Анализ рецептивности эндометрия (Endometrial Receptivity Analysis, ERA) - как подобрать лучший момент для переноса эмбриона в полость матки

Имплантация эмбриона в полости матки - многоступенчатый 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, которые осуществляют паракринно (действие свободных растворимых форм регуляторных молекул, которые секретируются одной клеткой, действуют путем местной диффузии в клетки-мишени, которые находятся непосредственно у клеток-продуцентов), аутокринно (действие свободных растворимых форм регуляторных молекул непосредственно на клетки-продуценты), интракринну (регуляторная молекула производится в клетке, действует внутри нее через специфические рецепторы) и юкстакринну (разновидность паракринной действия; регуляторные молекулы не поступают в межклеточную жидкость, а передают свой сигнал через плазматическую мембрану рядом расположенной другой клетки ) регуляцию внутри- и межклеточных взаимодействий. Эти взаимодействия модулируют дальнейшее развитие и «поведение» бластоцисты, распознавание беременности и адаптацию к ней организма матери.

Одним из основных факторов, определяющих фертильность женщины, является рецептивность эндометрия. Когда приближается период рецептивности эндометрия, бластоциста входит в полость матки, происходит ее хетчинг и появление адгезивных элементов на ее апикальных эпителиальных поверхностях, затем - прикрепление эмбриона к эндометрию. Эмбрион может имплантироваться в любом месте человеческого организма, кроме нерецептивного эндометрия. Поверхность эндометрия рассматривается как барьер для имплантации, за исключением короткого периода окна имплантации (И.А. Судорога, 2006; В. К. Чайка, 2011; И.Д. Гюльмамедова 2013; Grewal et al., 2008; Cakmak, Taylor. 2010). У женщин с бесплодием наблюдается нарушение рецептивности эндометрия. В период окна имплантации морфофункциональная трансформация эндометрия сопровождается непрерывным и хорошо организованной экспрессией специфических генов, которые как облегчают, так и ограничивают способность бластоцисты и трофобласта углубляться в поверхность матки. На сегодняшний день для оценки рецепторных свойств эндометрия предложен целый ряд потенциальных биомаркеров.

Гены, принятые по «золотой стандарт» как биомаркеры рецептивности эндометрия (избранные гены, экспрессия которых была значительно снижена или повышена при рецептивной фазы) (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011)

Обобщенный анализ результатов предыдущих исследований позволил выделить совокупность генов, определяющих рецептивность эндометрия. Существуют подгруппы генов, экспрессия которых в эндометрии повышается или снижается на седьмой день после пика ЛГ в естественном цикле с ровно противоположным характером регуляции в циклах контролируемой стимуляции яичников и невосприимчивыми эндометрии. Набор этих генов позволяет создать объективный инструмент для геномной диагностики рецептивности эндометрия.

К генов «золотого стандарта» относятся гены, кодирующие следующие белки (избранное):

CAPN6 - кальпаин-6

Кальпаины - это семья кальцийзависимых, цистеиновых протеаз, которые являются медиаторами апоптоза, их эффект наиболее выражен при индукции апоптоза перекисью водорода. Члены этого семейства участвуют в таких процессах, как клеточная миграция, цитоскелетного ремоделирования, клеточная дифференциация и апоптоз. Активация кальпаина наблюдается также при таких патологических состояниях, как мышечная дистрофия, сердечная и церебральная ишемия, агрегация эритроцитов, нейродегенеративные болезни, катаракта и болезнь Альцгеймера (Khorchid, Ikura, 2002). Нарушение механизмов регуляции экспрессии и / или активности кальпаина ведет к патологическим изменениям, таких как эмбриональная летальность, ошибки нейрогенеза, половой детерминации, дефектов роста и дифференциации клеток и др. (Гребиник Д.М., 2012). Кальпаин 6 (CAPN6) является тканеспецифичним геном, поскольку экспрессируется преимущественно в плаценте и эмбриональных мышцах.

Было показано 4.8-кратное снижение экспрессии CAPN6 гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011)

CTNNA2 - А2-Катенин

Катенину - семья внутриклеточных белков (альфа (А) -катенин, Р-Катенин, р120-Катенин и др.), Которые участвуют в адгезии клеток, обеспечивают непосредственный физический связь с актиновых цитоскелетом, взаимодействуют с сигнальными молекулами, регулирующих актиновых цитоскелет, и непосредственно контролируют адгезивный состояние внеклеточного связующего домена адгезивных белков кадгеринив (молекул клеточной адгезии). Потеря или снижение уровня экспрессии А-Катенину ведет к разрушению межклеточных контактов. А2-Катенин регулирует клеточную адгезию, а также морфологическое пластичность синапсов во время развития (Horcajadas et al., 2007).

