Roles of vitamin D in the prevention and treatment of female infertility

Full Text

Введение В последние годы отмечается тенденция к увеличению процента бесплодных пар. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), процент женщин, страдающих бесплодием, колеблется от 8 до 29% без тенденции к снижению во всех странах мира (ВОЗ, 2011) [1]. Мероприятия по лечению бесплодия достаточно сложны. Они включают гормоно-, антибиотикотерапию, сложные физиотерапевтические процедуры, но, к сожалению, зачастую упускаются простые факторы, такие как питание и обеспеченность микронутриентами. Между тем дефицит микронутриентов и, в частности, витамина D резко снижает эффективность лечения бесплодия. Это связанно с тем, что витамин D играет очень важную роль в регуляции репродуктивных процессов как у женщин, так и у мужчин. Данный факт обусловлен тем, что рецепторы витамина D представлены в овариальной ткани, эндометрии, фаллопиевых трубах, также как и в децидуальной оболочке и плаценте. Витамин D участвует в стероидогенезе и, по данным исследований, включен в патофизиологию некоторых заболеваний у женщин репродуктивного возраста, которые подвергаются процедурам вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) [2]. Витамин D является жирорастворимым витамином, который принадлежит к семейству стероидных гормонов. Биологические эффекты витамина D осуществляются через одноименный рецептор (ген VDR) - фактор транскрипции, активируемый 1,25-дигидроксивитамином D3 (кальцитриолом). Геномные эффекты витамина D и оказывают воздействие на репродуктивную систему человека (рис. 1) [3]. Рецептор витамина D (VDR) и ферменты метаболизма витамина D содержатся в заметных количествах в тканях репродуктивной системы и женщин, и мужчин. При делеции гена VDR отмечаются значительная гонадная недостаточность, снижение количества сперматозоидов и их подвижности, а также гистологические аномалии яичников и матки. Биологическая активность витамина D весьма важна Рис. 1. Молекулярные механизмы воздействия витамина D и его биологически активных метаболитов. Примечание. УФО - ультрафиолетовое облучение. для женской репродуктивной системы, так как поддерживает наступление беременности. Витамин D влияет на стероидогенез эстрадиола и прогестерона [4], синтез антимюллерова гормона (АМГ), снижает гиперандрогению и гиперпролиферацию эндометрия [5] (рис. 2). В настоящее время существуют убедительные данные о связи метаболизма витамина D и развития некоторых гинекологических заболеваний. При обследовании женщин с бесплодием, направляемых в центры вспомогательной репродукции, была выявлена высокая распространенность дефицита витамина D. Выраженный дефицит витамина D - 25(OH)D<30 нг/мл - наблюдался у 113 (98%) пациенток [6]. В другом исследовании Рис. 4. Влияние витамина D3 на фосфорилирование сигнальных белков Smad 1/5/8и их перенос в ядро под воздействием АМГ: иммунофлуоресценция (а, б, в) и фазовый контраст (г, д, е) клеток гранулезы культивировали в контроле (а), толькоАМГ (б), АМГ+D3 (в); количественные оценки числа фосфорилированных белковSmad 1/5/8 в ядре клетки (ж). Рис. 2. Участие витамина D в поддержке репродуктивной системы женщины. Рис. 3. Роли витамина D в клетках гранулезы человека. участвовали 1072 женщины (средний возраст 36,3±4,4 года), дефицит витамина D - 25(OH)D<30 нг/мл - наблюдался у 77% участниц. Уровни 25(OH)D были обратно пропорциональны индексу массы тела [7]. Таким образом, все чаще врачи, занимающиеся проблемой бесплодия, стали задумываться о важности использования витамина D в комплексной терапии женского бесплодия. В настоящей статье последовательно рассматриваются роли витамина D в поддержке эндометрия, менструального цикла (МЦ) и функционирования яичников. Рассмотрены взаимосвязи витамина D и с эффективностью программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и риском развития поликистоза яичников и эндометриоза и другой геникологической патологии. Менструальный цикл Дефицит витамина D начиная с 5-7-летнего возраста задерживает перипубертатное и вызывает отклонения в пубертатном развитии. В более позднем возрасте дефицит витамина D нарушает функционирование гипоталамо-гипофизарной системы, регуляцию выработки гормонов яичниками. Как следствие - дефицит витамина D способствует развитию нарушений МЦ. В экспериментальной модели МЦ у животных было выявлено, что дефицит витамина D у матери неблагоприятно влияет на гормональную регуляцию центрального генеза, что, в свою очередь, может приводить к нарушению функ Примечание. Фосфорилированным Smad-белкам соответствует зеленое окрашивание, а белкам внутри клеточного ядра - синее. ции органов репродукции у женского потомства. У животных, выращенных на витамин D-дефицитной диете, наблюдалось замедление развития фолликулов и абнормально длинные МЦ. Эти нарушения устранялись дотациями витамина D [8]. В 2012 г. Lasco провел проспективное исследование по изучению эффекта от однократной дозы насыщения (300 000 МЕ) при первичной дисменорее. Было установлено, что терапия витамином D статистически достоверно снижает болевой синдром (p<0,001) [2]. Функции яичников В связи с тем что рецепторы витамина D представлены в овариальной ткани, витамин D регулирует следующие процессы, происходящие в яичниках. В клетках гранулезы (зернистых клетках яичников) витамин D регулирует: • передачу сигналов от АМГ; • чувствительность клеток к фолликулостимулирующему гормону (ФСГ); • синтез и секрецию прогестерона. Витамин D изменяет экспрессию генов, участвующих в стероидогенезе в клетках гранулезы и развитии фолликулов. Уровни 25(OH)D в фолликулярной жидкости коррелируют с успешностью ЭКО [9]. Сниженные уровни 25(OH)D в фолликулярной жидкости соответствуют повышенным уровням АМГ и повышенной экспрессии АМГ-рецептора 2-го типа (рис. 3). И наоборот, лечение с использованием витамина D вызывает снижение экспрессии АМГ-рецептора, увеличение экспрессии 3.-гидроксистероиддегидрогеназы (3.-HSD; p<0,05) - фермента биосинтеза прогестерона [10]. Витамин D снижает экспрессию ФСГ-рецептора (FSHR) и АМГ-рецептора II (AMHR-II); уменьшает уровни фосфорилирования внутриклеточных сигнальных белков Smad 1/5/8 и их транслокацию в ядро клетки. Витамин D индуцирует экспрессию 3.-HSD, что увеличивает выработку и высвобождение прогестерона. Кроме того, витамин D увеличивает экспрессию ферментов 17-гидроксистероиддегидрогеназы (активирующей эстрогены) и ароматазы (эстрогенсинтетазы, катализирующей биосинтез эстрогенов из андрогенов), таким образом способствует снижению гиперандрогении. Витамин D3 противодействует эффектам АМГ также за счет модуляции внутриклеточной передачи сигнала от АМГ-рецепторов. Сигналы от рецепторов АМГ передаются Рис. 5. Взаимосвязь между количественным показателем чувствительности к инсулину (шкала QUICKI) и 25(OH)D у пациенток с СПКЯ и в контрольной группе (р=0,007). Рис. 6. Корреляция между 25(OH)D у пациенток с СПКЯ и отношением ЛГ/ФСГ (р=0,037). внутри клетки посредством сигнальных белков Smad 1/5/8. В эксперименте АМГ достоверно увеличивает уровни фосфорилирования Smad 1/5/8 и локализацию этих белков в ядре клеток гранулезы (р<0,0001). При обработке клеток гранулезы витамином D3 (50 нМ) в присутствии АМГ (50 нг/мл) накопление фосфорилированного белка Smad 1/5/8 в ядре было значительно снижено (р=0,0001; рис. 4) [10]. Таким образом, при дотации витамина D негативное воздействие АМГ, тормозящее развитие фолликула, в значительной степени удается преодолеть. Значимость витамина D в поддержке эндометрия Нарушение функционирования эндометрия является одной из причин женского бесплодия. Эндометрий - очень динамично обновляющаяся