Genetic foundations of pathbiochemical peculiarities of connecting tissue of patients with prolapsis of genitals

Full Text

Признание мультифакториальности пролапса гениталий (ПГ) и значимости в его генезе генетических факторов способствовало активному научному поиску генов-кандидатов предрасположенности к заболеванию, изучению их причастности к реализации изменений соединительнотканного и мышечного компонентов органов малого таза. Неоднородность представлений об особенностях архитектоники тканей тазового дна (ТД) при ПГ указывает на необходимость комплексного анализа с выявлением предикторов дестабилизации структур на молекулярно-клеточном уровне. Интерес к изучению особенностей соединительной ткани (СТ) при ПГ появился с изложением теории ее дисплазии Т.И.Кадуриной (2009 г.) [1]. Несостоятельность СТ связывают с генетически детерминированным нарушением этапности фибриллогенеза: синтеза, распада или морфогенеза компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ). Изучение патобиохимической концепции ПГ сводится к уточнению соотношения типов коллагенов, особенностей структуры коллагенового волокна и активности эластогенеза, однако поиск маркеров синтеза дефектного коллагена/эластина, их сниженного количества или повышенной деградации остается предметом научного поиска. Цикл коллагенолиза - сборка и сохранность молекул определяется активностью коллагеназ, продуцируемых фибробластами, синовиальными и другими клетками, последующим разрушением коллагеновых волокон рядом протеиназ. Метаболизм коллагена управляется экспрессией генов, кодирующих ферменты биосинтеза проколлагеновых цепей. Функциональные характеристики тканей обусловлены вариантом доминантного коллагена: I типа - основы связочного аппарата, IV - ВКМ, отличия которых обусловлены разновидностью цепей a-1 тропоколлагена [а1 (I), а1 (II), а1 (III), а1 (IV)]. Изменение свойств опорных структур матки и тканей ТД связывают с дисбалансом типов коллагена в пользу «незрелого» варианта, способствующего ослаблению и перерастяжению СТ, длины и толщины волокон, снижении механической прочности [2]. Однако заключения об изменениях в метаболизме коллагена, его количественных и качественных характеристиках вариабельны. Отдельные сообщения указывают на отсутствие взаимосвязи между соотношениями типов коллагена в связках малого таза и вагинальной стенке, различном уровне их экспрессии при ПГ. Генетические мутации, определяющие развитие наследственных коллагенопатий, реализуются на уровне дефектного синтеза либо деградации коллагеновых фибрилл и волокон, либо молекулярной основы коллагена. Изучение генетических предикторов развития ПГ позволило опровергнуть ранее актуальные представления об индукции структурной разобщенности гладкомышечных пучков врастанием коллагеновых волокон в слизистой влагалища, кардинальных и крестцово-маточных связках (КМС) рядом факторов: возрастом, паритетом, травматичными родами или избыточностью механической нагрузки. Роль эластина как белка ВКМ, придающего тканям биомеханические свойства упругости, объясняет снижение его содержания в стенках влагалища и связках наряду с уменьшением ширины волокон [3]. Ряд исследований ориентируют на выявление начальных признаков деградации эластина как маркера доклинической симптоматики ПГ [4]. Отсутствие ясности об особенностях патофизиологии ПГ связывают с отличиями методик определения содержания коллагена и эластина, топологией забора биопсийного материала (ткани влагалища, ТД или связочного аппарата матки), методологией исследования, объемами выборок пациентов и молекулярным составом коллагенов. Расширение представлений о причинах дестабилизации архитектоники структур ТД связывают с поиском «генов-кандидатов» ПГ, контролирующих аномальный метаболизм белков ВКМ СТ. Исследования последних лет позволили установить генетическую детерминацию патобиохимии ТД, сопряженность степени деструкции СТ и тяжести диспластического процесса [5, 6]. Реализацию генетической предрасположенности к заболеванию связывают с