Molecular mechanisms of formation of various stages of external genital endometriosis

Full Text

Обоснование

Наружный генитальный эндометриоз (НГЭ) является сложным и системным клиническим синдромом, характеризующимся наличием эндометриоидной ткани за пределами полости матки, который ассоциируется с хронической болью и нарушениями менструального цикла. Данное патологическое состояние способно оказывать негативное влияние на репродуктивное здоровье женщин и качество их жизни [1, 2].

Понимание механизмов влияния данной патологии на репродуктивную функцию, включая биохимические и иммунные изменения, возникающие при этом, позволит улучшить прогноз фертильности и минимизировать риски, связанные с беременностью, что будет способствовать снижению частоты осложнений [3].

К молекулярным нарушениям, развивающимся при НГЭ, может привести модификация процессов биосинтеза белков в эндометрии. К числу соединений, активно влияющих на эти процессы, относятся белки адгезии. Одним из них является белок сосудистой адгезии VAP-1, представляющий собой мембранный белок с молекулярной массой 180 кДа, который состоит из двух субъединиц по 90 кДа каждая, связанных дисульфидными связями. Эндотелиальные клетки выполняют важные функции, реализация которых зависит от клеточного микроокружения конкретного органа или ткани.

Известно, что VAP-1 стимулирует адгезию лимфоцитов через эндотелий сосудов, а также полиморфноядерных лейкоцитов. Он присутствует во многих тканях (печени, кишечнике, коже, синовиальной оболочке и т.д.), а также найден в слизистой оболочке цервикального каналa и влагалища. Повышенная продукция VAP- 1 выявлена при таких патологиях, как заболевания кишечника, хронические дерматозы, при неоплазиях [4], также этот белок участвует в процессах нейровоспаления [5].

Молекулы адгезии способствуют усилению пролиферации, миграции и инвазии эндометриальных клеток, участвуют и в патогенезе НГЭ.

В патогенезе НГЭ важная роль принадлежит процессу имплантации клеток эндометрия в мышечные слои матки и на брюшину малого таза. Этот процесс происходит под воздействием матриксных металлопротеиназ (ММР), которые участвуют в деградации экстрацеллюлярного матрикса, что приводит к активации процессов инвазии, миграции клеток и ангиогенезу. Коллагеназа 1 типа (ММР-1) является основной коллагеназой, способной разрушать нативные фибриллярные коллагены 1, 2 и 3 типов. ММР-1 продуцируется различными клетками, например фибробластами, кератиноцитами, эндотелиальными клетками, макрофагами, хондроцитами и остеобластами [6]. Из трех основных типов коллагена более 90% составляет именно 1 тип, представленный в сосудах, сердце, коже и т.д.

Таким образом, следует отметить большое значение клеточно-биохимических комплексов соединительной ткани и состояния коллагенобразующей системы в формировании различных стадий НГЭ.

Цель исследования — изучить концентрацию белка сосудистой адгезии (VAP-1), содержание коллагена (COL1) и активности коллагеназы (ММР-1) при различных стадиях НГЭ.

Методы

Дизайн исследования

Нами было проведено одноцентровое одномоментное контролируемое рандомизированное исследование. В результате простой рандомизации из общего количества наблюдавшихся пациенток (520) путем случайной выборки было отобрано 137 женщин, из которых сформированы две группы — основная и контрольная. В контрольную группу вошли 90 пациенток, которым была проведена лечебно-диагностическая лапароскопия и не выявлены признаки эндометриоза, основную группу составили 47 женщин с НГЭ. В основной группе были выделены подгруппы в зависимости от стадий распространенности процесса. В первую подгруппу вошли 25 пациенток с I–II стадией НГЭ, во вторую — 22 пациентки с III–IV стадией НГЭ (рис. 1).

 

Рис. 1. Дизайн исследования

 

Критерии соответствия

Критериями включения в основную группу явились пациентки в возрасте от 18 до 25 лет с диагнозом «наружный генитальный эндометриоз», подтвержденный гистологически и по данным лапароскопии.

Критерии исключения из основной группы: возраст старше 25 и младше 18 лет, сочетание НГЭ с другими гинекологическими заболеваниями, в том числе с воспалительными заболеваниями органов малого таза и сопутствующей экстрагенитальной патологией.

Условия проведения

Исследование выполнялась на базе научного подразделения НИИАП Ростовского государственного медицинского университета Минздрава России и на базе отделения гинекологии, являющегося клинической базой кафедры акушерства и гинекологии № 2 Ставропольского государственного медицинского университета.

Продолжительность исследования

Исследование проводилось в период с 2022 по 2024 г.

Описание медицинского вмешательства

Всем пациенткам, вошедшим в основную группу, проводилась лапароскопия под эндотрахеальным наркозом, во время которой был верифицирован диагноз «наружный генитальный эндометриоз». Далее они были распределены в зависимости от стадии распространения процесса на две подгруппы (согласно классификации Американского общества фертильности): I и II стадии были отнесены к минимальным и слабо выраженным формам эндометриоза и объединены в первую подгруппу; III и IV стадии, относящиеся к умеренной и тяжелой формам, объединены во вторую подгруппу.

Контрольную группу составили пациентки, которые были прооперированы лапароскопическим методом с лечебно-диагностической целью, не связанной с эндометриозом.

Все исследования были проведены в соответствии с Клиническими рекомендациями «Эндометриоз» от 02.11.2020, утвержденными Минздравом России и включающими клинические, клинико-лабораторные и клинико-инструментальные методы обследования.

Исходы исследования

Основной исход исследования. Основным исходом исследования явилось установление взаимосвязи между изученными показателями — молекулой адгезии (VAP-1), коллагеном (COL1) и активностью металлопротеиназы (MMP-1) в сыворотке крови и перитонеальной жидкости и выявление их роли в формировании НГЭ.

Методы регистрации исходов

Все пациентки накануне оперативного лечения заполняли опросник Мак-Гилла, где детально характеризовали свою боль, интенсивность болей отмечали по визуальной аналоговой шкале (ВАШ).

Материалом для исследования служили сыворотка крови, взятая у пациенток перед оперативным вмешательством, и перитонеальная жидкость, полученная интраоперационно.

В полученных образцах, которые хранились до взятия их в обработку в морозильной камере (Sanyo, Япония) при температуре (–80 С°), определяли уровень молекул адгезии (VAP-1), содержание коллагена 1 типа (COL1) и активность металлопротеиназы MMP-1 (коллагеназы) методом иммуноферментного анализа, используя коммерческие наборы фирмы ELISA (США). Данные наборы имеют высокую чувствительность и специфичность. Все исследования проводили в соответствии с инструкцией фирмы-производителя.

Этическая экспертиза

Данные исследования одобрены этическим комитетом НИИАП ФГБОУ ВО «РостГМУ» Минздрава России (протокол № 2 от 10 декабря 2022 г.).

Статистический анализ

Принципы расчета размера выборки. Размер выборки предварительно не рассчитывался.

Методы статистического анализа данных. Статистическую обработку данных осуществляли с помощью лицензионного пакета программ Statistica (версия 10.0 фирмы StatSoft, Inc.). Однородность дисперсий оценивали по критерию Фишера. Для оценки статистической значимости различий между сравниваемыми группами использовали критерий Стьюдента и непараметрический критерий Манна–Уитни. Достоверными считались различия при р < 0,05. Был проведен также дискриминантный анализ.

Результаты

Объекты (участники) исследования

Всего было обследовано 137 пациенток, составивших две группы. Основная группа (47 пациенток с НГЭ) была разделена на две подгруппы в зависимости от стадий распространенности НГЭ: в первую подгруппу вошли 25 пациенток с I–II стадией НГЭ, во вторую — 22 пациентки с III–IV стадией НГЭ. Контрольную группу составили 90 пациенток с отсутствием эндометриоза в анамнезе. Средний возраст пациенток был сопоставим в обеих группах.

Основные результаты исследования

Согласно данным ВОЗ, эндометриоз диагностируется примерно у 190 млн женщин в возрастном периоде от 18 до 45 лет. Распространенность данного состояния по всему миру варьирует от 10 до 15% среди женщин репродуктивного возраста [1]. Следует отметить, что данная патология занимает пятое место среди самых часто встречающихся гинекологических нарушений — сразу за патологией шейки матки доброкачественного характера, нарушениями менструального цикла, воспалительными заболеваниями урогенитального тракта и бесплодием [7].

Особое внимание заслуживают стадии перитонеального эндометриоза, которые соответствуют I и II по классификации Американского общества репродуктивной медицины. Способность данного заболевания оказывать влияние на фертильность женщин, особенно репродуктивного возраста, требует ранней диагностики и персонализированного подхода к этой проблеме. Понимание механизмов влияния указанной патологии на репродуктивную функцию, включая воспалительные и иммунные нарушения, позволяет улучшить прогноз фертильности и минимизировать риски, связанные с беременностью.

Полученные результаты исследования продукции VAP-1, коллагена, активности коллагеназы в сыворотке крови и перитонеальной жидкости у пациенток с I–II стадией НГЭ представлены на рис. 2.

 

Рис. 2. Динамика уровня VAP-1, коллагена и активности коллагеназы в сыворотке крови и перитонеальной жидкости у женщин с I–II стадией НГЭ

Примечание. * — достоверность отличий от показателей у пациенток с отсутствием эндометриоза (контрольная группа, р < 0,05).

 

Что касается продукции VAP-1, то она была повышена как в сыворотке, так и в перитонеальной жидкости соответственно на 25% (р < 0,05) и 37%(р < 0,05), а уровень коллагена имел противоположную направленность в этих биожидкостях. Так, в сыворотке крови он был ниже на 36% (р < 0,05), а в перитонеальной жидкости, напротив, выше на 32% (р < 0,05) относительно контрольных значений.

Противоположные данные наблюдались и для активности коллагеназы (ММР-1): ее концентрация в сыворотке крови была выше на 38% (р < 0,05), а в перитонеальной жидкости — ниже на 61% (р < 0,01) относительно контрольных значений.

Следует отметить, что в физиологических условиях молекулы адгезии участвуют в поддержании целостности тканей, регуляции клеточной миграции и активации иммунных клеток. Но при хроническом воспалении, которое возникает при эндометриозе, их активность выходит за рамки физиологических вариаций, приводя к патологическим изменениям.

Некоторые авторы предполагают, что активированная форма ММР-1, которая, как указывалось выше, была увеличена в сыворотке крови, вызывает деградацию коллагена 1 типа [8, 9].

В изученных нами показателях (VAP-1, коллагена, активности коллагеназы) у пациенток второй подгруппы — с III–IV стадией НГЭ (рис. 3) — наблюдалась такая же тенденция, как и в первой подгруппе, но она была в некоторых случаях более выражена. Так, продукция VAP-1 была выше в сыворотке крови на 45% (р < 0,05), уровень коллагена — ниже на 46% (р < 0,01), а уровень коллагена в перитонеальной жидкости — выше на 55% (р < 0,01), напротив, активность коллагеназы в этой жидкости оказалась ниже на 50% (р < 0,01) относительно контрольных значений.

 

Рис. 3. Динамика уровня VAP-1, коллагена и активности коллагеназы в сыворотке крови и перитонеальной жидкости у женщин с III–IV стадией НГЭ

Примечание. * — достоверность отличий от показателей у пациенток с отсутствием эндометриоза (контрольная группа, р < 0,05).

 

Дополнительные результаты исследования

Дополнительно нами проведено исследование болевого синдрома, который испытывают пациентки при данной патологии. Известно, что одной из характерных черт проявлений эндометриоза является боль, локализованная в области таза, которая может перейти в хроническую [10, 11].

Была выявлена взаимосвязь между болевым синдромом и уровнем VAP-1 в сыворотке крови женщин с I–II стадией эндометриоза (r = 0,75; р < 0,01).

В группе контроля 98% пациенток жалобы на боль не предъявляли, только у одной женщины были жалобы на периодические боли слабой интенсивности (1–3 балла).

Следует отметить, что интенсивность болей до операции у пациенток первой подгруппы (с I–II стадией НГЭ) статистически значимо ниже, чем у пациентов второй подгруппы (с III–IV стадией НГЭ).