ткань, которая играет решающую роль в создании условий успешного зачатия и имплантации. В ответ на изменения уровней стероидных гормонов эстрадиола и прогестерона эндометрий претерпевает структурные трансформации во время МЦ, имеющие принципиальное значение для принятия эмбриона. Состояние эндометрия зависит от многих факторов, в том числе от уровней 25(OH)D в крови [11]. Витамин D является регулятором эндометриальной экспрессии HOXA-10 - гена, критичного для процесса имплантации, участвует во взаимодействии эмбриона и эндометрия, с помощью различных молекулярных и цитокиновых механизмов улучшая имплантацию эмбриона [12-16]. Доказано, что дефицит 25(OH)D затрудняет достижение оптимальной толщины эндометрия, необходимой для имплантации эмбриона. В исследованиях у пациенткок, прибегающих к процедуре ЭКО, средние значения уровней 25(OH)D прямо коррелировали с количеством оплодотворенных ооцитов и толщиной эндометрия, а также были достоверно выше у забеременевших участниц. Установлена достоверная ассоциация уровней 25(OH)D с толщиной эн Рис. 7. Изменения в сыворотке крови уровней АМГ после курсового приема витамина D в течение 8 нед пациентками с СПКЯ. дометрия и достижением клинически подтвержденной беременности [17]. Таким образом, для успешного проведения процедуры ЭКО подготовка пациенток должна включать нормализацию витамина D до уровня в сыворотке крови не менее 30 нг/мл, оптимально 40-100 нг/мл [17]. Дефицит витамина D - патогенетический фактор формирования синдрома поликистозных яичников Синдром поликистозных яичников (СПКЯ) - часто встречаемое (5-10%) гинекологическое заболевание. Дефицит витамина D превалирует у женщин с этим заболеванием, у 67-85% сывороточная концентрация витамина D составляет 25[OH]D<20 нг/мл. Некоторые исследования полагают, что есть связь между инсулинорезистентностью (ИР), метаболическим синдромом и дефицитом витамина D. Терапевтический эффект витамина D состоит в улучшении ИР, уровня андрогенов, овариального фолликулогенеза и МЦ [18]. Существует мнение, что витамин D может влиять на продукцию АМГ и чувствительность ФСГ у этой группы пациенток [2]. СПКЯ существенно повышает риск ановуляторного бесплодия и невынашивания, коморбиден с ИР и ожирением. Одной из существенных причин возникновения ИР и СПКЯ является богатая простыми углеводами диета, не содержащая в то же время достаточного количества витаминов и микроэлементов и прежде всего витамина D. Клинико-эпидемиологические исследования показали, что уровни 25(OH)D являются одним из предикторов ИР у пациенток с СПКЯ (n=60) [19]. Например, особенно низкие уровни D-25-гидроксивитамина у пациенток с СПКЯ (n=58) были связаны с более высокими уровнями инсулина (r=-0,271; р=0,042). При этом гиповитаминоз D установлен более чем у 90% пациенток [20]. У женщин с СПКЯ (n=27) показатель количественной чувствительности к инсулину (QUICKI) коррелирует с уровнями 25(OH)D (рис. 5) [21]. Метаанализ 17 клинических исследований подтвердил влияние витамина D на клинические и биохимические показатели состояния пациенток с СПКЯ. Уровни 25-гидроксивитамина D и индекс чувствительности к инсулину были достоверно ниже в объединенной группе пациенток с СПКЯ, чем в объединенной контрольной группе. Установлены достоверно более низкие уровни 25(OH)D (в среднем на 5..7 нг/мл) в группе пациенток с СПКЯ по сравнению с контрольной группой женщин (р=0,005). Индекс HOMA-IR, помогающий оценить степень ИР, был достоверно выше также в группе СПКЯ [22]. Систематический обзор и метаанализ 30 клинических исследований показал, что более низкие уровни 25(OH)D в сыворотке крови ассоциированы с более выраженными метаболическими и гормональными нарушениями у пациенток с СПКЯ (n=3182): особенно высокие значения уровней глюкозы натощак и индекса гомеостатической модели оценки