аутосомно-доминантным наследованием, носительством определенных аллелей, определяющих фенотипическую вариабельность заболевания с гетерогенностью признаков дисплазии соединительной ткани (ДСТ), в том числе с точечными проявлениями на органном уровне. Молекулярно-генетические исследования указывают на взаимосвязь нарушения содержания коллагена III типа при ПГ полиморфизмом гена COL3A1, который дислоцирован на хромосоме 2q24.3-q31 и кодирует a1-белковую цепь белка, состоит из 52 экзонов [4]. Экзон 31 подвергается воздействию полиморфизма в одном нуклеотиде, в котором замена аденина на гуанин превращает аланин в треонин в позиции 570 аминоацидной последовательности СОL3А1 [6]. Имеется ряд работ об ассоциации полиморфизмов гена СОL3А1, кодирующего коллаген III типа, с развитием ПГ: экзонов 30 и 32 с развитием ДСТ органов малого таза в выборке тайваньских женщин, 31 - в корейской популяции при наличии факторов риска - старения, вагинальных родов и гипоэстрогении [7, 8]. Исследование отечественных ученых показало ассоциацию с риском развития ПГ полиморфизмов rs1800012 гена COL1A1, генотипом rs1800255-A/A гена COL3A1 и полиморфизмом rs2228480 ESR1, отметив необходимость дальнейших исследований для обобщения патогенеза [9]. Ламинин наряду с коллагеном как структурный гликопротеид базальных мембран и ВКМ ответственен за прочность и эластичность СТ путем формирования мостиков между коллагеном IV типа, фибронектином и гепaрaнсульфaтпротеогликaном, осуществляет контроль биологических процессов - адгезии, дифференцировки, миграции, сигнализации и метастазирования [10]. Изоформы ламинина состоят из трех неодинаковых (a, b, g) цепей. Представлена взаимосвязь полиморфизма rs10911193-T гена LAMC1 c риском раннего развития семейных форм ПГ у 22% молодых женщин с отягощенной наследственностью в трех поколениях (при частоте в популяции - 4,9%) [11]. Другие авторы опровергают наличие ассоциации SNP rs10911193 гена LAMC1 с развитием ПГ, после расчетов аддитивной и доминантной моделей, несмотря на тенденцию большей встречаемости отдельных SNPs rs1413390, rs20563 и rs20558. Подобные противоречия объясняют целесообразность дальнейшего изучения роли гена LАMC1 (-2204 C>T)-кандидата в патофизиологии ПГ [12]. Дефицит эстрогенов и сопряженное с ним старение урогенитального тракта сопровождается тканевой дезорганизацией - с учетом модуляции генами рецепторов гормонов синтеза коллагена, неоангиогенеза, эндотелиального роста и их опосредованного влияния на развитие воспалительных реакций. Сообщается о низкой экспрессии ERb в КМС, пубоцервикальной фасции и периуретрально женщин с ПГ в постменопаузе при встречаемости полиморфных вариантов rs2228480 генов ESR1 и рискового гаплотипа ESR2 [13]. Данные о значительном влиянии эстрогенов на метаболизм коллагена в тазовой фасции (повышения синтеза на фоне активной васкуляризации тканей) диссонируют с невозможностью его прироста на фоне эстрогенотерапии. Проангиогенные свойства фактора роста сосудистого эндотелия (VEGF) обеспечивают миграцию фибробластов к месту повреждения и активацию пролиферации совокупно с фиброгенными цитокинами. Снижение продукции фактора роста при ПГ сопряжено с нарушением стадийности локального ангиогенеза: от активации эндотелиоцитов до ремоделирования сосудов с формированием полноценной структуры сосудистой стенки [14]. Данные о взаимосвязи гомозиготного варианта 936CС гена VEGF с развитием локальной ишемии при различных заболеваниях обосновывают значимость исследования взаимосвязи нарушений ангиогенеза с развитием ПГ. Неоднозначность выводов о генах-кандидатах и кодируемых ими регуляторных ферментов в генезе ПГ обусловлена разнородностью изучаемых популяций - ввиду отсутствия рандомизации по этнической принадлежности в зарубежных исследованиях. Фрагментарность и контраверсионность данных о механизмах пато- и морфогенеза тазовой десценции, с выделением молекулярно-генетических предикторов заболевания обосновывает перспективность научного поиска с целью прогнозирования рисков развития заболевания и рецидивов после хирургической коррекции несостоятельности ТД. Цель исследования: изучить молекулярно-биологическую основу ПГ, ее детерминацию носительством полиморфизмов генов ламинина, коллагена, эстрогенового рецептора и фактора роста эндотелия сосудов. Материалы и методы Исследование выполнено на базе кафедры акушерства и гинекологии с курсом перинатологии ФГАОУ ВО РУДН (заведующий кафедрой - член-корреспондент РАН, профессор В.