Введение

Преждевременная недостаточность яичников (ПНЯ) является одной из основных причин женского бесплодия [1—5]. Это тяжелое состояние, которое поражает от 1 до 3,7% женщин детородного возраста во всем мире и приводит к необходимости более широкого использования методов вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), таких как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) [6, 7]. ПНЯ характеризуется нарушением менструального цикла (аменореей или олигоменореей), повышением уровня гонадотропинов и низким содержанием эстрадиола. Диагностические критерии ПНЯ включают олиго/аменорею в течение как минимум 4 мес и два измерения уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ >25 МЕ/л) с интервалом более 4 нед [7]. В настоящее время предложено несколько методов лечения данного состояния, в том числе рекомендованный и запатентованный Л.В. Адамян и соавт. (2019) «Одноэтапный хирургический метод активации функции яичников для лечения преждевременной недостаточности яичников и восстановления овариальной функции» [1, 2, 6].

ПНЯ представляет собой генетически гетерогенное заболевание со сложной молекулярной этиологией. Однако генетические причины остаются неизвестными у большинства пациенток [3, 4]. Около 20—25% случаев ПНЯ связано с генетическими заболеваниями, включая хромосомные аномалии и моногенные причины [8].

Цель обзора — выполнить анализ современных данных о генетических аспектах ПНЯ для выявления факторов риска, ранней диагностики и своевременной реализации репродуктивной функции у пациенток данной когорты.

Материал и методы

Данный обзор литературы включает в себя клинические исследования, направленные на изучение генетических аспектов ПНЯ. Нами проведен поиск данных в электронных системах PubMed и Cochrane Library по следующим ключевым словам: «POI», «premature ovarian failure», «genetics», «early menopause». Осуществлен полнотекстовый анализ выбранных исследований, в результате которого отобраны подходящие исследования по абстракту и названию. Кроме того, просмотрены списки литературы для поиска дополнительных источников.

В результате поиска обнаружено 23 574 исследования. Далее 95 статей подвергнуты скринингу. В результате полнотекстового анализа для качественного синтеза отобраны 50 описаний исследований.

Результаты

Хромосомные аномалии при преждевременной недостаточности яичников

Немаловажную роль в этиологии ПНЯ играют хромосомные аномалии. Наиболее частыми состояниями, связанными с ПНЯ, являются синдром Тернера и премутация в гене FMR1 (ген ломкой X-хромосомы) [9]. При хромосомных аномалиях в раннем развитии наблюдается истощение примордиальных фолликулов, результатом которого является ПНЯ [10].

Синдром ломкой X-хромосомы (FXS)

Премутация гена FMR1 (ломкой X-хромосомы, fragile X) является наиболее распространенным генетическим фактором, связанным с ПНЯ [7]. Синдром ломкой X-хромосомы возникает при экспансии тринуклеотидных повторов CGG (>200) в нетранслируемой области FMR-1 и последующем гиперметилировании повторов CGG, т.е. CpG-островков в их составе. Если количество повторов варьирует между 55 и 200, то такое состояние называется премутацией и приводит к ПНЯ, ассоциированной с синдромом ломкой X-хромосомы (FXPOI), и синдрому тремора/атаксии, связанному с этой же хромосомной аномалией.

В описании клинического случая K. Subramaniam и соавт. представили пациентку 20 лет с жалобами на задержку развития молочных желез и скудные менструации. Лабораторные данные: уровень ФСГ 68 ЕД/л и лютеинизирующего гормона 46 ЕД/л, кариотип 46, XX в 30 метафазах. По результатам полимеразной цепной реакции с тройным повтором (TP-PCR) для обнаружения премутаций в гене Fragile X Mental Retardation 1 (FMR-1) обнаружен 134—151 повтор CGG и диагностирована ПНЯ, связанная с ломкой X-хромосомой (FXPOI) [11].

Целью метаанализа, выполненного J. Huang и соавт., был поиск связи между распространением CGG-повторов и риском ПНЯ. В данный метаанализ включено 18 исследований типа «случай—контроль» и когортных исследований с участием 3022 пациенток с ПНЯ и 8461 женщин контрольной группы. В результате выяснено наличие тесной связи между премутацией гена FMR1 и ПНЯ и отсутствие корреляции между длиной повтора гена FMR1 и тяжестью ПНЯ [12]. Исследование C. Ramos и соавт. включало 52 пациентки со средним возрастом 35,8±3,97 года. У 50 (96,1%) пациенток имелись нормальные аллели с 18—43 повторами CGG. У 2 (3,8%) пациенток обнаружены мутации в гене FMR1 [13].

