Введение

Ежегодно появляется все больше данных о потенциальных регуляторах и сигнальных молекулах, задействованных в репродуктивных процессах женщины. Одним из таких регуляторов является мелатонин, который до недавнего времени считали «гормоном сна», но в последние десятилетия он стал входить в зону интереса многих исследователей, особенно при изучении аспектов старения яичников и овариального резерва [1]. Этот гормон вырабатывается практически во всех клетках организма, но секретируется только эпифизом [2]. Рецепторы к мелатонину обнаружены во многих тканях-мишенях, что объясняет активное обсуждение в научном сообществе идеи использования его в клинической практике. В нашем обзоре рассматривается взаимосвязь между мелатонином и репродуктивной функцией человека, представлены варианты его клинического применения, которые могут улучшить прогноз при различных гинекологических заболеваниях у женщин.

Мелатонин — один из регуляторов репродуктивной и овуляторной функции. Антиоксидантная система яичников

Секреция мелатонина эпифизом (corpus pineale — шишковидное тело, шишковидная железа) имеет циркадианную закономерность, однако данное правило не работает в других органах, где нет зависимости от светового дня, например, в яичниках. Гормон был обнаружен в фолликулярной жидкости и ооцитах, где он защищает эти клетки от окислительного повреждения, а также участвует в созревании яйцеклеток, оплодотворении и развитии эмбриона [2]. Одной из важных функций мелатонина является антиоксидантная, в результате которой нейтрализуются активные формы кислорода (АФК) и азота, принимающие непосредственное участие в процессе овуляции. Именно эту задачу он выполнял первоначально у одноклеточных организмов. И в отличие от классических антиоксидантов гормон вступает в каскадные реакции со свободными радикалами и способен активироваться в условиях умеренно выраженного окислительного стресса [3].

Известно, что избыток АФК может оказывать неблагоприятное воздействие на ооциты из-за окислительного повреждения их [4]. Во время овуляции, после прохождения пика концентрации лютеинизирующего гормона (ЛГ), который вызывает высвобождение яйцеклеток, большое количество АФК выбрасывается сосудистыми эндотелиальными клетками и макрофагами по мере прогрессирования неоваскуляризации в фолликулах. Эти молекулы обеспечивают стимуляцию, необходимую для созревания ооцитов и разрыва фолликулов. Однако их избыток обладает цитотоксическим эффектом. В качестве защитного механизма от АФК в фолликулах и самих ооцитах присутствуют ферменты и антиоксиданты, которые защищают ооциты и клетки гранулезы от окислительного стресса [5]. Если возникает дисбаланс между окислителями и антиоксидантами, ооциты и клетки гранулезы легко повреждаются, что приводит к ухудшению качества ооцитов. У пациенток, участвовавших в протоколе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) с ооцитами низкого качества, были зарегистрированы высокие уровни 8-гидроксидезоксигуанозина в фолликулярной жидкости. При этом низкие показатели оплодотворения были отмечены для ооцитов, извлеченных из фолликулов с повышенной концентрацией этого маркера оксидантного стресса в фолликулярной жидкости [6]. Таким образом, низкое качество ооцитов и связанное с этим бесплодие можно объяснить преобладанием АФК, образующихся во время овуляции.

Мелатонин и его метаболиты способны нейтрализовать избыток окислителей, а его концентрация нарастает по мере увеличения размера доминантного фолликула. Кроме того, этот гормон играет решающую роль в защите митохондрий от окислительного повреждения и стабилизирует мембраны микросом, вызывая устойчивость к окислительному повреждению [7]. Мелатонин является превосходным примером молекулы, действующей как прямой антиоксидант и модулятор систем, защищающих клетки от окислительного стресса. Исследователи даже включали его в протоколы лечения пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 за счет его мощного противовоспалительного эффекта, что приводило к улучшению клинических исходов [8].

Использование в репродуктивной медицине началось с применения его в когорте пациенток, участвующих в протоколах вспомогательных репродуктивных технологий. В исследовании, в котором участницы получали мелатонин в дозе 3 мг в 10 ч вечера, его уровень в фолликулярной жидкости значительно повышался по сравнению с периодом, когда они его не принимали, а концентрация 8-гидроксидезоксигуанозина значительно снижалась после введения экзогенной формы гормона [6]. Получается, что мелатонин как местно синтезируемый, так и секретируемый в кровь эпифизом, поглощается фолликулами яичников, где локально снижает АФК и ограничивает окислительный стресс, тем самым защищая ооциты, а также способствует их созреванию и лютеинизации клеток гранулезы. Механизм воздействия и сигнальные пути, с помощью которых это происходит, пока недостаточно изучены: работы выполнены преимущественно на экспериментальных моделях [9—11].

