Cell-molecular immune mechanisms in the pathogenesis of polycystic ovarian syndrome

全文:

Введение

В настоящее время от 5 до 20 % женщин репродуктивного возраста страдают синдромом поликистозных яичников (СПКЯ), являющегося одной из самых частых причин женского эндокринного бесплодия [1]. Распространенность СПКЯ зависит от применяемых критериев диагностики [1, 4, 8]. СПКЯ считается полигенным эндокринным расстройством, обусловленным наследственными и эпигенетическими факторами [1, 4, 8, 33]. В патогенезе СПКЯ условно можно выделить нарушения на четырех уровнях нейроэндокринной системы, каждое из которых претендует на роль триггера заболевания: нарушения на уровне гипоталамо-гипофизарной системы, яичников, надпочечников и периферических инсулинчувствительных тканей [1]. Основными клинически значимыми проявлениями СПКЯ являются: клиническая и/или биохимическая гиперандрогения, нарушение менструального цикла на фоне овуляторной дисфункции и морфологически кистозные изменения яичников [1, 4, 8, 33]. Патологический путь превращения половых стероидов в яичнике при СПКЯ обусловлен нарушенными нейроиммуноэндокринными механизмами, что усугубляется гиперандрогенией и висцеральным ожирением, гипергликемией [1, 4, 8]. Несмотря на многочисленные исследования, до настоящего времени не сформулирована единая концепция иммунопатогенеза СПКЯ.

Роль воспаления в патогенезе СПКЯ

При исследовании этиопатогенеза СПКЯ появляются новые доказательства в поддержку этиологической роли системного воспаления, вероятно, не связанного напрямую с ожирением, так как существуют формы СПКЯ без висцерального ожирения [40]. В метаанализе 2016 г. представлены данные, свидетельствующие о том, что у пациенток с СПКЯ были значимо увеличены уровни С-реактивного белка (СРБ), провоспалительных цитокинов: фактор некроза опухоли (TNFα), интерлейкин 6 (IL-6), интерлейкин 18 (IL-18), маркеров перекисного окисления липидов, продуктов карбонилирования белков на фоне повышения концентрации в крови лимфоцитов и моноцитов [32]. На основании системного анализа нескольких рандомизированных исследований авторы пришли к заключению, что значимо высокий уровень IL-6 не является характерной чертой СПКЯ, но может быть высокочувствительным маркером для мониторинга эффективности лечения СПКЯ [32]. В ряде работ при СПКЯ найдена положительная корреляция в содержании провоспалительных IL-18 и IL-6 в сыворотке крови и выраженности симптомов гиперандрогении независимо от индекса массы тела пациенток [32, 37]. Данные подтверждают положение о значимости клеток и факторов воспаления, которые могут являться важными триггерами каскада патологических процессов при СПКЯ.

Изучение содержания IL-18 в крови и его взаимосвязь с инсулинорезистентностью у пациенток с СПКЯ при нормальной массе тела и ожирении было проведено ранее, в 2004 г., где выявлено значимое повышение показателей, не зависящих от веса пациенток [17]. Кроме того, другой группой исследователей в 2006 г. было сделано сообщение о повышении уровня растворимой молекулы адгезии-1 (slCAM-1), растворимой молекулы адгезии эндотелиальных лейкоцитов-1 (sE-селектин), растворимой молекулы адгезии сосудистых клеток-1 (sVCAM-1) и С-реактивного белка при СПКЯ в сравнении с контрольной группой, и коррекция показателей приемом метформина [16], что в дальнейшем было подтверждено еще рядом исследований.

В 2016 г. группа ученных во главе с de Alencar J.B. проанализировала исследования, проводимые в ряде азиатских стран о полиморфизме генов провоспалительных цитокинов при СПКЯ [6]. Восприимчивость к заболеванию связана с аллелями и генотипами интерлейкинов: IL1A, IL1B, IL1RN и IL6. Фактор некроза опухоли TNF-1032 генотип С/Т был фактором повышенного риска развития СПКЯ, а генотип Т/Т является протекторным маркером, что дополнительно подтверждает прямую связь между воспалением и развитием СПКЯ. Ген IL-18 не связан с развитием СПКЯ, но его аллели C и G IL 18-137 обладают протективным эффектом при инсулинорезистентности и нарушениях толерантности к глюкозе [6] и могут присутствовать у женщин с СПКЯ без ожирения, что требует уточнения [6].

В 2019 г. М. Moulana на экспериментальной модели СПКЯ получила доказательства значительного изменения субпопуляций Т-лимфоцитов и различных популяций лейкоцитов у крыс HAF с этим заболеванием. Результаты исследования подразумевают дизрегуляцию иммунного ответа в яичниках при СПКЯ и могут указывать на связь избытка андрогенов на фоне хронического воспаления при этой патологии [30].

На экспериментальной модели СПКЯ в 2019 г. исследователи Li Y. и соавторы [27] изучали роль провоспалительных цитокинов в патогенезе СПКЯ и установили, что при индуцированном поликистозе яичников у крыс, вызванном дегидроэпиандростероном (ДГЭА), уровень IFN-γ в крови животных был значимо ниже, чем в контрольной группе. На культуре клеток гранулезы яичника было продемонстрировано, что ДГЭА снижает экспрессию рецепторов и синтез IFN-γ в клетках яичника [27]. Учитывая, что IFN-γ усиливает пролиферацию и ингибирует апоптоз гранулематозных клеток яичника, а ДГЭА, наоборот, ингибирует пролиферацию и способствует апоптозу этих клеток, можно говорить об обратной взаимосвязи гормона и IFN-γ. Интерферон-γ потенциально может служить важным маркером для прогноза течения СПКЯ, а экспрессия его рецепторов может быть восстановлена антагонистами андрогенных рецепторов в случае необходимости [27]. Значение цитокинов в патогенезе СПКЯ необходимо уточнить на экспериментальных моделях заболевания, так как ранее были получены данные о негативном влиянии повышенного уровня IFN-γ в фолликулярной жидкости, приводящего к ингибированию овуляции и ранних потерях беременности [35].

Предположение, что активация макрофагов влияет на менструальный цикл и дисфункцию яичников при СПКЯ, нашло подтверждение в зафиксированных измененных воспалительными реакциями макрофагах и в снижении уровня ЛПВП у женщин с СПКЯ по сравнению с контрольной группой [38]. Существуют также данные, что хроническое воспаление на фоне избытка андрогенов увеличивает риск развития аутоиммунных заболеваний [21], влияет на физиологические процессы, вызывающие бесплодие у женщин, в том числе нарушает овуляцию и имплантацию эмбриона [21].

В 2020 г. He S. и соавторы [20] впервые доказали, что патогенез полиэтиологичного СПКЯ тесно связан с аутоиммунными механизмами, в которых активное участие принимают Т-лимфоциты и NK-клетки [20], но аутоиммунный генез СПКЯ до сих пор не доказан. Исследователи из Саудовской Аравии во главе с Alissa E.M. определили, что повышенные уровни TNF-α и IL-6 в плазме у женщин с СПКЯ адекватно отражают состояние хронического воспаления с потенциальным влиянием на резистентность к инсулину независимо от наличия ожирения [7]. В обзоре 2021 г. продемонстрированы корреляции между повышенным уровнем СРБ, IL-18, TNFα, IL6, количеством лейкоцитов, количеством моноцитарного хемотаксического фактора 1 (MCP-1) и макрофагального воспалительного белка-1α (MIP-1α) у женщин с СПКЯ по сравнению с контрольной группой, соответствующей по возрасту и ИМТ (индексу массы тела). По данным авторов, маркеры воспаления, провоспалительные цитокины и/или их генные маркеры, слабовыраженное воспалительное состояние матки были зафиксированы преимущественно у больных СПКЯ, а хроническое воспалительное состояние усугублялось ожирением и гиперинсулинемией [34]. Однако вопрос о первичности воспаления в органах малого таза в патогенезе СПКЯ остается дискутабельным, воспаление может быть причиной осложнений при беременности, начиная от невынашивания беременности и заканчивая плацентарной недостаточностью, но отсутствие значимых доказательств первичности воспаления требует дополнительного подтверждения. В 2021 г. Liu Y. И соавторы доказали увеличение IL-1β и IL-18 в фолликулярной жидкости у пациенток с СПКЯ и обратили внимание, что внутриклеточное воспаление при этой патологии не только повреждает структуру митохондрий, создавая окислительный стресс, но и действует на клеточный метаболизм и пролиферацию гранулезных клеток [28]. Несмотря на то, что проанализированные нами исследования доказывают роль воспаления при СПКЯ, дальнейшее изучение иммунных механизмов поликистоза яичников и верификация его новых молекулярных маркеров позволит значительно расширить наши представления о патогенезе заболевания и позволит более точно определить значимые этиологические факторы СПКЯ.

Роль клеток врожденного иммунитета – мастоцитов в ткани яичника

Как известно, клетки врожденного иммунитета – мастоциты (тучные клетки, МС), впервые описанные П. Эрлихом в конце XIX века, присутствуют практически во всех органах и тканях человека, располагаясь в основном периваскулярно, встречаются преимущественно в тканях и практически не обнаруживаются в периферическом кровотоке [36]. МС принимают активное участие во врожденном и адаптивном иммунном ответе, выполняют эффекторные функции [24]. Доказано наличие у МС рецепторов к ряду гормонов: эстрогенам, гонадотропинам, тиреотропин и кортикотропин-рилизинг гормонам, тиреоидным гормонам [10, 39]. МС как гранулярные клетки происходят из CD34 гемопоэтических предшественников костного мозга. Фактором для дифференцировки МС является мембраносвязывающий цитокин SCF (Stem Cell Factor – CD117) [29]. В цитоплазме МС расположены многочисленные крупные гранулы, содержащие различные биогенные амины (гистамин, серотонин, дофамин), протеогликаны (серглицин), мукополисахариды (гепарин, хондроитинсульфат), протеазы (триптазы, химазы, карбоксипептидаза А), цитокины, ростовые факторы [5]. За счет наличия в цитоплазматических гранулах МС гепарина высокой кислотности щелочные красители претерпевают метахромазию при окраске тучных клеток и базофилов: толуидиновый синий специфично для МС окрашивает их секреторные гранулы в ярко-фиолетовый цвет [2]. После того, как гранулы вытесняются из МС, они теряют свои метахроматические свойства и окрашиваются в розовый цвет толуидиновым синим [2]. МС костномозгового происхождения, принадлежат к миелоидному ряду, относили ранее к клеткам врожденного иммунитета [42], но в последние годы появились свидетельства участия МС не только в фазе индукции, но и в эффекторной фазе адаптивного иммунитета [24, 42].

Имеются доказательства участия МС в адаптивном иммунном ответе путем рекрутирования лимфоцитов из регионарных лимфатических узлов [9, 11]. В литературе МС описаны как тканевые клетки, имеющие своих предшественников в костном мозге и селезенке, которые при определенной стимуляции поступают в кровоток, затем мигрируют во все васкуляризированные ткани и там завершают свое созревание, приобретая характеристики и свойства, специфичные для конкретной ткани [15]. В качестве ко-факторов, определяющих дифференцировку, пролиферацию и формирование гранул в МС, могут выступать интерлейкины: IL-3, IL-4, IL-10, IL-33. При активации МС могут освобождать определенный профиль медиаторов и других факторов: гистамин, триптазы, химазы, карбоксипептидазу А, протеогликаны, TNF-α, IL-13, IL-3, GMCSF, IL-5, GM-CSF, CXCL8 / IL-8, CCL3 / MIP-1 α, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C и VEGF-D, липидные медиаторы [15, 24, 42].

В 1989 г. A. Krishna и соавторы впервые выявили изменение количества и качества дегрануляции тучных клеток в яичниках у грызунов [26]. МС у них были ограничены воротами яичника и не определялись в фолликулах и желтом теле, что отличается от человека, у которого МС располагаются по всему яичнику, а гистамин МС участвует в проницаемости капилляров и в кровотоке яичника [26]. Впервые была доказана роль гистамина в стимуляции сократимости яичников, в овуляции и секреции фолликулярного прогестерона in vitro, что важно для понимания роли этого медиатора (Krishna A., Beesley K., Terranova P.F., 1989) [26].

В 1996 г. Jaiswal K. и Krishna A., применяя лютеинизирующий гормон (ЛГ), фолликулостимулирующий (ФСГ) и тиреотропный гормон (ТТГ), 17β-эстрадиол, вызывали увеличение количества тучных клеток в воротах яичников мышей по сравнению с контролем [22]. Применение ФСГ, ЛГ, эстрадиола увеличивало процент дегрануляции МС в коре, бурсе, мозговых отделах яичника. Исследователи пришли к выводу, что именно 17β–эстрадиол является наиболее мощным среди примененных гормонов, активатором дегрануляции МС во всех отделах яичника [22], что требует дальнейшего исследования. Группа ученных из Северной Ирландии в 2001 г. выявила экспрессию рецептора эстрадиола и прогестерона на МС в верхних дыхательных путях человека, что является дополнительным доказательством участия половых гормонов наряду с иммуноцитами в процессах воспаления. Значимо также доказанное воздействие прогестерона и эстрадиола в более высоких концентрациях на количество МС и синтез ими ряда цитокинов [44].

В 2003 г. ученые во главе с Weidinger S. определили, что триптаза напрямую взаимодействует со сперматозоидами человека во время их миграции через женские половые пути. МС генитального тракта могут являться клетками, влияющими на фертильность человека [43]. В 2009 г. Chen W. и соавторы при помощи иммунноцитохимического исследования (ИЦХ) впервые определили экспрессию рецептора андрогенов на тучных клетках человека [12]. В 2010 г. исследователи во главе с Jensen F. при использовании модели овариэктомированных животных доказали, что in vivo эстрадиол и прогестерон привлекают МС в матку и в дальнейшем провоцируют их дегрануляцию, что может быть фактором подготовки матки к имплантации плодного яйца [23]. Уточнение этих новых функций мастоцитов может помочь в таргетном воздействии на восстановление фертильности при СПКЯ.

В 2018 г. Zhu T.H. с соавторами определили, что концентрация эстрадиола, количество и активность MC были значительно выше в эндометриомах яичников, чем в здоровом яичнике, а параметры коррелировали с тяжестью связанной с эндометриозом дисменореи. Было доказано, что повышенные концентрации эстрадиола являются ключевым фактором дегрануляции и рекрутирования MC в яичник при эндометриомах, что может играть ключевую роль в дисменорее [45].

Впервые описание распределения МС в различные фазы эстрального цикла в яичнике млекопитающих проведено Hamouzova P. и соавторами в 2017 году [19]. Выявлена прямая взаимосвязь между значениями эстрадиола и прогестерона в сыворотке крови и количеством МС в мозговом веществе яичника, поскольку наименьшее количество было обнаружено в анэструсе, когда уровни гормонов были наиболее низкими [19]. В последующие годы этой группой ученых впервые определено количество МС в коре и мозговом веществе яичников, рогах матки экспериментальных животных, эндометрии и миометрии в ранней фолликулярной фазе, лютеиновой фазе и анэструсе. Наибольшее число МС было обнаружено в ранней фолликулярной и лютеиновой фазах, а во время анэструса МС зафиксировано значимо меньше. Результаты исследований свидетельствуют о прямой зависимости количества МС в яичниках от фазы эстрального цикла и о возможном взаимном влиянии мастоцитов и половых стероидов на овуляцию [18, 19].

В 2019 г. Derbala Y. с соавторами опубликовали результаты анализа биопсий эндометрия на 7-е сутки после овуляции, где было выявлено повышенное количество МС в эндометрии у пациенток с привычным невынашиванием беременности по сравнению с фертильными женщинами. В этом исследовании представлено, что МС являются сверхактивными у пациенток с потерями беременности – это предполагает новую провоспалительную роль МС в иммунопатологии привычного невынашивания беременности [14].

Исследуя локализацию и функции тучных клеток в матке, были определены три фенотипа локальных МС, и обнаружена экспрессия ими рецепторов стероидных гормонов – эстрогенов (ERα, ERβ), прогестерона (PR) и глюкокортикоидов (GR). В ткани эндометрия выявили три специфических фенотипа МС: триптаза+/химаза- и триптаза+/химаза+, триптаза-/химаза+. Триптаза+ МС имели фенотип ERβ+/ERα-/PR-/GR+. Экспрессия ERβ и GR на тучных клетках эндометрия предполагает, что функция локальных МС может быть определена местным стероидным статусом и изменяется в зависимости от него [13].

Роль мастоцитов в патогенезе СПКЯ

Первые упоминания об участии МС в патогенезе СПКЯ опубликованы в 2001 г. [25]. Kim M. и соавторы при культивировании МС человека в отсутствие эстрогенов выявили наличие блокирующего эффекта эстрогенов на синтез цитокинов в МС, то есть наибольший синтез TNF-α и IL-6 тучными клетками зафиксировано в отсутствие эстрогенов [25].

В 2006 г. Vasiadi М. и соавторы установили, что прогестерон может ингибировать секрецию гистамина перитонеальными МС у крыс оба исследования демонстрируют участие прогестерона и эстрадиола в регуляции секреции мастоцитами биогенных аминов и, следовательно, частично объясняют усугубление симптомов воспаления у женщин с дефицитом прогестерона и дисбалансом эстрогенов при СПКЯ [41].

Российские ученые во главе с В.В. Еньковой изучили видовой состав и функциональную активность МС в децидуальной ткани пациенток с СПКЯ и неразвивающейся беременности. Определено, что количество тучных клеток в децидуальной ткани пациенток с неразвившейся беременностью выше, чем у пациенток с физиологической беременностью [3]. Морфологической особенностью являлось увеличение количества МС в децидуальной ткани и сдвиг протеазного профиля в сторону гиперэкспрессии химазы. Уточнение роли химаза-позитивных МС в патогенетических механизмах СПКЯ перспективно и требует дальнейшего исследования [3].

В 2022 г. проведено исследование, в котором проанализированы гены, связанные с иммунным ответом, дифференцированно активированные при СПКЯ. Идентифицированные диагностические биомаркеры при СПКЯ: домен HD, содержащий 3 (HDDC3) и синдекан 2 (SDC2; AUC 0,918 и 0,816 соответственно). Анализ иммунной инфильтрации показал, что уменьшение количества активированных МС и увеличение количества эозинофилов могут быть частью патогенеза СПКЯ. HDDC3 положительно коррелировал с Т-регуляторными клетками, активированными МС и моноцитами, но отрицательно коррелировал с активированными CD4-лимфоцитами при СПКЯ. SDC2 положительно коррелировал с активированными МС, плазматическими клетками и макрофагами М2, но отрицательно коррелировал с эозинофилами, нейтрофилами при СПКЯ. HDDC3 и SDC2 могут служить потенциальными биомаркерами, обозначающими новое представление о молекулярных механизмах иммунной регуляции при СПКЯ [31].

Заключение

Проанализированные исследования свидетельствуют об актуальности изучения клеточно-молекулярных иммунных механизмов патогенеза СПКЯ. Однако большинство экспериментальных исследований проведены на грызунах и крупных млекопитающих и достаточно малочисленны. Гипотеза о влиянии воспаления яичников как прямого стимулирующего фактора продукции андрогенов при СПКЯ требует дополнительного подтверждения в экспериментах с клеточными культурами. При подтверждении данной гипотезы – латентное воспаление яичников может оказаться наиболее эффективно курируемым звеном патогенеза СПКЯ [32, 37]. Актуально также дальнейшее изучение при СПКЯ морфо-функциональных свойств тучных клеток в яичнике, системы протеолиз-антипротеолиз, взаимодействия половых стероидов, кумулюсных клеток и иммуноцитов в яичнике. Малоизучена роль кумулюсных клеток при СПКЯ, в том числе в нарушении процессов обмена гиалуроновой кислоты и формировании фиброза ткани яичника, что крайне актуально при ановуляции. Учитывая, что большая часть предшествующих исследований проведена на экспериментальных животных с гормонально-индуцированной овуляцией, исследования на первичных клеточных культурах позволят более точно описать механизмы взаимодействия клеток яичника, МС и их медиаторов, влияние половых стероидов на функциональную активность и межклеточные контакты МС и, следовательно, на функциональную активность яичника и фертильность пациенток.

作者简介

Olga Valikova

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education TSMU, Central Research Laboratory of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education TSMU of the Ministry of Health of Russia; GBUZ Regional Clinical Hospital No. 2

Email: renalex.99@mail.ru
俄罗斯联邦, 690012, Vladivostok, ul. Fastovskaya, 14

Victoria Zdor

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education TSMU, Central Research Laboratory of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education TSMU of the Ministry of Health of Russia; Clinic “Diabetes and Endocrine Diseases”

编辑信件的主要联系方式.
Email: Victoria.zdor@mail.ru
俄罗斯联邦, 690090, Vladivostok, 1st Morskaya str., 20

参考

补充文件