The role of bacterial contamination in the development of endometriosis

Эндометриоз — это хроническое заболевание, при котором за пределами полости матки наблюдается доброкачественное разрастание ткани, по морфологическим и функциональным свойствам подобной эндометрию [1]. По данным разных авторов, эндометриоз встречается у 10–15% женщин репродуктивного возраста [1, 2]. Клинически эндометриоз органов малого таза и брюшной полости проявляется альгодисменореей, диспауренией, бесплодием и т.д., частота которых достигает 33–80% [1, 2], что нарушает качество жизни пациентки. Эндометриоз – вторая по значимости после ановуляции причина бесплодия, по данным ВОЗ [2, 3]. Все перечисленное обусловливает актуальность изучения проблемы и требует поиска новых подходов к диагностике, тактике лечения заболевания. В настоящее время существует семь основных теорий причин и механизмов развития эндометриоза. Наиболее ранняя теория возникновения эндометриоза – это имплантационная теория, выдвинутая Sampson J.A. в 1920-е гг. [4]. Согласно этой теории, клетки отторгнувшегося во время менструации эндометрия попадают в брюшную полость через фаллопиевы трубы и способны имплантироваться в ткани органов малого таза и брюшину. Помимо этого, вместе со зрелыми клетками эндометрия в брюшную полость могут попадать и популяции взрослых стволовых клеток [5]. Однако имплантационная теория не могла полностью удовлетворить исследователей, так как известны случаи обнаружения эндометриоза у неменструирующих пациенток [6], а также тот факт, что ретроградный заброс крови в брюшную полость во время менструации в норме встречается не менее чем у 90% женщин, но не у всех развивается эндометриоз [2]. Диссеминационная теория предполагает, что клетки эндометрия могут диссеминировать в другие органы вместе с кровью или лимфой, а также ятрогенным путем во время операций на матке [2, 7]. Эта теория находит подтверждение в исследовании, в котором железистые и стромальные клетки эндометрия были обнаружены в лимфатических узлах малого таза у больных эндометриозом [7], а также в эксперименте с индуцированным эндометриозом у обезьян [8]. Следующая теория – теория метаплазии, которая предполагает способность мезотелиальных клеток брюшины перерождаться в железистые и стромальные клетки, подобные клеткам эндометрия [2]. Этой теорией может быть объяснен эндометриоз у женщин с агенезией матки [6]. Согласно четвертой эмбриологической (дизонтогенетической) теории, клетки эктопического эндометрия могут развиваться из клеток мюллерова протока, оставшихся в других тканях после миграции [2]. Помимо клеток мюллерова протока, в качестве возможного источника перерождения указываются стволовые и прогениторные клетки костного мозга [9]. Среди современных теорий можно отметить генетическую и эпигенетическую теории, предполагающие наличие генетических и эпигенетических дефектов клеток, а также возможность наследственной передачи этих дефектов [10]. Эти теории подтверждаются случаями развития эндометриоза еще до менархе; изменения могут детерминировать тяжелое течение и рецидивирование эндометриоза. В последние десятилетия опубликован ряд исследований, характеризующих развитие эндометриоза с позиции иммунологических нарушений [11, 12]. Были обнаружены увеличение количества активированных перитонеальных макрофагов с повышенной выработкой фибронектина [11] и сниженная цитотоксичность NK-клеток по отношению к клеткам эндометрия при эндометриозе [12]. Стоит упомянуть и о концепции Crain D.A. и соавт. (2009 г.), согласно которой в основе развития эндометриоза лежит репрограммирование нормальных эндометриоидных клеток под воздействием каких-либо внешних стимулов (химические вещества, эндокринные факторы, изменения иммунного статуса) [13]. Концепция роли бактериальной контаминации у пациенток с эндометриозом Идея о бактериальной контаминации как о факторе развития эндометриоза была высказана еще в 2008 г., когда Kodati V.L. и соавт. было сделано предположение о роли бактерий рода Shigella и подобных микроорганизмов в развитии заболевания [14]. В 2018 г. Khan K.N. и соавт. была предложена новая концепция о возрастании роли бактериальной контаминации у пациенток с эндометриозом на фоне снижения экспрессии антимикробных пептидов (АМП) в эпителии во время менструации [15]. АМП – это короткие полипептиды, состоящие из 12–50 аминокислотных остатков, обладающие антимикробной (антибактериальной) активностью. АМП вырабатываются многоклеточными растительными и животными организмами (гусеница шелкопряда, лягушка, семя редьки, ячмень, пшеница и т.