The role of genetic polymorphisms of the VEGF, COX2, MUC genes in the development of endometriosis-associated infertility

Full Text Введение Как известно, бесплодный брак представляет собой одну из самых актуальных медицинских, социальных и экономических проблем [3, 8] и характеризуется отсутствием наступления беременности в течение одного года у супругов детородного возраста при условии регулярной половой жизни без применения средств контрацепции. В Российской Федерации данная патология встречается с частотой 8-17,5% [4] и имеет тенденцию к росту. При этом фактор женского бесплодия имеет место в 40-60% случаев [5], среди причин которого эндометриоз составляет в среднем около 50% [9]. Эндометриоз - хроническое воспалительное дисгормональное заболевание с локализацией подобной эндометрию ткани вне полости матки [8]. По данным разных авторов, это заболевание поражает 6-10% женщин репродуктивного возраста и проявляется хронической тазовой болью, дисменореей и бесплодием [2, 7, 8]. Несмотря на актуальность проблемы и продолжающиеся исследования, четких причин роста распространенности бесплодия у женщин с эндометриозом до сих пор нет. Кроме того, вероятность наступления беременности у пациенток с бесплодием, ассоциированным с эндометриозом, даже после прохождения терапии не превышает 30-33% [2], что требует дальнейших научных исследований относительно патогенеза эндометриоза и его роли в снижении фертильности. Как известно, важную роль в адгезии эмбриона играют муцины (MUC), высокогликозилированные протеины с большой молекулярной массой. Эти молекулы широко представлены в организме человека и функционируют как протективные агенты. При имплантации наиболее изученным является MUC-1. Доказано, что его экспрессия в эндометрии меняется в течение цикла, повышаясь в позднюю пролиферативную фазу цикла и достигая максимума в период «окна имплантации». Это позволило предположить, что данная молекула может участвовать в адгезии бластоцисты [17]. В частности, есть мнение, что MUC-1 отталкивает бластоцисту и препятствует ее адгезии к области эндометрия с низкими шансами на имплантацию [1]. Однако есть другие данные об экспрессии муцинов в эндометрии. Опыты in vitro показали, что при взаимодействии бластоцисты с эндометрием на этапе адгезии индуцируется локальный клиренс молекул MUC-1, что способствует имплантации непосредственно в этом участке эндометрия [24]. Существует мнение о необходимости наличия в эндометрии барьера, обусловленного муцинами, поскольку он способен защитить эмбрион от материнской иммунной системы [25]. Имеются данные, что полиморфизм гена MUC-4 также связан с эндометриозассоциированным бесплодием вследствие усиления клеточной пролиферации и миграции, а также антиапоптотических свойств MUC-4 [14], тем самым повышая риск распространения эндометриоза с нарушением фертильности. Не менее важна роль иммунологических факторов в защите эндометриоидных клеток от апоптоза [13]. Существуют убедительные доказательства, что ангиогенез играет важную роль в эктопической имплантации ткани эндометрия и в развитии эндометрических поражений [12]. Ангиогенез, рост кровеносных сосудов из существующей сосудистой системы, подразумевает взаимодействие ряда плохо регулируемых молекул, которые включают ключевой фактор ангиогенеза, называемый сосудистым эндотелиальным фактором роста (VEGF) [11]. VEGF продуцируется многими клетками, включая стромальные, эндотелиальные, нейтрофильные и т.д. Однако стероидопосредованная регуляция макрофагов важна для повышения уровня VEGF и связана с VEGF-зависимой повышенной пролиферацией эндотелиальных клеток у женщин с эндометриозом [19]. В данное время роль VEGF в патогенезе эндометриозассоцированного бесплодия активно обсуждается, проводятся исследования по оценке данного иммунологического фактора у здоровых и бесплодных женщин. A. Pellicier и соавт. отметили, что не было значительных различий в уровнях VEGF в сыворотке крови пациенток с эндометриозом в сравнении с контрольной группой [27]. I. Matalliotakis и соавт. зарегистрировали дискретную, но значимую разницу в концентрации VEGF в сыворотке крови женщин с эндометриозом в сравнении с контрольной группой [22]. В работе J. McLaren было показано, что перитонеальная жидкость и сыворотка крови пациенток с эндометриозом содержали более