Введение

Несмотря на значительные достижения в области вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), ежегодное увеличение циклов ВРТ, показатели эффективности программ в мире остаются на одном уровне, варьируя в диапазоне от 33,5 до 35,8%, а уровень родов один на перенос эмбрионов составляет 24,1—25,6% [1, 2].

Ключевыми факторами, влияющими на наступление беременности, являются качество эмбрионов и состояние эндометрия [3—5]. Имплантация эмбриона — это сложный, критически важный процесс, который начинается, когда компетентный эмбрион попадает в матку, прикрепляется к восприимчивому эндометрию и внедряется в него [6]. Неудачи имплантации составляют 75% всех случаев потерь беременности после экстракорпорального оплодотворения [7]. Повторные неудачи имплантации (ПНИ) представляют серьезную проблему, имеющую не только медицинские и социально-экономические аспекты, определяя до 70% в структуре репродуктивных неудач при переносе эмбрионов хорошего качества [3, 8]. Поэтому в последние годы исследования репродуктологов, эмбриологов, генетиков и молекулярных биологов сосредоточены на изучении рецептивности эндометрия.

Цель исследования — проанализировать влияние внеклеточных везикул (ВВ) эндометрия и эмбриона на процесс имплантации у пациенток с бесплодием, оценить потенциал ВВ для разработки новых диагностических и терапевтических подходов в лечении бесплодия.

Материал и методы

Проведен систематический анализ литературы (2018—2024 гг.) с фокусом на исследованиях, посвященных ВВ и их роли в имплантации. Библиографический метод: для написания статьи нами использованы источники из базы данных PubMed, MedLine и поисковой системы CyberLeninka. Глубина поиска составляла 8 лет. Отбору подлежали статьи, затрагивающие тему влияния ВВ на имплантацию эмбриона. Статьи, касающиеся влияния ВВ на оплодотворение и развитие эмбрионов, а также малоинформативные статьи исключались. Проанализировано и включено в исследование 52 источника.

Результаты

Современные методы иммуногистохимических, гистологических и микроскопических исследований открывают новые горизонты для понимания маркеров успешной имплантации.

В середине секреторной фазы менструального цикла эндометрий проходит короткий период, называемый окном имплантации, который приходится между 19-м и 24-м днями цикла. В этот период происходят значительные морфологические и биологические изменения, необходимые для успешной имплантации. Эти изменения регулируются множеством факторов, включая гормоны, цитокины и микроРНК (миРНК) [9]. Как известно, миРНК — это короткие последовательности РНК (18—22 нуклеотида), которые играют ключевую роль в контроле генов после их транскрипции [10, 11]. Накопленные данные указывают на важную роль ВВ в процессе имплантации, так как они ответственны за транспорт сигнальных молекул, включая миРНК, между эндометрием и эмбрионом [12].

Согласно определению Международного общества внеклеточных везикул, ВВ — это частицы, естественным образом высвобождаемые из клеток, которые ограничены двуслойной липидной мембраной и не могут реплицироваться [13—16]. Они играют важную роль в межклеточной коммуникации и потенциально могут служить биомаркерами различных физиологических и патологических состояний [17].

Сообщается, что ВВ широко распространены в биологических жидкостях организма и могут выделяться практически всеми типами клеток, включая плазму, грудное молоко, фолликулярную жидкость и слюну. В зависимости от размера выделяют три основных подтипа ВВ — апоптотические тельца (1000—5000 нм), микровезикулы, или эктосомы (100—1500 нм) и экзосомы (30—100 нм) [18, 19].

Содержащиеся во ВВ миРНК защищены от деградации, что приводит к улучшенному обнаружению по сравнению со свободной миРНК. Показано, что ВВ помогают преодолеть проблемы со стабильностью миРНК in vivo, и недавние достижения демонстрируют эффективные методы лечения с применением ВВ в качестве терапевтических носителей мРНК [16].

Белки ВВ вовлечены в биологические процессы, связанные с восприимчивостью эндометрия, имплантацией эмбриона и ранним развитием эмбриона, поддерживая связь между эмбрионом и материнским эндометрием через ВВ [20]. Не только эндометрий регулирует процессы имплантации, секретируя множество факторов, белков и других молекул в маточную жидкость, но и эмбрион модулирует эндометрий. Таким образом, один из важнейших типов клеточной коммуникации происходит посредством высвобождения ВВ.

