Local endometrial injuryas a contributing factor to implantation

Abstract

In the review the last data showing the relationship between the outcomes of the IVF program and the presence of a local inflammatory reaction in the endometrium is presented. Special attention is given to the justification of endometrial biopsy as one of the possible mechanisms for the advancement of its receptor activity by increasing the expression of key molecules

Full Text

И мплантация бластоцисты в полость матки является ключевым моментом в наступлении беременности, и ее неудачи являются ограничивающим фактором в повышении эффективности методов вспомогательных репродуктивных технологий. Около 75% переносимых эм- брионов останавливаются в развитии до момента имплан- тации или на ранних ее этапах [28]. На сегодняшний день большинство основных направлений повышения результа- тивности программы экстракорпорального оплодотворе- ния (ЭКО) базируется на улучшении ее эмбриологических аспектов, таких как подбор адекватных сред культивирова- ния, селективный перенос эмбрионов, применение вспо- могательного хэтчинга, метода интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) в ооцит, преимпланта- ционной генетической диагностики. Напротив, лишь не- многие методы были предложены для улучшения функцио- нальной активности эндометрия. Известно, что успешная имплантация во многом зависит как от качества эмбриона, так и от морфофункциональ- ного состояния эндометрия [9]. Имеющиеся в настоящее время данные убеждают в том, что одним из возможных ме- ханизмов улучшения его рецепторной активности является проведение биопсии эндометрия в лютеиновой фазе спон- танного менструального цикла, предшествующего началу лечения. Взаимосвязь между механической травмой эндометрия и успешностью имплантации впервые была продемонстри- рована в исследованиях на животных. Еще в 1907 г. L.Loeb сообщил, что локальное повреждение внутренней поверх- ности матки в секреторной фазе у морских свинок прово- цировало резкий рост децидуальных клеток [21]. Экспери- менты на крысах показали, что внутрибрюшинное введе- ние одного из медиаторов воспаления гистамин-рилизинг- фактора также способствует индукции децидуальной трансформации стромы [12]. Следует отметить и тот инте- ресный факт, что рубец на матке после предшествовавшего кесарева сечения или других оперативных вмешательств нередко становится местом прикрепления эмбриона. Многие исследователи полагают, что аспирационная биопсия эндометрия, осуществляемая в спонтанном цикле, предшествующем циклу ЭКО, или вначале цикла стимуляции, позволяет значительно повысить частоту импланта- ции, клинических беременностей и родов, особенно при повторных неудачах имплантации в анамнезе [5, 11, 18, 19]. Вероятно, локальное повреждение эндометрия, провоци- руя воспалительный ответ, активирует восприимчивость эндометрия к бластоцисте в период окна имплантации. Воспаление всегда возникает при тканевых поврежде- ниях и является неотъемлемой частью регенеративного процесса. Его биологическая особенность заключается в приспособительной функции, которая состоит не только из сосудисто-мезенхимальной реакции на повреждение, но и из местной реакции всех гуморальных и клеточных систем защиты, направленных на ликвидацию повреждаю- щего агента и восстановление ткани [2]. Воспалительный процесс и ответная реакция на него при воздействии травмы осуществляются при участии многочисленных ме- диаторов воспаления, в том числе цитокиновой системы. Взаимодействие клеток воспалительного инфильтрата (макрофаг-лимфоцит) включает иммунную систему, од- ной из основных функций которой является обеспечение защиты от вторжения чужеродных веществ экзо- и эндо- генного происхождения с целью сохранения и поддержа- ния гомеостаза. Кроме того, она имеет решающее значение в успешной имплантации и благополучном течении бере- менности [17]. Известно, что периферические Т-лимфоциты после кон- такта с антигеном образуют субпопуляции: Т-хелперы 1 (Th1) и 2-го типа (Th2). Разделение Т-хелперных лимфоци- тов на Th1 и Th2 во многом обусловлено продукцией цито- кинов. Так, Th1 стимулирует клеточное звено иммунитета и характеризуется экспрессией провоспалительных цитоки- нов: интерлейкина (ИЛ)-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-12, ИЛ-15, ИЛ-18, фактора некроза опухоли α (ФНО-α), интерферона-γ (ИФН-γ). Тh2 обеспечивает гуморальный иммунный ответ и продукцию регуляторных цитокинов - ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10, ИЛ-13, ИЛ-10 и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) [16]. Течение физиологической беременности ассоцииро- вано со сдвигом цитокинового профиля в сторону пре- обладания продукции Th2-противовоспалительных цито- кинов при одновременном угнетении синтеза цитокинов ВСПОМОГА Т ЕЛЬНЫЕ РЕПРОДУКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Th1. Однако, согласно исследованиям последних лет, про- цесс имплантации бластоцисты сопровождается разными морфологическими, клеточными и молекулярными изме- нениями в эндометрии, подобными воспалительной реак- ции, в ходе которой преобладает экспрессия провоспали- тельных цитокинов (Th1), таких как ИЛ-6, лейкемия-инги- бирующий фактор (ЛИФ), ИЛ-8 и ФНО-α [23]. При отсут- ствии беременности Th1-клетки способствуют апоптозу и отторжению эндометрия. Очевидно, рецептивность эндо- метрия тесно связана с воспалительным ответом и повыше- нием продукции провоспалительных цитокинов и клеток иммунной системы. Предполагается, что успешная имплан- тация является вторичной по отношению к развитию вос- палительной реакции, связанной с травмой. В соответствии с этим провоспалительные цитокины способны индуцировать апоптоз и повреждать клетки тро- фобласта прямо или опосредованно через активацию мак- рофагов и могут являться причиной прерывания беремен- ности в I триместре. Кроме того, избыточная продукция провоспалительных цитокинов ограничивает инвазию трофобласта, задерживает нормальное развитие плаценты, усиливает протромбиназную активность, активирует меха- низмы коагуляции, тем самым вызывая тромбозы и от- слойку трофобласта [4]. Интересен и тот факт, что под влиянием цитокинов Th1 повышается Th2-цитокиновая продукция [31]. Таким обра- зом, нормальное соотношение баланса лимфоцитов Th1/Th2 в строме эндометрия способствует успешной ин- вазии трофобласта и обусловливает возможность развития неосложненной беременности. Клетки иммунной системы Высокий уровень провоспалительных Th1-цитокинов и ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-α характерен для ранней имплантации. Эти молекулы могут секретироваться эндометриальными клетками, а также клетками иммунной системы, рекрутиро- ванными к месту имплантации. В период окна импланта- ции в эндометрии содержится большое количество имму- нокомпетентных клеток, которые являются одними из важ- нейших во взаимодействии эмбриона с эндометрием. Есте- ственные киллерные клетки (NK-клетки) представляют са- мую большую популяцию лимфоцитов (65-70%), на долю же антигенпрезентирующих клеток, таких как макрофаги, приходится около 10-20%, дендритные клетки (ДК) состав- ляют 2-4% [15]. NK-клетки играют важную роль в регуляции материн- ского иммунного ответа на инвазию трофобласта, ремоде- лирование спиральных артерий, регуляцию дифференци- ровки клеток стромы и являются источником разных цито- кинов и факторов роста, таких как ФНО, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-1β, трансформирующий фактор роста β1 (ТФР-β1), КСФ-1, ЛИФ и ИФН-γ [13]. Типичными маркерами NK-клеток являются молекулы адгезии CD56 и рецептор для Fc-фрагмента имму- ноглобулина СD16 [3]. Количество NK-клеток значительно возрастает в строме эндометрия в секреторную фазу мен- струального цикла, а также в I триместре беременности. По- вышение числа эндометриальных NK-клеток приводит к бесплодию, повторным неудачам имплантации, привыч- ному невынашиванию беременности [30]. ДК являются гетерогенной клеточной популяцией, кото- рая активирует и регулирует адаптивный иммунитет. ДК матки необходимы для активации Т-клеточного ответа, опо- средующего иммунную толерантность матери к полуалло- генному плоду, несущему набор антигенов матери и отца. Макрофаги и ДК накапливаются в большом количестве в ме- сте имплантации и присутствуют в децидуальной оболочке в течение всей беременности, продуцируя факторы роста, хе- мокины и цитокины, регулирующие имплантацию бласто- цисты, ангиогенез и в последующем, при прогрессировании беременности - развитие плаценты [27]. В доношенном сроке беременности ДК активируют иммунную систему в на- правлении синтеза противовоспалительных цитокинов Th2-типа на фоне снижения провоспалительных