Нарушения мелатонинового статуса при различных гинекологических заболеваниях

Нарушения в работе антиоксидантной системы могут быть одним из звеньев патогенеза таких заболеваний, как синдром поликистозных яичников (СПЯ), ожирение, эндометриоз, преждевременная недостаточность яичников, бесплодие, связанное с низким качеством ооцитов.

СПЯ — одна из наиболее частых причин ановуляторного бесплодия у женщин. Все больше подтверждений находит гипотеза о положительном влиянии антиоксидантов на здоровье пациенток при овариальной гиперандрогении. Они не только способствуют восстановлению овуляторной функции, но и могут регулировать углеводный и липидный обмен, сглаживая негативные последствия ожирения и эндотелиальной дисфункции — раннего маркера сердечно-сосудистых заболеваний [12].

Мелатонин при СПЯ может принимать непосредственное участие в развитии и прогрессировании заболевания. Было показано, что уровни этого гормона в сыворотке и фолликулярной жидкости больных отличаются от таковых у здоровых женщин. Если в крови концентрация мелатонина у пациенток с СПЯ обычно повышена, то в фолликулярной жидкости она значимо ниже предположительно из-за меньшего поглощения его фолликулами яичников, что, в свою очередь, может лежать в основе патогенеза ановуляторного бесплодия [13].

K. Yu и соавт. [14] исследовали механизмы регуляции мелатонином продукции эстрогенов в гранулезных клетках у пациенток с СПЯ. Известно, что в яичниках андрогены продуцируются тека-клетками и мезенхимальными клетками, эстроген синтезируется в клетках гранулезы, а процесс превращения андрогенов в эстрогены контролирует фермент ароматаза, изоформа цитохрома P450 CYP19. Ген CYP19 рассматривают как регулирующий фактор в развитии андрогенного фенотипа СПЯ [15]. Авторы исследования собрали фолликулярную жидкость у участниц, и в образцах с низким уровнем эстрогенов был зафиксирован высокий уровень тестостерона по сравнению с контрольной группой здоровых женщин, а концентрация мелатонина была достоверно ниже, чем в контрольной группе. Концентрации малонового диальдегида (маркер перекисного окисления жиров) и интерлейкина-6 были выше у больных с СПЯ по сравнению с показателями в контрольной группе, в то время как концентрация показателя общей антиоксидантной способности была значительно ниже в основной группе. Дотация мелатонина запускала активацию экспрессии CYP19A1 через внеклеточный киназный путь в лютеинизированных клетках гранулезы, в результате чего ускорилась конверсия андрогена в 17β-эстрадиол.

В работе M. Jamilian и соавт. [16] было показано, что назначение мелатонина женщинам с СПЯ может значительно снизить гирсутизм, уровень общего тестостерона и маркеров окислительного стресса. Кроме того, было обнаружено, что прием экзогенного гормона снижает экспрессию генов интерлейкина-1 и фактора некроза опухоли-α, отвечающих за степень хронического воспаления у пациенток с СПЯ [16]. В исследовании V. Tagliaferri и соавт. [17] после 6 мес приема мелатонина у 40 больных СПЯ с нормальной массой тела снизился уровень тестостерона, индекс свободных андрогенов, а также восстановился нормальный менструальный цикл. В рандомизированном плацебо-контролируемом клиническом исследовании A. Shabani и соавт. [17] 58 человек получали либо 10 мг мелатонина, либо плацебо за 1 час до сна в течение 12 нед. Авторы обнаружили, что экзогенный гормон улучшал параметры психического здоровья. Уровень инсулина, индекс HOMA-IR, общего холестерина и липидов низкой плотности имели тенденцию к нормализации [18].

