Перспективы изучения метаболомного профиля пациенток с эндометриозом

Введение

Более чем 160-летнее изучение эндометриоза (ЭМ) не только существенно не продвинуло специалистов в понимании его патогенеза, но и поставило ряд дополнительных вопросов. К началу 2020-х гг. стало очевидно, что аденомиоз целесообразно рассматривать не как вариант (форму) ЭМ, а как самостоятельное заболевание [1]. При этом число ученых, которые и аденомиоз, и ЭМ считают многофакторными заболеваниями, не имеющими единой теории возникновения и патогенеза, постоянно увеличивается [2, 3].

Существует множество классификаций ЭМ, учитывающих его аспекты. Тем не менее универсальной классификации с адекватной оценкой клинико-анатомических характеристик заболевания и формированием достоверного репродуктивного прогноза до сих пор не разработано [4]. В связи с этим в научной литературе постепенно закрепляется понятие фенотипов (ФТ) заболевания [5]. В качестве основных ФТ выделяют ЭМ яичников (эндометриому), поверхностный перитонеальный ЭМ и глубокий инфильтративный ЭМ [6]. В дополнение к этому в качестве отдельного и загадочного фенотипа ЭМ называют торакальный ЭМ [7]. Выделение самостоятельных ФТ подразумевает весьма существенные различия в их патогенезе и клинических проявлениях [8].

Описанные проблемы требуют поиска новых подходов и разработки критериев диагностики ФТ ЭМ, оценки прогноза течения процесса, репродуктивных перспектив и выбора оптимальной стратегии лечения [9, 10]. Одним из путей решения обозначенных проблем может быть изучение метаболического (метаболомного) профиля на уровне клетки, ткани, органа и/или организма.

Метаболомом называют полный набор низкомолекулярных соединений, содержащихся в биологическом образце, – своеобразный неповторимый «отпечаток пальца». В настоящее время данные о метаболоме человека включают информацию о 115 518 идентифицированных молекулах, являющихся или прямыми продуктами жизнедеятельности, кодируемыми геномом, или экзогенными продуктами, поступающими с пищей, лекарственными препаратами, образующимися в результате жизнедеятельности микробиоты. Профиль метаболома здорового человека отличается от профиля больного. И что особенно важно, нередко метаболомные отличия выявляются намного раньше клинически значимых симптомов. Это делает метаболомику крайне перспективным направлением в аспекте доклинической диагностики и разработки стратегии лечения [11]. Метаболомические исследования активно проводятся в различных областях медицины, в частности в гинекологии при ЭМ [12–14].

Патогенетические аспекты исследований

Метаболомические исследования ЭМ осуществляются в основном в двух направлениях. Во-первых, изучаются эндогенные факторы, прежде всего позволяющие обойти иммунный контроль и избежать апоптоза в эндометриоидных гетеротопиях (ЭГ), а также факторы, контролирующие воспалительную реакцию, факторы роста и ангиогенеза [15]. Данное направление в значительной степени сосредоточено на изучении внеклеточных микровезикул (ВМВ) и содержащихся в них микроРНК (мРНК) и других сигнальных молекул [16, 17]. Во-вторых, изучается влияние на течение ЭМ микробиоты человека [18].

ВМВ занимают все большее место в наших представлениях о проблемах, ассоциированных с процессом репродукции, старения и т.д. Наличие ВМВ в средах клеточных культур и основных жидкостях организма свидетельствует об их важной роли в межклеточной коммуникации в физиологических и патологических процессах [19].

Сложность изучения особенностей патогенеза различных ФТ ЭМ создает серьезные проблемы для неинвазивной диагностики и выбора стратегии лечения. Особую актуальность приобретает разработка инновационных неинвазивных методов диагностики и определения терапевтических целей. ВМВ, переносящие различные многочисленные сигнальные молекулы, привлекают внимание специалистов как неисследованный способ межклеточной коммуникации. Все больше появляется данных, свидетельствующих о том, что ВМВ играют ключевую роль в патогенезе ЭМ. Подобная информация способна расширить возможности диагностики и лечения [20]. Например, в качестве патогенетически значимой молекулы рассматривают трансформирующий фактор роста (ТФР) бета. Доказано, что уровень ТФР-бета-1 в перитонеальной жидкости, сыворотке крови, эктопическом эндометрии и брюшине у женщин с ЭМ выше, чем у женщин без ЭМ. У мышей с нулевым уровнем ТФР-бета-1 рост эндометриоидных поражений снижен по сравнению с контрольными особями дикого типа. Результаты исследований с участием женщин и экспериментов на мышах показали, что повышение уровня лигандов ТФР-бета обусловлено снижением активности иммунных клеток, в частности макрофагов, в брюшине, а также увеличением выживаемости, прикрепления, инвазии эктопических эндометриальных клеток и пролиферации при эндометриоидном поражении. Уровень ТФР-бета-1 связан с изменениями метаболизма эктопических клеток эндометрия и перитонеальных клеток и инициацией неоангиогенеза, который может рассматриваться как базовый в развитии ЭМ [21].

