Эндометриоз — заболевание, распространенное среди женщин в репродуктивном возрасте, затрагивает приблизительно каждую десятую и встречается у 30—50% женщин, столкнувшихся с проблемой бесплодия [1]. Клинически проявляется дисменореей и нарушением фертильности, что является важной социальной проблемой [1]. Характерные патогенетические признаки эндометриоза включают фиброз, неоангиогенез и хроническое воспаление.

Фиброз представляет собой комплексный морфологический процесс, а механизмы, лежащие в его основе, все еще остаются не полностью изученными. Фиброз неизменно присутствует при всех формах эндометриоза и способствует возникновению классических эндометриозассоциированных симптомов, таких как боль и бесплодие.

Цель данного обзора литературы — изучение роли различных клеточных популяций, биологических механизмов и сигнальных путей в фиброгенезе эндометриоидных поражений. В PubMed и MEDLINE был проведен поиск исследований, опубликованных на английском языке за последние 5 лет, в которых изучался фиброз при эндометриозе яичников.

Биологический процесс фиброгенеза при эндометриозе схож с другими фиброзассоциированными заболеваниями, характеризующимися активацией миофибробластов и гладкомышечных клеток, а также увеличением уровня фактора роста TGF-b1, эпителиально-мезенхимальным переходом и накоплением коллагена [2]. Для объяснения патогенеза эндометриоза существует несколько классических теорий, таких как внематочная имплантация эндометрия и целомическая эпителизация [1, 3]. В настоящее время накапливаются данные, свидетельствующие, что иммунные клетки, молекулы адгезии, металлопротеиназы внеклеточного матрикса и провоспалительные цитокины активируют и изменяют микроокружение брюшины, создавая условия для дифференцировки, адгезии, пролиферации и выживания клеток эктопического эндометрия [4]. Однако молекулярные механизмы развития эндометриозассоциированного фиброза яичников остаются неясными.

Эпителиально-мезенхимальный переход

Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) представляет собой строго контролируемый процесс, который необходим для нормального развития организма, но может способствовать возникновению фиброза и прогрессированию злокачественных опухолей. Он включает полное изменение профиля транскрипции клеток, что способствует активации генов, участвующих в миграции, инвазии и делении клеток. Внеклеточным сигнальным факторам, управляющим процессом ЭМП, требуются вторичные посредники для передачи своих эффектов мишеням.

ЭМП могут быть разделены на 3 типа, каждый со своим функциональным значением. ЭМП I типа связан с имплантацией эмбриона, эмбриогенезом и развитием органов. При этом не происходит индукции инвазивных свойств. Образующиеся мезенхимальные клетки также могут подвергаться обратному мезенхимально-эпителиальному переходу (МЭП) с образованием вторичного эпителия. ЭМП II типа вызывается воспалением и, следовательно, представляет собой процесс, связанный с восстановлением тканей, который активируется в тканях после травмы, например, при заживлении ран. Ослабление воспалительной реакции, сопровождающейся альтерацией и регенерацией тканей, приводит к прекращению ЭМП II типа, но может активировать фиброгенез. ЭМП III типа возникает в опухолевых клетках, при этом мутации в онкогенах и генах-супрессорах опухолей приводят к образованию клеток злокачественной опухоли, которые приобретают инвазивные свойства, что позволяет им распространяться в прилежащие ткани. Метастазирование злокачественных клеток осуществляется с помощью внеклеточной передачи сигналов факторов роста и цитокинов в микроокружении опухоли. Таким образом, опухолевые клетки теряют свои межклеточные взаимодействия и проявляют повышенную миграционную активность.

