Эндометриоз — хроническое эстрогензависимое заболевание, при котором за пределами полости матки происходит доброкачественное разрастание ткани, по морфологическим и функциональным свойствам подобной эндометрию. Гипотезы о том, почему эндометриоз приводит к бесплодию или снижает фертильность, до настоящего времени остаются противоречивыми. До настоящего времени этиология эндометриоза не установлена. Из предложенных многочисленных гипотез ни одна не стала окончательно доказанной и общепринятой. Лидирующей до сих пор является теория ретроградной менструации, впервые описанная J. Sampson (1920). Очевидно, что сама по себе ретроградная менструация не способна вызвать эндометриоз. Для этого нужны более сложные предрасполагающие патофизиологические процессы.

В последнее время изучается новая ветвь этой теории, которая подразумевает, что ключевым патогенным механизмом служит трансформация мезотелия брюшины в мезенхимальную ткань, так называемый эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП). При этом клетки теряют эпителиальные свойства и взамен приобретают свойства мезенхимальных клеток [1—3].

Доказательством этому служит повышение мезенхимальных маркеров, таких как N-кадгерин, актин, виментин, фибронектин, и снижение эпителиальных, таких как E-кадгерин, десмоплакин, муцин-1, окклюдин и клаудин, в эндометриоидных очагах на брюшине и в яичниках [4].

E-кадгерин представляет собой трансмембранный гликопротеин, который опосредует кальцийзависимую гомофильную межклеточную адгезию. Подавление экспрессии Е-кадгерина приводит к дисфункции межклеточной адгезии и прогрессированию эндометриоза. Окклюдин и клаудин также являются важными факторами в поддержании плотных межклеточных контактов и обеспечении барьерной функции [5]. Дисфункция остальных маркеров активно изучается в онкогенезе, и не до конца выяснена их роль в поддержании эндометриоза [4, 5].

В отсутствие мезотелиального барьера упрощается адгезия клеток эндометрия к брюшине, что создает предпосылки для развития эндометриоидных поражений.

Еще одним из ключевых механизмов распространения эндометриоидных очагов при ЭМП служит устойчивость клеток к аноикису, который представляет собой частный случай апоптоза, возникающий в ответ на утерю контакта клетки с субстратом или неправильную адгезию, что и происходит при ретроградной менструации [4]. В норме клетки эндометрия, отрываясь от внеклеточного матрикса, подвергаются апоптозу и гибнут; при развитии устойчивости к аноикису этого не происходит и эктопические очаги распространяются по брюшине. Так, при злокачественных процессах данный механизм способствует развитию метастазов [5].

На сегодняшний день обнаружено три типа ЭМП. Первый тип ЭМП является физиологическим процессом, участвующим в нормальном эмбриогенезе. ЭМП 2-го типа возникает в ответ на хроническое воспаление и способствует развитию фиброза. ЭМП 3-го типа участвует в ангиогенезе и признан основной причиной метастазирования злокачественных опухолей. Вероятно, в развитии эндометриоза принимают участие ЭПМ 2-го и 3-го типов [4, 5].

Процесс ЭМП в основном изучается в области онкологии, и на сегодняшний день мало исследована его роль в развитии эндометриоза и связанного с ним бесплодия. Точные пути передачи сигналов ЭМП в эндометриоидных клетках не изучены, неизвестно, какие конкретно типы ЭМП и в какой последовательности задействованы в образовании эндометриоидных поражений. Требуются дальнейшие исследования данных механизмов и их роли в снижении фертильности при беременности.

Если рассматривать эндометриоз как мультифакториальное заболевание, то, помимо генетических, в его развитии важна роль средовых факторов, которые как сами по себе, так и посредством активации эпигенетических процессов приводят к развитию и прогрессированию эндометриоза и связанного с ним бесплодия. К таким факторам в первую очередь можно отнести окислительный стресс и иммунную дисфункцию.

В настоящее время широко признано, что окислительный стресс, определяемый как дисбаланс между активными формами кислорода (АФК) и антиоксидантами, может быть вовлечен в патофизиологию эндометриоза и связанного с ним бесплодия [6—8]. АФК являются посредниками, образующимися при нормальном кислородном обмене, и медиаторами воспаления, которые, как известно, модулируют пролиферацию клеток. Антиоксидантная система представлена широким спектром факторов, таких как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза, а также витаминами E и C, которые инактивируют выработку АФК и восстанавливают повреждения клеток [6]. Макрофаги, эритроциты и клетки эндометрия, которые трансплантируются в брюшную полость посредством ретроградной менструации, являются индукторами окислительного стресса; следовательно, перитонеальная продукция АФК может быть вовлечена в развитие эндометриоза [6].

Недавние исследования привлекли внимание к роли измененного метаболизма железа в развитии эндометриоза. У пациенток с эндометриозом происходит перегрузка железом в тканях брюшной полости, усиленный метаболизм которого сидерофагами приводит к повышенному образованию АФК.

Исследования на мышиной модели показали, что эпителиальные клетки в эндометриоидных поражениях увеличивают пролиферативную активность после инъекции эритроцитов, тогда как введение десферриоксамина, хелатора железа, ингибирует этот процесс.

Продукция АФК при перегрузке железом вызывает увеличение продукции транскрипционного фактора NF-каппа B в перитонеальных макрофагах, что приводит к провоспалительным и ангиогенным эффектам [6, 7].

Содержание маркеров окислительного стресса исследовано в сыворотке, перитонеальной и фолликулярной жидкостях, тканях яичника и эндометрия у женщин с эндометриозом.

В сыворотке крови женщин, больных эндометриозом, обнаружено повышенное содержание маркеров окислительного стресса, таких как белок теплового шока HSP 70, малоновый диальдегид (MDA), гидроперекиси липидов (LOOH), а также окисленные липопротеины низкой плотности (ЛПНП) [7]. Напротив, содержание антиоксидантов, таких как параоксоназа 1-го типа и супероксиддисмутаза, понижено, что свидетельствует о снижении антиоксидантной способности [8]. Однако концентрации витамина E и каталазы, которые также являются природными антиоксидантами, повышены в сыворотке крови женщин с эндометриозом. Этот факт требует детальных исследований и объяснения [9, 10].

В перитонеальной жидкости больных эндометриозом обнаружены высокие уровни продуктов окисления белков, нитритов и нитратов, а также окисленных ЛПНП. Как и в крови, обнаружено повышение уровней MDA и LOOH [11].

Другими маркерами окислительного стресса, обнаруженными в перитонеальной жидкости у женщин с эндометриозом, являются 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, который является окисленным производным дезоксигуанозина, 8-изопростан, 8-изо-простагландин F2α и 25-гидроксихолестерин.

Фолликулярная жидкость играет решающую роль в репродуктивной деятельности ооцитов. Дисбаланс между АФК и антиоксидантными системами в фолликулярной жидкости может быть причиной аномального развития ооцитов, вызывая повреждение их ДНК, цитоскелета и клеточной мембраны, что приводит к снижению их качества и бесплодию, связанному с эндометриозом [7].

В фолликулярной жидкости больных эндометриозом обнаружены более высокие уровни MDA, оксида азота и 8-гидрокси-2’-дезоксигуанозина. Обнаружено, что высокие концентрации оксида азота соответствовали незрелым ооцитам и эмбрионам низкого качества. Отмечено, что уровни антиоксидантов, таких как SOD, каталаза, глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза, в фолликулярной жидкости женщин с эндометриозом снижены. Концентрации витаминов A, C и E также значительно снижены. Интересно, что содержание маркеров окислительного стресса и антиоксидантов у пациенток с односторонней эндометриомой схожи с их содержанием у пациенток контрольной группы [12, 13].

В ткани яичника у женщин с эндометриозом обнаружено повышенное содержание таких маркеров окислительного стресса, как нитротирозин и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин [14]. В клетках эутопического эндометрия обнаружена высокая концентрация супероксидных анионов, что также говорит о воздействии на него активных форм кислорода.

Окислительный стресс при эндометриозе может приводить к бесплодию различными путями, влияя на созревание ооцитов, стероидогенез в яичниках, овуляцию, имплантацию, образование бластоцисты, лютеолиз и поддержание лютеиновой системы в раннем сроке беременности [15].

АФК повреждают микротрубочки веретена деления ооцитов, а также блокируют образование новых микротрубочек, нарушая деление и сегрегацию хромосом в процессе мейоза [16, 17].

Экспериментальные доказательства нарушения сегрегации хромосом, вызванного окислительным стрессом в ооцитах дрозофилы, опубликованы A. Perkins и соавт. [18]. Показано, что подавление генов, кодирующих выработку супероксиддисмутазы, индуцирует нерасхождение хромосом во время мейоза.

В ряде исследований [19, 20] выявлены смещение веретена деления и анеуплоидия в ооцитах мышей, подвергшихся воздействию АФК.

B. Mihalas и соавт. [21] изучали влияние на ооциты перекиси водорода различной концентрации во время созревания in vitro и показали дозозависимое увеличение числа смещенных хромосом, аномалий веретена деления и анеуплоидии в обработанных ооцитах.

Ряд исследований [22—24] показал способность антиоксидантов, включая витамин С, витамин Е, α-липоевую кислоту, ацетилкарнитин, ресвератрол и N-ацетилцистеин, защищать ооциты от повреждения геномной ДНК, дисфункции митохондрий, аномальной морфологии веретена деления и анеуплодий.

С. He и соавт. [25] показали, что митохондрии ооцитов мыши продуцируют мелатонин, который обладает антиоксидантными свойствами. Обработка ооцитов мелатонином in vitro снижает выработку АФК и ингибирует образование 8-гидрокси-2’-дезоксигуанозина. Это увеличивает количество копий митохондриальной ДНК, уменьшает долю ооцитов с аберрациями веретена деления, а бластоцисты из оплодотворенных ооцитов, которые обработаны мелатонином, имеют более высокое качество.

Окислительный стресс оказывает неблагоприятное воздействие не только на развитие ооцитов, но и на сперматозоиды человека. В 1998 г. доказано, что прооксидантная ферментная система ксантин-ксантиноксидаза вызывает повышенную фрагментацию ДНК сперматозоидов человека.

Проведенное в Иране рандомизированное, тройное слепое плацебо-контролируемое клиническое исследование [26], в котором изучалось влияние антиоксидантов на сперматограмму у бесплодных мужчин, показало, что альфа-липоевая кислота способна увеличить подвижность спермотозоидов и их количество.

Доказано, что АФК препятствуют нормальному развитию эмбрионов, оказывая эмбриотоксическое и тератогенное действие. В 2 исследованиях культивируемые зиготы мышей обрабатывали перекисью водорода, и показано, что у обработанных зигот наблюдалось нарушение активации контрольной точки G2/M в клеточном цикле, приводящее к снижению скорости бластуляции и увеличению числа апоптозов [27, 28].

Таким образом, окислительный стресс при эндометриозе может приводить к бесплодию различными путями. Однако требуются дальнейшие исследования относительно точных механизмов воздействия АФК на гаметы и эмбрионы, а также возможных методов устранения этих механизмов.

Хорошо известно, что иммунная система женщин с эндометриозом является дисфункциональной. При эндометриозе так или иначе изменена функция множества типов иммунных клеток, включая нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки, натуральные киллеры, Т-хелперы и В-лимфоциты. Кроме того, содержание цитокинов и хемокинов, участвующих в воспалении, ангиогенезе и пролиферации, повышено в плазме и перитонеальной жидкости больных эндометриозом. Предполагается, что такая местная и системная воспалительная среда вызывает основные симптомы эндометриоза — боль и бесплодие [29].

S. Monsanto и соавт. [30] в исследовании на 43 женщинах с лапароскопически подтвержденным эндометриозом продемонстрировали, что концентрация воспалительных цитокинов, таких как гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), IL-2, IL-8 и IL-10 в перитонеальной жидкости и плазме значительно снизилась после удаления эндометриоидных очагов.