Е.Радзинский) в гинекологическом отделении ГКБ №64. В исследование включены 178 женщин с ПГ в возрасте от 35 до 65 лет из них 134 пациентки - c рецидивами после хирургической коррекции (гистерэктомии влагалищным доступом) в связи с полным и неполным выпадением матки и стенок влагалища. Рандомизация по группам базировалась на наличии у пациенток признаков недифференцированной ДСТ: 1-я группа (n=86) - с таковыми (малые и большие признаки - 1 и 2 балла соответственно; суммарная градация - до 9 баллов и 10-16 соответственно); 2-я группа (n=48) - без признаков ДСТ. Контрольную, 3-ю группу (n=44), составили здоровые женщины в возрасте от 35 до 52 лет (у 15 женщин выполнена гистерэктомия абдоминальным доступом по поводу гиперпластических процессов матки - миомы, аденомиоза и гиперплазии эндометрия). Критерии включения: наличие несостоятельности ТД, признаков недифференцированной ДСТ по критериям Т.И.Кадуриной (2009 г.) для соответствующей группы [1]. Критерии исключения: злокачественные и аутоиммунные заболевания. Степень выраженности ПГ оценивали по классификации POP-Q (pelvic organ prolapse quantification), предложенной Международным обществом по удержанию мочи (ICS, 1996). Все женщины основной и контрольной группы имели сопоставимое количество родов в анамнезе. После изучения анамнеза жизни и перенесенных соматических заболеваний (особенно проявлений ДСТ) констатировали: в 1-й группе - наличие по одному и двум малым признакам коллагенопатий (n=39): 45,0% за счет вегетососудистых дисфункций, астенического типа телосложения, легкого образования гематом при незначительных ударах, плоскостопия, миопии, склонности к мышечной астении (по данным кистевой манометрии). Большие признаки ДСТ (n=47) включали наличие патологий скелета, грыж переднебрюшной стенки (паховые и пупочные), аллергических реакций, заболеваний бронхолегочной системы, желудочно-кишечного тракта, варикозной болезни, пролапса митрального клапана. Суммарная балльная оценка составила 11,7 балла в среднем. В контрольной группе пролапс митрального клапана обнаружили у 4 женщин, у 2 - варикозное расширение вен. Выполнен анализ полиморфизмов генов LAMC1 3054 C>T, COL3A1 2092 (2209) G>A, ESR1 351 G>A [XbaI], VEGFA 634 G>C. Генотипы определяли методом полимеразной цепной реакции с анализом кривых плавления модифицированным методом «примыкающих проб» с помощью коммерческих тест-систем (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия). ДНК выделяли из образцов периферической крови с этилендиаминтетраацетатом в качестве антикоагулянта с помощью комплекта реагентов «Проба-ГС-генетика». Температуру плавления олигонуклеотидных проб определяли с помощью детектирующего амплификатора ДТ-96. Статистическую обработку полученных результатов производили с использованием программного обеспечения SPSS 13 for Windows. Для определения статистической значимости различий частот генотипов в группах больных применяли критерий χ2. Распределение генотипов по исследованным полиморфным локусам проверяли на соответствие равновесию Харди-Вайнберга. При статистическом анализе результатов рассчитывали частоту встречаемости генотипов, отношение шансов (ОШ) и его 95% доверительный интервал (ДИ). При оценке достоверности выявленных различий между средними значениями выборок рассчитывалась вероятность ошибки р (значимость при р≤0,05) c учетом введения поправки Бонферрони. Результаты исследования Морфологические особенности структурных компонентов КМС и круглых связок (КС) матки реализовались в преобладании избыточного фиброзирования СТ на фоне разобщенности и разрыхления