цитокинов Th1, которые оказывают влияние на процессы созревания шейки матки и подготовки к родам [24]. Макрофаги являются высокодифференцированными представителями системы мононуклеарных фагоцитов и играют центральную роль в инициации и развитии иммун- ных процессов. Они способствуют регуляции баланса си- стемы про- и противовоспалительных цитокинов, необхо- димых для успешной имплантации, защиты эмбриона от микробной инфекции, а также являются продуцентами прогестерона и широкого спектра биологически активных молекул [29]. Таким образом, иммунокомпетентные клетки способ- ствуют созданию в эндометрии локальной иммуносупрес- сии, являющейся необходимым условием для нормальной нидации и имплантации, полноценного развития эм- бриона. Кроме того, они выступают в качестве одних из ос- новных факторов формирования в эндометрии благопри- ятного микроокружения для трофобласта за счет продук- ции цитокинов и экспрессии молекул адгезии. В ряде недавних исследований было показано, что повы- шение уровня клеток иммунной системы в эндометрии в результате проведения пайпель-биопсии положительно коррелирует с успехом наступления беременности. В част- ности, S.Narvekar и соавт. исследовали влияние биопсии эн- дометрия на исходы ЭКО у 99 пациенток в возрасте до 37 лет с предыдущими неудачными попытками при пере- носе эмбрионов исключительно хорошего качества. В группе сравнения (n=49) пайпель-биопсия была прове- дена в цикле, предшествующем переносу эмбрионов, 2 раза: в день гистероскопии, на 7-10-й день менструаль- ного цикла (ДМЦ) и повторно - на 24-25-й ДМЦ. Частота имплантации (13,07 и 7,1% соответственно; р=0,04), клини- ческих беременностей (32,7% против 13,7%; р=0,01) и рож- даемости (22,4% против 9,8%; р=0,04) в группе вмешатель- ства была выше, чем у пациенток контрольной группы [5]. Важно отметить, что проведение биопсии оказывает по- ложительный эффект на восприимчивость эндометрия в последующем цикле. Результаты, свидетельствующие об этом, продемонстрированы A.Barash и соавт. Они показали, что биопсия эндометрия на 8, 12, 21, 26-й день в спонтан- ном цикле, предшествующем циклу ЭКО, более чем в 2 раза увеличивает частоту имплантации (22,7% против 14,2%), клинических беременностей (66,7% против 30,3%) и рож- дения живого ребенка (48,9% против 22,5%) [19]. По всей видимости, клетки иммунной системы в месте повреждения могут формировать «память ткани», обес- печивающую успех имплантации в последующем цикле лечения. Действительно, моноциты - клетки-предшествен- ницы макрофагов и ДК, рекрутированные в поврежденную зону, принимают активное участие в процессах репарации и последующем заживлении ткани. Очевидно, они могут сохранять свою активность в тканях на протяжении не- скольких месяцев и в ответ на повышение синтеза цитоки- нов, в частности ФНО-α, дифференцируются в резидент- ные макрофаги или ДК [22]. Таким образом, иммунокомпе- тентные клетки, играющие важную роль в процессе клеточ- ного обновления и дифференцировки тканей, обеспечи- вают оптимальную восприимчивость эндометрия к нида- ции эмбриона у женщин после проведения пайпель-био- псии. В 2012 г. T.El-Toukhy и соавт. опубликовали систематиче- ский обзор и метаанализ исследований о влиянии местной травмы эндометрия на исходы последующего цикла ЭКО. Анализ проводился по результатам двух рандомизирован- ных (n=193) и шести нерандомизированных контролируе- мых исследований (n=708). В обзор были включены 8 иссле- дований, сравнивающих результаты эффективности ЭКО у пациенток, которым проводилась пайпель-биопсия эндо- метрия в цикле, предшествующем стимуляции, и у женщин, которым данное вмешательство не выполнялось. Основным критерием оценки была частота клинической беременности и родов. Частота проведения аспирационной биопсии варь- ировала от 1 до 4 раз (в пяти исследованиях - 1, в двух иссле- дованиях - 2; в одном - 4 раза). Профилактическое приме- нение антибиотиков в течение 3-7 дней после процедуры было назначено в 3 из 7 исследований. Метаанализ показал, что частота клинической беременности была значимо выше у пациенток, которым проводилась биопсия эндометрия по сравнению с женщинами, которым данное вмешательство не проводилось как в рандомизированных (относительный риск - ОР 2,63, 95% доверительный интервал - ДИ 1,39-4,96; р=0,003), так и в нерандомизированных