Рост фолликулов от примордиальной стадии до овуляции доминантного фолликула остается наиболее важной частью исследований в репродукции человека. За жизнь у женщины в норме овулируют около 400 фолликулов, остальные подвергаются атрезии на различных стадиях. Фолликулогенез можно разделить на следующие стадии: 1) формирование пула растущих фолликулов; 2) базальный рост (рост до стадии антрального фолликула 4-го класса); 3) селекция и созревание доминантного фолликула [3].
Зависимость первых двух этапов от гипофизарных гонадотропинов, преимущественно от ФСГ, является непрямой и скорее опосредована внутрияичниковыми факторами, и лишь последний этап напрямую регулируется гипофизом. Точное время роста фолликулов от примордиальной стадии до овуляции трудно установить, что в первую очередь связано со сложностью определения начала роста и дифференцировки фолликулов, а также достаточной продолжительностью начальных этапов роста фолликула. По различным данным, гормонально-независимый этап роста фолликулов длится от 180 до 300 суток и гормонально-зависимый до 50 суток [5, 12].
Особый интерес вызывает механизм выхода фолликулов из состояния покоя. Факторы, определяющие начало роста и дифференцировки примордиальных фолликулов, до сих пор не определены, однако ряд авторов высказывают предположение о том, что это некий внутрияичниковый гормонально-независимый фактор, связанный с образованием межклеточных контактов и поддерживающий фолликулы в состоянии покоя. Коннексин 43 - важный фактор, регулирующий формирование фолликулов, отвечающий за установление контактов между клетками гранулёзы и ооцитом. Культивирование отделенных друг от друга фолликулов в среде ведет к их росту и дифференцировке. Эти данные позволяют предположить, что потеря межклеточных контактов может быть пусковым фактором начала дифференцировки. Данная теория получила название теории латеральной спецификации (lateralspecification) [9]. Согласно данной гипотезе, в рост идут те фолликулы, которые потеряли боковой контакт с соседними фолликулами, и обычно рост фолликулов происходит по краю яичника, а также в районе недавно образовавшегося желтого тела. Как один из кандидатов на роль этого фактора, отвечающего за потерю межклеточных контактов и начала дифференцировки, был предложен продукт экспрессии гена Notch, один из вариантов которого был выделен из яичника мыши [11].
В последние годы всё большее значение приобретают цитокины и факторы роста - большая группа медиаторов белковой природы, разнообразных по размеру и функции. Они являются высокопотентными белками, активными в пиковых концентрациях. Цитокины и факторы роста инициируют широкий спектр биологических эффектов и рассматриваются как трансмиттеры межклеточных взаимодействий. Наиболее значимые паракринные регуляторы пролиферативных процессов в клетках эпидермального происхождения представлены семействами инсулиноподобного фактора роста (IGF), эпидермального фактора роста (EGF) и трансформирующего фактора роста β (TGF-β) [18, 19, 27].
Семейство IGF. Инсулиноподобные факторы роста I и II представляют собой одноцепочечные полипептиды, являясь регуляторами роста и дифференцировки самых различных клеток. Биологическое действие этих агентов опосредуется мембранными рецепторами IGF-1 и IGF-2, кроме того они взаимодействуют с инсулиновыми рецепторами. Местом синтеза IGF в яичниках являются клетки гранулезы, потенцируют действие гонадотропинов, усиливая их стероидогенную активность. Биологическая активность инсулиноподобных факторов роста регулируется связывающими их протеинами (ИПФРСП), их концентрация увеличивается прогрессивно с ранней до поздней лютеиновой фазы и особенно высока в децидуальной слизистой при беременности, что доказывает антимитогенное их действие. Так, при гиперпластических процессах, на фоне гиперэстрогении отмечено снижение уровня данных протеинов, а значит, повышение митогенной активности инсулиноподобных факторов роста. Содержание ИПФРСП регулируется инсулином, при повышении уровня которого отмечается снижение синтеза ИПФРСП, а, следовательно, рост активности инсулиноподобных факторов роста [5, 18, 23]. Гиперинсулинемия независимо от гонадотропных гормонов оказывает стимулирующее действие на рост яичников и стероидогенез.