д.) и у человека. К числу АМП относятся: лизоцим, ингибиторы протеаз и т.д. Молекулы АМП, как правило, положительно заряжены, что помогает им взаимодействовать с отрицательно заряженными мембранами бактерий. Снижение АПМ может служить дополнительной предпосылкой к усилению контаминации микроорганизмами, в том числе во время менструации. В 1986 г. в секреторных клетках эпителия женского полового тракта был обнаружен секреторный ингибитор протеазы человека (Secretory leukocyte Protease Inhibitor, SLPI), который обладает ингибиторной активностью по отношению к сериновым протеазам (трипсину, хемотрипсину, гранулоцитарным и печеночным эластазам, катепсину G и химазам тучных клеток) [16]. Подавляя активность указанных протеаз, SLPI защищает эпителий половых органов от разрушения эндогенными протеолитическими ферментами [16]. Экспрессия SLPI была выявлена в эпителиальных клетках влагалища, эндо- и экзоцервикса, а также в эндометрии и маточных трубах [15, 17, 18]. Помимо антипротеазного механизма, SLPI подавляет рост патогенных микроорганизмов и обладает бактерицидным действием по отношению к Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Candida albicans [19, 20]. Именно постоянная выработка SLPI в эндометрии, согласно результатам исследований King A.E. и соавт., обеспечивает постоянный противомикробный барьер [21]. На основании этого авторами было сделано предположение о том, что сочетание этих двух факторов может играть немаловажную роль в развитии эндометриоза. SLPI также был обнаружен в эпителии почек, бронхов, поджелудочной железы, кишечника и кожи [22–25], и снижением его экспрессии могут быть объяснены распространенные формы эндометриоза других органов и этиопатогенез глубокого инфильтративного эндометриоза (толстокишечного) и эндометриоза послеоперационных рубцов [17, 22–25]. Вследствие снижения концентрации АМП в тканях женского полового тракта в сочетании с увеличением контаминации E. сoli может запускаться весь каскад механизмов, конечным итогом которого является «хроническое воспаление» с изменением проницаемости гистиоцитарных барьеров, что и облегчает инвазию эктопических клеток эндометрия [15]. Имеются указания на противовоспалительное действие SLPI, в основе которого лежит его способность подавлять активность лейкоцитарной эластазы и катепсина G [16], синтез простагландинов и металлопротеиназы моноцитами [26], а также активность провоспалительного фактора транскрипции NF-kB [27]. Еще в 1994 г. в исследованиях Chegini и соавт. [28] показано, что у пациенток с эндометриозом выявлена повышенная активация трансформирующего фактора роста β-1, что приводит к повышению экспрессии матриксных металлопротеиназ (ММР) [29] и, как следствие, к деградации соединительной ткани, что и облегчает инвазию клеток эндометрия [30]. В более поздних исследованиях подтверждена повышенная экспрессия ММР-1, -3, -5, -7 и -9 в эктопическом эндометрии, а также ММР-1, -2, -3, -4, -5, -7, -9 и -10 – в эутопическом эндометрии [31–33], по сравнению со здоровыми женщинами. Роль ММР в развитии эндометриоза кажется вероятной, т.к. экспериментально было доказано, что тканевые ингибиторы металлопротеиназы подавляют активность ММР в очагах эндометриоза [30, 33]. Также в экспериментах установлено, что синтез ММР и их активность (в частности, ММР-2 и -9) значительно усиливаются в присутствии бактериального липополисахарида, полученного от E. coli [34], а также самих E. coli [35]. Таким образом, сниженный уровень SLPI является значимым фактором в запуске тканевых процессов, облегчающих инвазию клеток эндометрия. SLPI, как ингибитору протеаз, принадлежит и другая роль в развитии и поддержании патологического процесса. Известно, что экспрессия SLPI в эпителиальных клетках