сопротивления инсулина (HOMA-IR) [23]. Дисрегу ляция 25(OH)D и кальция вносит вклад в торможение роста фолликулов у пациенток с СПКЯ. Установлена обратная корреляция между 25(OH)D и соотношением лютеинизирующего гормона (ЛГ) и ФСГ - ЛГ/ФСГ (R=-0,21; р=0,037); рис. 6. Последнее указывает на взаимосвязь дефицита витамина D с ановуляцией и недостаточностью лютеиновой фазы. Фундаментальные молекулярно-физиологические механизмы действия витамина D при СПКЯ заключаются в том, что среди управляемых витамином D генов представлены важнейшие гены регуляции углеводного и жирового метаболизма. Например, витамин D регулирует экспрессию субстрата рецептора инсулина (IRS1). Рецептор инсулина - трансмембранный рецептор с тирозинкиназной активностью. При связывании инсулина рецептор претерпевает изменение конформации и начинает фосфорилировать определенные аминокислотные остатки тирозина в белках инсулинового сигнального каскада (прежде всего белки IRS - insulin receptor substrate). Кроме того, витамин D регулирует экспрессию гена инсулиноподобного фактора роста - одного из важнейших факторов, поддерживающих баланс между жировой и мышечной тканью. Также витамин D активирует синтез белка PPAR-. (активированный рецептор пролифераторов пероксисом, тип .), способствующего переработке избыточного холестерина и активирующего процессы .-окисления жирных кислот [3]. Повышение в сыворотке крови провоспалительных конечных продуктов гликирования - один из факторов патогенеза СПКЯ. В группе пациенток с данным синдромом (n=22) витамин D снижал абнормально повышенные уровни АМГ сыворотки и, наоборот, повышал уровни противовоспалительного рецептора конечных продуктов гликирования (sRAGE). Прием 50 000 МЕ в неделю витамина D в течение 8 нед приводил к увеличению уровней sRAGE сыворотки (p=0,03) и снижению уровней АМГ сыворотки (p<0,001); рис. 7 [24]. Таким образом, при нормальных уровнях АМГ в контрольной группе без СПКЯ витамин D не оказывал воздействия на уровни АМГ. В то же время у пациенток с СПКЯ витамин D достоверно снижал повышенные уровни АМГ, хотя последние и не достигали значений, характерных для контрольной группы. Клинические исследования показывают перспективность использования препаратов витамина D для терапии СПКЯ и повышения репродуктивного потенциала. В рандомизированном клиническом исследовании дотации витамина D улучшали состояние пациенток с СПКЯ (n=68), которые еженедельно получали 50 000 МЕ витамина D в течение 8 нед (n=45). Уровень 25(OH)D значительно увеличился (43±2,4 нг/мл) по сравнению с группой плацебо - n=23 (16±0,9 нг/мл; р<0,01). Дотации витамина D приводили к достоверному уменьшению интервала между менструациями (от 80±9 до 60±6 сут; р=0,04), балла по шкале Ферримана (от 9,8±1,5 до 8,1±1,5; р<0,01), уровней триглицеридов (от 138±22 до 117±20 мг/дл, р=0,03) и отношения концентраций трансформирующего ростового фактора .1 к растворимому эндоглину (от 6,7±0,4 до 5,9±0,4; р=0,04) [25]. Помимо этого, дефицит витамина D ассоциирован с рядом других заболеваний, таких как эндометриоз. Исследования способствуют поддержанию гипотезы о том, что низкий уровень витамина D ассоциирован с увеличением риска развития эндометриоза [18]. Одно из исследований включало 70 556 женщин, из которых 1385 были с эндометриозом, а 69 171 пациентка составила группу контроля [2]. Витамин D также связан с развитием маточной лейомиомы, что доказано при помощи исследований, которые демонстрируют низкий уровень 25(OH)D у пациенток высокого риска с объемными образованиями и бесплодием [18]. Потенциальный терапевтический эффект витамина D у этой группы пациенток заключался в угнетении развития и роста миом и был подтвержден в исследованиях как на животных, так и на людях [18]. Витамин D и эффективность ЭКО: клинические исследования Дефицит витамина D ассоциирован с