коллагеновых волокон и дистрофии миоцитов. Выраженные диспластические изменения с утратой эластичности волокон вследствие повышенной фрагментации эластина, избыточного синтеза наименее прочного коллагена III типа в сравнении с I типом, периваскулярного отека прослеживались в группе с признаками ДСТ (у 65% женщин). Снижение прочности тканей при дисбалансе синтеза и деградации коллагенов у больных ПГ соотносилось с избыточной продукцией белка III типа - высокой в КМС и умеренной - в КС матки. Здоровых женщин отличало превалирование коллагена I типа (5,5 и 4,2 балла соответственно) - в 1,5 раза больше в сравнении с показателями при тазовой десценции (3,2 и 2,7 балла соответственно). Повышенная деградация эластических волокон при ПГ определяла фрагментарность их распределения в связочном аппарате матки в сравнении с равномерным, вдоль коллагеновых волокон, во ВКМ и фибробластах, стенках артериол КМС и КС матки у здоровых женщин. Данные распределения частот генотипов ламинина, коллагена, фактора роста эндотелия сосудов и эстрогенового рецептора представлены в таблице. Показатель встречаемости в выборке с ПГ аллеля СТ гена ламинина LAMC1 оказался более высоким при констатации проявлений ДСТ - практически в 1,5 раза (50% против 31,8%), однако в пересчете на поправку Бонферрони статистически значимых различий между группами выявлено не было, как и в отношении распределения мутантных гомозигот (в среднем 19,5%). Среди представительниц с признаками коллагенопатий наличие полиморфизма гена COL3A1 2092 (2209) G>A (rs1800255) оказалось статистически значимо повышенным (45,8% против 29,5%) в отличие от группы без стигм ДСТ, несмотря на сопоставимость значений (40,7% против 29,5%). Частота «протективного» аллеля GG в группе с ДСТ оказалась меньшей, с более разительным в сравнении с контролем показателем - более чем в 2 раза (27,1% против 63,6%). В отношении полиморфизма гена эстрогенового рецептора ESR1 -351 G>A [XbaI] в группах с десценцией ТД была выявлена следующая тенденция: при несколько повышенном его показателе (43,4%) статистически значимых различий со здоровыми женщинами не наблюдалось. Частота аллеля GC гена VEGFA в отсутствие признаков ДСТ в группе с ПГ оказалась статистически значимо выше, чем в контроле - практически в 1,5 раза (59,3% против 36,4%, p=0,002; ОШ=9,9; 95% ДИ 1,6-7,6). Представительниц с коллагенопатиями отличал высокий показатель носительства мутантного полиморфизма rs3918242 - вдвое в сравнении с контрольной группой (35,4% против 15,9%, p=0,01; ОШ=2,9; 95% ДИ 1,1-6,9) при сопоставимой встречаемости гетерозигот (36,9% в среднем). Обсуждение Выявленные морфологические особенности связочного аппарата ТД у женщин с ПГ независимо от приобретенных факторов риска (дезорганизация СТ, аномальный метаболизм белков экстрацеллюлярного матрикса и дистрофия гладкомышечных клеток) выступают молекулярно-биохимической основой ПГ. Подобные наблюдения согласуются с данными авторов о гиперэкспрессии м-РНК коллагена III типа в тканях передней стенки влагалища женщин с ПГ [15]. Снижение количества и фрагментация эластических волокон способствуют ослаблению эластического каркаса, обусловливают чрезмерную растяжимость КС и КМС, ухудшение микроциркуляции и развитие ишемии, совокупность признаков нарушения ремоделирования ВМК. Разрыхление СТ наряду с уменьшением ее эластичности и прочности сопровождалась деградацией волокон и повышенным распадом коллагена. Преобладание коллагена III эмбрионального типа над I в КМС и КС матки у женщин с ПГ, подтверждаемое другими авторами при исследовании тканей ТД, влагалища, стрессовом недержании мочи следует рассматривать как частное проявление системности изменений СТ. Сообщения об ультраструктурных повреждениях - нарушении формирования коллагеновых фибрилл, изменении их диаметра, вследствие атипичной пространственной структуры коллагена III типа. Данные о генетической детерминированности аномальной экспрессии коллагена III типа диссонировали с утверждениями о роли возраста, паритета и/или