эндометрия достигает своего максимума во время фазы секреции менструального цикла, что свидетельствует о влиянии прогестерона на его уровень [17]. Также на активность SLPI влияет соотношение эстрадиола и прогестерона [15]. Исследованиями Sallenave в 1994 г. доказано, что липополисахарид, экстрагированный из Е. coli, стимулирует выработку SLPI как хемоаттрактант [36]. SLPI является белком быстрого реагирования и действует в основном до момента активации более медленного клеточного звена иммунитета [21]. У пациенток с эндометриозом выявлена повышенная экспрессия SPLI как в очагах эндометриоза, так и в перитонеальной жидкости [37]. Исходя из того, что в эктопическом эндометрии и в клетках капсулы эндометриоидных кист яичников наблюдалась повышенная экспрессия MMP [31, 32], а SLPI способен подавлять синтез MMP путем подавления простагландин-эндопероксид-синтазы-2 (prostaglandin-endoperoxide-synthase 2, PGHS2) [30], можно утверждать, что уровень SLPI повышается у некоторых пациенток, снижая скорость прогрессии эндометриоза [37]. Помимо этого, SLPI может повышать устойчивость ткани к инвазии эндометриоидных клеток, действуя как ингибитор протеаз [37]. Таким образом, повышение экспрессии SLPI должно противодействовать разрушению экстрацеллюлярного матрикса и инвазии эндометриоидных клеток, а его снижение, возможно, играет роль в процессе имплантации эндометриоидных гетеротопий. В теории бактериальной контаминации, помимо SLPI, значительное внимание уделяется такому АМП, как β-дефензин. β-Дефензины открыты в 1960-х годах, присутствуют в лейкоцитах и эпителиоцитах кожи, слизистых оболочек дыхательных путей, мочеполового и желудочно-кишечного тракта и обеспечивают неоксидативную иммунную защиту организма [38]. β-Дефензины представляют собой положительно заряженные белковые молекулы с тремя парами дисульфидных связей (С1-С5, С2-С4 и С3-С6). Связываясь с фосфолипидами отрицательно заряженной мембраны патогенных организмов, они соединяются в димеры и мультимеры, нарушая структуру мембраны с формированием дефектов мембраны, напоминающих поры. Формируется трансмембранный микроканал. Из-за образования трансмембранных каналов происходит деполяризация клеточной мембраны, как следствие – потеря протоплазматических ионов и вход в клетку избыточного количества воды с развитием осмотического шока. При высокой концентрации молекул дефензина они также способны вызывать лизис клеточной мембраны и ее мицеллизацию. Кроме того, молекулы дефензинов могут попадать внутрь бактериальной клетки путем макропиноцитоза и блокировать синтез белков, нуклеиновых кислот, ферментативную активность клетки и репарацию клеточной стенки. Из трех видов дефензинов (α, β и θ) только α- и β-дефензины присутствуют в организме человека: α-дефензины присутствуют в нейтрофилах, NK-клетках, Т-лимфоцитах, макрофагах и клетках Панета, β-дефензины – в эпителиальных тканях организма [38]. Дефензины обладают широким спектром антимикробной активности; в дыхательных путях, почках, ротовой полости и мочеполовом тракте наблюдается постоянный фоновый синтез дефензинов [39]. In vitro доказана антимикробная активность человеческих β-дефензинов к Staphylococcus aureus, Escherichia coli [40, 41] и Pseudomonas aeruginosa [42]. Таким образом, β-дефензины являются естественным антибактериальным барьером эпителиальных тканей во всем организме. В эндометрии уровень дефензинов изменяется при появлении антигенных детерминант инфекционных агентов (липополисахарида, липотейхоевой кислоты бактерий) или в ответ на повреждение эпителиального барьера и выделение медиаторов воспаления (γ-интерферон, интерлейкин-1, фактор некроза опухолей-α) [21]. Происходит активация Toll-подобных рецепторов эпителиоцитов с последующей активацией МАРК-каскада (mitogen-activated protein kinase — митоген-активируемая протеинкиназа), а также связывание медиаторов воспаления с рецепторами с активацией фактора транскрипции NF-kB, что и ведет к синтезу дефензинов. Дефензины способны не только напрямую воздействовать на патогенные микроорганизмы, но и оказывать иммуномодулирующее действие на систему приобретенного иммунитета, стимулируя продукцию IgA