В исследование A. Neves и соавт. включены 94 пациентки со средним возрастом наступления менопаузы 36 лет. Распространенность хромосомных аномалий составила 16,5% (14/85), большинство (78,6%) из них связано с X-хромосомой. Распространенность премутации FMR1 составила 6,7% (6/90). Распространенность кариотипических аномалий или премутации FMR1 существенно не отличалась между семейными и спорадическими случаями данного заболевания. Ни хромосомные аномалии, ни премутация FMR1 не влияли на возраст наступления менопаузы или уровни фолликулостимулирующего гормона при постановке диагноза у пациенток с преждевременной недостаточностью яичников [14].

В ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России С.Д. Рштуни и соавт. проведено проспективное одноцентровое исследование серии случаев ПНЯ [15]. В выборку включены 90 женщин в возрасте от 18 до 39 лет (средний — 33,5 года) с ПНЯ, которым проведено определение CGG-повторов в гене FMR1. На втором этапе исследования проведено изучение количества CGG-тринуклеотидов 27 детей, рожденных от носительниц аномального количества триплетных CGG-повторов в гене FMR1. В 66,7% случаев у потомства выявлены различные числовые нарушения в гене FMR1. В 7,4% (2/27) случаев наблюдался неблагоприятный исход наследования за счет формирования у детей синдрома Мартина—Белл (синдром ломкой X-хромосомы) вследствие экспансии тринуклеотидных повторов от носительниц премутационных аллелей. Стабильное наследование премутации в гене FMR1 наблюдалось в 22,2% (6/27) случаев, при этом у девочек, по сравнению с матерями, отмечен более тяжелый фенотип ПНЯ с ранним дебютом заболевания.

G. Utine и соавт. пришли к выводу, что более высокие показатели FXPOI у пациенток — носителей премутации могут быть отражением более раннего среднего возраста менопаузы и более высоких диагностических показателей ПНЯ у здоровых в остальном женщин [16]. Поскольку ПНЯ гораздо чаще встречается среди носителей премутаций, чем в общей популяции, рекомендуется включить тестирование на экспансию повторов CGG в FMR1 женщинам с ПНЯ.

Синдром Тернера

Синдром Тернера — редкое состояние у женщин, связанное с полной или частичной потерей одной X-хромосомы, часто с мозаичным кариотипом. Синдром Тернера связан с низкорослостью, задержкой полового созревания, дисгенезией яичников, гипергонадотропным гипогонадизмом, бесплодием, врожденными пороками сердца, эндокринными нарушениями, такими как сахарный диабет 1-го и 2-го типов, остеопорозом и аутоиммунными заболеваниями [17]. Дисфункция яичников является одной из наиболее частых особенностей женщин с синдромом Тернера. Уменьшение количества половых клеток нарушает развитие примордиальных фолликулов и тем самым приводит к образованию недифференцированных соединительнотканных тяжей [18]. Синдром Тернера имеет много отличительных признаков, включая недостаточность функции яичников, и является наиболее распространенной генетической причиной ПНЯ, на которую приходится 4—5% всех случаев данного заболевания [19, 20]. Синдром Тернера является наиболее частой цитогенетической причиной ПНЯ. J. Baek и соавт. описали клинический случай 16-летней девушки со вторичной аменореей, которая сохранялась в течение года. Лабораторные данные: ФСГ — 66 мМЕ/мл, уровни эстрадиола и антимюллерова гормона снижены — <10 и 0,02 пг/мл, соответственно. Генетический анализ показал кариотип 46, XX. При осмотре не было никаких внешних признаков синдрома Тернера (это перепончатая шея, опущенная линия роста волос или вальгусная деформация локтевого сустава). Наружные половые органы пациентки выглядели нормально, вторичные половые признаки оценены как стадия Таннера III в отношении развития молочных желез (увеличение грудных желез и ареол без выделения их контуров, появление окрашивания ареолы) и стадия Таннера II в отношении лобковых волос (редкие, длинные, прямые или слегка вьющиеся волосы, непигментированные, локализуются на половых губах). Авторы продемонстрировали новую хромосомную структурную аномалию i(Xq)-типа, связанную с диагнозом ПНЯ [21].

