Эндометриоз — хроническое заболевание, которое представляет собой доброкачественное разрастание вне полости матки ткани, по морфологическим и функциональным свойствам подобной эндометрию [1]. Эктопические очаги эндометрия чаще всего локализуются на яичниках, брюшине малого таза, в позадиматочном пространстве, крестцово-маточных связках, на задних листках широких связок матки и в области ректовагинальной перегородки. Реже очаги эндометриоза распространяются на серозный покров кишечника, мочевой пузырь, шейку матки, влагалище, лимфатические узлы, кожу, плевру и головной мозг [2, 3].

Эндометриоз у женщин, страдающих бесплодием и тазовыми болями, наблюдается более чем в 50% случаев. Общее количество больных эндометриозом в популяции (в 2013 г.) составило около 176 млн [1, 4].

Этиология и патогенез эндометриоза остаются малоизученными. В течение последнего десятилетия широко исследуется роль стволовых клеток эндометрия как источника регенерации этой ткани [5].

Цель обзора — систематизация информации о роли стволовых клеток в патогенезе эндометриоза.

Эндометриоз является эстрогензависимым заболеванием. Повышение уровня эндогенных эстрогенов (раннее менархе, поздняя менопауза и ожирение); отсутствие родов, нарушения менструального цикла могут обусловить более высокий риск развития эндометриоидных гетеротопий [6].

У женщин, имеющих родственников первой степени родства, страдающих эндометриозом, в 7 раз чаще наблюдались случаи заболевания по сравнению с остальными [7].

Более низкий показатель заболеваемости эндометриозом наблюдается у пациенток, в анамнезе которых были многократные роды, длительное кормление грудью [8].

Выявлены этнические особенности распространения эндометриоза: среди афроамериканских и латиноамериканских женщин заболеваемость на 40% ниже по сравнению с женщинами белой и азиатской расы [6]. Диетическое питание с повышенным потреблением свежих фруктов, зеленых овощей, содержащих омега-3 жирные кислоты, снижает вероятность развития эндометриоза [8].

Другими факторами риска являются: диэтилстильбэстрол и другие химические соединения (например, фталаты), которые оказывают тератогенное воздействие в период внутриутробного развития; а также астеническое телосложение [6, 9, 10].

Эндометриоз проявляется хронической тазовой болью «тупого», «пульсирующего» и «острого» характера. К основным клиническим симптомам относятся: дисменорея, диспареуния, межменструальные кровяные выделения, хроническая усталость и депрессия. Вовлечение в патологический процесс прямой кишки и мочевого пузыря может привести к болям при дефекации и дизурическим расстройствам [3, 11].

Патогенетическое влияние эндометриоза на фертильность не до конца изучено [1, 4]. Непосредственными причинами бесплодия являются: непроходимость маточных труб, спаечный процесс в малом тазу, эндометриоидные кисты яичников, нарушение овуляции (LUF-синдром), снижение качества яйцеклеток и нарушение восприимчивости эндометрия к имплантации [1, 12]. Эндометриоз также связан с увеличением распространенности аутоиммунных заболеваний (12—42%), таких как гипотиреоз, системная красная волчанка, ревматоидный артрит и рассеянный склероз, и приводит к повышенному риску развития рака яичников и меланомы [13, 14].

Основные процессы, которые отвечают за пролиферацию эндометриоидных имплантатов, и связанные с этим симптомы заболевания: ангиогенез — образование новых кровеносных сосудов, поддерживающих рост эктопических клеток эндометрия; клеточная инвазия; образование спаек; фиброз стромы; прорастание нервных волокон и атипический рост клеток [15].

Предложено множество теорий для объяснения патогенеза развития эндометриоза. Тем не менее каждая теория по отдельности не учитывает все аспекты развития заболевания, поэтому патогенез эндометриоза можно объяснить лишь с помощью нескольких механизмов одновременно.

Наиболее широкое распространение получила теория, предложенная J. Sampson [16] в 1922 г., которая предполагает ретроградный заброс менструальной крови через маточные трубы в брюшную полость с последующей адгезией, имплантацией и ростом клеток эндометрия на брюшине малого таза, крестцово-маточных связках и других органах брюшной полости. Несмотря на то что у 75—90% женщин происходит ретроградный заброс менструальной крови, эндометриоз развивается лишь у 10% [6]. По-видимому, необходимы дополнительные факторы и механизмы, способствующие последующей имплантации эктопического эндометрия в брюшной полости.

Согласно теории целомической метаплазии, выдвинутой Meyer, клетки висцеральной и париетальной брюшины подвергаются метапластической трансформации в клетки эндометрия [17]. Эта теория подтверждается общим эмбриональным происхождением эндометрия и брюшины (т.е. целомического эпителия), а также случаями обнаружения эндометриоза у мужчин, девушек в препубертатном возрасте и у женщин с врожденной аплазией матки (отсутствие функционирующего эндометрия) [2].

Описаны случаи распространения клеток эндометрия гематогенным и/или лимфогенным путем за пределы брюшной полости, а именно: в головной мозг, кости и плевру. Свидетельством гематогенного распространения заболевания служит наличие клеток эндометрия в маточных сосудах у больных с эндометриозом [18]. В ходе клинических экспериментов стромальные клетки эндометрия были обнаружены в лимфатических узлах у приматов [19].

Эндометриоидная ткань может развиваться из аномально расположенных эмбриональных зачатков, из которых в процессе эмбриогенеза формируются половые органы женщин и эндометрий, в частности, из производных мюллеровых протоков [20].

Многочисленные исследования свидетельствуют в пользу нарушений, происходящих в иммунной системе, которые приводят к развитию эндометриоза. Повышенная способность к выживанию и снижение дезактивации эктопических клеток эндометрия связаны со снижением функции естественных киллеров (NK-клеток), а также с резистентностью эутопического эндометрия к действию NK-клеток. Повышение уровня цитокинов, характеризующих острую фазу воспалительной реакции, таких как интерлейкины (IL)-1β, -6, -8, TNF-α (фактор некроза опухоли-α), способствует адгезии фрагментов эндометриоидной ткани к поверхности брюшины. Роль дисфункции иммунной системы в патогенезе заболевания также подтверждается тем фактом, что аутоиммунные заболевания значительно чаще встречаются у женщин с эндометриозом, чем в общей популяции [6].

Стволовые клетки взрослого организма являются недифференцированными, способными генерировать несколько специализированных типов, сохраняя способность к самообновлению [21]. Эмбриональные стволовые клетки, в отличие от стволовых клеток взрослого организма, могут дифференцироваться во все три первичных зародышевых листка: энтодерму, мезодерму, эктодерму. Взрослые стволовые клетки или унипотентны, т. е. могут дифференцироваться только в один тип специализированных клеток, или мультипотентны — могут производить лишь клетки тканей из близких семейств, например гематопоэтические [22, 23]. Роль взрослых стволовых (прогениторных) клеток заключается в поддержании тканевого гомеостаза, обеспечивая постоянную физиологическую регенерацию.

В таблице приведены термины, употребляемые в биологии стволовых клеток [21].

Возможным механизмом развития эндометриоза может быть рефлюкс менструальной крови или гематогенное/лимфогенное распространение клеток из эндометрия, содержащих популяцию взрослых стволовых клеток. Очаги эндометриоза могут иметь клональное происхождение из популяции взрослых стволовых клеток эндометрия, что поддерживает гипотезу их ключевой роли в патогенезе эндометриоза [24]. Стволовые клетки, происходящие из костного мозга, также могут играть важную роль в патогенезе заболевания. Факторы, определяющие свойства стволовых клеток в эктопическом эндометрии, до настоящего времени недостаточно изучены [6].

