Биологические маркеры эндометриоза в эутопическом эндометрии

Введение

Эндометриоз – патологический процесс, при котором за пределами полости матки обнаруживается ткань, морфологически и функционально сходная с эндометрием [1]. Эктопическая эндометриальная ткань, как правило, локализуется в яичниках, маточных трубах, а также на брюшине, аппендиксе, диафрагме и других органах [2, 3].

Эндометриоз встречается примерно у 2–10% женщин в общей популяции и 50% пациенток с бесплодием [2]. В силу широкой распространенности заболевание является объектом длительного изучения, однако его этиология до конца не выяснена. Существует несколько теорий патогенеза эндометриоза: целомическая метаплазия, гематогенное распространение, иммунные нарушения, а также воздействие генетических, гормональных и экологических факторов [4–6].

У части пациенток эндометриоз протекает бессимптомно, что затрудняет диагностику [7, 8]. При клинически выраженных формах заболевания симптоматика различна: дисменорея, хроническая тазовая боль, диспареуния, аномальные маточные кровотечения и др. [1].

Традиционными, широко используемыми неинвазивными методиками диагностики эндометриоза являются ультразвуковое исследование и магнитно-резонансная томография. Золотым стандартом диагностики остается лапароскопия с последующим гистологическим исследованием. Тем не менее данный метод не гарантирует эффективного выявления заболевания на ранних стадиях [7, 9].

Специфических биомаркеров, позволяющих с высокой точностью прогнозировать наличие эндометриоза, не существует. Недостаточная эффективность методов выявления заболевания на ранних этапах, особенно в отсутствие клинических проявлений, нередко становится причиной отсроченной постановки диагноза. Выделяют несколько групп биомаркеров, которые можно потенциально использовать в диагностике эндометриоза: факторы ангиогенеза, гормональные, воспалительные и опухолевые маркеры, маркеры окислительного стресса, микроРНК и др. На сегодняшний день диагностическая ценность большинства из них не подтверждена и требует проведения большего количества клинических исследований.

Согласно систематическому обзору и метаанализу (2016), из 97 изученных биомаркеров 82 не показали достоверных различий между пациентками с эндометриозом и контрольной группой из-за ограниченного количества опубликованных клинических исследований, а для 22 были получены противоречивые результаты [10]. Только четыре маркера – антиэндометриальные аутоантитела, интерлейкин (ИЛ) 6, CA-19-9 и CA-125 – были изучены достаточно подробно для оценки их диагностической точности.

Эти данные подтверждаются другими метаанализами и систематическими обзорами, согласно которым лишь ограниченное число маркеров обладает клинически значимым потенциалом [11, 12]. Разработка био­маркеров, пригодных для неинвазивной диагнос­тики эндометриоза, может повысить качество жизни пациенток за счет более раннего выявления заболевания и своевременного назначения эффективной терапии, направленной на предотвращение прогрессирования патологии.

Рассмотрим биомаркеры, полученные из эутопического эндометрия, а именно: гормональные (прогестерон и его рецепторы, BCL-6) и эпигенетические маркеры (метилирование ДНК, модификации РНК), микроРНК, маркеры ангиогенеза, воспаления и ферроптоза, которые могут свидетельствовать о наличии эндометриоза у пациенток и в дальнейшем играть ключевую роль в своевременной неинвазивной диагностике заболевания.

Материал и методы

Проанализированы и обобщены данные о потенциальных биомаркерах эутопического эндометрия для неинвазивной диагностики эндометриоза. Поиск данных необходимых работ осуществлялся в базах данных PubMed, UpToDate, Google Scholar и Cochrane Library по ключевым словам и их комбинациям: biomarker, endometriosis, eutopic endometrium, non-invasive diagnosis.

Гормональные маркеры

Прогестерон – гормон, вырабатываемый яичниками, корой надпочечников и плацентой. Его эффекты связаны со снижением действия эстрогенов, что уменьшает пролиферацию эндометрия. Именно на этом механизме основано применение гормональной терапии прогестинами у пациенток с эндометриозом [13, 14]. У трети пациенток с эндометриозом может наблюдаться резистентность к прогестерону.

