Молекулярно-биологические маркеры эндометриоза

Введение

Эндометриоз — хроническое доброкачественное заболевание, характеризующееся разрастанием ткани, функционально и морфологически подобной эндометрию, за пределы полости матки. Эндометриоз поражает до 10% женщин репродуктивного возраста и имеет большое социальное значение, так как значительно снижает работоспособность и качество жизни женщины. Клинически данное заболевание довольно многогранно, но основные симптомы включают в себя болевой синдром, дисменорею, диспареунию, аномальные маточные кровотечения, обильные менструальные кровотечения, снижение фертильности и бесплодие. [1]

Диагностика эндометриоза основана на клинической картине, ультразвуковом исследовании (УЗИ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ), однако постановка диагноза часто затрудняется отсутствием объективных критериев. К тому же часто клиника эндометриоза начинает проявлять себя на том этапе развития заболевания, когда его сложно обнаружить инструментально, в связи с чем женщины по нескольку лет остаются без диагноза. Инвазивные методы, такие как гистероскопия или лапароскопия с последующим гистологическим исследованием, хоть и являются «золотым стандартом» диагностики, рассматриваются исключительно в тяжелых клинических случаях и не могут быть рекомендованы для широкого применения.

Несмотря на практическую необходимость, на данный момент не существует малоинвазивных молекулярных или генетических маркеров для диагностики эндометриоза. Результаты большого количества исследований показали, что заболевание возникает в результате сложного сочетания гормональных, иммунологических, воспалительных, генетических и эпигенетических факторов. Подробное изучение данных факторов в итоге должно привести к внедрению в клиническую практику новых подходов к эффективной и малоинвазивной диагностике эндометриоза. В данной обзорной статье освещены некоторые результаты исследований последних лет, направленные на поиск особенностей эутопического эндометрия при эндометриозе, которые в конечном счёте могут быть использованы для ранней диагностики заболевания.

Современные данные говорят о том, что эутопический эндометрий у больных эндометриозом отличается от такового у здоровых женщин по структуре, пролиферативной активности, способности к инвазии (компонентов системы протеолиза и ангиогенеза), состоянию рецепторного аппарата, экспрессии различных генов, обладая свойствами автономного роста, что и обеспечивает ему высокий уровень выживаемости [1].

Ниже мы осветим современные данные о роли различных молекул в патогенезе эндометриоза, как возможных маркеров для диагностики заболевания.

В статье освещён обзор современных данных литературы о результатах поиска молекулярно-биологических маркеров эндометриоза в эктопических очагах и эутопическом эндометрии, особенностях их экспрессии и возможности применения в медицинской практике. Цитируемые в исследовании работы были отобраны с использованием ключевых слов «эндометриоз», «микроРНК», «молекулярные маркеры эндометриоза», «эутопический эндометрий» в поисковых системах PubMed, MedLine. Публикации должны были удовлетворять следующим критериям: публикация в последние 5–7 лет; языки публикации  — русский, английский; доступ к полному тексту публикации. Литература, не индексированная в медицинских базах данных, не подлежала исследованию. Также из анализа исключались онкологические исследования, исследования, касающиеся экстрагенитальных форм эндометриоза, статьи о методах инвазивной диагностики и хирургического лечения. Из около 500 публикаций были выбраны 29 статей, соответствующих критериям отбора и максимально отражающих современное состояние вопроса неинвазивной и малоинвазивной диагностики эндометриоза.