Представленные данные перекликаются с результатами исследования значимости взаимоотношений ВМВ и макрофагов в патогенезе ЭМ. Показано, что ВМВ, содержащие мРНК и другие сигнальные молекулы, могут регулировать биологические функции макрофагов как в аутокринном, так и в паракринном режиме, контролируя рост эктопических очагов поражения, иммунную дисфункцию, ангиогенез и влияя на скорость прогрессирования ЭМ. ВМВ, содержащие мРНК, длинные некодирующие РНК (дРНК), белки регуляции пролиферации, миграции и инвазии эктопических поражений, воспаления, иммунных дисфункций и ангиогенеза, обнаруживаются в периферической крови, перитонеальной жидкости, эктопическом эндометрии и макрофагах. Предположительно ось «ВМВ – макрофаг» должна играть важную роль в возникновении и развитии ЭМ, что, вероятно, открывает перспективы раннего предупреждения, профилактики и лечения заболевания. В связи с этим необходимы многоцентровые клинические исследования с большим объемом выборки для оценки специфичных ВМВ факторов для ЭМ в целом и его ФТ и возможности их использования в диагностике ЭМ [22, 23].

По данным Y. Wang и соавт., макрофаги составляют более 50% иммунных клеток в перитонеальной жидкости и имеют решающее значение для роста поражения, ангиогенеза, иннервации и иммунной регуляции [24]. Помимо секреции растворимых факторов, таких как цитокины и хемокины, макрофаги могут взаимодействовать с другими клетками и формировать микросреду заболевания посредством секреции ВМВ.

M.A. Martínez‐Zamora и соавт. изучали поляризацию макрофагов в перитонеальной жидкости пациенток с ЭМ, выявленным при эндовидеохирургическом вмешательстве и подтвержденным морфологически, а также пациенток с ЭМ, диагностированным с помощью гинекологической ультрасонографии и/или магнитно-резонансной томографии и подтвержденным при последующих эндовидеохирургической операции и гистологическом исследовании. Контрольную группу составили женщины без ЭМ, которым проводилась лапароскопия для трубной стерилизации. Во время оперативного вмешательства у них было подтверждено отсутствие ЭМ и каких-либо признаков воспалительного процесса в малом тазу [25]. Поляризация макрофагов сопровождается экспрессией маркерных молекул, позволяющих классифицировать клеточные популяции по типу поляризации. Выделяют фенотипы М1- и М2-макрофагов [26]. Поскольку макрофаги являются ключевыми компонентами врожденного иммунитета, вариативность их участия в различных патологических процессах, определяемая их функциональной поляризацией, в будущем может использоваться в терапевтических целях. Показано, что у женщин с эндометриозом ВМВ обладают определенной способностью сдвигать состояние активации макрофагов в сторону М2-фенотипа [25].

Y. Jiang и соавт. также указывают на значимость ВМВ, находящихся в полости матки и содержащих повышенное количество мРНК-210-3p, для поляризации макрофагов, активно участвующих в создании среды для формирования ЭГ [26, 27].

Несмотря на то что морфофункциональные различия между ЭГ и эутопическим эндометрием очевидны, механизмы, определяющие эти различия, неясны. При этом циркулирующие в перитонеальной жидкости ВМВ клеток эндометрия у пациенток с ЭМ и женщин контрольной группы содержат существенно различающиеся комбинации дРНК, мРНК и белков регуляции пролиферации, миграции и инвазии эктопических поражений, воспаления, иммунных дисфункций и ангиогенеза. Более того, экспериментальные данные подтверждают роль ВМВ и их груза в ангиогенезе, нейрогенезе, иммунной модуляции и инвазии стромальных клеток эндометрия. Таким образом, имеются веские основания полагать, что ВМВ играют важную роль в патофизиологии ЭМ [28]. Правда, надо иметь в виду, что морфофункциональное состояние собственно эутопического эндометрия у здоровых женщин и женщин, страдающих бесплодием, ассоциированным с ЭМ, также различно. Различия связаны, в частности, со спектром мРНК в ВМВ. Так, при секвенировании мРНК из ВМВ, выделенных из эндометрия женщин с бесплодием, ассоциированным с ЭМ, и ВМВ здоровых фертильных женщин выявлено в общей сложности 49 дифференциально экспрессируемых мРНК, в том числе 26 мРНК, экспрессия которых была выше, и 23 мРНК, экспрессия которых была ниже в ВМВ женщин основной группы. Функциональный анализ показал, что выявленные различия могут определять уровень восприимчивости эндометрия [29].

К сожалению, начальный этап накопления информации о значимости изменений метаболомного спектра в патогенезе ЭМ не подразумевает широкого исследования их различий при разных ФТ ЭМ. Однако перспективность исследований различий, особенно когда речь идет о глубоком инфильтративном ЭМ, сомнений не вызывает. И первые шаги в этом направлении уже делаются [30].