Одним из коморбидных состояний при СПЯ является ожирение, а нарушения мелатониного статуса могут ухудшать метаболический профиль пациенток [19]. Система циркадианных ритмов контролирует чувствительность тканей к глюкозе, снижая ее в вечерние часы по сравнению с утренними, в основном за счет снижения чувствительности β-клеток поджелудочной железы. При этом нарушение циркадианного ритма ухудшает показатель толерантности к глюкозе в основном за счет снижения чувствительности к инсулину, а не за счет влияния на функцию β-клеток [20]. Мелатонин непосредственно снижает уровни цАМФ и цГМФ в поджелудочной железе, выступая таким образом регулятором гомеостаза инсулина и глюкозы [21]. Экспериментальные работы подтверждают стимулирующий эффект мелатонина на липолиз, а пинеалэктомия угнетает данный процесс [22]. Дотация же мелатонина приводила к снижению общей жировой массы и, в частности, внутрибрюшной, забрюшинной, печеночной и висцеральной [23]. Интересные данные были представлены об эффективности введения препарата у животных с ожирением в зависимости от времени суток: лучшие результаты по влиянию на метаболизм бурой жировой ткани были отмечены при его введении поздно вечером в отличие от утреннего назначения [24]. В клиническом исследовании среди пациентов с дефицитом мелатонина, вызванным либо лучевой терапией, либо хирургическим удалением шишковидной железы, ежедневное введение 3 мг мелатонина в течение 3 мес увеличивало объем бурой жировой ткани [25]. Стоит отметить, что воздействие мелатонина на бурую жировую ткань может стать целью в лечении больных с ожирением и сопутствующими метаболическими нарушениями, в том числе с сахарным диабетом.

Анализ мелатонинового статуса среди пациенток репродуктивного возраста с ожирением и дисфункцией яичников был проведен в нашей пилотной работе [26]. Мы зарегистрировали более частые сомнологические нарушения в основной группе по сравнению с контрольной (здоровые женщины), а также сниженный уровень мелатонина в слюне и его метаболита в моче. Это позволило нам предположить наличие связи между депривацией сна, дефицитом мелатонина и метаболическим профилем участниц. В работе других исследователей среди пациентов с ожирением дотация экзогенного гормона (10 мг/день за 1 час до сна) на фоне диеты с ограничением калорийности пищи (1000—1200 ккал/день для женщин и 1400—1600 ккал/день для мужчин) способствовала снижению веса с 113,6 до 105,9 кг по сравнению с таковым в группе, получавшей плацебо — с 114,4 до 109,8 кг. Авторы также отметили снижение маркера окислительного стресса — малонового диальдегида в основной группе [27]. Отсюда следует, что выравнивание баланса «окислители-антиоксиданты» с помощью мелатонина будет приводить к восстановлению чувствительности тканей к инсулину и снижению количества абдоминального жира, что является одной из важных задач при лечении пациентов с метаболическими и углеводными нарушениями. Эта гипотеза нашла отражение в рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании с участием пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и ишемической болезнью сердца [28]. Авторами было показано, что терапия мелатонином в течение 12 нед в основной группе привела к значительному снижению уровня глюкозы в плазме натощак, инсулина и индекса HOMA-IR по сравнению с этими показателями в контрольной группе.

Стоит отметить, что гормональная терапия будет более эффективна в комплексном подходе, так как один только мелатонин не повлияет на пищевые привычки больных. Это выяснили L. Nogueira и соавт. [29], проведя рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое перекрестное исследование среди 27 женщин-медсестер с избыточной массой тела, которые постоянно работали в ночную смену (12 нед терапии мелатонином и 12 нед — плацебо). В результате никаких существенных изменений в общем потреблении энергии, распределении макронутриентов, типах потребляемых продуктов и времени приема пищи после введения мелатонина не наблюдалось.

Еще одной распространенной гинекологической патологией, для которой нарушение мелатонинового статуса может стать одной из точек терапевтического воздействия, является эндометриоз. В ранних работах было продемонстрировано, что на фоне лечения мелатонином снижались выраженность боли при эндометриозе и частота использования анальгетиков [30]. В недавнем исследовании было обнаружено, что мелатониновые рецепторы в разной степени экспрессируются в эутопическом эндометрии человека, эндометриомах и перитонеальных очагах поражения, а терапия данным гормоном ослабляет индуцированную эстрадиолом пролиферацию эпителиальных клеток эндометрия in vivo [31]. Аналогичные результаты были получены М.И. Ярмолинской и соавт. [32]. При проведении иммуногистохимического исследования у пациенток с наружным генитальным эндометриозом была зарегистрирована экспрессия мелатониновых рецепторов 1-го и 2-го типов, что объясняет патогенетическую возможность применения экзогенного гормона в комплексном лечении этого заболевания. Исследователями была обнаружена отрицательная корреляция между степенью распространения генитального эндометриоза и относительной площадью экспрессии рецепторов мелатонина, что, вероятно, объясняется накоплением со временем при более распространенных формах этой патологии в эндометриоидных гетеротопиях склеротических локусов, которые замещают гормонально-активную ткань и, соответственно, сокращается число рецепторов.

