The role of survivin in the pathogenesis of genital endometriosis, current application possibilities (literature review)

Full Text

Генитальный эндометриоз – это мультифакторное заболевание, развитие которого определяется как наличием наследственной предрасположенности, так и разнообразными неблагоприятными эндогенными и экзогенными повреждающими факторами. Результаты многочисленных исследований в области иммунологии, генетики, эндокринологии и гистологии наружного генитального эндометриоза (НГЭ) существенно расширили представления в отношении происхождения и генеза патологического процесса, однако до недавнего времени их результаты не позволяли обосновать принципиально новые подходы к ранней диагностике, профилактике, лечению и мониторингу данного заболевания. Генитальный эндометриоз имеет хроническое, прогрессирующее и рецидивирующее течение, служит одной из самых частых причин болевого синдрома, проявляется тазовой болью, дисменореей, диспареунией, нередко приводит к бесплодию. Частота бесплодия у женщин с НГЭ, независимо от локализации, примерно в 3–4 раза превышает популяционный уровень, а частота самопроизвольного прерывания беременности колеблется от 10 до 50% [1].

Естественно, что большая практическая и социальная значимость генитального эндометриоза индуцировала многочисленные исследования, посвященные изучению этиологии и патогенеза, которые, однако, до настоящего времени окончательно не выяснены.

Принято считать, что развитие и прогрессирование эндометриоза связано с нарушениями равновесия между пролиферацией клеток, ангиогенезом и апоптозом [1]. Важную роль в патогенезе эндометриоза играет апоптоз. Апоптоз – это форма запрограммированной клеточной гибели, которая приводит к элиминации клеток без воспалительного ответа. Процесс апоптоза можно условно разделить на три фазы: сигнальную (индукторную), эффекторную и деградационную (фаза деструкции). Выделяются два основных пути сигнальной фазы апоптоза: рецепторзависимый (внешний) сигнальный путь с участием рецепторов гибели клетки и митохондриальный (собственный) путь. Для поддержания гомеостаза регуляция апоптоза осуществляется PI3K/AKT/mTOR (внутриклеточный сигнальный путь, центральными компонентами которого являются ферменты фосфоинозитид-3-киназа, киназы АКТ и mTOR, англ. alpa serine/threonine-protein kinase) и NF-kB (нуклеарный фактор kB – универсальный фактор транскрипции, контролирующий экспрессию генов иммунного ответа, апоптоз и клеточный цикл) – сигнальными путями либо путем протеин-протеинового взаимодействия или транскрипционного контроля за ингибиторами апоптоза [2]. Ключевым событием митохондриального пути апоптоза является повышение проницаемости наружной мембраны митохондрий (mitochondrial outer membrane permeabilization – MOMP). Существенную роль в повышении MOMP играют апоптотические Bcl-2-белки – Bax и Bak. Они встраиваются в наружную мембрану митохондрий и олигомеризуются [2].