Было показано 8-кратное снижение экспрессии CTNNA2 гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

HLA-DOB - главный комплекс гистосовместимости II класса, DO beta

HLA-DOB - HLA ген II класса. Молекулы HLA-DO совместно с молекулами HLA-DM участвуют в генетической рестрикции (ограничения иммунного ответа на уровне макрофагов, представляющие антиген) при распознавании антигена, лежит в основе механизма распознавания "своего" и "чужого. Молекулы DO находятся в лизосомах B клеток и образуют стабильные комплексы с молекулами DM, транспорт молекул DO с эндоплазматического ретикулума возможен только в составе таких комплексов (Mika et al., 2018).

Было показано 11.1-кратное снижение экспрессии HLA-DOB гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

CLU - кластерин

Кластерин (Апо J) - гетеродимерний белок, который экспрессируется в эпителии многих органов и вовлечен в обмен липидов между различными липопротеинами. Функции этого белка связаны с регулированием апоптоза. Он антиапоптотичного свойства и способствует клеточной адгезии и агрегации, участвует в ряде процессов, включая регуляцию опосредованного комплементом лизиса клетки, круговорот (рециклювання) мембран и т.д., служит ингибитором мембранно-атакующего комплекса комплемента. Ген CLU экспрессируется в матке (Brown et al., 1995), исследования на модельном организме (мышь) показали, что ген также экспрессируется в ткани эндометрия и является маркером имплантации бластоцисты (Brown et al., 1996). Кластерин подавляет мембраноатакуючий комплекс белков системы комплемента, активизированных в результате воспаления (Murphy et al., 1988; Choi et al., 1989; Jenne and Tschopp, 1989; McDonald and Nelsestuen, 1997) и взаимодействует с иммуноглобулином G, увеличивая скорость образования нерастворимых иммунных комплексов (Wilson et al., 1991). Поскольку экспрессия данного гена в эндометрии возрастает во время рецептивной фазы по сравнению с пререцептивною фазой, Кластерин может быть модулятором иммунной системы эндометрия, играя иммуносупрессивную роль при рецептивной фазы.

Наблюдалось 4,7-кратное повышение экспрессии CLU гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

EDNRB - рецептор эндотелина типа В

Дисфункция эндотелия является ведущим звеном патогенеза в развитии плацентарной дисфункции, преэклампсии, формировании синдрома задержки внутриутробного развития плода. Установлено повышение уровня содержания полипептида группы эндотелина (биологически активных пептидов широкого спектра действия, которые являются одним из важнейших регуляторов функционального состояния эндотелия, морфологически связанных с кровью, с одной стороны, и с мышечной стенкой сосудов - с другой. Их вазоконстрикторными эффекты сопровождаются изменениями системной и регионарной гемодинамики) эндотелина-1 в крови беременных с преэклампсией, а также развитие дисфункции эндотелия в сосудах плаценты при данной патологии. Вазоконстрикторный и метаболические эффекты эндотелина-1, а также потенцирование ним роста и дифференцировки тканей реализуются путем активации двух типов рецепторов - А и В. Рецептор В не имеет специфичности по изоформ эндотелина и экспрессируется преимущественно в эндотелиальных клетках. Рецепторы эндотелина типа В определяются в дистальной части венечных сосудов, гладкомышечных клетках сосудов, кардиомиоцитах и ​​т.д. (Critchley et al., 2006; Sherwin et al., 2006)

Наблюдалось 4.9-кратное повышение экспрессии EDNRB гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

TAGLN - трансгелин

Трансгелин (TAGLN) представляет собой актинзвьязуючий белок, вовлеченный в организацию актина, вызывая его гелеобразования. TAGLN является маркером для клеток гладкой мускулатуры, включая гладкую мышечную ткань (р., Матку). TAGLN является репрессором протеолитической активности матричной металлопептидазы 9 (MMP9), которая играет роль в ремоделировании ткани эндометрия матки. Повышенная экспрессия TAGLN была обнаружена в очагах поражения эндометриозом по сравнению с еутопичним эндометрием как в пролиферативной, так и секреторной фазах менструального цикла, поэтому TAGLN - вероятный биомаркер эндометриоза (Santos Hidalgo, G. et al., 2011).