ЭМП сопровождается изменением профиля клеточной транскрипции, что приводит к снижению экспрессии Е-кадгерина, цитокератина и клаудина и повышению экспрессии N-кадгерина и виментина. TGF-1 (трансформирующий фактор роста) является основным участником в старте ЭМП, который действует путем индукции транскрипции генов-репрессоров E-кадгерина Snail1 и Slug по пути Smad/PI3K/ERK. Помимо TGF-1, активация рецепторов тирозинкиназы такими факторами роста, как FGF (фактор роста фибробластов), HGF (фактор роста гепатоцитов), IGF1 (инсулиноподобный фактор роста 1), EGF (эпителиальный фактор роста) и PDGF (фактор роста тромбоцитов), также может индуцировать ЭМП. Интересно, что все эти индукторы ЭМП были описаны как модуляторы каналов транзиторного рецепторного потенциала (TRP-каналов). Недавно был проведен обзор влияния передачи сигналов факторов роста, включая факторы, индуцирующие ЭМП, такие как TGF-1, на экспрессию и функционирование TRP-канала [5]. Кроме того, гипоксическая активность TRP-каналов индуцирует приток кальция в цитозоль, а действия некоторых представителей суперсемейства TRP могут быть модулированы механическим стрессом [5]. Несколько TRP-каналов ассоциировано с дифференцировкой миофибробластов и фиброзом, как было установлено R. Inoue и соавт. [6]. Например, у пациентов с фибрилляцией предсердий, обусловленной кардиосклерозом, экспрессия TRPM7 была значительно повышена в фибробластах. Более того, эти фибробласты более активно дифференцировались в миофибробласты, что не наблюдается при выключении TRPM7 [7].

Процесс заживления после повреждения ткани начинается с острой воспалительной реакции, при которой острофазные иммунные клетки рекрутируются к поврежденному участку и начинают секретировать цитокины и факторы роста, включая TGF-1. В нормальных условиях это приводит к ЭМП, миграции фибробластов к поврежденному участку для инициации процессов восстановления. В случае, если фиброз вызван хроническим воспалением, то секреция цитокинов вызывает длительный ЭМП, приводящий к устойчивой дифференцировке клеток — фибробласты преобразуются в миофибробласты. Такие миофибробласты выделяют биологически активные вещества, которые нарушают строение нормального внеклеточного матрикса, вызывают ремоделирование и повреждение тканей с последующим разрастанием соединительной ткани и образованием плотноволокнистой рубцовой ткани.

Водные каналы, именуемые аквапоринами (AQP), представляют собой семейство гидрофобных белков, массой 25—34 кДа, встраивающихся в клеточные мембраны, обеспечивающих скоростной пассивный транспорт воды. Предполагается, что аквапорины могут оказывать влияние на транспорт в клетках, их энергетические процессы и механизмы передачи сигналов [8]. В ткани эндометрия часто обнаруживают AQP2, AQP5, AQP8 и AQP9 [9]. Концентрация этих аквапоринов меняется в соответствии с фазами менструального цикла: они встречаются в уменьшенном количестве в начале фазы пролиферации, однако их содержание увеличивается к завершению пролиферативной стадии и в течение секреторной фазы [9]. В дополнение исследование X. Jiang и соавт. [10] показало, что уровень AQP5 в эктопическом эндометрии повышается под влиянием эстрадиола, что связано с наличием эстрогенчувствительного элемента в промоторной зоне гена у мышей и человека. AQP5, стимулируя активность пути фосфатидилинозитол-3-киназы и протеинкиназы B (PI3K/AKT), может поддерживать жизнеспособность аномальных клеток эндометрия у мышей in vivo. Также на концентрацию AQP5 в поздней стадии пролиферативной и секреторной фазах могут воздействовать дополнительные факторы, включая прогестерон [10]. Для более глубокого анализа патогенетического механизма действия AQP5 при эндометриозе Y. Choi и соавт. [11] осуществили культивирование стромальных клеток эндометрия с применением последующей трансфекции с «молчащими» РНК, затрагивающими серии от AQP1 до AQP9. Результаты показали, что уровни AQP2 и AQP8 были заметно выше, чем у других сопоставимых белков. В контексте эндометриоза у пациенток наблюдалось снижение содержания AQP9 в нормальном эндометрии по сравнению с контрольной группой. Кроме того, вводимые микроРНК AQP9 в стромальные клетки эндометрия вызывали увеличение продукции матриксных металлопротеиназ 2 и 9, которые существенны для роста, миграции и инвазивной способности этих клеток, как было отмечено в других работах [12]. Исследование, проведенное группой H. Chung и соавт. [13], выявило ключевую роль матриксной металлопротеиназы 9 (MMP-9) в механизмах имплантации и инвазии. Данные, полученные в ходе анализа, указывают на значительное увеличение уровня MMP-9 в тканях эктопического эндометрия по сравнению с эутопическим [13]. Обнаружено также, что MMP-9 способствует стимуляции ангиогенеза, процесса, признанного одним из ключевых в прогрессировании эндометриоза.