Моногенные причины преждевременной недостаточности яичников

Помимо хромосомных аномалий, причиной ПНЯ могут являться также патогенные варианты в отдельных генах. В настоящее время основным методом изучения моногенной этиологии ПНЯ является полноэкзомное секвенирование. Гены, ассоциированные с ПНЯ, как правило, кодируют белки, участвующие в репликации и репарации ДНК, являющиеся транскрипционными факторами, сигнальными молекулами или рецепторами, которые принимают участие в формировании фолликулов или же в посттранскрипционных процессах [5, 8, 10].

NR5A1

Некоторые гены, вызывающие ПНЯ, участвуют в гонадогенезе. Например, ген NR5A1 кодирует стероидогенный фактор 1-го типа, который представляет собой ядерный рецептор, регулирующий развитие надпочечников и репродуктивной системы. Мутации в NR5A1 могут вызывать ряд аномалий яичников, включая 46, XX дисгенезию гонад и ПНЯ [7, 22]. NR5A1 является ключевым геном, необходимым для функционирования гонад, а варианты мутаций в нем связаны с широким фенотипическим спектром нарушений полового развития и обнаруживаются у 0,26—8% пациенток с ПНЯ. S. Jaillard и соавт. провели анализ NR5A1, поскольку ведутся споры о степени участия NR5A1 в патогенезе дисфункции яичников. Изучена когорта из 142 пациенток, в которую входили пациентки с ПНЯ, сниженным овариальным резервом или идеопатическим бесплодием, связанным с нормальной функцией яичников. У пациенток из когорты с диагнозом ПНЯ обнаружены редкие варианты p.Val15Met [22]. J. Bertrand-Delepine и соавт. подчеркивают важность скрининга вариантов NR5A1 для женщин с ПНЯ, члены семьи которых страдают нарушениями, связанными с развитием гонад [23]. Однако имеются противоречивые данные. L. Ramos и соавт. исследовали генетические варианты некоторых генов у пациенток с ПНЯ. Определенные варианты NR5A1 (p.Ser54Arg, p.Pro198Leu, p.Pro129Leu и p.Gly123Ala), обнаруженные у пациенток с ПНЯ, не являются специфичными, а также не была подтверждена патогенность некоторых мутаций, таких как c.437G>C, IVS4-20C>T [7].

FOXL2

FOXL2 — ген, необходимый при гонадогенезе. Мутации гена FOXL2 вызывают синдром блефарофимоза—птоза—обратного эпикантуса (BPES) и могут быть связаны с преждевременной недостаточностью яичников [24]. N. Thanatsis и соавт. в результате своего исследования предполагают возможную роль Foxo3a, FoxL2 и p27 в патогенезе ПНЯ у человека, что может иметь большое диагностическое и терапевтическое значение [25].

W. Luo и соавт. пришли к выводу, что в общей сложности 14,4% (72/500) пациенток несли 61 патогенный или вероятно патогенный вариант мутации в 19 генах в панели [26]. Следует также отметить, что 58 вариантов (95,1%, 58/61) впервые выявлены у пациенток с ПНЯ, FOXL2 имел самую высокую частоту выявления (3,2%, 16/500).

BMP и GDF9

Гены BMP и GDF9 являются фундаментальными во время эмбриогенеза и играют важную роль в аспектах развития и биологии репродуктивной системы [27]. Костный морфогенетический белок 15 (BMP15) и фактор дифференцировки роста 9 (GDF9) — это гены, которые являются важными членами суперсемейства TGF-β, кодирующие белки, секретируемые ооцитами в фолликулах яичников. Они способствуют созданию среды, поддерживающей отбор и рост фолликулов. Их основные функции включают регуляцию клеточной пролиферации/дифференцировки, выживания/атрезии фолликулов и созревания ооцитов [28].

Цель исследования L. Renault и соавт. — идентификация и проверка функции новых вариантов последовательностей в двух генах, играющих ключевую роль в физиологии яичников млекопитающих, BMPR1A и BMPR1B (кодирующих рецептор костного морфогенного белка), ведущих к ПНЯ [29]. Результаты данного исследования впервые раскрывают связь между вариантами BMPR1A, BMPR1B и происхождением ПНЯ. Авторы считают, что варианты BMPR1A и BMPR1B представляют собой генетические биомаркеры происхождения ПНЯ и имеют клиническое значение.

