до 3 клеток в поле зрения [38]. Увеличение количества клеток цитотоксических Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и наличие плазмоцитов (CD138⁺) свидетельствует о наличии хронического эндометрита [29, 38].

Процесс децидуализации стромы эндометрия характеризуется ограничивающим влиянием на воспалительные процессы в функциональном слое, при этом базальный слой остается интактным, что имеет решающее значение для эффективных репаративных процессов эндометрия. Кроме того, прогестерон блокирует активацию металлопротеиназ (MMP) во время секреторной фазы цикла [41, 42].

Иммунологический клеточный состав эндометрия секреторной фазы представлен NK-клетками, которые экспрессируют поверхностные рецепторы CD56⁺, CD16⁺, CD3⁺ и фенотипически отличаются от NK-клеток периферической крови. Увеличение CD56⁺ во время средней стадии фазы секреции с преимущественно перигландулярной и периваскулярной локализацией связано с поддержанием иммунной толерантности материнского организма к наступившей и развивающейся беременности [39, 40].

К концу фазы секреции в эндометрии значительно увеличивается популяция нейтрофильных лейкоцитов (до 7–15 %), содержащих высокие уровни ММР для инициации распада эндометрия. Лейкоциты не имеют рецепторов к эстрогену и прогестерону и проникают в эндометрий путем хемотаксиса в ответ на физиологические и патологические воспалительные реакции в ткани [43, 44]. Особенностью нейтрофилов в этот период является устойчивость к апоптозу и гипоксии под влиянием медиаторов воспаления, что усиливает повреждение ткани [45, 46].

Прогестерон, помимо секреторных превращений эндометрия, влияет и на сократительную способность миометрия. Снижение экспрессии PR в позднюю стадию фазы секреции приводит к активации миометрия и повышению сократительной активности в фазе менструального распада, при этом уровень прогестерона в сыворотке крови не коррелирует с концентрацией прогестерона в миометрии [47, 48].

В фазу десквамации чрезмерный или увеличенный во времени воспалительный ответ может привести к значительному повреждению ткани и полименорее, при этом повышается уровень фактора некроза опухоли и провоспалительных цитокинов, а также увеличивается экспрессия мРНК циклооксигеназы-2 (COX-2) [49]. Уже через 36 ч после начала менструации в эндометрии начинаются репаративные процессы.

Таким образом, совокупность молекулярных, эндокринных, биохимических, иммунологических факторов приводит к полноценной трансформации эндометрия в течение менструального цикла. Секреторная трансформация эндометрия с соответствующим соотношением и распределением экспрессии рецепторов эстрогена и прогестерона, полноценный ангиогенез и иммунологический баланс детерминируют имплантацию, плацентацию и развитие беременности.

Об авторах

Гулрухсор Хайбуллоевна Толибова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»

Автор, ответственный за переписку.
Email: gulyatolibova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6216-6220
SPIN-код: 7544-4825
Scopus Author ID: 23111355700
ResearcherId: Y-6671-2018

канд. мед. наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточной биологии. Отдел патоморфологии

Россия, Санкт-Петербург

Татьяна Георгиевна Траль

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»

Email: ttg.tral@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8948-4811

канд. мед. наук, врач-патологоанатом, заведующая патологоанатомическим отделением с прозектурой. Отдел патоморфологии

Россия, Санкт-Петербург

Эдуард Карпович Айламазян

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»

Email: iagmail@ott.ru

д-р мед. наук, профессор, академик РАН, засл. деят. науки РФ, научный руководитель отдела акушерства и перинатологии

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Юрьевич Коган

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»

Email: iagmail@ott.ru

д-р мед. наук, профессор, член-корреспондент РАН, ВрИО директора

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы