Молекулярно-биологические аспекты имплантации у человека и животных

Красноярская государственная медицинская академия; Центр репродуктивной медицины, Красноярск

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

ВРТ - вспомогательные репродуктивные технологии
ИФРСБ-1,2 - белки, связывающие инсулиноподобные факторы роста
ТФР- и - - трансформирующие факторы роста - и -
ЭФР - эпидермальный фактор роста
ИФР-1 и -2 - инсулиноподобные факторы роста -1 и -2
оФРФ - основная форма фактора роста фибробластов
СЭФР - сосудисто-эндотелиальный фактор роста
ЛГ - лютеинизирующий гормон
ЛИФ - фактор, ингибирующий лейкоз
ИЛ-1 - интерлейкин-1
ФРТ - фактор роста тромбоцитов
ГТФ - гуанозинтрифосфат
ФРК - фактор роста кератиноцитов
ФРП - фактор роста плаценты
КСФ - колониестимулирующий фактор

Словарь терминов:

Апоптоз - программированная клеточная гибель, контролируемая генетически и характеризующаяся митохондриальной дисфункцией, активацией протеолитических ферментов (каспаз), специфической фрагментацией ДНК, блеббингом плазматической мембраны и распадом клетки на апоптотические тельца.

Адгезия - процесс прикрепления клеток к матриксу/субстрату или друг к другу, опосредуемый активностью белков цитоскелета, специфических белков адгезии (интегрины, кадгерины, селектины, трансмембранные протеогликаны, белки семейства иммуноглобулинов), их рецепторов, обеспечивающий адекватную локализацию клетки и активацию внутриклеточных сигнальных биохимических путей, сопровождающих клеточную активацию.

Факторы роста - ИФР-1, ИФР-2, ТФР, ФРФ, СЭФР, ЭФР, ФРТ, ФРП, ФРК, КСФ (см. список сокращений) - полипептидные гормоны, синтезируемые рядом клеток, паракринным, эндокринным и аутокринным путем регулирующие функционирование клеток в популяции, взаимодействующие со специфическими рецепторами клеточных мембран, обладающие митогенной, пролиферативной, апоптоз-модулирующей и метаболической активностью.

Цитокины - полипептидные гормоны, продуцируемые клетками при их активации, регулирующие межклеточные взаимодействия и обладающие рядом специфических биологических эффектов (например, интерлейкины (ИЛ), монокины, интерферон, фактор некроза опухолей, ЛИФ - лейкоз-ингибирующий фактор).

Bcl - семейство белков, проявляющих про- и антиапоптотические свойства.

HSP - белки теплового шока (heat shock proteins) - семейство белков, обеспечивающих поддержание конформации клеточных белков, их ренатурацию, приобретение третичной структуры и выполнение некоторых специфических функций.

Имплантация эмбриона в полости матки - сложный, многоступенчатый процесс, регуляция которого осуществляется при помощи большого количества гуморальных факторов и разнообразных межмолекулярных и межклеточных взаимодействий. Повышение результативности существующих методов лечения бесплодия, в том числе методов ВРТ, и разработка новых методов невозможны без изучения механизмов регуляции имплантации - одного из наиболее хрупких звеньев в становлении симбиотических взаимоотношений эмбриона и материнского организма.

Известно, что оплодотворенная яйцеклетка попадает в полость матки на стадии морулы на 4-й день после овуляции. На 5-й день морула развивается в бластоцисту [44]. Материнский эндометрий восприимчив к имплантирующейся бластоцисте только в пределах строго ограниченного во времени "окна имплантации" [5]. Наиболее вероятно, что у человека начало "окна имплантации" приходится на 7-й день после оплодотворения/овуляции [44]. Появление в эндометрии трансмембранного гликопротеина Muc 1 ограничивает временные рамки "окна имплантации" [12].

Во время фаз аппозиции и прикрепления на наружной мембране бластоцисты образуются многочисленные микровыпячивания, в результате чего она входит в тесный контакт с маточным эпителием, что знаменует собой переход в стадию адгезии (внедрения). Электроотрицательный заряд на поверхности эпителиальных клеток способствует сближению бластоцисты с поверхностью эндометрия [57]. Последующая стадия инвазии трофобласта завершает процесс имплантации и характеризуется глубоким проникновением бластоцисты в эпителий матки.

Синцитиотрофобласт эмбриона вторгается между эпителиальными клетками и прорастает в сторону базального слоя. Над погрузившейся в толщу эндометрия бластоцистой происходит полное смыкание покровного эпителия [5, 44].

Успех имплантации во многом зависит от синхронности обмена сигнальными молекулами между матерью и эмбрионом в ходе "диалога", который характеризуется интенсивными молекулярными взаимодействиями между клетками и тканями и экспрессией эффекторных молекул, факторов роста и цитокинов, осуществляющих паракринную, аутокринную и интракринную регуляцию столь сложного процесса [2, 69-71].

Межмолекулярные взаимодействия модулируют как дальнейшее развитие и "поведение" бластоцисты, так и распознавание беременности и адаптацию к ней организма матери.

Перед имплантацией ткани, составляющие секреторный эндометрий, в частности железистый эпителий, покровный эпителий, стромальные клетки, стромальные сосуды, внеклеточный матрикс, претерпевают различные морфологические, клеточные и молекулярные изменения, некоторые из них очень непродолжительные [31, 44].

В период имплантации митотическая активность клеток железистого эпителия увеличивается, что коррелирует с возрастающей концентрацией эстрадиола [64]. Секреторная активность желез достигает максимума. К характерным морфологическим изменениям желез эндометрия, наблюдающимся только в секреторную фазу, относятся образование гигантских митохондрий, отложение гликогена, формирование систем ядерных каналов [44].

Покровный эпителий матки первым контактирует с бластоцистой, в результате чего в нем происходят анатомические и молекулярные изменения, обеспечивающие восприимчивость эндометрия к нидации эмбриона. В период имплантации в нем образуются микровыпячивания (пиноподии) на апикальной поверхности эпителия, направленные к слизистой оболочки матки. Они появляются в середине секреторной фазы менструального цикла и сохраняются в течение 48-72 ч. Этот процесс стимулируется прогестероном и ингибируется эстрогенами [63]. Появление пиноподий соответствует по времени началу "окна имплантации", которое появляется в период максимальной рецепторной активности эндометрия [44].

Основными регуляторами морфологических изменений функционального слоя эндометрия в течение менструального цикла и в периимплантационном периоде считаются синтезируемые в яичниках стероиды [63, 66]. Только подготовленный циклическим стероидным воздействием эндометрий готов к приему бластоцисты и восприятию ее гуморальных сигналов [33].

Практически для всех видов млекопитающих в репродуктивном цикле характерны две следующие закономерности:
1) возрастающая секреция эстрогенов в фазу селекции и развития фолликулов, которая в хронологическом плане лишь косвенно влияет на имплантацию;
2) выработка значительных количеств прогестинов в секреторную фазу цикла, что совпадает по времени с имплантацией. Выраженная эстрогеновая секреция в эту фазу характерна далеко не для всех видов млекопитающих [25].

Считается, что в отличие от прогестерона эстрогены влияют на имплантацию опосредованно [37, 54].

Эстрадиол выступает в качестве пермиссивного агента, тогда как прямое действие оказывают локальные, регулируемые им факторы - цитокины, молекулы адгезии, факторы роста [41, 71, 75].

Установлено, что для полноценной пролиферации эндометрия в течение фолликулярной фазы нормального менструального цикла необходима концентрация эстрадиола в маточном кровотоке в пределах 200 - 400 пг/мл при одновременном содержании прогестерона не более 4 нг/мл [63]. Нормальная имплантация возможна при концентрации эстрадиола 50-100 пг/мл в сыворотке крови. Таким образом, уровень эстрадиола в периферической крови не всегда может являться прогностическим фактором в отношении успеха имплантации [66].

Более того, решающую роль в имплантации играет не столько абсолютное содержание стероидных гормонов, действующих на ткани-мишени органов репродуктивной системы, и морфологическая структура эндометрия, сколько его рецептивность, т.е. количество функционально полноценных рецепторов ткани эндометрия к соответствующим стероидным гормонам [4, 7].

Эстрогены одновременно с пролиферацией клеток эпителия стимулируют развитие секреторного аппарата клетки и синтез рецепторов к эстрогенам и прогестерону, посредством взаимодействия с которыми и осуществляется многогранное действие гормонов на клетки [4, 7].

Далее...