Прогестерон и его аналоги (прогестины) реализуют эффекты через прогестероновые рецепторы (PGR), представленные двумя изоформами – PGR-A и PGR-B. Исследования показывают, что у пациенток с эндометриозом изменяется экспрессия PGR в эутопическом эндометрии [15]. Так, T.M. Igarashi и соавт. наблюдали снижение соотношения PGR-B/PGR-A в эутопическом эндометрии у женщин с бесплодием на фоне эндометриоза [16]. Кроме того, M.M. Wölfler и соавт. обнаружили снижение экспрессии PGR-B в эутопическом эндометрии в средней и поздней секреторной фазах менструального цикла у пациенток с эндометриозом [17]. Таким образом, изменение экспрессии изоформ прогестероновых рецепторов может служить одним из механизмов развития гормональной резистентности.

Помимо указанного механизма прогестероновой резистентности существует и другой, связанный с гипер­экспрессией белка BCL-6. Ген BCL-6 кодирует белок, являющийся специфическим транскрипцион­ным репрессором. При взаимодействии с белком SIRT-1 он образует комплекс, подавляющий ключевые регуляторы действия прогестерона [18]. E. Evans-Hoeker и соавт. подтвердили гиперэкспрессию BCL-6 в эутопическом эндометрии пациенток с эндометриозом [19]. F. Louwen и соавт. показали, что повышенная экспрессия BCL-6 может служить не только биомаркером эндометриоза, но и отрицательным прогностическим фактором при проведении процедуры экстракорпорального оплодотворения [20].

Эпигенетические маркеры

Одним из наиболее актуальных направлений в изучении патогенеза эндометриоза является эпигенетика. Под эпигенетическими механизмами понимают обратимые изменения активности генов, не связанные с трансформацией последовательности ДНК. Среди них – метилирование ДНК, модификации гистонов и регуляция с помощью некодирующих РНК. Поскольку эндометриоз сопровождается чрезмерной выработкой факторов окислительного стресса, предполагается, что именно эпигенетические изменения запускают или поддерживают патологический процесс. В частности, особое внимание исследователи уделяют аномальному метилированию ДНК, которое может нарушать нормальную экспрессию генов, участ­вующих в регуляции клеточного роста, апоптоза и дифференцировки тканей [21, 22].

Одним из таких эпигенетических маркеров является гиперметилированный промотор гена Ras-ассоциированного домена (RASSF1A), который играет важную роль в регуляции клеточного цикла и апоптоза. Исследование Y. Wu и соавт. показало, что уровень экспрессии белка RASSF1A в эутопическом эндометрии пациенток с эндометриозом значительно ниже, чем в эндометрии здоровых женщин. Это снижение, по мнению исследователей, связано с гиперметилированием промоторной области гена, приводящим к его инактивации [23].

Кроме метилирования ДНК важным направлением эпигенетических исследований в аспекте эндометриоза является изучение модификаций РНК, в частнос­ти мРНК. Модификация N6-метиладенозина (m6A) считается наиболее распространенным типом метилирования мРНК у эукариот. Данная модификация регулируется ферментами метилтрансферазами, деметилазами и белками-считывателями. Одним из ключевых ферментов, осуществляющих метилирование m6A, является METTL3. Его активность влияет на стабильность мРНК, ее трансляцию и деградацию, а значит, на функции клетки в целом.

Показано, что уровень m6A в эутопическом и эктопическом эндометрии пациенток с эндометриозом значительно ниже, чем в эндометрии женщин конт­рольной группы, что обусловлено уменьшением экспрессии фермента METTL3. Недостаточная активность METTL3, как показано в экспериментальных моделях, приводит к повышению способности стромальных клеток эндометрия к миграции и инвазии – ключевым процессам в развитии эндометриоза [24].

МикроРНК как потенциальный маркер эндометриоза

Помимо упомянутых эпигенетических изменений исследователи уделяют особое внимание некодирующим РНК, в частности микроРНК (miRNA), как потенциальным молекулярным маркерам эндометриоза. МикроРНК представляют собой короткие цепочки РНК, не кодирующие белок, но активно участвующие в регуляции экспрессии генов путем подавления трансляции или деградации мРНК. Одной из таких молекул является miR-223. Эта микроРНК участвует в регуляции воспалительных реакций и может обладать онкогенными свойствами [25, 26]. В исследовании Q. Pan и соавт. в стромальных клетках эутопического эндометрия уровень экспрессии miR-223 превышал таковой в эпителиальных клетках той же ткани, что указывает на ее возможную активную роль в патогенезе заболевания [27]. Однако другие данные, например Y. Xue и соавт., говорят об обратном: экспрессия miR-223 в стромальных клетках эндометрия значительно снижена у пациенток с эндометриозом по сравнению с женщинами контрольной группы [25].

Это противоречие подчеркивает сложность регуляции микроРНК и необходимость дальнейших исследований. Следует также отметить, что miRNA может демонстрировать фазоспецифичную активность в рамках менструального цикла.

Что касается других микроРНК, в исследованиях зафиксировано повышение уровня экспрессии miR-210-3p в эндометрии пациенток с эндометриозом по сравнению с таковым у женщин контрольной группы [28, 29]. Вместе с тем выявлено снижение экспрессии еще одного типа микроРНК – miR-22-5p – в эуто­пическом эндометрии женщин с эндометриозом, особенно в секреторной фазе цикла [28, 30].

Таким образом, микроРНК демонстрируют разную направленность экспрессии при эндометриозе. Это делает их перспективными, но пока недостаточно изученными кандидатами на роль диагностических маркеров. Для окончательного подтверждения их значимости необходимы более масштабные исследования.

HOXA10 и метилирование ДНК

HOXA10 – транскрипционный фактор, играющий ключевую роль в дифференцировке эндометрия, пролиферации и апоптозе клеток [31–33]. Повышенная экспрессия HOXA10 характерна для нормально функционирующего эндометрия, особенно в секреторной фазе менструального цикла. Одним из механизмов регуляции экспрессии данного гена является метилирование ДНК. В случае его патологического повышения возможны нарушение нормальной функции эндометрия и развитие эндометриоза [34].

Проанализировав результаты исследований Y. Samadieh и соавт. [34], F. Ji и соавт. [35], K.L. Andersson и соавт. [36], M.N. Elias и соавт. пришли к выводу, что уровень метилирования гена HOXA10 в эутопическом эндометрии женщин с эндометриозом значительно выше, чем в эндометрии пациенток конт­рольной группы [31]. При этом указанный показатель не продемонстрировал существенных различий при сравнении эктопического эндометрия с нормальным. В свою очередь S.H. Mirabutalebi и соавт. показали, что экспрессия HOXA10 в эутопическом эндометрии у пациенток с эндометриозом снижена [37]. Эти результаты подтверждают связь между гиперметилированием гена и подавлением его активности.

Исходя из сказанного, уровень метилирования гена HOXA10 может рассматриваться как потенциальный маркер эндометриоза. Однако опубликованных на сегодняшний день данных недостаточно. Для повышения достоверности результатов и подтверждения диагностической ценности маркера требуются дополнительные клинические исследования с расширенной выборкой пациентов.

Маркеры ангиогенеза

Ангиогенез – физиологический процесс образования новых кровеносных сосудов из уже существующей сосудистой сети. Он играет важную роль в росте и регенерации тканей, а также в нормальных репродуктивных изменениях, включая созревание фолликулов и развитие эндометрия [38]. Однако при эндометриозе ангиогенез может выходить за рамки физиологической нормы, способствуя росту и инвазии эктопических очагов эндометриоидной ткани.

Одним из предполагаемых механизмов активации ангиогенеза при эндометриозе является миграция эндотелиальных прогениторных клеток (EPCs) в зоны гипоксии. Это приводит к формированию новых микрососудов в патологических участках, обеспечивая тем самым питание и развитие эндометриоидных имплантатов [38–40]. Кроме того, EPCs могут привлекаться к очагам эндометриоза за счет эстрогензависимой секреции стромального клеточного фактора 1 (SDF-1), который продуцируется стромальными клетками эндометрия [41].

R. Zhao и соавт. продемонстрировали прямую взаимосвязь активности протеин-киназы CK2 и уровня экспрессии SDF-1. Установлено, что повышение экспрессии CK2 сопровождается увеличением продукции SDF-1, что может стимулировать ангиогенез в пораженных участках [21, 41]. Эти данные подчеркивают возможное участие CK2 и SDF-1 в патогенезе эндометриоза и позволяют рассматривать их как потенциальные молекулярные маркеры заболевания.

Особый интерес представляет участие микроРНК в регуляции ангиогенных процессов при эндометриозе. Благодаря их вовлеченности во множество физиологических процессов микроРНК могут одновременно выполнять функции эпигенетических и ангиогенных маркеров. Так, A. Braza-Boïls и соавт. обнаружили снижение экспрессии ряда микроРНК (miR-202-3p, miR-424-5p, miR-449b-3p и miR-556-3p) в эутопическом эндометрии женщин с эндометриозом. Это изменение сопровождалось повышением уровня сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF-A), одного из ключевых медиаторов ангиогенеза [28, 42].

Маркеры воспаления

Эндометриоз – заболевание с выраженным воспалительным и иммунным компонентом [43]. Современные исследования показывают, что иммунные клетки не только участвуют в воспалении, но и способствуют ангиогенезу, инвазии эндометриоидных клеток и хронизации заболевания [44].

Клетки врожденного иммунитета, такие как макрофаги и нейтрофилы, продуцируют провоспалительные цитокины, дефензины и активируют молекулярные каскады, усиливающие воспалительную реакцию [45]. В исследовании M. An и соавт. отмечалось повышение экспрессии нескольких ключевых воспалительных белков в эутопическом и эктопическом эндометрии пациенток с эндометриозом. В частности, были увеличены уровни PI3K, AKT, NLRP3, каспазы 1, а также белка GSDMD и его активной формы GSDMD-N [45]. Указанные белки вовлечены в процесс пироптоза – формы воспалительной клеточной смерти, при которой разрушается клеточная мембрана, высвобождаются ИЛ-1-бета и ИЛ-18, а также усиливается воспалительный ответ. Центральным элементом в этом процессе является инфламмасома NLRP3, активация которой за­пускается через сигнальный путь PI3K/AKT и приводит к активации каспазы 1 [46, 47]. Таким образом, элементы пути PI3K/AKT/NLRP3 можно рассматривать как потенциальные воспалительные маркеры, отражающие патогенетические механизмы развития эндометриоза.

Другим маркером, который может указывать на наличие эндометриоза, является ИЛ-37, относящийся к семейству цитокинов ИЛ-1. Он выполняет функцию эндогенного ингибитора воспаления, подавляя продукцию провоспалительных цитокинов [7, 48]. Присутствие ИЛ-37 как в эутопическом, так и в эктопическом эндометрии у женщин с эндометриозом свидетельствует о его возможной компенсаторной роли в регуляции воспалительных процессов при данном заболевании [7, 49].

Исследователи обращают внимание на изменения в составе иммунных клеток эндометрия. Так, у пациенток с эндометриозом количество NK-клеток повышается в пролиферативной фазе и снижается в секреторной фазе [50]. Наряду с этим в эутопическом эндометрии у женщин с эндометриозом наблюдается увеличение количества цитотоксических Т-клеток (CD8+) по сравнению с контрольной группой [50, 51]. В исследовании X. Huang и соавт. иммунные маркеры PAEP и CXCL14, отражающие имплантационную способность эндометрия, присутствовали в образцах эндометрия здоровых женщин, но отсутствовали в эуто­пическом эндометрии пациенток с эндометриозом в секреторной фазе [50]. Отсутствие экспрессии этих генов в определенных фазах менструального цикла может рассматриваться как дополнительный диагнос­тический маркер эндометриоза.

Маркеры ферроптоза

Ферроптоз представляет собой форму программируемой клеточной смерти, ключевую роль в которой играет ионное железо. Этот процесс характеризуется утратой структурной целостности клетки в результате интенсивного перекисного окисления липидов мембран [52]. Исследования указывают на то, что эндометриоз характеризуется нарушением баланса обмена железа, приводящим к развитию окислительного стресса, воспалительных реакций, ферроптозу. Подобные изменения могут играть важную роль в патогенезе заболевания, однако степень участия ферроптоза в развитии эндометриоза остается недостаточно изученной [53, 54].