высокие уровни VEGF в сравнении со здоровыми женщинами [23]. Эти противоречивые результаты могут быть следствием небольших выборок, использованных в исследованиях. Некоторые данные указывают на то, что концентрация VEGF может увеличиваться при некоторых доброкачественных гинекологических заболеваниях, таких как гиперплазия эндометрия, аномальное маточное кровотечение и кисты яичников [15, 29]. Важность VEGF в патологическом ангиогенезе огромна, поскольку он регулирует практически каждый этап процесса, включая пролиферацию эндотелиальных клеток, прорастание, сборку, развитие просвета, проницаемость и распределение паттернов для сосудов [16]. Более того, известно, что VEGF действует на эндотелиальные клетки главным образом через VEGFR2-опосредованный путь, чтобы способствовать ранним ангиогенным ответам [26]. Результаты исследования S. Jana и соавт. (2016 г.) показывают увеличение VEGF и VEGFR2 в эктопических тканях, что указывает на неоваскуляризацию при эндометриозе. Также авторы установили, что с прогрессированием эндометриоза повышается экспрессия фактора фон Виллебранда, который является маркером ангиогенеза. Кроме того, циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2), ключевой фермент для синтеза простагландина E2 из арахидоновой кислоты, также увеличивается при прогрессировании заболевания [19]. В исследовании M. Acimovic и соавт. (2016 г.) пациентки с эндометриозом имели значительно более высокое значение экспрессии мРНК для VEGF в сравнении с пациентками без эндометриоза. Авторами было показано, что обнаружение повышенных уровней экспрессии мРНК для VEGF в сыворотке крови пациентов с эндометриозом может играть важную роль в диагностике, а также в лучшем понимании этиологии данного заболевания [11]. Принимая во внимание то, что диагноз эндометриоза очень сложен, и из-за неспецифического и позднего проявления симптомов использование лапароскопии в качестве инструмента золотого стандарта для окончательной диагностики не всегда целесообразно ввиду ограничения финансовыми ресурсами, доступностью, опытом хирурга и тяжестью инвазии самого заболевания. Оценка уровня VEGF предлагается в качестве нового биомаркера в диагностике эндометриоза и ассоциированного с ним бесплодия [11]. Далее, что касается роли VEGF в патогенезе эндометриозассоциированного бесплодия, имеются предположения, что ингибирование функции VEGF может привести к снижению фертильности из-за блокировки функции желтого тела. Инактивация одиночного VEGF аллеля ведет к связанной с гаплонедостаточностью гибели эмбрионов из-за аномалий развития кровеносных сосудов, которая приводит к нарушению перфузии в эндометрии, что делает эндометрий невосприимчивым. В результате происходит ранняя потеря беременности - примерно на 9-й день гестации [6]. З.С. Ходжаевой и соавт. выявлена значимая прямая связь между уровнем VEGF и толщиной эндометрия у женщин с привычным невынашиванием беременности. Было отмечено, что с повышением сывороточного уровня VEGF увеличивалась толщина эндометрия, и наоборот. В периоде предполагаемой имплантации у женщин с привычной потерей беременности в анамнезе наблюдались взаимосвязанные нарушения: активация CD56+-клеток в иммунном статусе, низкая секреция проангиогенного фактора VEGF и нарушение гемодинамики матки, которые, вероятно, играют решающую роль в патогенезе ранних потерь беременности [10]. Молекулярные механизмы дифференцировки и регуляции инвазии трофобласта изучены недостаточно. Обсуждаются функции LIF, интерлейкина-1, инсулиноподобных факторов роста I и II, колониестимулирующего фактора 1 и трансформирующих факторов роста a и b, VEGF, экспрессируемого децидуальной оболочкой, и т.