Одной из наиболее сложных задач для акушера-гинеколога является помощь в реализации репродуктивной функции пациенткам с преждевременной недостаточностью яичников (ПНЯ). Это заболевание характеризуется волнообразным и непредсказуемым течением, серьезно снижающим шансы на самостоятельную беременность у молодых женщин [33]. Окислительный стресс и его негативные эффекты на клетки гранулезы, запускающие преждевременную атрезию фолликулов, рассматривают как важнейшие звенья патогенеза ПНЯ. Мелатонин, регулирующий баланс окислителей и антиоксидантов, может принимать непосредственное участие в фолликулогенезе, воздействуя на сигнальный путь Hippo [34]. Модуляция последнего легла в основу успешного метода стимуляции созревания фолликулов у пациенток с истощением овариального резерва [35, 36]. Лечебный эффект мелатонина у пациенток с ПНЯ был изучен в работе Y. Li и соавт. [37]. В рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании приняло участие 128 больных, получавших экзогенный мелатонин в дозе 1—3 мг/день или плацебо. Через 6 мес лечения уровни лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов, концентрация АФК значимо снизились в основной группе по сравнению с контрольной.

Потенциальный защитный эффект изучаемого гормона на яичники при ПНЯ проявляется в восстановлении баланса окислителей-антиоксидантов, тем самым улучшается процесс нормального фолликулогенеза. Однако у препаратов экзогенного мелатонина есть ограничения к использованию в определенных когортах пациентов, например, с аутоиммунными или аллергическими заболеваниями, также он может негативно влиять на сердечно-сосудистую систему и потенцировать депрессивные эпизоды у предрасположенных лиц [38]. Стоит отдельно отметить, что антиоксидантный эффект гормона требует концентрации, намного превышающей концентрацию его в сыворотке крови при пиковых уровнях в течение ночи [39], в связи с чем идет поиск возможных стимуляторов собственного мелатонина. Одной из альтернатив может стать применение комплекса низкомолекулярных водорастворимых полипептидных фракций, выделенных из эпифиза крупного рогатого скота (polypeptides of pineal gland — PPG). Изучение его эффективности у пациенток с ПНЯ было проведено Н.А. Буровой и соавт. [40]. В исследовании приняло участие 45 женщин репродуктивного возраста с установленным диагнозом ПНЯ на фоне хронического течения воспалительных заболеваний органов малого таза, разделенных на три группы: в 1-й группе участницы получали эстроген-гестагенный препарат для менопаузальной гормональной терапии в сочетании с PPG, во 2-й группе только терапию эстрогеном и гестагеном, 3-я группа составила контрольную. В группе комбинированного лечения через 6 мес было зарегистрировано снижение уровня фолликулостимулирующего гормона в 7,2 раза; увеличилось количество антральных фолликулов, по данным ультразвукового исследования. У двух пациенток наступила спонтанная беременность, закончившаяся срочными родами, а у шести из семи женщин, вступивших в протокол ЭКО, наступила беременность с собственными яйцеклетками. Эти данные можно рассматривать как многообещающие, и дальнейшие исследования позволят нам более детально изучить механизм действия стимуляторов эндогенного мелатонина у больных с низким овариальным резервом и ПНЯ.

Еще одним направлением изучения применения мелатонина в репродуктивной медицине является разработка сред для культивирования эмбрионов с добавлением данного гормона. Недавние работы показали, что эта методика, которую применяли у пациенток с неудачами ЭКО/ИКСИ, улучшила показатели оплодотворения, дробления, качества эмбриона и бластоцисты по сравнению с таковыми в контрольной группе. Частота биохимической и клинической беременности была значительно выше, чем в контрольной группе, что позволяет рассматривать дополнительное введение мелатонина в среду как перспективную стратегию при неудачах ЭКО [41, 42].

Заключение

Таким образом, клиническое применение мелатонина для лечения пациенток с различными гинекологическими заболеваниями может стать новой перспективной областью репродуктивной медицины. Положительный эффект данного гормона как мощного антиоксиданта поможет многим пациенткам в достижении ремиссии таких гинекологических заболеваний, как СПЯ, метаболический синдром репродуктивного возраста, эндометриоз. Лечение мелатонином может значительно улучшить результаты применения ЭКО, особенно в группе пациенток с ПНЯ, истощением овариального резерва и низкими показателями качества эмбрионов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Е.Н. Андреева, Ю.С. Абсатарова

Сбор и обработка материала — Ю.С. Абсатарова

Написание текста — Ю.С. Абсатарова

Редактирование — Е.Н. Андреева

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Participation of the authors:

Concept and design of the study — E.N. Andreeva, Yu.S. Absatarova

Data collection and processing — Yu.S. Absatarova

Text writing — Yu.S. Absatarova

Editing — E.N. Andreeva

Authors declare lack of the conflicts of interests.