Внеклеточные везикулы, секретируемые эндометрием

Секретируемые материнским эндометрием ВВ эффективно поглощаются как эмбрионами, так и близлежащими эндометриальными клетками, что позволяет им влиять на микросреду матки аутокринным и паракринным способами [21].

M. Segura-Benítez и соавт. в 2023 г. идентифицировали миРНК с функциями, связанными с развитием эмбриона и метаболизмом кислорода, способствующими переходу к аэробному метаболизму, который происходит во время раннего развития эмбриона, а также миРНК, которые ответственны за регуляцию клеточного цикла, дифференцировку или апоптоз. Данные миРНК имеют решающее значение во время раннего развития эмбриона в дополнение к клеточному метаболизму, клеточной организации и экспрессии генов. Выделены члены семейства let-7, miR-30, а также ряд других миРНК, которые участвовали в регуляции рецептивности эндометрия [21].

Члены семейства let-7 связаны с имплантацией эмбриона и способствуют приобретению эпителием эндометрия состояния готовности к адгезии во время окна имплантации путем изменения экспрессии антиадгезивных компонентов [22]. Фактически наличием функций, связанных с адгезией, можно объяснить, почему подавление некоторых членов семейства let-7, таких как let-7a, let-7f-5p, let-7g-5p, let-7e-5p и let-7d-5p, может привести к спонтанным выкидышам [23]. Кроме того, экспрессия семейства let-7 усиливается в децидуальной оболочке при ранней беременности по сравнению с менструальным эндометрием [23]. Недавнее исследование показало, что let-7a и let-7g усиливают восприимчивость эндометрия посредством сигнального пути Wnt/β-катенина, который увеличивает восприимчивость матки наряду с адгезией эмбриона и эндометриальных клеток [24, 25].

Члены семейства, содержащиеся во ВВ, такие как miR-30a-5p, miR-30a-3p, miR-30b-5p, miR-30c-3p, miR-30c-5p, miR30d-5p, miR-30e-3p и miR-30e-5p, связаны с рецептивностью эндометрия [26]. В частности, экспрессия miR-30d-5p подавлена в пререцептивном эндометрии женщин репродуктивного возраста по сравнению с рецептивным эндометрием, а также в эндометрии после аборта и эндометрии у пациенток с повторными неудачами имплантации [27].

Другие miRNA, переносимые ВВ, секретируемыми человеческим эндометрием, такие как miR-21-5p, miR-29a-3p, miR-10a-5p, miR-10b-5p, miR-27b-3p и miR-320a-3p, также участвуют в рецептивности эндометрия. В частности, miR-21-5p активно экспрессируется в просвете матки мышей во время их рецептивного окна, и ее дефицит приводит к неудаче имплантации [28]. Выделение miR-10a, miR-10b, miR-92a-3p и miR-27b является особенно значимым во время рецептивной фазы человеческого эндометрия [29]. Более того, miR-320a предложена в качестве маркера эндометрия, готового к имплантации, так как она стимулирует миграцию децидуализированных стромальных клеток [30].

Некоторые miRNA имеют прямую взаимосвязь с адгезией эмбриона, например miR-183-5p и miR-182-5p в ВВ, которые способствуют миграции и пролиферации эндометриальных клеток. Эксперименты со сфероидами JAr (линия клеток хориокарциномы) показали, что скорость прикрепления значительно снижалась после ингибирования miR-183-5p и miR-182-5p, и в качестве альтернативы лечение этими miRNA усиливало прикрепление посредством подавления CTNNA2 и последующей регуляции пути Wnt [31]. Сверхэкспрессия miR-23a-3p способствует прикреплению сфероидов JAr и усиливает преимущества miR-23a-3p в восприимчивости эндометрия и имплантации эмбриона посредством снижения регуляции гена CUL3 и последующей регуляции пути Wnt [32]. Вместе с тем прямая трансфекция miR-221-3p в трофобласты (т.е. клетки HTR-8/SVneo) способствовала росту клеток трофобласта, инвазии и миграции, закладывая основу для раннего развития эмбриона и последующей имплантации [33]. Экзосомальные микроРНК модулируют восприимчивость эндометрия и имплантацию эмбриона, воздействуя на членов семейства межклеточных белков, внеклеточный матрикс (ECM), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), JAK-STAT и сигнальные пути Toll-подобных рецепторов [34].