Крайне важной представляется роль IGF-1 и IGF-2 в фолликулогенезе, селекции доминантного фолликула и атрезии фолликулов. В исследованиях последних лет выяснилось, что высокие концентрации IGF-1 и IGF-2 способствуют воздействию ФСГ на клетки гранулезы. В атретических фолликулах наблюдается повышенная концентрация протеинов, связывающих инсулиноподобные факторы роста, и в первую очередь ИПФРСП-4[27]. Однако действие этого фактора в яичниках может быть заблокировано специфической протеазой, которая недавно выделена из клеток гранулезы фолликулов и желтого тела человека. Специфической протеазой к ИПФРСП-4 оказался протеин, ранее известный как ассоциированный с беременностью сывороточный белок А (pregnancy-associatedplasmaprotein-A - PAPP-A) [20]. Тонкое взаимодействие IGF-1 и IGF-2, а также белков, связывающих эти факторы, и их протеаз является важным направлением в изучении фолликулогенеза, а также таких состояний, как синдром поликистозных яичников, инсулинорезистентность и овариальная стимуляция.
В работе N. Sugino (1999) доказано, что инсулиноподобный фактор роста-I стимулирует образование в желтых телах β-рецепторов эстрогенов, которые повышают восприимчивость клеток желтых тел к экзогенным эстрогенам, что приводит к гипертрофии желтых тел [27]. Клетки желтых тел находятся на конечной стадии градиента зрелости, это функционально зрелые клетки, в которых обнаруживают несколько тканеспецифических признаков, включая рецепторы к лютеинизирующему гормону и способность синтезировать и секретировать большие количества стероидов.
Учитывая особую роль IGF-1 в селекции доминантного фолликула были проведены эксперименты на моноовуляторных животных - коровах и лошадях. Выяснилось, что введение IGF-1 во второй по размеру после доминантного фолликул лошади приводило к повышению концентрации активина А, эндотелиального фактора роста в этом фолликуле, а эти факторы, в свою очередь, поддерживают статус доминантного фолликула. Также уменьшалась концентрация андростендиона и протеина, связывающего IGF-1. Появились работы, в которых дано описание мышей с выключенными генами IGF-1 и рецептора к нему. У таких животных с тройной направленной мутацией наблюдается уменьшение величины гонад, а также реверсия пола с мужского фенотипа на женский [3, 4, 25]. Схожей функцией обладает и IGF-2. Показано, он увеличивает действие ФСГ на рост преантральных фолликулов человека.
Релаксин (Р), наряду с инсулином и инсулиноподобными факторами роста, относится к инсулиновому суперсемейству. Как и другие пептиды инсулинового суперсемейства, Р оказывает регуляторное влияние на функциональную активность эффекторных систем клетки, в том числе цАМФ-зависимых. У женщин Р вырабатывается желтым телом, в молочных железах, а во время беременности плацентой, хорионом и децидуальной оболочкой. Уровни Р растут после овуляции за счет продукции желтого тела, в отсутствие беременности они снижаются перед менструацией. Продукция Рinvitro культурой гранулезных клеток пациенток является прогностическим фактором успешной имплантации в циклах ЭКО-ПЭ (ПЭ - перенос эмбрионов в полость матки после ЭКО), что подтверждает гипотезу о вовлечении Р в процесс имплантации и позволяет считать низкий уровень Р одной из причин невысокой эффективности ЭКО. Благодаря тому, что Р регулирует широкий спектр физиологических процессов в организме человека, он рассматривается как перспективный лекарственный препарат для лечения заболеваний репродуктивной, сердечно-сосудистой и нервной систем. При эндометриальном раке повышенная экспрессия Р связана с более высокой инвазивностью опухоли и с плохим прогнозом [8, 17].