I. Beau и соавт. обнаружили гетерозиготные варианты в генах, кодирующих рецепторы BMP (BMPR1A и BMPR1B), у 3 женщин с ПНЯ [30]. Два гомозиготных варианта GDF9 (c.783delC и c.604C>T, p.Gln202) обнаружены у женщины и у 2 сестер с ПНЯ [31, 32].

Исследование T. Zhang и соавт. выявило новые биаллельные варианты c.791G>A и c.1076C>T BMP15 у 2 сестер с ПНЯ. Оба варианта миссенс-мутаций снижали уровень белка BMP15 и нарушали его функцию BMP15, стимулируя пролиферацию клеток гранулезы in vitro. В совокупности эти результаты обеспечивают новую молекулярно-генетическую основу и потенциальный патогенез вариантов BMP15 при ПНЯ [33].

В работе F. Orsolini и соавт. у 7% пациенток с ПНЯ выявлена премутация в гене FMR1, а также описана новая мутация в гене BMP15 [34]. Авторы также выявили гетерозиготные варианты BMP15 (p.N103K, p.M184T) у пациенток с ПНЯ [35, 36].

HFM1

HFM1 находится в регионе 1p22 и кодирует фермент хеликазу ДНК, которая экспрессируется только в яичниках и яичках. Выполнено много исследований, демонстрирующих связь между HFM1 и ПНЯ. J. Zhe и соавт. провели полноэкзомное секвенирование в когорте китайских пациенток с ПНЯ, в которую включены пробанд и мать, и обнаружили новую миссенс-мутацию HFM1 (c.3470G>A), которая может влиять на транскрипцию мРНК, однако роль миссенс-мутации HFM1 в белках требует дальнейшего изучения [37].

У 1 из 24 пациенток с ПНЯ в исследовании H. Liu и соавт. обнаружены два варианта мутаций в HFM1 (c.3100G>A и c.1006+1G>T) [38]. В 2020 г. H. Wang и соавт. были первыми, кто продемонстрировал, что HFM1 собирается на полюсе веретена деления и отвечает за его нормальное формирование и функционирование мейоза в ооцитах самок мышей посредством поддержания нормальной активности белков GM130 и p-Mapk [39].

Гены ингибина

Гены ингибина можно разделить на два типа: ингибин альфа (INHA) (2p35) и ингибин бета (INHB), который включает ингибин бета A (INHBA) (7p15-p13) и ингибин бета B (INHBB) (2cen-q13). Они кодируют соответствующие субъединицы, образуя две формы димерных гликопротеинов (ингибин A и ингибин B), принадлежащих к семейству трансформирующих факторов роста-бета (TGF-β) [40].

В недавнем исследовании показано, что как гомозиготные, так и гетерозиготные варианты c.769G>A INHA коррелируют у пациенток с ПНЯ из когорты. Это исследование также показало повышенный уровень ФСГ у пациенток с ПНЯ, что вызвало ускоренное рекрутирование фолликулов и преждевременную потерю пула фолликулов [41].

У мышей с ПНЯ снижены уровни INHBB и FSHR в яичниках. После лечения мезенхимальными стволовыми клетками человеческой плаценты (hPMSC) количество INHBB и FSHR значительно увеличилось, приблизившись к нормальному уровню [42]. Это исследование направлено на изучение влияния лечения с применением hPMSC (при введении в хвостовую вену) на мышей с ПНЯ, вызванной химиотерапией. После лечения с применением hPMSC апоптоз гранулезных клеток уменьшился, а также отмечено восстановление уровней ФСГ и эстрадиола у мышей с ПНЯ, вызванной химиотерапией. Применение стволовых клеток является одним из экспериментальных методов лечения ПНЯ. Так, A. Buigues и соавт. использовали введение стволовых клеток костного мозга (СККМ) мышам с ПНЯ через хвостовую вену [43]. В результате наибольшие транскриптомные изменения наблюдались на 14-й день в группе СККМ, влияя на регуляцию паракринных факторов, таких как KITLG, THBS1, SERPINF1 и TIMP2. Данные протеомики подтвердили изменения в сигнальном пути FoxO. После лечения с применением СККМ 35 генов активированы, в том числе PIK3R1 — фосфоинозитид-З-киназа регуляторная субъединица 1; BCL2 — B-клеточная CLL/лимфома 2 и др.

Галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза (GALT)

Классическая галактоземия вызывается мутациями в GALT — гене, кодирующем фермент галактозо-1-фосфатуридилилтрансферазу [44]. Двумя другими ферментами являются галактокиназа (GALK) и УДФ-галактозо-4-эпимераза (GALE). Функциональные нарушения любого из этих трех ферментов могут привести к нарушению метаболизма галактозы и в конечном итоге к галактоземии [45]. Классическая галактоземия и галактоземия Дуарте вызываются мутациями в GALT. Являясь симптомом гипергонадотропного гипогонадизма, ПНЯ — одно из отдаленных осложнений классической галактоземии, в то время как у пациенток с галактоземией Дуарте она не наблюдалась [46, 47]. Кроме того, распространенность ПНЯ у пациенток с классической галактоземией высока. Более 90% пациенток с классической галактоземией имели признаки ПНЯ [48].

До настоящего времени точный механизм ПНЯ при галактоземии не обнаружен. Однако в исследованиях, проведенных за последние несколько лет, выявлено множество потенциальных механизмов, в том числе: (1) повреждение яичников, вызванное токсическими эффектами накопленных галактоз и/или их метаболизма; (2) изменение функции ФСГ в результате нарушения гликозилирования; (3) дефекты развития фолликулов, функций зародышевых клеток и стероидогенеза из-за низкого уровня УДФ-глюкозы (УДФ-Glc), пирофосфорилазы и УДФ-галактозы (УДФ-Гал); (4) аберрация клеточных сигнальных путей, таких как сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR; (5) эпигенетические механизмы [49—51].

У пациенток с ПНЯ, как правило, отмечается низкая (5—10%) частота наступления беременности, вместе с тем женщины с ПНЯ и галактоземией все же могут забеременеть спонтанно [52]. Частота наступления беременности у женщин с классической галактоземией и ПНЯ была выше, чем у женщин с ПНЯ любой другой этиологии. Этот сдвиг парадигмы имеет большое значение для консультирования по вопросам фертильности и потенциального применения методов ее сохранения [53].

NOBOX

NOBOX — овариальный гомеобокс-ген, экспрессирующийся в примордиальных и растущих ооцитах, начиная с примордиальной стадии фолликула яичника до стадии MII зрелого ооцита. В исследованиях на мышах показано, что экспрессия NOBOX необходима для фолликулогенеза. В отсутствие NOBOX происходит постнатальная потеря ооцитов, блокируется их переход к росту и снижается экспрессия генов, необходимых для отбора ооцитов [54, 55].

В работе M. Zhao и соавт. применено полноэкзомное секвенирование для поиска причин развития ПНЯ. Обнаружено, что пробанд несет мутацию c.2525A>C;p.Q842P в гене EIF4ENIF, связанном с ПНЯ [56]. В исследовании A. Sassi и соавт. компаунд-гетерозиготный вариант в гене NOBOX обнаружен у сестер с ПНЯ и с задержкой полового развития [57]. В исследованиях более ранних лет сведения о компаунд-гетерозиготных вариантах в данном гене отсутствуют.

Заключение

Данный обзор показывает вариабельность генетических факторов в развитии ПНЯ — гетерогенного заболевания, генетическая этиология которого заключается в мутации более чем в 70 генах. Выявление генетических причин и повышение чувствительности и специфичности генетического скрининга с использованием полноэкзомного секвенирования позволит специалистам разработать тесты для прогнозирования возраста менопаузы у женщин с повышенным риском развития ПНЯ, а также выявить факторы риска, маркеры ранней диагностики и методы своевременной реализации репродуктивной функции, что является важной целью современных исследований в области репродуктивной медицины.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Адамян Л.В., Кузнецова М.В., Трофимов Д.Ю.

Сбор и обработка материала — Павлова Н.С., Пивазян Л.Г., Джаруллаева З.У., Антонова А.А.

Написание текста — Пивазян Л.Г., Джаруллаева З.У.

Редактирование — Адамян Л.В., Кузнецова М.В.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.