Сигнальные молекулярные пути, лежащие в основе фиброгенеза

Фибротические изменения и ЭМП выступают в роли основных механизмов в патогенезе эндометриоза, способствуя росту очагов поражения, болевым ощущениям и нарушениям репродуктивной функции [3]. Ранее проведенные исследования [14] указывали на характерные проявления фиброза и активацию миофибробластов в эндометриоидных поражениях, а также на их роль в патофизиологии заболевания. Киназы, активируемые внешними сигналами, ERK 1 и ERK 2, принимают активное участие в передаче клеточных сигналов, целенаправленно добавляя фосфатные группы к серину и треонину в целевых белках в ответ на множество стимулов [15]. Эффекты, вызванные активацией данных киназ, зависят от клеточного типа и особенностей стимула, но обычно они связаны с контролем процессов размножения клеток, их выживания и дифференцировки, а также с развитием опухолевых и фибротических процессов [15]. Было выявлено, что активация ERK 1 и ERK 2 может приводить к ЭМП, индуцированному TGF-b2 и стимулированному HGF, в клетках хрусталика человека и в мышиных моделях канцерогенеза печени [16]. Нарушение активности ERK 1 и ERK 2 было замечено в эндометрии у пациенток, страдающих от эндометриоза [17].

Протеины, образующие межклеточное вещество (в частности, фибронектин, тенасцин-C, коллаген первого типа и ламинин g2), обладают ключевым значением в процессе формирования эндометриоза. Протеин под названием «периостин», является фактором-2, характерным для остеобластов, имеет молекулярную массу 90 кДа, входит в группу фасциклинов и выполняет роль опоры для создания структур межклеточного вещества. Периостин благодаря своему строению может взаимодействовать с интегриновыми рецепторами, цитокинами и прочими сигнальными элементами на мембране клеток, что усиливает воспалительный процесс. В нормальных условиях периостин присутствует в участках соединительной ткани, богатых коллагеном, таких как зубодесневая связка, сердечные клапаны, надкостница и легкие [18]. К тому же периостин признан значимой молекулой при тяжелой патологии, например, при фиброзе в случае астмы, рубцевании после инфаркта миокарда, миграциях раковых клеток, дистрофии роговицы и кожи, а также при фиброзе, ассоциированном с эндометриозом. Следовательно, периостин может служить маркером для оценки фиброзных преобразований в разнообразных тканях и при эндометриозе [18].

Молекула TCF21, кодируемая геном на участке 6q23 хромосомы, принадлежит к группе ключевых регуляторов транскрипции с конформацией спираль–петля–спираль. Она играет важную роль в процессах дифференцировки эпителиальных клеток. Присутствие этого фактора обнаружено в различных органах, в том числе в легочной ткани, желудочно-кишечном тракте, репродуктивной и мочевыделительной системе, селезенке и почках. В нормальном состоянии TCF21 находится в подавленном состоянии, однако при повреждении или стрессе организма он может активироваться для восстановления тканей. Транскрипционные факторы этого класса участвуют в регуляции множества генов, влияющих на рост и выживаемость клеток, а также на клеточное взаимодействие с окружающей средой посредством пути Wnt/b-катенин. Исследования, посвященные изучению влияния пути Wnt/b-catenin на развитие эндометриоза, указывают на его ингибирующее воздействие. Тем не менее в настоящее время не выявлено прямого взаимодействия TCF21 с белком периостином в контексте этого заболевания. В то же время данные, полученные при анализе инфаркта миокарда, свидетельствуют, что TCF21 контролирует активность периостина, инициируя его производство фибробластами.