д. [20, 21, 30, 32]. Также обсуждают вклад различных физиологических регуляторов, например, влияние напряжения кислорода в периферической крови на разные аспекты функционирования трофобласта, включая экспрессию интегринов a и b [18, 31]. Недостаток прогестерона или дефекты его рецепции, избыточная экспрессия ЦОГ-2 могут сопровождаться избытком провоспалительных цитокинов в крови и эндометрии и нарушением имплантации [28]. Для успешного завершения фазы обмена информацией значимы физиологические уровни экспрессии ЦОГ - ферментов, способствующих конверсии арахидоновой кислоты в простагландин Н2. Обе изоформы (ЦОГ-1 и ЦОГ-2) экспрессируются в эндометрии преимущественно в лютеиновую фазу цикла. Экспрессия ЦОГ-1 снижается в ответ на повышение уровней прогестерона и 17b-эстрадиола. Продукция ЦОГ-2 не регулируется стероидными гормонами, ее экспрессия повышена в месте имплантации и, возможно, регулируется интерлейкином-1. Считается, что достаточная экспрессия ЦОГ-2 определяет готовность бластоцисты к имплантации. У больных эндометриозом активность ЦОГ-2 повышена, с тяжестью заболевания она увеличивается, что может серьезно ухудшать результаты имплантации [19]. Известно, что для успешной имплантации необходима транспортировка кальция в люминальный эпителий матки. ЦОГ-2, по-видимому, является наиболее важной для ряда сигнальных путей, участвующих в ранних событиях имплантации. Она регулирует воздействие простагландинов и VEGF на сосудистую проницаемость и ангиогенез. ЦОГ-2 люминального эпителия также может играть роль в подготовке матки к имплантации. Неадекватная рецептивность эндометрия отвечает за 2/3 неудач при имплантации [1]. По некоторым данным, идентифицированные телоциты могут участвовать в поддержании структурной и функциональной целостности тканей фаллопиевых труб, однако весь механизм их потенциального влияния на фертильную функцию до сих пор остается неизвестным. В частности, в работе X. Yang (2015 г.) при исследовании на крысах было обнаружено, что в пораженных эндометриозом тканях фаллопиевых труб наблюдались обширные ультраструктурные повреждения, значительно снижались количество телоцитов и интерстициальный фиброз наряду с повышением уровня индуцибельной синтазы оксида азота, ЦОГ-2, перекиси липидов и эстрадиола. Это позволило авторам предположить наличие воспаления и повреждения телоцитов, вызванных ишемией. Основываясь на распределении телоцитов и межклеточных связях, исследователи решили, что такое повреждение может быть связано со структурными и функциональными аномалиями фаллопиевых труб, такими как ослабленная межклеточная сигнализация и сократимость, нарушенная иммунорегуляция, пространственное нарушение архитектуры интерстиция и фиброз тканей. Следовательно, повреждение телоцитов может дать новое объяснение повреждения труб, вызванного эндометриозом с нарушением фертильности [33]. Заключение Таким образом, несмотря на то, что проблема эндометриозассоциированного бесплодия таит в себе еще немало нерешенных вопросов, имеются основательные данные, свидетельствующие о роли генетических, гормональных и иммунологических факторов. Дальнейшие исследования в этом направлении продолжают оставаться чрезвычайно актуальными, поскольку знания патогенетических механизмов нарушения репродуктивной функции у пациенток с эндометриозом позволят провести своевременную коррекцию и повысить эффективность лечения, тем самым способствуя реализации репродуктивного потенциала женщин с данной патологией.About the authors Natalia V Kulikova Immanuel Kant Baltic Federal University; Saint Petersburg State University Email: [email protected] Graduate Student Saint Petersburg, Russia Inna I Kovalenko Saint Petersburg State University Email: [email protected] Cand. Sci. (Med.) Saint Petersburg, Russia Dmitrii V Baibuz Saint Petersburg State University Email: [email protected] Deputy Director Saint Petersburg, Russia Yanina A Lebedeva Saint Petersburg State University Email: [email protected] obstetrician-gynecologist Saint Petersburg, Russia

- Абу-Абдаллах М., Артымук Н.В., Сурина М.Н. Рецептивность эндометрия. Маркеры имплантации. Фундаментальная и клиническая медицина. 2018; 3: 71-7. - Агаркова Т.А. Полиморфизм гена TGFВ при эндометриоз-ассоциированном бесплодии. Фундаментальные исследования. 2013; 3: 241-4. - Ведищев С.И., Прокопов А.Ю., Османов Э.М. Клинико-эпидемиологические аспекты женского бесплодия в браке. Евразийский союз ученых. 2015; 7 (16): 33-4. - Гончарова Н.Н., Мартышкина Е.Ю., Казначеева Т.В. Медико-генетические аспекты бесплодия. Акушерство, гинекология и репродукция. 2012; 6 (2): 35-40. - Долбина А.Ю. Полиморфизм генетических маркеров, особенности течения беременности и исход родов после лечения женского бесплодия. Автореф. дис. … канд. мед. наук. Иркутск, 2007. - Козырева Е.В., Давидян Л.Ю. Роль факторов роста в патогенезе бесплодия и невынашивания беременности. Современные проблемы науки и образования. 2015; 4: 12. - Корсак В.