и IgG. Они являются хемоаттрактантами для моноцитов, Т-лимфоцитов и дендритных клеток [43, 44]. Стимулируют выброс гистамина тучными клетками, участвуют в опсонизации (адсорбции на поверхности чужеродных микроорганизмов антител и факторов комплемента, усиливающих фагоцитоз и синтез цитокинов лейкоцитами), активации системы комплемента и заживлении ран [45]. Дефензины, так же как и другие АМП (кателицидины и гистатины), возникли как система быстрого реагирования на патоген, срабатывающая до того, как на место инфицирования прибудут клеточные элементы иммунитета. Высокая скорость реагирования позволяет противостоять быстроделящимся бактериям [25]. Секреция β-дефензинов происходит в ответ на активацию Toll- и Nod-подобных рецепторов компонентами микроорганизмов [46]. Кроме того, уровень β-дефензинов изменяется в соответствии с фазами менструального цикла, снижаясь во время менструации [47]. Обнаружено, что в секреторную фазу в эндометрии обнаруживается повышенная экспрессия преимущественно человеческих бета-дефензина-3 и -1 (Human Beta Defensin, HBD) [48, 49], в то время как в пролиферативную фазу цикла максимально выражена экспрессия HBD4 [47], а во время менструации – HBD2 [48]. При этом в эндометрии женщин, принимавших оральные контрацептивы, экспрессия дефензинов изменена – наблюдается снижение HBD1 и -2 в секреторную и менструальную фазы [48], значительное снижение HBD3 и практически полное отсутствие HBD4 [47] Более того, добавление прогестерона подавляет секрецию одного из β-дефензинов (HBD3) даже in vitro [48]. Эти данные свидетельствуют об ухудшении местного иммунитета эндометрия при изменении гормонального баланса, в том числе в менструальную и раннюю пролиферативную фазы цикла. У пациенток с эндометриозом уровень β-дефензинов в эктопическом и эутопическом эндометрии повышен. Повышение уровня β-дефензинов было ассоциировано с такими заболеваниями, как бактериальный вагиноз, воспалительные заболевания органов малого таза, эндометрит [25]. Было показано, что повышение уровня дефензина, а также других АМП, в том числе и SLPI, является положительным прогностическим фактором развития послеродового эндометрита [49]. Учитывая, что β-дефензины выделяются в ответ на повреждение эпителиального барьера, а также в присутствии компонентов микробной стенки чужеродных микроорганизмов, можно предположить, что повышение уровня дефензинов у пациенток с эндометриозом является следствием нарушения местного иммунитета [50]. Заключение АМП являются местной линией защиты эпителия от инфекционного агента. Поэтому при появлении патогена в эпителиальной ткани ожидаемо закономерное изменение уровня АМП. Уровень SLPI и β-дефензинов в эндометрии и других тканях женского полового тракта снижается во время менструации под влиянием циклических гормональных колебаний. Исходя из этого, можно предположить, что данный процесс у предрасположенных женщин повышает вероятность бактериальной контаминации менструальной крови и тканей полового тракта. У пациенток с глубокими инфильтративными формами эндометриоза риск повторных оперативных вмешательств увеличен; при этом возрастает число послеоперационных осложнений, и эти осложнения имеют преимущественно гнойно-воспалительный характер. Данный факт может рассматриваться как свидетельство в пользу персистенции в очагах эндометриоза бактериальной микрофлоры. Выявлена корреляция между активацией ММР при инвазии эндометриоидных клеток в ткани и нарушением синтеза АМП в тканях. Повышение уровня ММР вызывает деградацию экстрацеллюлярного матрикса и облегчает инвазию, при этом SLPI подавляет активность ММР. Снижение синтеза SLPI эпителиальными клетками может играть роль в процессе имплантации эндометриоидных гетеротопий. Повышение уровня SLPI в тканях эндометрия, яичников и в перитонеальной жидкости у пациенток с длительным течением эндометриоза может свидетельствовать о возрастающей устойчивости тканей к инвазии эндометриоидных клеток. Таким образом, сниженная экспрессия АМП (таких как SLPI и β-дефензины) в эндометрии может способствовать бактериальной контаминациии менструальной жидкости и в дальнейшем – инвазии эндометриоидных гетеротопий.