Роль стволовых клеток в регенерации эндометрия

Эндометрий является уникальной динамической тканью, которая проходит циклические процессы клеточной пролиферации, дифференциации, десквамации (отслаивания) и регенерации функционального слоя до 300—400 раз в течение репродуктивного периода женщины [25]. Циклическая регенерация функционального слоя происходит во всех его клеточных компонентах: стромальных, железистых и эпителиальных клетках. Учитывая потребность в быстрой повторной регенерации этой ткани, стволовые (прогениторные) клетки были обнаружены в эндометрии человека [22, 26, 27].

Эндометрий обладает повышенной регенеративной (пролиферативной) способностью. В эндометрии структурно и функционально выделяют две основные части: базальный слой и функциональный слой. Базальный слой расположен непосредственно на миометрии, высота его 1—1,5 см. Строма плотная, состоит из тесно лежащих соединительнотканных клеток, богата аргирофильными и тонкими коллагеновыми волокнами. Железы расположены у основания базального слоя, откуда, не разветвляясь, проходят в функциональный слой. Эпителий, выстилающий железы, цилиндрический однорядный. Базальный слой эндометрия служит клеточным источником для создания нового функционального слоя во время каждого менструального цикла, осуществляя регенерацию эндометрия [28, 29].

Функциональный слой эндометрия — ткань с особой, биологически обусловленной чувствительностью по отношению к стероидным половым гормонам, под воздействием которых изменяются его структура и функция. Функциональный слой содержит эпителиальные клетки и железы, окруженные рыхлой васкуляризованной стромой. Высота функционального слоя эндометрия колеблется в зависимости от фазы менструального цикла: от 1 мм в раннюю пролиферативную фазу до 8—14 мм в секреторную фазу. В этот период в функциональном слое наиболее отчетливо обозначается глубокий спонгиозный слой, где железы расположены более тесно, и поверхностный (компактный), в котором преобладает цитогенная строма. Эпителий желез однорядный цилиндрический. Высота желез меняется в соответствии с функциональным состоянием эндометрия: от 6 мм в раннюю фазу пролиферации до 14 мм в преовуляторном периоде. Поверхностный эпителий, выстилающий функциональный слой эндометрия, в фазе пролиферации морфологически и функционально схож с эпителием желез, но с началом фазы секреции возникают отличающие его признаки. Сосуды функционального слоя эндометрия обладают исключительной чувствительностью к стероидным половым гормонам, сосуды базального слоя лишены этого свойства и не подвергаются циклическим изменениям. Главная роль функционального слоя — обеспечение имплантации и поддержание беременности на ранних сроках. При отсутствии зачатия эндометрий отторгается — наступает очередная менструация (фаза десквамации) [28, 29].

Потребность в быстрой, многократной регенерации тканей в эндометрии аналогична таковой, которая требуется для других типов высокообновляющихся тканей (кожа, клетки крови, кишечный эпителий), где популяции взрослых стволовых клеток имеют решающее значение для физиологической и патологической регенерации [6, 30].

Отсутствие отличительных морфологических особенностей и специфических поверхностных молекул или цитоплазматических маркеров на взрослых стволовых клетках затрудняет определение их принадлежности к конкретному типу ткани [22, 31], что также справедливо и для эндометрия. Взрослые стволовые клетки определяются по их характерным функциональным свойствам: клоногенность, пролиферативный потенциал, способность к дифференцировке и регенерации ткани, из которой они были выделены [6, 22, 32]. Доказательства существования в эндометрии стволовых клеток были выдвинуты на основании изучения популяций клеток, которые демонстрировали функциональные свойства, аналогичные стволовым.

Первые эксперименты с эндометриальными мезенхимными стволовыми клетками проводили на биопсийном материале эндометрия [22, 23, 27]. Эндометрий человека содержал небольшую популяцию эпителиальных (0,22%) и стромальных клеток (1,25%), которые вели себя как стволовые in vitro [23]. Это свидетельствовало о том, что в эндометрии человека присутствовали два разных типа стволовых клеток, которые различались по ростовым свойствам. Впоследствии на модельных животных было показано, что только стромальные стволовые клетки in vivo образовывали структуру, гистологически сходную с эндометриальными железами и стромой [33], т. е. именно они участвовали в регенерации эндометрия в менструальном цикле.