менопаузального статуса как предикторов несостоятельности ТД. Детерминацию развития ПГ вследствие нарушения соотношения типов коллагена с преобладанием в структуре СТ наименее прочного легкорастворимого III типа связывают с уменьшением поперечных связей в фибриллах, изменением обмена веществ в ультраструктуре коллагена и диаметра волокон в сравнении с контролем [1]. Взаимосвязь полиморфизма COL3A1 rs1800255 генотипа АА с риском развития ПГ у женщин пожилого возраста подтверждена другими исследователями наряду с встречаемостью генетических дефектов синтеза коллагена при проявлениях ДСТ - синдрома Элерса-Данлоса, пролапса митрального клапана, аневризмы аорты и артерий [16]. Выявленные нами корреляции между наличием ПГ и коллагенассоциированными дисфункциями - варикозным расширением вен и гипермобильностью суставов убеждают в этиологической общности заболеваний с мультитопологическими проявлениями ДСТ [17]. Сочетание маточной десценции с морфологическими признаками недифференцированной ДСТ в КМС и КС матки соответствовало наблюдениям А.Г.Ящук (2008 г.) о дезорганизации СТ при постгистерэктомическом ПГ [18]. Тенденция к большей частоте аллеля СТ гена ламинина LAMC1 у женщин с ПГ и проявлениями коллагенопатий не противоречила заключениям о взаимосвязи полиморфизма 3054 C>T с риском развития заболевания и стрессового недержания мочи [8], подтверждение которой, вероятно, требует большей численности выборки. Исследование не выявило корреляции полиморфизма гена a-эстрогенового рецептора с развитием ПГ несмотря на молекулярно-биохимические изменения структур ТД и урогенитального тракта на фоне эстрогендефицитных состояний. Превалирование в выборке женщин с ПГ «рисковых» полиморфизмов гена коллагена согласуется с утверждениями о влиянии эстрогенов на процессы ремоделирования СТ, его метаболизм и формирование межклеточного матрикса в структурах связочного аппарата ТД [19]. Взаимосвязь полиморфизма rs3918242 СС гена VEGF с развитием ПГ базируется на снижении экспрессии фактора роста, обладающего ангиогенными и провоспалительными свойствами. Развитие относительной ишемии тканей способствует дезорганизации СТ при ее дисплазии: локальной деградации базальных мембран, процессов пролиферации и миграции эндотелиальных клеток к ангиогенным факторам созревания капиллярных каналов. Установлено, что предрасположенность к развитию ПГ реализуется в присутствие мутантных полиморфизмов генов ламинина, коллагена III типа и VEGF, взаимодействие которых определяет деградацию СТ за счет снижения экспрессии факторов ангиогенеза (VEGF) и белков СТ (коллагена III типа и ламинина), их аномальной структуры и нарушения синтеза коллагеновых и эластических волокон. Заключение Срыв гомеостаза при ПГ на органно-тканевом уровне обусловлен молекулярно-биологическими особенностями ремоделирования с деформацией волокнистых структур и основного вещества СТ ТД, диспропорцией синтеза коллагенов I и III типов, сниженной экспрессией эластина при высокой фрагментации. Патогенетическая значимость дисбаланса процессов синтеза и деградации компонентов СТ в генезе ПГ указывает на необходимость выявления предикторов развития и рецидивов заболевания после хирургической коррекции с целью выбора оптимальных технологий лечения. Расширение возможностей прогнозирования ПГ наиболее вероятно при выявлении признаков ДСТ, предопределяющих системность поражения и разнообразие симптоматики, с несостоятельностью ТД как частным проявлением деградации соединительнотканных компонентов ТД в присутствии «рисковых» полиморфизмов генов коллагена, ламинина, фактора роста эндотелия сосудов и эстрогенового рецептора.

About the authors

M L Khanzadyan

Peoples' Friendship University of Russia

Email: khmala@rambler.ru
117198, Russia Federation, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya, d. 6

V E Radzinsky

Peoples' Friendship University of Russia

Email: radzinsky@mail.ru
117198, Russia Federation, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya, d. 6

References

Supplementary files