Матриксные металлопротеиназы

Одной из особенностей эндометриоидных очагов является способность к инвазии в окружающие ткани, будучи при этом доброкачественным процессом. Инвазия эктопического эндометрия в ткань происходит отчасти под действием матриксных металлопротеиназ (MMP) с последующей пролиферацией клеток и образованием эндометриоидных гетеротопий, под действием факторов роста и стероидных гормонов. Матриксные металлопротеиназы мембранного типа (МТ-ММП) представляют собой подгруппу семейства матриксных металлопротеиназ (ММП) и являются ключевыми молекулами в деградации внеклеточного матрикса. Регуляция мембранной матриксной металлопротеиназы типа 1 (MT1-MMP, MMP14) часто нарушается в различных раковых тканях и жидкостях организма больных раком людей. Учитывая тот факт, что при эндометриозе тоже происходит инвазия в окружающие ткани, хоть и доброкачественная, выдвинуто предположение о том, что в патогенезе процесса так же могут принимать участие и матриксные металлопротеиназы. Это доказано в работах Maoga JB и др. В результате исследований выявлено, что уровни белка MT1-MMP значительно повышаются при аденомиозе в эктопических очагах, по сравнению с эутопическим эндометрием. Анализ уровней МТ1-ММП с помощью иммуноферментного анализа продемонстрировал также значительное увеличение концентрации МТ1-ММП в сыворотке больных эндометриозом по сравнению с контрольной группой. [2] Похожие данные получены Muharam R и др. Они показали, что уровень экспрессии матриксной металлопротеиназы 3 типа (MMP3) имеет тенденцию к увеличению как в эутопических, так и в эктопических тканях эндометрия женщин с эндометриозом. [3] Для различных форм аденомиоза характерна неравномерность границ эндометрия и миометрия, что обусловлено наличием множественных очагов врастания базального слоя эндометрия через терминальную пластинку в миометрий. Как при диффузном аденомиозе, так и при аденомиомах базальный слой эутопического и эктопического эндометрия различается во много (3–8,5) раз, демонстрируя более высокую экспрессию ферментов в эпителиальных и стромальных клетках, что сказывается на их инвазивной активности (моэзин, ПАК 4, ММП 2 и ММП 9), а также увеличение количества клеток CD34 в его строме. [4]

Ген HOXA10

Ген HOXA10 является регулятором морфогенеза и дифференцировки тканей эмбриона, влияет на рост и дифференцировку эндометриальных клеток, рецептивность, децидуализацию и восприимчивость к эмбриональной имплантации. У здоровых фертильных женщин уровень экспрессии HOXA10 вариабелен в течение менструального цикла. В фолликулярную фазу он снижен, но к середине секреторной фазы экспрессия гена повышается, что совпадает с моментом имплантации эмбриона. Высокие уровни экспрессии HOXA10 необходимы для нормальной децидуалиации эндометрия. У женщин с эндометриозом в секреторную фазу менструального цикла уровень экспрессии HOXA10 остается низким, что в итоге приводит к неудачам при имплантации и повышает способность к инвазии эутопического эндометрия за счёт изменения его рецептивности. Некоторые исследования продемонстрировали, что это происходит в результате абберантного гимерметилирования гена HOXA10 за счёт повышения уровней H3K9ac, H3K27me3 и H3K4me3 в промоторной области гена [5-7]. В других иследованиях в ткани эндометрия женщин с эндометриозом также наблюдался высокий уровень метилирования ДНК HOXA10, что приводит к снижению его экспрессии. [8-10]. Таким образом, HOXA10 может быть предложен в качестве одного из потенциальных биомаркеров для диагностики эндометриоза.

Теломеразная активность

Любопытные данные получены при исследовании особенности теломеразной активности в эутопическом эндометрии при эндометриозе. Теломеры представляют собой специализированные нуклеопротеиновые комплексы на концах хромосом, содержащие повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Они защищают геном от нуклеолитической деградации, нежелательных рекомбинаций, репараций и сквозного слияние хромосом. Их активность поддерживается специализированным ферментом теломеразой. Фермент теломераза человека состоит из 3 основных субъединиц: компонента теломеразной РНК (hTERC), каталитической субъединицы теломеразы обратной транскриптазы (hTERT) и белка дискерина.

Во время ретроградной менструации повышенный уровень теломеразной активности в позднесекреторном эндометрии женщин с эндометриозом может привести к выживанию эндометриальных клеток в брюшной полости и возникновению эктопических поражений. С этим согласуются данные о том, что уровни РНК hTERC значительно выше в образцах эутопического эндометрия в секреторной фазе у женщин с эндометриозом, что способствует увеличениию пролиферативного потенциала эндометриальных клеток. [11][12]