В стремлении понять патогенез бесплодия при эндометриозе S. Ahn и соавт. [31] провели молекулярное профилирование для выявления дифференциальной экспрессии генов в эутопическом эндометрии и эндометриоидных очагах у бесплодных женщин с эндометриозом (8 образцов) и в эутопическом эндометрии бесплодных пациенток без эндометриоза, перенесших перевязку маточных труб (8). Из 539 профилированных генов, связанных с иммунным воспалением, обнаружены значительные различия в экспрессии 396 генов в эктопических очагах и 91 гена в эутопическом эндометрии больных эндометриозом по сравнению с эндометрием у женщин контрольной группы. Дифференциально экспрессируемые гены преимущественно вовлечены в клеточную адгезию, цитокин-цитокиновое взаимодействие, апоптоз и децидуализацию. В частности, гены, участвующие в передаче цитокин-цитокиновых сигналов, включая IL18, IL18R1, IL18RAP, CCL5, CCR2 и S100A8, гены семейства фактора некроза опухоли (TNF), включая FAS TNFRSF1B, TNFSF13B, TNFSF8, TNFSF4, TNFSF12 и CD27, гены, связанные с поверхностными маркерами иммунных клеток, включая CD4, CD45R0, CD8A, CD40 и CD48, а также гены молекул клеточной адгезии, такие как ICAM-1 и VCAM-1, имели более высокую экспрессию в эктопических очагах по сравнению как с эутопическим эндометрием от тех же пациенток, так и с контрольными образцами эндометрия [31].

Следует отметить, что гены провоспалительных цитокинов и хемокинов, включая CXCL1, CX3CL1, CXCL9, CXCL10, IL-32, CXCR2, IL-7R, и молекул адгезии, включая ICAM3 и SELL, имели более высокую экспрессию в эутопическом эндометрии бесплодных женщин с эндометриозом по сравнению с контролем [31].

К клеточным компонентам иммунной системы относятся натуральные клетки-киллеры матки (uNK), которые представляют собой подмножество NK-клеток, находящихся в матке и играющих важную роль в наступлении беременности и процессах плацентации. E. Giuliani и соавт. [32] в исследовании, включавшем 61 женщину с бесплодием либо привычным невынашиванием беременности, 36 из которых имели эндометриоз, подтвержденный при лапароскопии, а также 10 фертильных женщин без эндометриоза, указали на повышенную инфильтрацию цитотоксическими клетками CD16+ эутопического эндометрия пациеток с бесплодием и эндометриозом по сравнению с фертильным контролем.

U. Thiruchelvam и соавт. [33] в своем исследовании, в которое вошли 36 женщин с бесплодием, ассоциированным с эндометриозом, и 9 фертильных женщин, показали, что фертильные пациентки имеют более зрелые клетки uNK, тогда как у паценток с бесплодием и эндометриозом обнаруживаются незрелые популяции uNK-клеток. Однако добавление фактора роста стволовых клеток (SCF) к клеткам-предшественникам эндометрия in vitro восстанавливало созревание клеток uNK.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы точно понять, почему клетки uNK не созревают у пациенток с бесплодием, ассоциированным с эндометриозом, и как это влияет на фертильность в целом.

По данным V. Young и соавт. [34], у женщин с эндометриозом отмечено повышение в перитонеальной жидкости трансформирующего фактора роста β (TGF-β), который является представителем цитокинов и участвует в регуляции клеточной пролиферации и дифференцировки, что, вероятно, вносит свой вклад в процесс эпителиально-мезенхимального перехода.

В недавних исследованиях изучено влияние семенной жидкости на развитие эндометриоза in vitro и in vivo на мышиной модели. Эндометриоидные ксенотрансплантаты, подвергшиеся воздействию семенной жидкости, увеличивались в объеме в 8 раз и в массе в 4,3 раза в течение 14 дней по сравнению с ксенотрансплантатами без обработки. Вероятно, негативное воздействие семенной жидкости обусловлено высоким содержанием в ней TGF-β, приводящим к стимуляции выработки провоспалительных цитокинов IL-1β, GM-CSF и ростсвязанного онкогена (GRO). Следовательно, учитывая данные последних исследований, незащищенный половой акт повышает риск развития и прогрессирования эндометриоза [35, 36].

Отрицательное влияние иммунной дисфункции на качество ооцитов и эмбрионов у пациенток с эндометриозом продемонстрировано в исследовании A. Singh и соавт. [37], в котором оценено содержание различных цитокинов в фолликулярной жидкости и сыворотке пациенток с эндометриозом (n=200) и без него (n=140), прошедших процедуру экстракорпорального оплодотворения. Провоспалительные цитокины IL-8, IL-12 и ангиогенный фактор адреномедуллин, содержание которых значительно повышено у пациенток с эндометриозом, определены как наиболее важные факторы, отрицательно коррелирующие со зрелостью ооцитов и качеством эмбрионов.