Доказательством существования стволовых клеток в эндометрии человека явились исследования по ксенотрансплантации in vivo, которые заключались в пересадке клеток функционального слоя эндометрия в организм иммунодефицитных мышей [33, 34]. Полученные клетки демонстрировали свойства стволовых, в том числе пролиферативный потенциал и способность к дифференцировке в тканеспецифические типы зрелых клеток. После введения клеток эндометрия человека в подкожную ткань или капсулу почки иммунодефицитных мышей было показано, что клетки эндометрия восстанавливали зрелые, организованные ткани эндометрия, в том числе стромальные и железистые клетки, а также зрелые кровеносные сосуды. Эти исследования свидетельствуют о важности роли стволовых клеток для физиологической регенерации эндометрия.

Эндометриальные стволовые клетки могли образоваться из эмбриональных стволовых клеток, которые возникли во время эмбрионального развития и остались в эндометрии взрослого организма, продолжая размножаться в зрелом возрасте; эндометриальные стволовые клетки также могли вести свое происхождение из костного мозга [35]. Стволовые клетки костного мозга способны циркулировать в крови и даже могут быть источником происхождения зрелых, не гемопоэтических клеток различных тканей млекопитающих, в том числе легких, печени, желудочно-кишечного тракта, кожи, ЦНС и эндотелия сосудов [36, 37].

Было определено наличие эндометриальных стромальных клеток, железистого эпителия и/или эндотелиальных клеток костномозгового происхождения у 13 женщин, которым проводилась пересадка костного мозга от HLA-несовпадающего донора или донора-мужчины [38, 39], что подтверждает способность костного мозга человека генерировать стволовые клетки в эндометрии.

Возможность происхождения стволовых клеток эндометрия из костного мозга была подтверждена исследованиями, проведенными при трансплантации костного мозга мышей. В этой модели использовали мышей, во всех клетках которых экспрессировался зеленый флюоресцентный белок, что позволило четко обнаружить в клетках эндометрия у реципиентов клетки костного мозга доноров после проведения трансплантации. Эти данные послужили окончательным доказательством того, что костный мозг может являться источником клеток стромы эндометрия не позднее чем через 3 мес после трансплантации, а также остается долгосрочным источником образования негематопоэтических клеток (которые не экспрессировали CD45, панлейкоцитарный маркер) в эпителиальном и стромальном компонентах эндометрия в течение 12 мес после трансплантации [40].

Являются ли клетки эутопического и эктопического эндометрия позитивными в отношении маркеров стволовых клеток? Одним из наиболее изученных маркеров стволовых клеток является Oct-4 — транскрипционный фактор, который участвует в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток [41]. Oct-4 экспрессируется редкими популяциями взрослых стволовых клеток в различных тканях, включая эндометрий человека [6].

A. Pacchiarotti и соавт. [42] сравнили экспрессию Oct-4 в эутопическом и эктопическом эндометрии у женщин, страдающих тяжелыми формами эндометриоза, и у здоровых женщин. Процент эндометриальных стволовых клеток, экспрессирующих Oct-4, был значительно выше в эктопическом эндометрии (32,3%), чем в эутопическом эндометрии у женщин, страдающих эндометриозом (3,5%), и у здоровых женщин (3,2%). Следовательно, популяция недифференцированных стволовых клеток может играть важную роль в поддержании и росте эктопических клеток эндометрия. Уровень мРНК гена oct-4 в эндометриоидной ткани положительно коррелировал с экспрессией мРНК генов, отвечающих за миграцию клеток. При суперэкспрессии гена oct-4 несколько эндометриальных клеточных линий показали заметно повышенную способность к миграции in vitro, что предполагает новую для Оct-4 роль в патофизиологии эктопического роста эндометрия как фактора, промотирующего миграцию эндометриальных клеток [43].