исследованиях (ОР 1,95, 95% ДИ 1,61-2,35; р<0,00001). В одном исследовании те- кущий коэффициент рождаемости не достиг значимого по- вышения (ОР 2,29, 95% ДИ 0,86-6,11) [7]. В свою очередь, M.Kаrimzadeh и соавт. выявили достовер- ное повышение в группе сравнения частоты имплантации (10,9% против 3,38% в группе контроля) и наступления бе- ременности (27,1% против 8,9% в группе контроля ) при проведении аспирационной биопсии эндометрия на 21-26-й ДМЦ [18]. A.Raziel и соавт. выполнили исследова- ние «случай-контроль» по изучению эффективности пай- пель-биопсии эндометрия у 60 пациенток с высоким пока- зателем неудач имплантации в нативных циклах ЭКО/ИКСИ (при переносе более 4 эмбрионов в анамнезе). Было отмечено значимое повышение частоты импланта- ции (11% против 4%; р=0,02), клинической (30% против 12%; р=0,02) и прогрессирующей беременности (22% про- тив 8%; р=0,07) в группе пациенток, которым была прове- дена пайпель-биопсия на 21 и 26-й ДМЦ по сравнению с группой, в которой вмешательство не проводилось [11]. В то же время другие авторы приводят диаметрально противоположные данные.Так, M.Baum и соавт. включили в исследование 36 пациенток от 18 до 41 года с тремя и более повторными неудачами имплантации. В исследуемой группе (n=18) биопсия эндометрия производилась 2 раза, на 9-12 и 21-24-й ДМЦ, предшествующего лечению мето- дом ЭКО. В группе контроля (n=18) катетер Pipelle de Cor- nier был введен только в канал шейки матки (плацебо). Ча- стота имплантации (2,08% против 11,11%; р=0,1), клиниче- ских беременностей (0% против 31,25%; р<0,05) и живо- рождения (0% против 25%; р=0,1) была ниже в группе иссле- дования по сравнению с контрольной. Авторы предпола- гают, что данный вид вмешательства может способствовать формированию плацебо-эффекта и положительной уста- новки на успешность результатов лечения, а также высво- бождению локальных факторов в шейке матки. Однако данная гипотеза требует дальнейшего изучения [6]. Цитокины В окне имплантации клетки трофобласта обмениваются сигналами с клетками эндометрия и лимфоидными клет- ками. Медиаторами этих сигналов являются цитокины и белки поверхности клеток. Цитокины представляют собой группу белково-пептидных факторов межклеточного и межсистемного взаимодействия, чье биологическое дей- ствие опосредовано с помощью специфических рецепто- ров и связано с большинством процессов в организме, в том числе с имплантацией и иммунным ответом. В 1979 г. для их обозначения и систематизации был предложен тер- мин ИЛ, т.е. медиаторы, осуществляющие связь между лей- коцитами, однако биологические эффекты цитокинов рас- пространяются далеко за пределы иммунной системы, и поэтому более приемлемым стал ранее предложенный тер- мин «цитокины», сохранившийся до сих пор [1]. Переход невосприимчивого эндометрия в рецептивный включает в себя функциональные изменения в нем, во мно- гом определяемые стимуляцией разных цитокинов, факто- ров роста, транскрипции и простагландинов [10]. Количе- ственный и качественный состав цитокинового профиля влияет на успех имплантации и развитие беременности. Проведение аспирационной биопсии эндометрия модули- рует повышение экспрессии провоспалительных цитоки- нов в эндометрии, обеспечивая его рецептивность в отно- шении бластоцисты. Полагают, что провоспалительные цитокины ИЛ-1 и ФНО-α способствуют стимуляции ангио- генеза и продукции ЛИФ. В контролируемом клиническом исследовании Y.Gnain- sky и соавт. у пациенток с ранее неэффективными попыт- ками ЭКО было выявлено повышение уровня экспрессии цитокинов как в группе женщин (n=42), которым в спон- танном менструальном цикле проводилась биопсия эндометрия 2 раза (на 8-13 и 20-23-й день), так и в группе жен- щин (n=22), которым проводилась пайпель-биопсия 1 раз, в окне имплантации. Кроме того, в биоптатах эндометрия, взятых в «окне имплантации», отмечено повышение кон- центраций белка ростового регуляторного онкогена-α (GRO-α), ИЛ-15 и макрофагального воспалительного белка 1β (MIP-1β; р=0,02, p=0,006, p=0,031 соответственно). Ав- торы показали, что продукция ФНО-α положительно кор- релирует с уровнями экспрессии MIP-1β (r=0,67; р<0,0001). Была также обнаружена положительная корреляция между уровнями макрофагов/ДК, экспрессией MIP-1β, ФНО-α и наступлением беременности [20]. Полагают, что MIP-1β способствует дополнительному привлечению