Внеклеточные везикулы, секретируемые эмбрионом

Эмбриональные ВВ могут пересекать zona pellucida и вызывать как аутокринные эффекты в клетках трофобласта, так и паракринные эффекты в эндометрии [35]. Трофобласт может экспрессировать антиген гистосовместимости, класс I, G (HLA-G), который требует межклеточного транспорта через ВВ и служит защитным механизмом от смерти, опосредованной NK-клетками [36]. Эмбриональные ВВ обладают потенциалом модулировать эндометриальные реакции, включая усиление выработки прогестерона и стимуляцию иммуносупрессивных факторов. Это способствует установлению эндометриальной восприимчивости и облегчает успешную имплантацию [37].

Q. Ma и соавт. в своих исследованиях показали, что ВВ, секретируемые децидуализированными эмбриональными стволовыми клетками, увеличивают потенциал дифференциации эмбриональных стволовых клеток и стимулируют выработку ими ангиопоэтина-2 [38]. Кроме того, ВВ, полученные из эмбриональных стволовых клеток, могут стимулировать пролиферацию эндотелиальных клеток человека и усиливать образование сосудистой сети. Полученные из стромальных клеток ВВ также могут индуцировать эндотелиальные клетки вен бугорков in vitro, что указывает на их потенциальную роль в регуляции ангиогенеза во время имплантации [39].

Секретируемые бластоцистой ВВ после вылупления из zona pellucid регулируют гены и поддерживают выработку прогестерона для успешного установления беременности [40]. В частности, миРНК-661, выделенная из бластоцисты человека, поглощается эпителиальными клетками эндометрия и подавляет ее адгезию, пока бластоциста не достигнет подходящего места для прикрепления [41].

Внеклеточные везикулы эндометриальной жидкости

Эндометриальная жидкость (ЭЖ) — это сложная биологическая жидкость, содержащая множество молекул, выделяемых эндометрием, которая потенциально контролирует равновесие и готовность эндометрия. Точный состав ЭЖ до конца не изучен, но известно, что ЭЖ включает биологически активные молекулы, такие как аминокислоты, стероиды, глюкоза, липиды, ионы, транспортные белки, цитокины, миРНК, гормоны, ферменты, факторы роста, протеазы, ингибиторы и иммуномодуляторы [42]. Показано, что ЭЖ способна оказывать поддержку эмбриону на ранних стадиях и инициировать процесс имплантации, поскольку улучшает коммуникацию между эмбрионом и эндометрием. Кроме того, ЭЖ окружает и смазывает эндометрий, способствуя его оптимальному функционированию [43].

Экзосомы, полученные из маточной жидкости, на преимплантационной стадии содержат больше белков, участвующих в апоптозе клеток, в то время как экзосомы, полученные из маточной жидкости на стадии имплантации, имели более высокое содержание белков, участвующих в клеточной адгезии. Исследования показали, что процесс извлечения жидкости из полости матки непосредственно перед переносом эмбриона не влияет на успешное прикрепление эмбриона. Отмечено, что ЭЖ можно собирать в различные моменты менструального цикла, чтобы оценить готовность эндометрия к имплантации [41].

Считается, что содержание белка в ЭЖ, который в основном поступает из эндометриальных выделений, имеет решающее значение в имплантации эмбриона. Более того, обнаружение внеклеточных миРНК в маточной жидкости и среде культивирования эмбриона подчеркивает важность их изучения [43].

Богатый состав экзосом включает такие белки, как фибулин 1 (FBLN1), богатый цистеином 61 (CYR61), фактор, ускоряющий распад комплемента (CD55), и гепарансульфатный протеогликан 2 (HSPG2), которые играют особую роль в имплантации эмбриона [44].