Оценив результаты анализа по шкалам болевого опросника Мак-Гилла, выявлена более точная оценка характера болей по Аффективной и Сенсорной шкалам в прогнозировании степени распространенности эндометриоза. Так, при подозрении на IV степень распространения эндометриоза пациентки предъявляли жалобы на обессиливающую боль, схватывающую и распирающую боль. Колющую боль чаще предъявляли в своих жалобах пациентки с I степенью эндометриоза.

Нежелательные явления

Нежелательных явлений, возникших в результате проведения исследования, не отмечено.

Обсуждение

Резюме основного результата исследования

Воспалительные медиаторы при эндометриозе играют активную роль в индукции ангиогенеза и нейроангиогенеза. Существует несколько биологических путей, и, хотя биохимические механизмы не полностью изучены, постоянно появляются новые данные.

Как указывалось выше, коллагены, являющиеся основными белковыми компонентами внеклеточного матрикса, придают тканям прочность и форму. В дополнение к своим структурным функциям коллагены действуют как лиганды для рецепторов клеточных мембран, через которые они опосредуют клеточные функции, такие как рост, выживание, дифференцировка, адгезия и миграция.

Известно также, что молекулы адгезии индуцируют фиброз путем активации фибробластов и стимулирования продукции экстрацеллюлярного матрикса [12], а в условиях различных патологических изменений, возникающих в организме, это приводит к аномальному накоплению коллагена в ткани. Избыточный синтез коллагена способствует структурной перестройке, что, в свою очередь, приводит к утрате нормальной функции органа. Вследствие таких молекулярных и клеточных изменений происходит прогрессирование заболевания и значительно ухудшается прогноз для пациента [13].

В результате корреляционного анализа нами выявлено, что самая высокая корреляционная связь наблюдалась между продукцией коллагена в сыворотке крови и VAP-1, при этом связь была отрицательной (r = –0,90). Был сделан вывод, что для определения пациенток, входящих в основную группу, возможно использовать показатели продукции коллагена и VAP-1, особенно это касается первой подгруппы (I–II стадия эндометриоза), что позволило нам разработать способ ранней диагностики малых форм эндометриоза по содержанию VAP-1 в сыворотке крови у пациенток репродуктивного возраста. Получена приоритетная справка № 2024134973 (077609) от 21.11.2024.

Обсуждение основного результата исследования

Понимание патогенетических аспектов эндометриоза в контексте фертильности занимает важное место в клинической практике. Сложная патогенетическая цепочка, которая активируется с помощью каскада факторов гуморального и клеточного иммунитета, стимулирует воспалительные трансформации в эктопических эндометриоидных очагах.

Некоторые авторы полагают, что имплантация в матке нарушена в результате изменений рецептивности эндометрия, которые наблюдаются при эндометриозе. Полученные нами результаты о модификации уровня изученных показателей согласуются с данными авторов [14, 15] о повышении экспрессии молекул клеточной адгезии в период имплантации. Молекулы адгезии не действуют изолированно, а взаимодействуют с различными сигнальными молекулами, такими как цитокины и хемокины, оказывая влияние на иммунный ответ и прогрессирование воспаления.

Известно, что степень экспрессии ММР и их активность зависят от различных причин: фазы менструального цикла, стадии распространения эндометриоза, локализации эктопических поражений (брюшина малого таза, яичники, эндометрий матки и т.д.), использования различных методов определения экспрессии ММР.

Наиболее выраженные изменения изученных показателей отмечены при поздних стадиях НГЭ, что не противоречит данным, полученным в работе [16] о дисрегуляции ММР в эндометрии, которая приводит к распространению и прогрессированию этого заболевания. Вопрос о том, является ли этот процесс первичным, приводящим к развитию эндометриоза, или вторичной реакцией на эктопические очаги, до настоящего времени до конца не решен.

Дальнейшие исследования в перспективе могут сосредоточиться на выяснении того, как эти взаимодействия модулируют воспалительный процесс и как можно направленно воздействовать на эти пути для управления воспалением [17].