Предполагается, что у здоровых женщин клетки эндометрия при их эктопической локализации не выживают именно вследствие процесса их запрограммированной гибели и влияния микроокружения. Клетки не фиксируются к внеклеточному матриксу, подвергаясь апоптозу, поскольку получают необходимые сигналы от своих рецепторов адгезии, способствующие элиминации участков ткани [3]. При сниженном апоптозе клетки эндометрия могут выживать и имплантироваться, что ведет к развитию эндометриоза. Существует множество различий в эутопическом эндометрии у здоровых женщин и пациенток с эндометриозом, включая интенсивность апоптотических изменений, рецептивность к половым гормонам, активность циклооксигеназ и др. [4, 5]. Эти различия могут быть объяснены как прямым влиянием различных паракринных факторов [6], так и первоначальными изменениями эутопического эндометрия [7]. Одним из таких изменений, возможно, влияющих на возникновение и развитие заболевания, является регуляция апоптоза [8]. Данные литературы свидетельствуют о том, что апоптоз поддерживает клеточный гомеостаз во время менструального цикла, участвуя в элиминации клеток функционального слоя эндометрия [9, 10]. Сниженная восприимчивость ткани эндометрия к апоптозу может способствовать развитию эндометриоза [11]. В исследовании H. Gebel и соавт. [8] получены данные, в которых показатели апоптоза ниже в эутопическом эндометрии пациенток с эндометриозом по сравнению с контрольной группой фертильных женщин. Это различие вызвано прежде всего значительным снижением апоптоза в поздней секреторной и ранней пролиферативной фазах менструального цикла у женщин с эндометриозом. Результаты исследования пациенток с эндометриозом показали, что спонтанный апоптоз в клетках гетеротопий всегда менее выражен, чем апоптоз в эутопической ткани у одной и той же пациентки, независимо от фазы менструального цикла. Принято считать, что в эндометрии пациенток с эндометриозом III/IV стадии по классификации Американского общества репродуктивной медицины (ASRM) наблюдалась тенденция к меньшему самопроизвольному апоптозу, чем в эндометрии у больных с I/II стадией заболевания, что указывает на возможную связь между распространенностью заболевания и подверженностью запрограммированной клеточной гибели. Однако различия между двумя группами пациентов статистически не значимы [8]. Можно предположить, что если снижение апоптоза способствует выживанию вне полости матки клеток эндометрия и их имплантации, то может иметь место обратная корреляция между уровнем апоптоза и тяжестью заболевания. W. Dmowski и соавт. [11] проанализировали индекс апоптоза в соответствии со стадией эндометриоза и обнаружили, что существует тенденция к снижению апоптоза с увеличением стадии заболевания. В этом исследовании статистически значимых различий также не выявлено. Остается неясным, является ли аномальный апоптоз в эутопическом эндометрии у пациентов с эндометриозом первичным по происхождению или вторичным после возникновения заболевания. Однако в других исследованиях, несмотря на сниженные показатели апоптоза в гетеротопиях, не продемонстрировано различий между выраженностью апоптоза в эндометрии женщин с эндометриозом и без него [12, 13].

Выраженность апоптоза имеет отрицательную корреляцию с концентрацией эстрадиола в сыворотке крови в пролиферативную фазу менструального цикла [14]. Учитывая циклический характер апоптоза в нормальном эндометрии, вероятно, эстрогены и прогестерон могут регулировать сигналы, которые приводят к апоптозу в клетках ткани. Следовательно, гиперэстрогения и нарушение рецептивности эндометрия к прогестерону, характерные для эндометриоза, способствуют снижению апоптоза и создают необходимые условия для формирования и прогрессирования гетеротопий [15].

Принято считать, что основной причиной нарушений процессов апоптоза при эндометриозе являются:

• Повышение экспрессии антиапоптических белков Bcl-2 и снижение экспрессии проапоптических белков Bax.
• Инактивация посредством мутаций гена р-53 – опухолевый супрессорный ген, кодирующий проапоптический белок TP53.
• Повышение содержания растворимой формы Fas-лиганда (sFasL) и интерлейкина-8 в перитонеальной жидкости больных эндометриозом.
• Повышение уровня металлопротеиназ, циклооксигеназы и проангиогенных факторов в перитонеальной жидкости
• Индукция апоптоза Т-лимфоцитов и натуральных киллерных (NK)-клеток при НГЭ.

Экспрессия sFasL на клетках эндометрия приводит к индукции апоптоза Т-лимфоцитами, препятствуя иммунозависимой клеточной гибели эндометриоидных клеток. Кроме того, интерлейкин-8 обладает свойством хемоаттрактанта, способствуя миграции клеток эндометрия и стимулируя процессы ангиогенеза во вновь образующихся очагах эктопического эндометрия.

Неспособность клеток эндометрия передавать сигнал (сигнальная фаза) или их непосредственная способность избегать запрограммированной гибели связаны с повышенной экспрессией антиапоптотических факторов, к которым относится семейство ингибиторов белков апоптоза (IAPs) [15]. IAPs впервые обнаружены у бакуловирусов. Известно, что Bcl-2 ингибирует процесс апоптоза. Белки семейства Bcl-2 являются основными регуляторами митохондриального пути апоптоза. Они оказывают решающее воздействие на изменение проницаемости наружной мембраны митохондрий. В семействе Bcl-2 различают проапоптотические и антиапоптотические белки. На основании структурных и функциональных различий выделяются три подсемейства белков Bcl-2. Основная роль IAPs заключается в подавлении каспазы-3, 7, 9. IAPs способствуют реализации антиапоптогенных сигнальных путей и предотвращают активацию эффекторной фазы апоптоза путем вмешательства в активацию каспаз. Члены семейства IAP человека включают белок, ингибирующий апоптоз нейронов, клеточный IAP1 (c-IAP1, BIRC2), c-IAP2 (BIRC3), IAP, связанный с Х-хромосомой (XIAP, BIRC4), сурвивин (BIRC5), аполлон (BIRC6), IAP меланомы (ML-IAP, BIRC7) и IAP-подобный белок 2 (BIRC8). Сверхэкспрессия IAPs защищает от ряда проапоптотических стимулов при злокачественных заболеваниях и способствует прогрессированию опухолей [16].