МикроРНК

Но, пожалуй, наиболее перспективным претендентом в качестве молекулярно-генетического маркера наличия эндометриоза является микроРНК. МикроРНК (миРНК) представляют собой короткие некодирующие молекулы РНК, которые посттранскрипционно регулируют генетическую экспрессию и участвуют в таких биологических процессах, как пролиферация клеток, дифференцировка и апоптоз. Экспрессия микроРНК в нормальном эндометрии варьируется на протяжении менструального цикла, и её участие в непатологических процессах может быть использовано для понимания патогенеза заболевания. [13] У пациенток с эндометриозом профиль микроРНК эутопического эндометрия и крови может предоставить полезную информацию для подтверждения диагноза у женщин с различными стадиями эндометриоза. Так как микроРНК выступает регулятором транскрипции генов, возможно, что аберрантная экспрессия микроРНК приводит к нарушению регуляции экспрессии генов в эутопическом эндометрии. Таким образом, профилирование микроРНК эутопического эндометрия у пациенток с эндометриозом могло бы предоставить своего рода молекулярные «отпечатки пальцев», которые возможно использовать для дальнейшего понимания патогенеза заболевания и в качестве потенциальных малоинвазивных маркеров эндометриоза. Анализ и поиск «тех самых» типов микроРНК является постоянной и актуальной областью исследования, и за последние несколько лет собрано немало уникальных данных об участии в патогенезе заболевания и диагностическом потенциале данных молекул.

С учётом того, что эндометриоз — это аномальная инвазия, в первую очередь было решено обратить внимание на типы микроРНК, участвующие в патогенезе некоторых видов репродуктивного рака. В этом отношении микроРНК-451 представляет особый интерес, поскольку она действует как супрессор опухоли и имеет отношение к плохому прогнозу рака. Была выявлена аберрантная экспрессия миР-451 в эутопических и эктопических тканях эндометрия: МиР-451 снижена в эутопических тканях и клеточных линиях, полученных от пациенток с эндометриозом, по сравнению с контролем, причём не обнаружено зависимости снижения от стадии выраженности процесса. [13]

Не все типы микроРНК непосредственно самостоятельно принимают участие в патогенезе эндометриоза. Являясь неспецифическими регуляторами экспрессии других генов и белков, они могут опосредованно влиять на развитие заболевания. Так, например, в исследованиях Muharam R. и др. показано, что при снижении уровня экспрессии миР-93 увеличивается экспрессия матриксной металлопротеиназы 3 типа и уровня экспрессии фактора роста эндотелия сосудов VEGFA. При этом экспрессия миР-93 была значительно ниже как в эутопическом эндометрии у женщин с эндометриозом (в 16,7 раза), так и в эктопическом (в 20 раз) по сравнению с нормальным эндометрием [3]. А, как было показано выше, повышенный уровень ММП3 является одним из факторов инвазии эктопических очагов.

Интересные данные получены при исследовании экспрессии микроРНК белка Таллина-1 в патогенезе аденомиоза. Таллин-1 представляет собой белок, расположенный в комплексе адгезии между клетками и внеклеточным матриксом, он взаимодействует с множеством молекул адгезии и активирует передачу сигналов между клетками [14]. Недавние исследования показали, что нарушение регуляции талина-1 может повлечь за собой распространение, миграцию и выживание клеток, и это привело к обширному исследованию его роли при раке и других заболеваниях, в частности при эндометриозе [14-16]. Результаты работы Tang X. и др. показали, что экспрессия микроРНК белка Талина-1 была значительно увеличена в эктопическом эндометрии и тканях эутопического эндометрия по сравнению с контролем. Снижение уровня Талина-1 не влияло на пролиферацию и апоптоз стромальных клеток эндометрия, но приводило к ингибированию адгезии, инвазии и миграции стромальных эндометриальных клеток [17]. Как известно, на начальных стадиях эндометриоза решающим этапом является прикрепление ретроградных тканей эндометрия к мезотелию таза. Сообщалось, что некоторые типы интегринов, включая αv, β3, β4 и β1, опосредуют прикрепление клеток эндометрия к мезотелию [18]. Экспрессия этих интегринов жестко регулируется различными молекулами, в том числе и Таллином-1. Результаты исследования Tang X. и др. также показали, что снижение экспрессии Талина-1 влияет на экспрессию интегрина β3, что указывает на то, что талин-1 может способствовать адгезии и миграции путём регулирования интегрина β3.