H. Kobayashi и соавт. установили, что в строме эутопического эндометрия пациенток с эндометриозом происходит значительное накопление макрофагов, нагруженных железом [55, 56]. Это может говорить о локальном нарушении метаболизма железа и активации процессов, способствующих ферроптозу.

Y. Wan и соавт. обнаружили повышенную экспрессию фибулина 1 (FBLN1) как в эутопическом, так и в эктопическом эндометрии у пациенток с эндометриозом. Данный белок способствует увеличению жизнеспособности клеток, что может обеспечивать их устойчивость к программируемой гибели. При этом его ингибирование приводит к активации ферроптоза и, как следствие, к гибели клеток. Эти данные указывают на участие пути FBLN1/ферроптоз в патогенезе эндометриоза [55, 57].

Кроме того, L. Liu и соавт. на основе биоинформатического анализа обнаружили значительные изменения в ряде генов, регулирующих ферроптоз (FRGs), в эутопическом эндометрии [58]. В исследовании экспрессия CFL1, CHMP6 и CISD3 у пациенток с эндометриозом превышала таковую у женщин контрольной группы. Согласно данным исследования, эти гены могут способствовать развитию ферроптоза: CFL1 усиливает ферроптоз через активацию NF-kB или ER-стресса, CHMP6 ингибирует репарацию мембран при ферро­птозе, а CISD3 регулирует накопление железа и активных форм кислорода (ROS) в митохондриях. В свою очередь гены BECN1, EIF2AK4, GSK3B, IREB2, OSBPL9, RICTOR и TGFBR1 продемонстрировали снижение экспрессии, что связано с их ролью в регуляции ключевых процессов – аутофагии, окислительного стресса и метаболизма железа. Это позволяет предположить их потенциальное участие в подавлении ферроптоза.

Таким образом, участие ферроптоза в патогенезе эндометриоза подчеркивает необходимость дальнейшего углубленного изучения данного механизма. Идентификация специфических генов и белков, вовлеченных в регуляцию ферроптоза, может послужить основой для разработки перспективных неинвазивных методов диагностики.

CA-125, CA-19-9

В современной практике гликопротеин CA-125 продолжает широко применяться в качестве основного серологического маркера в диагностике эндометриоза. Не­смотря на это, данный опухолевый антиген сложно назвать высоконадежным и высокоспецифичным, так как он подвержен физиологическим изменениям в различных фазах менструального цикла. Более того, его ценность ограничена при выявлении ранних стадий заболевания [11, 59]. Исследователи отмечают значительное количество ложноположительных результатов и низкую специфичность маркера [60, 61]. Тем не менее роль CA-125 в оценке степени тяжести эндометриоза подтверждается, в связи с чем предлагается комбинировать данный гликопротеин с другими маркерами для повышения диагностической точности [59]. Другой опухолевый антиген – CA-19-9 – также часто используется в диагностике эндометриоза, однако обладает схожими с CA-125 ограничениями при клиническом применении.

Заключение

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что эутопический эндометрий у пациенток с эндометриозом имеет ряд молекулярных и клеточных особенностей, которые могут быть использованы в качестве потенциальных диагностических маркеров заболевания. Нарушение экспрессии прогестероновых рецепторов, эпигенетические изменения, такие как гиперметилирование генов HOXA10 и RASSF1A, а также дисрегуляция микроРНК, играют значимую роль в патогенезе эндометриоза. Кроме того, повышение уровней ангиогенных и воспалительных факторов, включая VEGF, ИЛ-37 и элементы пути PI3K/AKT/NLRP3, подчеркивает вклад иммунных и сосудистых компонентов в развитие заболевания. Особый интерес в последние годы представляют механизмы ферроптоза, активно изучаемые в качестве ценных диагностических маркеров.

Приходится констатировать, что имеющихся данных недостаточно для формирования однозначных рекомендаций по применению рассмотренных биомаркеров в качестве диагностических тестов. Кроме того, исследования зависимости диагностической эффективности биомаркеров от фазы менструального цикла могут иметь значение для их внедрения в клиничес­кую практику.

Таким образом, комплексное исследование эутопичес­кого эндометрия представляет собой перспективное направление поиска неинвазивных методов диагнос­тики эндометриоза, способствующих более раннему выявлению заболевания и улучшению клинических исходов.