Сурвивин является одним из членов семейства ингибиторов апоптоза, кодируемый геном BIRC5 [17]. Ген сурвивина кодируется 17q25 хромосомой человека и состоит из 3 интронов и 4 экзонов [18]. Альтернативный сплайсинг сурвивина продуцирует 5 форм мРНК: сурвивин, сурвивин 2В, сурвивин 2А, сурвивин 3В и сурвивин deltaEx3. До настоящего времени роль каждого из них в регуляции апоптоза клетки до конца не изучена. Транскрипционная активность сплайсированных форм 2В и deltaEx3 исследована на примере 25 образцов опухолей головного мозга, включая первичные глиомы. Существенная экспрессия фракции 2В выявлена в доброкачественных образцах, фракция deltaEx3 в большинстве случаев обнаружена в злокачественных образцах [19]. На молекулярном уровне экспрессия сурвивина осуществляется промотором. Однако в последних исследованиях показано, что экспрессия сурвивина также контролируется эпигенетически. В регуляции принимают участие р53 [20–22], NF-kB [23, 24], AKT [25] TOP/PAC [26, 27] сигнальные пути. Сурвивин находится на перекрестке ряда сетей сигнальных клеток. Многие вышестоящие сигнальные молекулы контролируют и регулируют сурвивин и его функции и составляют входящие сети сурвивина. Наиболее значимые молекулы включают связывающие белки (INCENP, NET1, XIAP), регулятор белка, различные ферменты (протеазы, киназы – Aurora-B, CDK1, фосфатазы – CDC25B), фактор транскрипции, микроРНК, транспортер (ABCG2). Сурвивин контролирует и регулирует большое количество молекул, формируя свою исходящую сеть. Сурвивин связывается с белками-транспортерами, киназами, фосфатазами, связывающими белками. Принимает участие в активации молекул посредством рецепторной киназы – с-kit и киназы – IKK-b. Сурвивин через энзим Dicer ингибирует каспазу-3, 7, 9 и фактор транскрипции STAT3. Сурвивин связывает молекулы с неспецифическими эффектами: протеины – AIP, Birc6, p53BP1, Smac (Diablo), киназы – Aurora-A, CDK2, транскрипционные факторы – E2F4, E2F5, транспортер HBZ [28, 29]. Исследования J. Ghosh и соавт. [30] продемонстрировали, что молекулярные шапероны – белки теплового шока 60 и 90 – также могут регулировать стабильность сурвивин-комплекса и, как результат, апоптоз клетки.

Показано, что сурвивин непосредственно связывается с каспазой-3 или каспазой-7 и ингибирует тем самым митохондриальный и каспазнезависимый апоптоз [31]. Обнаружение сурвивина в слабо дифференцированных эмбриональных клетках, а также ассоциация его с микротрубочками предполагают его участие в регуляции митоза и пролиферации [32]. Кроме того, в отличие от остальных представителей семейства IAP, которые имеют несколько доменов, сурвивин имеет один домен [33]. Фосфорилирование этого домена по треонину-48 ведет к подавлению активности экспрессируемого геном белка и, как следствие, усилению апоптоза. В физиологических условиях сурвивин не ингибирует апоптоз, однако в присутствии стресс-сигналов он либо связывается с другими XIAP (IAPs), либо сам регулирует антиапоптическую реакцию клетки посредством связывания с фактором Smac (Diablo; митохондриальный белок) [30, 34, 35]. Недавние исследования подтверждают данные, полученные ранее о том, что экспрессия сурвивина усиливает продукцию васкулоэндотелиального фактора роста (VEGF) и фактора роста фибробластов (FGF) [36]. Повышенная экспрессия этих факторов у пациенток с глиомами не только приводила к пролиферации клеток, но и активировала их инвазию [37]. Предварительный скрининг клинических образцов для оценки экспрессии сурвивина имеет большое значение в ранней диагностике онкологических заболеваний [29].