макрофагов/децидуальных клеток в эндо- метрии. Таким образом формируется положительная об- ратная связь, что приводит к активации рецептивности эн- дометрия у пайпель-леченных пациентов, модулированной иммунными клетками, завербованными MIP-1β. По-види- мому, биопсия, взятая в окне имплантации, за счет индук- ции экспрессии ФНО-α и MIP-1β, способствует переходу нерецептивного эндометрия в восприимчивый и, как след- ствие, положительно коррелирует с наступлением бере- менности. Как известно, ФНО-α - провоспалительный Th-1-цито- кин, играет важную роль в физиологии и патологии эндо- метрия на ранних этапах имплантации, регуляции ангио- генеза, апоптоза, пролиферации, дифференциации и миг- рации лейкоцитов в эндометрии. В 1985 г. его идентифици- ровал Lloyd Old. Цитокин продуцировался в ответ на акти- вацию иммунной системы и был способен проявлять цито- токсичность, блокируя рост опухолевых клеток и вызывая некроз определенных опухолей у мышей [1]. ФНО-α имеет важное значение в активации воспалительного ответа, ин- дуцированного травмой, что усиливает экспрессию других цитокинов и хемокинов, которые, в свою очередь, рекрути- руют макрофаги и ДК в месте повреждения [14]. Таким об- разом, ФНО является необходимым звеном в индукции адаптивного иммунитета. Так, Y.Kalma и соавт. исследовали методом обратной транскрипции-полимеразной цепной реакции в режиме реального времени образцы эндометрия, взятые после проведения пайпель-биопсии на 11-13 и 21-24-й ДМЦ. В результате было выявлено увеличение экспрессии 183 ге- нов и снижение синтеза 39 генов. Следует отметить, что наибольший уровень экспрессии впервые в эндометрии продемонстрировал трансмембранный белок уроплакин, специфичный для эпителия мочевого пузыря (bladder- transmembranal uroplakin lb). Наряду с указанным ранее ге- ном было выявлено повышение экспрессии мРНК генов муцина 1 (MUC-1), кристаллина альфа-B (crystallin alpha-B), ламинина-α-4 (laminin-α-4), матриксной металлопротеи- назы 1 (MMП-1), аполипопротеина D (apo-D). Авторы пред- положили, что механическая травма эндометрия увеличи- вает секрецию молекул, подготавливающих эндометрий к имплантации путем регулирования клеточной пролифера- ции, дифференцировки и адгезии [8]. Установлено, что у пайпель-леченных пациентов также возрастает продукция остеопонтина (ОП) в эндометрии. ОП обладает свойствами про- и противовоспалительного цитокина, а также, являясь лигандом интегринов, выступает в качестве молекулы адгезии в процессе имплантации тро- фобласта [25]. Синтез данного фактора стимулируется ИЛ-1, ТФР-β, ФНО-α, ИФН-γ, эстрогеном и прогестероном. ОП способствует дополнительному привлечению и актива- ции макрофагов, лимфоцитов и ингибирует продукцию ва- зодилататора - оксида азота и ММП-2. Обнаружена поло- жительная корреляция между уровнем ОП в эндометрии и исходами беременности. В литературе также имеются данные о благоприятном влиянии на исходы беременности у пациенток ЭКО других форм инструментальных вмешательств, таких как диагно- стическая гистероскопия и раздельное выскабливание сли- зистой цервикального канала и стенок полости матки. Си- стематический обзор и метаанализ T.El-Toukhy и соавт., объ- единивший результаты пяти исследований (n=1691), показал, что у женщин, которым была проведена офисная гисте- роскопия в цикле, предшествующем ЭКО, повышалась ча- стота наступления клинической беременности в последую- щем цикле (обобщенный ОР 1,75, 95% ДИ 1,51-2,03) [26]. Предположительно аспирационная биопсия эндометрия моделирует и активирует накопление клеток иммунной си- стемы в месте травмы, что, в свою очередь, стимулирует продукцию ключевых молекул, облегчающих взаимодей- ствие между эмбрионом и эпителием матки. Тем не менее тактика подготовки пациенток к программе ЭКО с помо- щью этой минимально инвазивной процедуры требует дальнейшего изучения. В доказательной медицине нет еди- ного мнения относительно необходимости, оптимального времени, частоты и техники проведения пайпель-биопсии женщинам с повторными неудачами имплантации. Для ши- рокого применения этого метода в клинической практике в качестве подготовки пациенток к программе ЭКО не- обходимы разработка единого подхода к лечению и конт- роль его эффективности, что требует дальнейшего прове- дения крупномасштабных рандомизированных контроли- руемых исследований.