Диагностические аспекты исследований

Диагностические и прогностические перспективы ряда метаболомических исследований лежат в плоскости поиска биомаркеров преимущественно хронического воспаления и опухолевых процессов. То есть речь идет о диагностике формирования проэндометриотической ниши, и/или микроокружении опухоли [31, 32]. Иммуносупрессивные компоненты ВМВ могут рассматриваться как связующий фактор в развитии опухолей и ЭМ в репродуктивном тракте [33]. Появляются новые доказательства того, что ВМВ играют ключевую роль в этой клеточной коммуникации, опосредуя как в опухолях, так и при ЭМ сходные иммуносупрессивные и провоспалительные механизмы, активно участвуя в формировании проэндометриотической ниши в малом тазу [34, 35].

Высокий уровень ожиданий исследователей связан с содержащимися в ВМВ мРНК и длинными некодирующими РНК как новыми биомаркерами ЭМ [36, 37]. Очевидно, содержащиеся в ВМВ белки, липиды и нуклеиновые кислоты в зависимости от типа родительских и реципиентных клеток могут влиять на широкий спектр биологических процессов в тканях, в которые попадают [38]. Именно поэтому важно выяснить, какую роль ВМВ играют как в физиологических, так и в патологических процессах [39]. По всей видимости, ВМВ – транспортеры, и их влияние на различные процессы в организме зависит от спектра и количества содержащихся в них сигнальных молекул [40]. Последнее – информационная составляющая жизнедеятельности тканей, продуцирующих ВМВ [41].

N. Starodubtseva и соавт. проанализировали потенциальную диагностическую ценность липидного профиля менструальной крови [42]. Для исследования липидного профиля менструальной крови было отобрано 39 образцов: 23 у пациенток с ЭМ и 16 у женщин контрольной группы. Оценку проводили с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией и обработкой и идентификацией LipidMatch. LipidMatch – современный автоматизированный рабочий процесс для идентификации липидов на основе правил с использованием данных тандемной масс-спектрометрии высокого разрешения [43]. Профили были нормализованы по общему количеству ионов. Авторы выявили значительные различия липидов в образцах основой и контрольной групп. Липиды для диагностической модели, основанной на логистической регрессии, были отобраны с помощью комбинации проекционных фильтров важности дисперсии и информационного критерия Акаике [42].

Терапевтические перспективы исследований

Поскольку метаболомические исследования находятся только на первой стадии накопления информации, каких-либо конкретных алгоритмов лечения ЭМ, основанных на результатах этих исследований, пока не разработано.

Предполагается, что ВМВ можно использовать в качестве альтернативы клеточной терапии. Гибкая природа этих биологических везикул позволяет ученым манипулировать их составом для получения желаемых ВМВ, несущих специфические лекарства, РНК и белки [44, 45]. В качестве более отдаленной перспективы рассматривается возможность создания из наноматериалов подобных ВМВ носителей для доставки в ткани лекарств, малых интерферирующих РНК, антител и т.д. [46]. И наконец, собственно сигнальные молекулы, содержащиеся в ВМВ, могут рассматриваться как мишени для таргетной терапии в будущем [47].

Эндометриоз и микробиота человека

В последние годы взаимосвязь между дисбиозом микробиоты влагалища, шейки матки, желудочно-кишечного тракта и ЭМ вызывает повышенный интерес исследователей [18, 48]. Некоторые авторы концентрируются на изучении взаимосвязи состояния микробиоты полости рта и иммунных нарушений, характерных для ЭМ [49]. Однако исследования находятся на начальных этапах, и какие-либо однозначные выводы о подобной взаимосвязи делать преждевременно.

Наиболее изучена взаимосвязь ЭМ и влагалищной микробиоты. Показана положительная корреляция между дисбиозом микроэкологии влагалища и ЭМ. Вместе с тем механизмы, лежащие в ее основе, остаются неясными, что подчеркивает необходимость дальнейших исследований [18, 50]. В отношении микробиоты кишечника известно, что ее дисбиоз провоцирует изменение профиля иммунных клеток, нарушает иммунный надзор. Это приводит к повышению уровня провоспалительных цитокинов и может способствовать развитию ЭГ [50, 51]. Высказано предположение, что будущие исследования должны быть направлены на изучение ядра микробиоты верхнего отдела желудочно-кишечного тракта и выяснение механизмов, лежащих в основе взаимосвязи между ее дисбиозом и ЭМ.

Заключение

Изучение взаимосвязей между изменением метаболома человека и возникновением и развитием ЭГ – несомненно, одно из самых перспективных направлений в осмыслении патогенеза ЭМ на данном этапе развития науки. Тем не менее реальные дивиденды от этих исследований, существенно влияющие на диагностику и лечение заболевания, – дело будущего.