Повышенный уровень сурвивина может быть маркером и гинекологических заболеваний. G. Yin и соавт. [38] исследовали экспрессию сурвивина в ткани эндометрия у пациенток с аномальными маточными кровотечениями. Обнаружили, что у пациенток со сложной гиперплазией эндометрия экспрессия сурвивина выше, чем у пациенток с простой гиперплазией эндометрия и в контрольной группе. На фоне гормональной терапии отмечено снижение экспрессии сурвивина, однако оно не было статистически значимым.

Сурвивин вовлечен в сигнальные пути, регулирующие инвазивность, ангиогенез и пролиферацию клеток. Учитывая, что для такого заболевания, как эндометриоз, также характерны инвазия, пролиферация и ангиогенез, M. Acimovic и соавт. [39] исследовали в периферической крови в качестве маркеров эндометриоза сурвивин и VEGF. В работу включены 40 пациенток, которым выполнена лапароскопия после трансвагинального ультразвукового исследования и определения в крови уровней СА125, СА19-9, мРНК сурвивина и VEGF. У пациенток с подтвержденным эндометриозом при лапароскопии наблюдались статистически значимые различия в концентрации СА125 в сыворотке крови (р<0,001) по сравнению с группой женщин без эндометриоза. Значимых различий в уровнях СА19-9 не выявлено. Экспрессия сурвивина отмечена у 22 (55%) пациенток, и у 20 (90,9%) из них подтвержден эндометриоз. Выявлено существенное статистически значимое различие в уровне экспрессии сурвивина у женщин с эндометриозом по сравнению с контрольной группой (р=0,025). Также у пациенток с эндометриозом экспрессия мРНК VEGF значительно выше, чем в контрольной группе (р=0,009). Авторы исследования предполагают, что определение уровней экспрессии мРНК сурвивина и VEGF, наряду с трансвагинальным ультразвуковым исследованием и определением уровня СА125 в сыворотке крови, может способствовать точности неинвазивной диагностики эндометриоза, а также сокращать время, которое обычно требуется для постановки диагноза данного заболевания.

K. Fujino и соавт. [40] сравнивали уровни экспрессии генов сурвивина, сурвивина-2В и сурвивина-ЕХ3 в 56 имплантатах (в 16 перитонеальных очагах красного цвета, в 16 перитонеальных очагах эндометриоза черного цвета и в 24 эндометриомах яичников) и в 13 эутопических эндометриальных тканях, полученных хирургическим путем у 42 женщин с эндометриозом (группа А) с соответствующими показателями в тканях эндометрия у 16 здоровых женщин (группа В). Уровни экспрессии мРНК сурвивина в эндометриоидных тканях выше, чем в эутопическом эндометрии в группах А и В в течение всего цикла. В перитонеальных очагах красного цвета экспрессия генов сурвивина выше, чем в черных очагах. Во всех исследованных образцах экспрессия генов сурвивина-2В и сурвивина-ЕХ3 ниже. В экспрессии сурвивина и двух вариантах сплайсинга не обнаружено циклических изменений ни в эктопическом, ни в эутопическом эндометрии. Однако отношение сурвивина-ЕХ3/сурвивин в перитонеальных эндометриоидных поражениях значительно выше, чем в эутопическом эндометрии в обеих группах. Этот факт позволяет предположить участие сурвивина и сурвивина-ЕХ3 в подавлении апоптоза и развитии эндометриоза.

При лечении онкологических заболеваний сурвивин используется в качестве мишени. В настоящее время существует 5 видов препаратов, которые можно разделить на 5 категорий: ингибиторы, которые нарушают взаимодействие сурвивина с белками-партнерами (прежде всего с белками теплового шока); ингибиторы, нарушающие гомодимеризацию сурвивина; ингибиторы, уменьшающие транскрипцию гена сурвивина; ингибиторы, вызывающие деградацию мРНК сурвивина; пептиды сурвивина для иммунотерапии [28].