Периостин формируется внутриклеточно, хотя относится к белкам экстрацеллюлярного матрикса [19]. Известно, что бактериальный эндотоксин, или липополисахарид, влияет на развитие воспалительных процессов в области таза и пролиферацию эндометриоза через путь toll-like липополисахарид/рецепторов [19]. Исследования E. Cicinelli и соавт. [20] указывают, что микроорганизмы в полости матки, вызывающие хронический эндометрит, могут стать первопричиной эндометриоза. Подобные инфекционные воздействия и нагрузка на иммунитет могут активировать TCF21 в здоровой матке, увеличивая риск возникновения эндометриоза. В случае ретроградных менструаций активный TCF21 способствует закреплению клеток эндометрия на эктопических участках, что ведет к инвазии стромы и стимуляции синтеза периостина.

TGF-b представляет собой ключевой фактор, способствующий фибротическим процессам, оказывая воздействие на фибробласты и миофибробласты через стимуляцию их роста, движения и синтеза компонентов экстрацеллюлярного матрикса [21]. В рассматриваемой системе обнаруживаются три разновидности TGF-b (TGF-b1, 2 и 3), среди которых TGF-b1 играет определяющую роль в инициации фиброза и воспалительных процессов. Молекула TGF-b1 реализует свои биологические функции через процесс гетеродимеризации двух трансмембранных рецепторных структур (TGF-bRI типа I и TGF-bRII типа II) [21] и способна инициировать как Smad-зависимые, так и Smad-независимые, или альтернативные, пути сигнальной передачи, ведущие к активизации миофибробластов, повышению плотности экстрацеллюлярного матрикса и снижению его деградации [21]. Кроме того, NR4A1 (известен под наименованиями TR3, Nur77m и NGF-IB) относится к категории стероидных/тиреоидных рецепторов суперсемейства и функционирует как значимый эндогенный регулятор, модулирующий передачу сигнала TGF-b [22]. В условиях нормального заживления активация TGF-b приводит к временному возрастанию уровня NR4A1, создавая систему обратной связи, направленную на контроль этого процесса, в то время как хроническая активация сигнальных путей TGF-b приводит к высвобождению протеинкиназы B (PKB, известную также как AKT) и запуску механизмов, зависящих от гистондеацетилаз, для подавления экспрессии и функциональной активности NR4A1 [22].

Ферроптоз

Ферроптоз представляет собой форму регулируемой гибели клеток, протекающую с участием железа. Исследования показали, что вызванная действием ферроптоза гибель клеток играет роль в процессах фиброза. Однако связь между фиброзом, возникающим при эндометриозе, и ферроптозом пока не ясна [23]. Особенности ферроптоза включают накопление активных форм кислорода на липидной основе и изменения клеточной морфологии: митохондрии уменьшаются, уплотняются их мембраны, происходит сокращение объема клетки, при этом ядерные структуры остаются неизменными и не наблюдается уплотнение хроматина [24]. Инициация фиброза начинается с повреждения функции клеток и активации воспалительных процессов, в ходе которых клеточная смерть вызывается различными факторами и процессами, что приводит к местному стимулированию фибробластов и миофибробластов, ответственных за производство внеклеточного матрикса [4, 25]. Предполагается, что стромальная часть эндометрия, обладающая разнообразием и сложностью из-за множества типов клеточных субпопуляций, обеспечивает регулируемый воспалительный ответ и заживление тканей без образования рубцов во время менструального цикла. L. Conrad и соавт. [26] высказали предположение о наличии разных видов стромальных клеток с различными пропорциями в эктопических и эутопических тканях при эндометриозе. Функциональная специфика этих клеточных групп требует дополнительного исследования и объяснения.

Наличие отложений соединений железа рассматривается как типичный признак эндометриоза. Проведенные в этой области изучения подтвердили, что уровень железа в области таза у женщин с эндометриозом превышает его концентрацию у здоровых [27]. Несмотря на то что известно о патогенном воздействии избыточного количества железа, вызывающего ферроптоз, данные предшествующих исследований о резистентности к ферроптозу и его возникновении при повреждениях эндометрия остаются противоречивыми [28]. Пока еще остаются вопросы о том, как ферроптоз воздействует на процесс фиброза при эндометриоидных поражениях. В соответствии с предложением Sampson ключевым моментом в процессе формирования эндометриоза является попадание менструальной крови в брюшную полость через ретроградный ток крови (Sampson, 1927). Параллельно циклические кровоизлияния из эктопических участков в яичниках приводят к скоплению гемоглобина. В результате распада гемоглобина в эритроцитах происходит освобождение гема, что стимулирует катаболические процессы, ведущие к формированию различных активных соединений и, как следствие, к избыточному скоплению железа в области малого таза [27]. Накапливаются свидетельства, подтверждающие важность нарушения равновесия железа, которое выполняет критическую регулирующую функцию в развитии фиброза при эндометриозе. Предполагается, что накопленное железо способствует появлению активных форм кислорода и свободных радикалов, включая супероксиды, перекись водорода и гидроксильные радикалы, которые имеют прямую связь с фиброзными изменениями и, следовательно, с бесплодием [28, 29].