низким количеством беременностей и родов и высоким уровнем выкидышей у пациенток после ВРТ. В проспективном исследовании по изучению связи сывороточной концентрации 25(OH)D приняли участие 173 женщины, включенные в программу ВРТ. Уровень 25(OH)D.75 нмоль/л был расценен как достаточный, а менее этих показателей - как недостаточный. Конечной точкой стала клиническая беременность. У женщин с достаточным уровнем витамина D количество беременностей было значительно выше (52,5% против 34,7%; p<0,001). Данное исследование демонстрирует, что женщины с высоким уровнем витамина D с большей вероятностью могут забеременеть в результате ЭКО [4]. Исследования связи уровня витамина D c результатами ВРТ продемонстрировали, что высокий уровень витамина D ассоциирован с лучшими эффектами при овариальной стимуляции [27]. Исследователи обратили внимание, что результаты ВРТ разнятся в зависимости от времени года: так, более высокие показатели были весной, а низкие - осенью. Связывали это с количеством световых часов, особенно в северных странах. Зимой снижались количество овуляций и рецептивность эндометрия по сравнению с многократным увеличением этих показателей летом [27]. Исследование, проведенное в группах женщин, принимавших участие в программах ВРТ, которые являлись как донорами яйцеклеток, так и реципиентками, продемонстрировало, что уровень 25(OH)D>30 нг/мл был связан с более высоким количеством беременностей. Данное исследование стало интересно тем, что оно улучшало естественную фертильность как у бесплодных, так и фертильных женщин (доноров яйцеклеток). Особенно интересно, что в данном исследовании было продемонстрировано позитивное влияние достаточного уровня витамина D на эндометрий, так как биологический материал принадлежал донору [12]. При изучении пациенток с бесплодием (n=335, возраст 18-42 года, индекс массы тела 18-25 кг/м2), прибегающих к высокотехнологичным репродуктивным технологиям, установлено, что уровни 25(OH)D<20 нг/мл наблюдались у 45% участниц. Клинически регистрируемая беременность после прохождения процедуры ЭКО зафиксирована у 20% участниц в подгруппе с дефицитом витамина D и у 31% - в подгруппе с 25(OH)D>20 нг/мл (р=0,02). Шансы на достижение клинической беременности были в 2 раза выше у женщин с 25(OH)D.20 нг/мл (относительный риск - ОР 2,15; 95% доверительный интервал - ДИ 1,23-3,77). Женщины, входящие в группу с нормальными уровнями 25(OH)D в сыворотке крови (более 30 нг/мл), имели самые высокие шансы на беременность [28]. Напомним, что уровень 25(OH)D=30 нг/мл является нижней границей диапазона нормы [3]. Эти данные перекликаются с результатами другого исследования, в котором участвовали 368 женщин, прибегших к процедуре ЭКО. Клиническая беременность наступала достоверно реже у женщин с выраженным дефицитом витамина D (41%) по сравнению с пациентками с уровнем 25(OH)D>20 нг/мл (54%). Дефицит витамина D стал независимым фактором риска неудачного ЭКО (ОР 1,7; 95% ДИ 1,0-2,6; р=0,03) [14]. Другое исследование продемонстрировало, что недостаточность витамина D - 25(OH)D<30 нг/мл - ассоциирована с более низкими показателями беременности у реципиенток ВРТ (n=99). Клинически регистрируемая беременность определялась по сонографическому пульсу на 7-8-й неделе. Частота беременности была существенно ниже среди участниц с недостаточностью витамина D (37%) по сравнению с остальными (78%). Процент родов составил 31% при недостаточности витамина D и 59% - при его достаточных уровнях [29]. Среди бесплодных пациенток, прошедших процедуру ЭКО (n=84), у достигших беременности женщин отмечены значительно более высокие уровни 25(OH)D в сыворотке крови и фолликулярной жидкости по сравнению с женщинами, которые не смогли забеременеть. Увеличение уровней 25(OH)D в фолликулярной жидкости на каждый 1 нг/мл повышало вероятность