Sox-2 — фактор транскрипции, который отвечает за поддержание плюрипотентности недифференцированных эмбриональных стволовых клеток и который экспрессируется на более повышенном уровне в стромальных клетках эктопического эндометрия, чем в эутопическом эндометрии в секреторной фазе (но не в пролиферативной фазе) у женщин, не страдающих эндометриозом [44].

Аналогично, увеличение экспрессии Musashi-1 (РНК-связывающий белок, связанный с поддержанием и асимметричным клеточным делением нейральных и эпителиальных клеток-предшественников) было отмечено в очагах эндометриоза в сравнении с секреторной фазой в эндометрии здоровых женщин [45].

Экспрессия c-kit, протоонкогена и маркера взрослых стволовых клеток значительно выше в эктопическом эндометрии, чем в эутопическом эндометрии женщин с эндометриозом и здоровых женщин [42].

Экспрессия NANOG и SALL4, транскрипционных факторов, которые участвуют в регенерации эмбриональных и стволовых гемопоэтических клеток, выше в эктопическом эндометрии, чем в эутопическом эндометрии здоровых женщин [43].

Идентификация стволовых клеток, экспрессирующих фенотипические поверхностные маркеры, не является специфичной, соответственно трудно доказать их роль в патофизиологии эндометриоза. Доказательством может быть обнаружение таких клеток в очагах эндометриоза, которые обладают функциональными свойствами стволовых клеток.

В эндометрии определенная популяция стволовых клеток, а именно мультипотентные мезенхимные стромальные/стволовые клетки (ММСК), играют важную роль в физиологической регенерации эндометрия [6]. Мультипотентные стволовые клетки способны дифференцироваться в клетки мезодермы и в клетки, характерные для других зародышевых листков: остеобласты (клетки костной ткани), хондроциты (клетки хрящевой ткани), адипоциты (клетки жировой ткани) [46]. А. Kao и соавт. [47] успешно выделили и охарактеризовали человеческие мезенхимные стволовые клетки как из эутопического эндометрия, так и из очагов эндометриоза. Выделенные ММСК демонстрировали отличительные свойства стволовых клеток in vitro, такие как клоногенность, пролиферативная активность и способность дифференцироваться в клетки мезодермального происхождения. В исследованиях, проведенных на мышах, ММСК, полученные из клеток эктопического эндометрия, показали более высокий ангиогенный потенциал и способность к инвазии после пересадки иммунодефицитным мышам в сравнении с эутопическим эндометрием. A. Moggio и соавт. [48] также отметили повышенную пролиферацию, миграцию и ангиогенную способность в ММСК, полученных из очагов эндометриоза на брюшине и очагов эндометриоза яичников, в сравнении с эутопическим эндометрием. Эти исследования не только показали наличие ММСК в клетках как эутопического, так и эктопического эндометрия, но также продемонстрировали характеристики ММСК (повышенная пролиферативная активность и ангиогенная способность), которые могут играть важную роль в патогенезе эндометриоза.

Эндометриальные стволовые клетки могут располагаться вне полости матки вследствие ретроградного заброса менструальной крови, или гематогенной/лимфогенной диссеминации клеток эндометрия. H. Du и соавт. [49] провели эксперимент на мышах, в котором костный мозг трансгенных мышей (с добавленным геном LacZ) трансплантировали мышам дикого типа с экспериментальным эндометриозом. Обнаружение LacZ-позитивных клеток в эктопическом эндометрии у мышей-реципиентов дикого типа указывает на возможность роста эктопического эндометрия из стволовых клеток «внематочного источника».

Что же является источником стволовых клеток, которые формируют очаги эндометриоза вне полости матки? В настоящее время доказано, что клетки костного мозга могут циркулировать и дифференцироваться в негематопоэтические типы клеток различных тканей, также стволовые клетки костного мозга обладают способностью дифференцироваться в эндометриальные стволовые клетки [6, 39, 49].