С., Васильева О.Е., Исакова Э.В. Эндометриоз и ВРТ. Проблемы репродукции. 2006; 3: 41-6. - Овсянникова Т.В., Куликов И.А. Бесплодный брак: алгоритмы диагностики и лечения. Эффективная фармакотерапия. 2016; 22: 24-7. - Смирнова И.В., Бресский А.Г., Лысенко О.В. Эндометриоз-ассоциированное бесплодие. Охрана материнства и детства. 2011; 1 (17): 63. - Ходжаева З.С., Мусиенко Е.В. Клинико-патогенетическое обоснование исследования секреции ангиогенных факторов в лютеиновую фазу менструального цикла у женщин с повторными потерями беременности в анамнезе. Акушерство и гинекология. 2011; 8. - Acimovic M et al. Survivin and VEGF as Novel Biomarkers in Diagnosis of Endometriosis M. Acimovic. J Med Biochem 2016; 35 (1): 63-8. - Baranov V.S et al. Systems genetics view of endometriosis: a common complex disorder. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2015; 185: 9-65. - Bilotas M et al. Effect of vascular endothelial growth factor and interleukin-1beta on apoptosis in endometrial cell cultures from patients with endometriosis and controls. J Reprod Immunol 2010; 84 (2): 193-8. - Chang C.Y et al. MUC4 gene polymorphisms associate with endometriosis development and endometriosis - related infertility. BMC Medicine 2011; 9: 19. - Dai H et al. Expression of Efp, VEGF and bFGF in normal, hyperplastic and malignant endometrial tissue. Oncol Rep 2010; 23 (3): 795-9. - Ferrara N. VEGF and the quest for tumour angiogenesis factors. Nat Rev Cancer 2002; 2 (10): 795-803. - Grummer R et al. Different regulatory pathways of endometrial connexin expression: preimplantation hormonal-mediated pathway versus embyo implantation-initiated pathway. Biol Reprod 2004; 71 (1): 273-81. - Heng S et al. PC6 levels in uterine lavage are closely associated with uterine receptivity and significantly lower in a subgroup of women with unexplained infertility. Hum Reprod 2011; 26 (4): 840-6. - Jana S et al. Regulation of Matrix Metalloproteinase-2 Activity by COX-2-PGE2-pAKT Axis Promotes Angiogenesis in Endometriosis. PLoS One 2016; 11 (10): e0163540. - Krieg S.A et al. Global alteration in gene expression profiles of deciduas from women with idiopathic recurrent pregnancy loss. Mol Hum Reprod 2012; 18 (9): 442-50. - Laanpere M et al. Folate-metabolizing gene variants and pregnancy outcome of IVF. Reprod Biomed Online 2011; 22 (6): 603-14. - Matalliotakis I.M et al. Serum concentrations of growth factors in women with and without endometriosis: the action of anti-endometriosis medicines. Int Immunopharmacol 2003; 3: 81-9. - McLaren J. Vascular endothelial growth factor and endometriotic angiogenesis. Hum Reprod Update 2000; 6 (1): 45-55. - Meseguer M et al. Human endometrialmucin MUC1 is up-regulated by progesterone and down-regulated in vitro by the human blastocyst. Biol Reprod 2001; 64: 590-601. - Mourik M.S, Macklon N.S, Heijnen C. Embryonic implantation: cytokines, adhesion molecules and immune cells in establishing an implantation environment. Lekoc Biol 2009; 85: 4-19. - Olsson A.K et al. VEGF receptor signaling - in control of vascular function. Nat Rev Mol Cell Biol 2006; 7 (5): 359-71. - Pellicer A et al. The follicular and endocrine environment in women with endometriosis: local and systemic cytokine production. Fertil Steril 1998; 70: 425-31. - Puschett J.B, Agunanne E, Uddin M.N. Marinobufagenin, resibufogenin and preeclampsia. Biochim Biophys Acta 2010; 1802 (12): 1246-53. - Robati M et al. Vascular endothelial growth factor (VEGF) improves the sensitivity of CA125 for differentiation of epithelial ovarian cancers from ovarian cysts. Arch Gynecol Obstet 2013; 288 (4): 859-65. - Sater M.S et al. Anti-annexin V IgM and IgG autoantibodies and the risk of idiopathic recurrent spontaneous miscarriage. J Reprod Immunol 2011; 89 (1): 78-83. - Shaw J.L et al. Lymphoid and myeloid cell populations in the non-pregnant human Fallopian tube and in ectopic pregnancy. J Reprod Immunol 2011; 89 (1): 84-91. - Urato A.C, Norwitz E.R. A guide towards pre-pregnancy management of defective implantation and placentation. Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol 2011; 25 (3): 367-87. - Yang X.J Telocytes damage in endometriosis-affected rat oviduct and potential impact on fertility. J Cell Mol Med 2015; 19 (2): 452-62.