Принимая во внимание последние разработки в поисках таргетной терапии эндометриоза, антагонисты белков ингибитора апоптоза, в том числе сурвивин, рассматривают в качестве потенциальной мишени. Имеются данные, что IAPs приводят к снижению общего числа, суммарной поверхности и экспрессии Ki67-позитивных клеток в ткани, подобной эндометриоидной, при изучении моделей эндометриоза у мышей [40].

A. Watanabe и соавт. [41] изучали in vitro способность эктопических стромальных клеток эндометрия, полученных из эндометриоидных кист яичников при лапароскопии, и эутопических стромальных клеток эндометрия, которые выделены из ткани эндометрия менструирующих женщин в пременопаузе, перенесших гистерэктомию по поводу миомы, противостоять апоптозу. Количество выживших клеток и активацию каспаз оценивали с помощью анализа WST-8 (Colorimetric Cell proliferation Assay Kit) и иммуноблоттинга. Экспрессия членов семейства IAPs, включая сурвивин, оценена с помощью методов сDNA и OT-PCR RT. После лечения стауроспорином (SS), который является индуктором апоптоза и активирует каспазу-3, выжило 55% эутопических стромальных клеток эндометрия против 70% эктопических. Прокаспаза-3 и прокаспаза-7 более значимо активированы при лечении стауспорином в эктопических, чем в эутопических клетках (2,8±0,27 и 0,69±0,07 соответственно). Подавление гена сурвивина в эктопических клетках, oбработанных SS, приводило к увеличению количества апоптических клеток. Сурвивин играет критическую роль в восприимчивости стромальных клеток эндометрия к апоптозу, а ингибиторы сурвивина могут быть эффективными в качестве одного из новых методов лечения эндометриоза. Другие авторы также считают, что следует продолжить исследования, направленные на выяснение функций IAPs и их фармакологического потенциала в диагностике и лечении эндометриоза [42, 43].

Принято считать, что в нормальных клетках белок р53 находится в неактивной, латентной форме. Активация p53 происходит в ответ на повреждения ДНК. Активированный p53 координирует процесс репарации ДНК, а также регулирует транскрипцию генов – активаторов апоптоза в случае необратимых повреждений ДНК или нарушений регуляции клеточного цикла. Повышение уровня p53 в ответ на повреждения ДНК вызывает апоптоз. Таким образом, активация р53 в ответ на различные воздействия приводит к остановке пролиферации и апоптозу.

В настоящее время не существует консенсуса о клеточной и молекулярной природе генитального эндометриоза, и, несмотря на значительные достижения в понимании этиологии и патогенеза, клиницисты не имеют единой тактики лечения заболевания. Перечисленные аспекты и широкая распространенность эндометриоза диктуют необходимость поиска и разработки новых методов лечения, которые могут значительно повысить эффективность терапии. Влияние на процессы программируемой гибели клеток может быть достаточно перспективным направлением. Особенности, присущие клеткам эндометриоидных гетеротопий и эутопического эндометрия, необходимы для изучения и возможного использования в диагностике и лечении заболевания. Тем не менее важно помнить, что ни один биохимический путь не является строго автономным. Апоптоз представляет собой важный последний этап, который определяет судьбу клетки. Достижения в области молекулярной биологии и генетики помогут понять эти механизмы в ближайшем будущем.

About the authors

Elena V. Misharina

Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology

Author for correspondence.
Email: mishellena@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0276-7112
SPIN-code: 7350-5674
Scopus Author ID: 57200069538
ResearcherId: K-2720-2018

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 3, Mendeleevskaya line, Saint Petersburg, 199034

Maria I. Yarmolinskaya

Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology; Mechnikov North-Western State Medical University

Email: m.yarmolinskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6551-4147
SPIN-code: 3686-3605
Scopus Author ID: 7801562649
ResearcherId: P-2183-2014

D. Sci. (Med.), Prof., prof. RAS

Russian Federation, 3, Mendeleevskaya line, Saint Petersburg, 199034; 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Tatiana E. Ivashchenko

Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology

Email: tivashchenko2011@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8549-6505

D. Sci. (Biol.), Prof.

Russian Federation, 3, Mendeleevskaya line, Saint Petersburg, 199034

Nelly Y. Andreyeva

Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology

Email: nelly8352@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-1928-1266

Graduate Student

Russian Federation, 3, Mendeleevskaya line, Saint Petersburg, 199034

References

Supplementary files