Стволовые клетки эндометрия могут быть вовлечены в процесс образования очагов эндометриоза, а дальнейшее развитие и рост эктопического эндометрия зависят от адекватного кровоснабжения [50]. Образование кровеносных сосудов происходит за счет двух различных процессов: ангиогенеза (формирование микрососудов из уже существующих) и васкулогенеза (формирование кровеносных сосудов de novo с помощью набора эндотелиальных клеток-предшественников — (ЭКП) [51]. ЭКП происходят от нескольких предшественников, в том числе кроветворных стволовых клеток, миелоидных клеток и мультипотентных клеток-предшественников из костного мозга. Отмечен их вклад в процесс васкуляризации эндометриоидных гетеротопий [6]. Существуют несколько факторов, которые регулируют мобилизацию ЭКП из костного мозга, такие как VEGF, FGF-2 и эстрадиол [51]. Мобилизованные ЭКП в свою очередь продуцируют ангиогенные факторы роста (VEGF и IL-8) для того, чтобы зрелые эндотелиальные клетки стимулировали пролиферацию и ЭКП формировали новые микрососуды [51, 52]. C. Becker и соавт. [53] продемонстрировали, что у мышей с моделью эндометриоза отмечался более высокий уровень ЭКП в циркулирующей периферической крови в сравнении со здоровыми мышами. Кроме того, лечение ингибитором ангиогенеза уменьшило уровень ЭКП в периферической крови и привело к подавлению роста очагов эндометриоза. Эта работа также отмечает важную роль стволовых клеток/клеток-предшественников, в частности ЭКП, в росте очагов эндометриоза и поддерживает идею о возможном клиническом применении ингибиторов ангиогенеза в лечении эндометриоза.

VEGF является важным проангиогенным фактором эндометриоза и мишенью для новых методов лечения. Лечение сорафенибом (BAY 43−9006), ингибитором тирозинкиназ рецепторов VEGF, привели к снижению пролиферации и миграции клеток ММСК, полученных из эктопического эндометрия, а также к уменьшению размера очагов эндометриоза у крыс [48, 54]. Снижение активности и роста очагов эндометриоза аналогичным образом было отмечено на моделях животных с использованием бевацизумаба (анти-VEGF моноклональных антител), SU6668 и SU5416 (ингибиторов тирозинкиназы VEGF рецептора 2 [6, 54, 55].

Стволовые клетки различного происхождения, расположенные как в полости, так и вне полости матки (в частности, циркулирующие стволовые клетки костного мозга), могут быть прогениторными клетками эндометриоза. В механизме васкуляризации эндометриоидных гетеротопий важную роль играют эндотелиальные клетки-предшественники. Понимание роли стволовых клеток/клеток-предшественников, в том числе эндотелиальных, в патогенезе развития эндометриоза может обосновать новые эффективные терапевтические подходы к лечению данного заболевания.

Хирургическое удаление очагов эндометриоза является основным методом лечения, однако микроскопические участки могут остаться незаметными, даже при лапароскопии. Учитывая, что эндометриоз — эстрогензависимое заболевание, большинство медикаментозных препаратов, предложенных для его лечения, основаны на гормональной супрессии. Эндометриоидные очаги не всегда чувствительны к воздействию гормональных препаратов, что может быть обусловлено резистентностью недифференцированных стволовых клеток. Мезенхимные стволовые клетки, выделенные из эутопического эндометрия и из очагов эндометриоза, не экспрессируют эстрогеновые рецепторы [48].

Особый интерес представляет использование ингибиторов ангиогенеза, направленных на угнетение популяции стволовых клеток, резистентных к гормональному лечению.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить системное воздействие ингибиторов ангиогенеза для изучения их безопасности, эффективности, возможного влияния на функцию яичников и эндометрия.

Конфликт интересов отсутствует.