Негативное влияние перитонеальной среды больных эндометриозом на качество ооцитов доказывает и экспериментальное исследование B. Jianini и соавт. [38], в котором коровьи ооциты культивировали в перитонеальной жидкости больных эндометриозом и фертильных женщин. Доля мейотически нормальных ооцитов была значительно ниже после культивации в 1% (62,50%) и 10% (56,25%) растворах перитонеальной жидкости бесплодных женщин с эндометриозом по сравнению с культивацией в 1% (78,57%) и 10% (84,61%) растворах перитонеальной жидкости фертильных женщин (р<0,01).

Однако обработка дексаметазоном уменьшала наблюдаемый эмбриотоксический эффект перитонеальной жидкости бесплодных женщин с эндометриозом, что показано в исследовании R. Heitmann и соавт. [39] на мышиной модели. Это говорит о важной роли воспалительного компонента в формировании эмбриотоксичности перитонеальной жидкости у пациенток с эндометриозом.

Изучение токсичности перитонеальной жидкости больных эндометриозом имеет этические ограничения, поскольку вмешательство в состояние человеческих эмбрионов нарушает моральные и этические нормы.

Несмотря на несомненную роль иммунной дисфункции в развитии эндометриоза и связанного с ним бесплодия, большинство имеющихся на сегодняшний день исследований являются описательными и не объясняют точных патогенетических механизмов воздействия иммунных нарушений на фертильность, что говорит о необходимости дальнейшего изучения данной проблемы.

Таким образом, в развитии эндометриоза и связанного с ним бесплодия задействованы как генетические, так и средовые факторы, к которым в первую очередь относятся окислительный стресс и иммунная дисфункция. Имеющиеся данные о том, что различные подтипы эндометриоза (легкие и тяжелые формы) имеют разное генетическое происхождение, могут свидетельствовать о различном происхождении ассоциированного с бесплодием и не ассоциированного с ним эндометриоза. На основании анализа результатов исследований можно сделать вывод, что иммунная дисфункция и окислительный стресс, сопровождающие эндометриоз, помимо индукции эпигенетических воздействий, сами по себе участвуют в развитии бесплодия. Соответственно можно предположить, что измерение уровня биомаркеров окислительного стресса и иммунной дисфункции у пациенток с эндометриозом может быть полезным для определения риска развития бесплодия и выбора тактики лечения. На сегодняшний день данные предположения остаются лишь на уровне гипотез и требуют доказательных крупномасштабных исследований.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Н.В., О.А.

Сбор и обработка материала — О.А., Е.О., А.А.

Написание текста — О.А., Е.О., А.А.

Редактирование — Н.В.

Источник финансирования. Работа выполнена в ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, Екатеринбург, Россия, в рамках федерального государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации по научно-исследовательской работе.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of ineterest.

Сведения об авторах

Башмакова Н.В. — д.м.н., проф., заслуженный врач Российской Федерации, Главный акушер-гинеколог Уральского федерального округа, главный научный сотрудник, заведующая отделением вспомогательных репродуктивных технологий ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, Екатеринбург; e-mail: bashmakovanv@niiomm.ru; https://orcid.org/0000-0001-5746-316X

Мелкозерова О.А. — д.м.н., и.о. заместителя директора института по науке, руководитель отделения сохранения репродуктивной функции, ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, Екатеринбург, Россия; e-mail: abolmed1@mail.ru; https://orcid.org/0000 -0002-4090-0578

Михельсон А.А. — д.м.н., ведущий научный сотрудник, заведующий отделением гинекологии, ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, Екатеринбург, Россия; e-mail: ann_lukach@list.ru; https://orcid.org/0000-0003-1709-6187

Окулова Е.О. — врач акушер-гинеколог отделения сохранения репродуктивной функции ФГБУ «Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества» Минздрава России, Екатеринбург, Россия; e-mail: cat93_07@mail.ru

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Башмакова Н.В., Мелкозерова О.А., Михельсон А.А., Окулова Е.О. Роль средовых факторов в патогенезе бесплодия, ассоциированного с генитальным эндометриозом (обзор литературы). Проблемы репродукции. 2019;25(5):-48. https://doi.org/10.17116/repro201925051

Автор ответственный за переписку: Окулова Е.О. —
e-mail: cat93_07@mail.ru

Автор, ответственный за переписку: Смирнова Т.Л. —
e-mail: tlsmr@mail.ru