Было показано 5.7-кратное повышение экспрессии TAGLN гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

PAEP - прогестаген ассоциированный эндометриальный протеин

Гликоделин или альфа-2-микроглобулин фертильности (АМГФ, гликоделин, PAEP, pp14) - белок, секретируется в здоровых женщин эпителиоцитами маточных желез на 5-6 день после овуляции и зависит от степени функциональной реакции эндометрия на продукты секреции желтого тела яичника. Низкий уровень продукции гликоделина позволяет рассматривать его дефицит в предгравидарному эндометрии как один из патогенетических механизмов. АМГФ - главный прогестерон-связывающий липокаин репродуктивной сети, модулирует действие прогестерона, влияет на пролиферацию и дифференцировку клеток. АМГФ имеет мощную иммуносупрессивную активность, в частности, подавляя активность NK-клеток, обеспечивая локальное подавление иммунного ответа. Также участвует в связывании сперматозоида с ооцитом (Kämäräinen et al., 1993; Luddi et al., 2019).

Было показано 31.4-кратное повышение экспрессии PAEP гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

GPX3 - глутатионпероксидаза-3

Ферменты группы глутатионпероксидазы (GPX) рядом с пероксиредоксинамы составляют семью тиолпероксидаз - ферментов, которые катализируют тиолзалежне восстановления H2O2 и органических гидропероксидов. Наибольшее число фактов, подтверждающих большое значение GPX в функционировании эндометрия матки, относятся к ферменту GPX3 (секретируется GPX). Ген GPX3 содержит более вероятных прогестерон-чувствительных элементов чем эстроген-чувствительных; экспрессия гена GPX3 в эндометрии усиливается после овуляции и во время беременности. Подтверждено, что GPX3 снижает концентрацию H2O2 в эндометрии при беременности и децидуализации in vitro. Предполагается уязвимость репродуктивной функции при физиологического стресса при недостаточной экспрессии GPX3 в эндометрии. Сложившаяся гипотеза о возможной эффективности препаратов, содержащих селен, для повышения рецептивности эндометрия и поддержания нормального развития эмбриона (особенно в условиях физиологического стресса) усиления посттранскрипционная этапа синтеза GPX3 в эндометрии. Вероятно, экспрессия GPX3 в эндометрии может быть увеличена также путем применения гестагенных стероидных препаратов (усиления транскрипции гена GPX3) (Riesewijk et al., 2003; Bhagwat et al., 2013).

Было показано 35.5-кратное повышение экспрессии GPX3 гена при рецептивной фазы (Patricia Dıaz-Gimeno et al., 2011).

Список литературы:

Судорога И. А. Причины неэффективности лечения бесплодия методом экстракорпорального оплодотворения у больных аденомиозом / И. А. судорога // Украинский медицинский журнал. - 2006. - № 6 - С. 83-87.

Гюльмамедова И. Д. Современные взгляды на диагностику и коррекцию имплантационной рецептивности эндометрия (обзор литературы) / И. Д. Гюльмамедова, А. С. Доценко, А. А. Гюльмамедова // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - № 2. - С. 169-175.

В. К. Чайка, А. В. Чайка, Е. Н. Носенко [и др.] Рецептивности эндометрия в пациенток с бесплодием / Донецк: Изд-во Ноулидж, Донецкое отделение, 2011. - 243 с

Grewal S, Carver JG, Ridley AJ, Mardon HJ. Implantation of the human embryo requires Rac1-dependent endometrial stromal cell migration. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Oct 21; 105 (42): 16189-94.

Cakmak H, Taylor HS. Implantation failure: molecular mechanisms and clinical treatment. Hum Reprod Update. 2011 Mar-Apr; 17 (2): 242-53.

Díaz-Gimeno P, Horcajadas JA, Martínez-Conejero JA, Esteban FJ, Alamá P, Pellicer A, Simón C. A genomic diagnostic tool for human endometrial receptivity based on the transcriptomic signature. Fertil Steril. 2011 Jan; 95 (1): 50-60, 60.e1-15.

Khorchid, A. and Ikura, M. (2002). How calpain is activated by calcium. Nature Struct. Biol. 9, 239-241.