достижения беременности на 6% [30]. В метаанализе трех исследований (n=655) низкие уровни 25(OH)D (менее 20 нг/мл) коррелировали с низкой часто той родов после прохождения процедуры ЭКО (ОР 0,76; 95% ДИ 0,61-0,93) [31]. Таким образом, современная практика ведения женщин в программах ЭКО должна обязательно включать коррекцию дефицита витамина D с обязательным доведением концентраций 25(OH)D до 30 нг/мл и выше. Заключение В настоящей работе показано, что витамин D имеет фундаментальное значение для профилактики и лечения женского бесплодия. Он является по сути стероидным гормоном, оказывающим существенное влияние на репродуктивное здоровье женщины. Это обусловлено тем, что рецепторы витамина D представлены в овариальной ткани, эндометрии, фаллопиевых трубах, так же как и в децидуальной оболочке и плаценте. Витамин D участвует в стероидогенезе и, по данным исследований, включен в патофизиологию некоторых заболеваний у женщин репродуктивного возраста. Результаты доказательной медицины указывают на необходимость использования препаратов витамина D в лечении женского бесплодия. Витамин D необходим женщине на этапе планирования беременности. Компенсация дефицита витамина D повышает шансы наступления беременности c помощью ВРТ в 1,5-2 раза. Дотации витамина D перед проведением процедуры ЭКО способствуют увеличению числа оплодотворенных ооцитов и повышению зрелости эндометрия. Повышение уровней 25(OH)D в фолликулярной жидкости на каждый 1 нг/мл увеличивало вероятность беременности на 6%. Более высокие уровни 25(OH)D в крови у пациенток, забеременевших с помощью процедуры ЭКО, ассоциированы с более высокой частотой родов. В целом современная стратегия лечения женщин с бесплодием должна включать диагностику дефицита витамина D путем определения концентраций 25(OH)D в сыворотке крови и коррекцию дефицита витамина D до достижения уровней 25(OH)D в 30 нг/мл и более. Может быть предложен следующий режим использования витамина D у женщин с бесплодием. В течение первых 2-3 мес терапии рекомендуется прием холекальциферола в дозах 6000-8000 МЕ/сут (в ряде случаев до 12 000 МЕ/сут) [32], после чего используется поддерживающая доза в 3000-6000 МЕ/сут (6-12 мес). Терапия витамином D должна проводиться под наблюдением врача-гинеколога или эндокринолога и с определением 25(OH)D в сыворотке крови. Отдельно хотелось бы остановиться на формах выпуска витамина D, доступных в Российской Федерации. На протяжении многих лет в нашей стране было принято назначать витамин D в водорастворимой и жирорастворимой формах в виде капель. Эти формы в основном используются для профилактики рахита у грудных детей и не подходят для коррекции дефицита витамина D у взрослых. В настоящее время в РФ доступно несколько таблетированных форм данного витамина, среди которых особого внимания заслуживает витамин D, выпускаемый компанией «Орион Фарма», Ультра-Д. Ультра-Д выпускается в форме жевательных таблеток, содержащих 1000 МЕ/таб. Данная форма выпуска является наиболее удобной для коррекции гиповитаминоза D у взрослых, так как позволяет оптимально подобрать дозу и не требует приема большого количества таблеток/капель ежедневно.

About the authors

O A Gromova

Ivanovo State Medical Academy of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: unesco.gromova@gmail.com
153462, Russian Federation, Ivanovo, Sheremetevskii pr-t, d. 8

I Yu Torshin

Moscow Institute of Physics and Technology

141700, Russian Federation, Dolgoprudnyi, Institutskii per., d. 9

L K Dzhidzhikhiia

Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

101000, Russian Federation, Moscow, ul. Pokrovka, d. 22a

I V Gogoleva

Ivanovo State Medical Academy of the Ministry of Health of the Russian Federation

153462, Russian Federation, Ivanovo, Sheremetevskii pr-t, d. 8

References

Supplementary files