Помимо поисков типов микроРНК и их участия в патогенезе эндометриоза, ведётся активная работа по разработке наиболее чувствительных методов применения полученных данных в диагностике заболевания. В исследовании Борисова Е. и др. проведён анализ соотношения реципрокно дисрегулируемых пар микроРНК, что позволило диагностировать аденомиоз с диапазоном чувствительности от 65% до 74% и специфичности от 72% до 86%. Выявлена статистически значимая разница в экспрессии пары миР-181b/миР-10b (миР-181b повышалась, миР-10b снижалась) в эндометрии женщин с аденомиозом по сравнению со здоровыми женщинами. Эти две микроРНК, которые имели постепенное увеличение и уменьшение изменения экспрессии, могут составлять «взаимную пару» с высокой диагностической эффективностью [19].

Некоторые типы микроРНК и изменение их экспрессии могут лежать в патогенезе болевого синдрома при эндометриозе. Так, сообщается, что миР-146b имеет высокую экспрессию у пациенток с эндометриозом, осложнённым болевым синдромом [20]. Это так же может быть связано с тем, что повышение экспрессии миР-146b модулирует активность тканевых макрофагов, увеличивая тем самым экспрессию провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α и MCP-1, приводя хронизации воспаления и формированию болевого синдрома. Кроме того, некоторые пациентки имеют более высокую болевую чувствительность, возможно, из-за того, что они являются носителями фенотипа miR-146b rs1536309 CC/CT. Также обнаружено, что фенотип миР-146b rs1536309 CC/CT снижает экспрессию миР-146b и, следовательно, делает иммунную систему более склонной к провоспалительному состоянию. Это может быть основной причиной того, что пациенты с этим фенотипом имеют более высокую болевую чувствительность [21].

Многие публикации исследований последних лет так или иначе открывают особенности экспрессии разных типов микроРНК при патогенезе эндометриоза. Показано, что уровень миР-34c-5p, миР-9, миР-34b снижается при заболевании по сравнению со здоровыми женщинами. Кроме того, miR-483-5p и miR-629-3p также связаны с ангиогенезом, воспалением, пролиферацией клеток, стероидогенезом и другими механизмами, участвующими в эндометриозе. [22]. Доказано участие в регуляции апоптоза таких микроРНК, как микроРНК-21, микроРНК-155 и микроРНК-a125b [23]. Было обнаружено, что миР-191 сверхэкспрессируется в ткани эндометриомы и является ключевым регулятором пролиферации и инвазивных свойств клеток эндометриоза in vitro. МиР-181b участвует в регуляции миграционной способности стромальных клеток эндометрия [24]. Другое исследование микроРНК, связанной с эндометриозом, показало, что более низкий уровень miR-126-5p облегчает миграцию и инвазию стромальных клеток [25]. Другие исследования показали, что семейство miR-200 регулирует процесс эпителиально-мезенхимального перехода, который имеет решающее значение для развития эндометриоидных поражений. В частности, микроРНК-223 демонстрирует сниженную экспрессию как в эндометриомах, так и в эндометриоидных поражениях, в то время как сверхэкспрессия миР-200b связана с повышенной пролиферацией клеток и усиленным процессом мезенхимально-эпителиального перехода в эутопическом эндометрии при эндометриозе. Кроме того, показано, что снижение уровня регуляции микроРНК-34a-5p в стволовых клетках эндометрия приводит к увеличению экспрессии VEGFA, что в свою очередь способствует ангиогенезу и развитию и прогрессированию эндометриоза [26][28][29]. Также доказана роль микроРНК, в частности миР-194-3p, в снижении фертильности за счёт формирования резистентности к прогестерону [27].

Заключение

Конечно, все вышеописанные исследования являются единичными, часто пилотными. В настоящий момент нет ни одного метаанализа, подтверждающего эффективность диагностики эндометриоза при помощи какого-либо типа микроРНК. Тем не мене, накопленный опыт и продолжение исследований в этой области открывает широкие перспективы для малоинвазивной диагностики, а в последующем и лечения такого социально значимого заболевания, как эндометриоз.