Гребиник Д. М. Структурно-видовые особенности кальпаинив как основа их классификации // Физика живого. 2012. №2.

Horcajadas JA, Pellicer A, Simon C. Wide genomic analysis of human endometrial receptivity: new times, new opportunities. Hum Reprod Update 2007, 13: 77 -86.

Mika KM, Li X, DeMayo FJ, Lynch VJ. An Ancient Fecundability-Associated Polymorphism Creates a GATA2 Binding Site in a Distal Enhancer of HLA-F. Am J Hum Genet. 2018; 103 (4): 509-521. doi: 10.1016 / j.ajhg.2018.08.009

Brown TL, Moulton BC, Baker VV, Mira J, Harmony JA. Expression of apolipoprotein J in the uterus is associated with tissue remodeling. Biol Reprod. 1995 May; 52 (5): 1038-49.

Brown TL, Moulton BC, Witte DP, Swertfeger DK, Harmony JA. Apolipoprotein J / clusterin expression defines distinct stages of blastocyst implantation in the mouse uterus. Biol Reprod. 1996 Oct; 55 (4): 740-7.

Murphy BF, Kirszbaum L, Walker ID, d'Apice AJ. SP-40,40, a newly identified normal human serum protein found in the SC5b-9 complex of complement and in the immune deposits in glomerulonephritis, J Clin Invest, 1988, vol. 81 (pg. 1858-1864)

Choi NH, Mazda T, Tomita M. A serum protein SP40,40 modulates the formation of membrane attack complex of complement on erythrocytes, Mol Immunol, 1989, vol. 26 (pg. 835-840)

Jenne DE, Tschopp J. Molecular structure and functional characterization of a human complement cytolysis inhibitor found in blood and seminal plasma: identity to sulfated glycoprotein 2, a constituent of rat testis fluid, Proc Natl Acad Sci USA, 1989, vol. 86 (pg. 7123-7127)

McDonald JF, Nelsestuen GL. Potent inhibition of terminal complement assembly by clusterin: characterization of its impact on C9 polymerization, Biochemistry, 1997, vol. 36 (pg. 7464-7473)

Wilson MR, Roeth PJ, Easterbrook-Smith SB. Clusterin enhances the formation of insoluble immune complexes, Biochem Biophys Res Commun, 1991, vol. 177 (pg. 985-990)

Critchley HO, Robertson KA, Forster T, Henderson TA, Williams AR, Ghazal P. Gene expression profiling of mid to late secretory phase endometrial biopsies from women with menstrual complaint. Am J Obstet Gynecol. 2006 Aug; 195 (2): 406.e1-16.

Sherwin R, Catalano R, Sharkey A. Large-scale gene expression studies of the endometrium: what have we learnt? Reproduction. 2006 Jul; 132 (1): 1-10.

Dos Santos Hidalgo G, Meola J, Rosa E Silva JC, Paro de Paz CC, Ferriani RA. TAGLN expression is deregulated in endometriosis and may be involved in cell invasion, migration, and differentiation. Fertil Steril. 2011 Sep; 96 (3): 700-3.

Kämäräinen M, Leivo I, Julkunen M, Seppälä M. Localization of progesterone-associated endometrial protein mRNA by in-situ hybridization in human pregnancy decidua, endometriosis and borderline endometrioid adenoma. J Mol Endocrinol. 1993 Feb; 10 (1): 71-7.

Luddi A, Zarovni N, Maltinti E, Governini L, Leo V, Cappelli V, Quintero L, Paccagnini E, Loria F, Piomboni P. Clues to Non-Invasive Implantation Window Monitoring: Isolation and Characterisation of Endometrial Exosomes. Cells. 2019 Aug 1, 8 (8): 811.

Riesewijk A, Martín J, van Os R, Horcajadas JA, Polman J, Pellicer A, Mosselman S, Simón C. Gene expression profiling of human endometrial receptivity on days LH + 2 versus LH + 7 by microarray technology. Mol Hum Reprod. 2003 May; 9 (5): 253-64.

Bhagwat SR, Chandrashekar DS, Kakar R, Davuluri S, Bajpai AK, Nayak S, et al. (2013) Endometrial Receptivity: A Revisit to Functional Genomics Studies on Human Endometrium and Creation of HGEx-ERdb. PLoS ONE 8 (3): e58419.