Обсуждение

Известны многие патогенетические механизмы, способствующие возникновению и развитию эндометриоза яичников. Тем не менее не существует ни биологического маркера эндометриоза, ни эффективных терапевтических или хирургических стратегий контроля этого заболевания. Предприняты многочисленные попытки выявления фармакологической мишени для уменьшения симптомов боли, лечения бесплодия, остановки роста эндометриоидных очагов особенно у женщин с глубоким инфильтративным эндометриозом и эндометриозом яичников [30]. Активированные тромбоциты, макрофаги, эктопические клетки эндометрия и чувствительные нервные волокна вносят вклад в формирование фиброзной ткани за счет выработки определенных биохимических веществ, которые способствуют развитию эндометриоза, накоплению белка коллагена и образованию фиброза [31]. Исходя из этих данных, проведено тестирование возможных методов лечения на моделях в лабораторных условиях. Исследования S. Guo и соавт. [32] показали, что молекула Р-селектин задерживает процесс развития эндометриоза и фиброза в экспериментах на мышах. Терапия с применением растворимого Р-селектина или блокатора фермента тромбоксан-2-синтазы существенно снижала размеры патологических участков и содержание фиброзных элементов, подавляя агрегацию тромбоцитов, рост новых сосудов и инфильтрацию макрофагов [32]. Та же исследовательская группа [33] изучила действие вещества ташинон IIA, которое также препятствует агрегации тромбоцитов у мышей с эндометриозом, что приводит к уменьшению прогрессирования эндометриоза, гладкомышечной метаплазии и фиброза в зоне эктопических поражений и сокращению объема патологических образований. Кроме того, было проведено исследование эффективности скутелларина, препарата из группы флавоноидов против агрегации тромбоцитов. В экспериментах на мышах, в группе, где его применяли в малых и больших дозах, отмечалось уменьшение степени поражения по сравнению с контрольной группой [34]. Из последних научных работ стало известно, что определенные лабораторные модели на мышах для изучения эндометриоза не идеально подходят для выявления целей лечения. Хирургическая имплантация фрагментов матки мышей приводила к образованию эктопических участков эндометрия, которые со временем увеличивались в размерах, приобретали повышенную экспрессию ароматазы и воспалительные характеристики, аналогичные эндометриозу у человека, хотя в них не наблюдалось эндометриальных мезенхимальных прогениторных клеток и фиброза [33].

Учитывая, что механизмы возникновения фиброза в контексте эндометриоза стали предметом глубокого анализа сравнительно недавно, проведение всестороннего обзора литературы представляет собой непростую задачу. Во множестве ранних работ фиброз упоминался как явление, вторичное по отношению к эндометриозу, и внимание к его изучению было ограниченным. Этот аспект подчеркивает актуальность и необходимость нашего обзора для того, чтобы комплексно оценить и осмыслить ранее полученные данные и определить потенциальные клеточные и молекулярные мишени для разработки методов лечения. Включение экспериментальных исследований на животных, а также комплексный анализ собранной информации позволили сформировать целостное представление о фиброзных процессах, связанных с эндометриозом.

Заключение

Характерной особенностью эндометриоза является патологическое разрастание фиброзной ткани внутри и вокруг очагов поражения, что способствует возникновению эндометриозассоциированной тазовой боли и бесплодия. Молекулярные механизмы, ответственные за развитие фиброза при эндометриозе, окончательно не определены, таким образом, сведения, представленные в обзоре, могут способствовать обобщению теоретических знаний и поиску мишеней для терапии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.