A. Rai и соавт. (2021) показали, что ВВ из маточной жидкости фертильных женщин несут известные маркеры белков восприимчивости (S100A4, FGB, SERPING1, CLU, ANXA2). С учетом списка генов ERA транскриптом ВВ из маточной жидкости коррелирует с транскриптомом эндометриальной ткани. Более того, протеом ВВ, полученных из маточной жидкости, подчеркивает различие состава белков в ВВ у фертильных и бесплодных женщин, что можно использовать для прогнозирования окна имплантации [45].

Экзосомальный белок bta-miR-98, полученный из промывных жидкостей матки крупного рогатого скота (UFs), отрицательно регулирует экспрессию нескольких генов, связанных с иммунной системой, и способствует прикреплению эмбриона к эпителию эндометрия в период преимплантации, например генов, регулирующих катепсин C, интерлейкин-6 (IL-6), каспазу-4 (CASP4) и IKBKE [46]. Экзосомы, полученные из маточной жидкости фертильных женщин по сравнению с бесплодными, содержат известные предикторы имплантации эмбриона (PRDX2 и IDHC), восприимчивости эндометрия (S100A4, FGB, SERPING1, CLU и ANXA2) и успеха имплантации (CAT, YWHAE и PPIA) [47].

Внеклеточные везикулы при повторных неудачах имплантации

Повторная неудача имплантации определяется как неудача имплантации после двух или более последовательных переносов эмбрионов хорошего качества [3]. Исследования, сравнивающие среду эндометриальной миРНК у пациентов с ПНИ и фертильных женщин, продемонстрировали, что у пациентов с ПНИ наблюдаются различные профили эндометриальных генов. Эти измененные гены влияют на различные пути, такие как сигнальный путь Wnt, клеточная адгезия, формирование цитоскелета, подвижность клеток и циркадный ритм [3]. Секретируемые эндометриальными клетками от пациентов с рецидивирующей неудачей имплантации ВВ снижают скорость бластоцисты и вылупления, общее количество клеток и способность к инвазии у мышиных эмбрионов, что предполагает важную роль этих ВВ в развитии эмбриона [20].

При ПНИ ВВ ослабляют эмбриональное развитие, подавляя образование бластоцисты, уменьшая общее количество клеток эмбрионов, а также способность эмбриональной инвазии. Такая дисрегуляция у эмбрионов может быть связана с патогенезом неудачи имплантации. Так, miRNA 6131 подавляла рост и инвазию клеток HTR8/SVneo [47].

Для преодоления неудач имплантации рассматривается использование миРНК ЭЖ в качестве неинвазивных биомаркеров для состояния ПНИ [9]. Таким образом, в будущем они могли бы потенциально помочь в клинических решениях и определении времени переноса эмбрионов, если прогнозируется высокий риск неудачи имплантации.

Возможность и безопасность внутриматочного введения веществ уже долгое время используется в мировой практике. Так, доказаны эффективность и безопасность таких методов, как внутриматочное введение плазмы, обогащенной тромбоцитами (PRP-терапия), а также введение аутологичных мононуклеарных клеток, гранулоцитарного колониестимулирующего фактора роста [48—51].

Заключение

Рассмотрены ключевые аспекты, касающиеся имплантации эмбрионов и роли внеклеточных везикул в процессе имплантации. Внеклеточные везикулы играют важную роль в межклеточной коммуникации, обеспечивая передачу сигнальных молекул, включая микроРНК, которые регулируют рецептивность эндометрия и имплантацию.

Исследования показывают, что микроРНК, переносимые внеклеточными везикулами, могут существенно влиять на адгезию эмбрионов и восприимчивость эндометрия, что открывает новые горизонты для понимания патогенеза бесплодия и разработки эффективных методов лечения. Дальнейшие исследования в этой области могут привести к более глубокому пониманию молекулярных механизмов, участвующих в имплантации, и преодолению бесплодия у пациенток при применении вспомогательных репродуктивных технологий, особенно с повторными неудачами имплантации.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Мелкозерова О.А., Семенов Ю.А.

Сбор и обработка материала — Крутинь И.В., Башмакова Н.В.

Написание текста — Мелкозерова О.А., Крутинь И.В.

Редактирование — Башмакова Н.В., Семенов Ю.А.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.