Ограничения исследования

Следует констатировать, что ограничениями исследований можно считать то, что все пациентки находились под наблюдением в НИИ акушерства и педиатрии Ростовского государственного медицинского университета и отделения гинекологии № 2 Ставропольского государственного медицинского университета, которые представляли Южный и Северо-Кавказский федеральные округа.

Заключение

Эндометриоз — распространенное изнурительное заболевание, которое способно снижать качество жизни женщин. Несмотря на его высокую распространенность, он по-прежнему остается одной из самых загадочных патологий.

Способность эндометриоза оказывать влияние на фертильность женщин, особенно репродуктивного возраста, требует ранней диагностики и персонализированного подхода. Нарушение фолликулогенеза, вызывающее дисфункцию фолликулов и низкое качество яйцеклеток, а также лютеиновой фазы, снижение способности к зачатию и аномальный эмбриогенез — это лишь некоторые механизмы, которые рассматриваются для объяснения репродуктивной дисфункции при эндометриозе.

Адгезивные молекулы имеют критическое значение в поддержке хронического воспаления, так как они обеспечивают необходимую связь между клетками, позволяющую им взаимодействовать и координировать иммунный ответ. При длительной активации молекул адгезии структура тканей подвергается патологическим изменениям, часто необратимым.

Исследования последних лет по изучению механизмов формирования НГЭ позволили по-новому взглянуть на эту патологию. Как правило, при начальных стадиях НГЭ очень часто наблюдается его бессимптомное течение, однако в некоторых случаях при наличии болевого синдрома локализация болей часто не соответствует месту расположения эндометриоидных гетеротопий, поэтому клиническое признаки этого заболевания зачастую выявляются при III и IV стадиях распространения процесса. На основании полученных данных нами был предложен способ ранней диагностики малых форм эндометриоза.

Таким образом, можно прийти к заключению, что понимание механизмов возникновения данной патологии, включая биохимические и иммунные нарушения, позволит улучшить прогноз, минимизировать риски, возникающие во время этого заболевания, и оптимизировать тактику ведения пациентов.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках НИР «Фундаментальные комплексные исследования роли интеграции нейроэндокринных, генетических и иммунных механизмов в формировании гормонально-ассоциированных заболеваний репродуктивной системы у девочек-подростков». Финансирование за счет средств госзадания № 66.5, 2024–2026 гг.

Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

Участие авторов. И.И. Крукиер — концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, написание текста статьи; А.А. Григорьянц — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; В.В. Авруцкая — концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, написание текста статьи; М.А. Левкович — анализ полученных данных, написание текста статьи; Н.В. Ермолова — концепция и дизайн исследования; О.Г. Саркисян — анализ полученных данных, написание текста статьи; А.А. Никашина — статистическая обработка данных. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

About the authors

Irina I. Krukier

Rostov State Medical University

Email: biochem@rniiap.ru
ORCID iD: 0000-0003-4570-6405
SPIN-code: 4975-1350

PhD in Biology

Russian Federation, Rostov-on-Don

Armen A. Grigoriants

Stavropol State Medical University

Email: mr.vanhelsink@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9333-2578
SPIN-code: 6945-4464

MD, PhD

Russian Federation, Stavropol

Valeria V. Avrutskaya

Rostov State Medical University

Email: v.avrutskaya@rniiap.ru
ORCID iD: 0000-0001-6399-5007
SPIN-code: 9495-9702

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Rostov-on-Don

Marina A. Levkovich

Rostov State Medical University

Email: xlma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8047-7148
SPIN-code: 2964-0480

MD, PhD, Assistant Professor

Russian Federation, Rostov-on-Don

Natalya V. Ermolova

Rostov State Medical University

Email: n.ermolova@rniiap.ru
ORCID iD: 0000-0002-6537-3436
SPIN-code: 1130-1167

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Rostov-on-Don

Oleg G. Sarkisyan

Rostov State Medical University

Author for correspondence.
Email: biochem@rniiap.ru
ORCID iD: 0000-0001-5293-986X
SPIN-code: 9938-5822

PhD in Biology, Professor

Russian Federation, Rostov-on-Don

Anastasiya A. Nikashina

Rostov State Medical University

Email: laigash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8099-9093
SPIN-code: 6693-3430

PhD in Biology

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

Supplementary files