Семейство EGF характеризуется наличием во внеклеточном домене участков, богатых цистеином, и включает в себя эпидермальный фактор роста (EGF), трансформирующий фактор роста-α, амфирегулин, герегулин (новый дифференцировочный фактор), гепарин-связывающий ЕGF-подобный ростковый фактор и некоторые другие.
Эпидермальный фактор роста относится к наиболее мощным стимуляторам клеточной пролиферации. Он обнаружен в клетках гранулезы, стромальных клетках эндометрия, молочных железах и других тканях, обладает онкогенным эффектом в эстроген-зависимых тканях (эндометрий, молочные железы). Гиперэкспрессия рецептора эпидермального фактора роста часто является неблагоприятным фактором прогноза течения различных опухолей эпителиального происхождения, в частности, при серозном раке яичников [2].
EGF и TGF-α играют важную роль в пролиферации клеток гранулезы антральных фолликулов, размером от 1 до 5 мм, и в то же время защищают фолликулы от воздействия на их гранулезу ФСГ. Этот механизм позволяет фолликулам достаточно долго находиться на данной стадии, например, при беременности и при длительном воздействии агонистов люлиберина (при лечении эндометриоза и миомы матки), а также способствует формированию пула данных фолликулов. Снижение концентрации EGF и TGF-α в фолликулах более 4-5 мм в диаметре позволяет ФСГ воздействовать на гранулезу этих фолликулов [17, 18]. В то же время концентрация TGF-βс увеличением диаметра фолликула от 2 до 20 мм возрастает, что позволяет говорить об антагонизме между воздействием на гранулезу фолликулов EGF и TGF-α, с одной стороны, и TGF-β, с другой [2, 3, 4].
СемействоTGF.TGF-βописан около 20 лет назад как вещество, способное вызывать трансформацию клеток в культуре некоторых линий фибробластов. В настоящее время семейство трансформирующего фактора роста-β представлено пятью близкими по структуре белками. При связывании TGF-β с рецептором стимулируется пролиферация клеток. В других случаях, используя те же рецепторы, но ингибируя транскрипцию гена cdk4, происходит подавление роста клеток[7].
В первую очередь следует сказать, что процессы возникновения первичных половых клеток и их миграция происходит под воздействием Bmp8b, которые относятся к суперсемейству факторов роста TGF-β, и при участии коннексина 43, который отвечает за образование щелевых межклеточных контактов. У мышей с направленной мутацией в гене, кодирующим коннексин 43, не образуется предшественников половых клеток (оогоний) [30]. Коннексин 43 участвует в образовании межклеточных контактов как между клетками гранулезы, так и между клетками гранулезы и ооцитом. Также коннексин 43 участвует в процессах атрезии фолликулов. Похожим действием обладает и Bmp4, участвующий в образовании первичных половых клеток, стероидогенезе в клетках гранулёзы и жёлтого тела[21].
В середине 90-х годов XX века был выделен фактор, вызывающий образование первичного и вторичного фолликула. Им оказался гликопротеин Bmp15 (CDF-9), схожий по своей структуре с трансформирующим фактором роста β, с молекулярной массой от 15,6 до 21 кДа. Была предложена теория градиента CDF-9, согласно которой высокая концентрация этого фактора в клетках кумулюса определяет такие свойства данного типа клеток гранулезы, как высокая митотическая активность, экспрессия инсулиноподобного фактора роста I, синтетазы гиалуроновой кислоты второго типа, циклооксигеназы второго типа. В то же время более низкая концентрация CDF-9 в клетках пристеночного слоя гранулезы вызывает экспрессию рецептора к ЛГ, цитохрома Р450 ароматазы, экспрессию kit-лиганда и активатора плазминогенаурокиназного типа [7]. Мыши, мутантные по CDF-9, страдают гипергонадотропным гипогонадизмом. Яичники этих животных содержат первичные фолликулы, однако клеток теки обнаружено не было [24]. Эти данные позволяют сделать вывод, что фактор ооцита СDF-9 играет важную роль в фолликулогенезе, в росте и дифференцировке клеток гранулезы, а также в формировании клеток теки. Экспрессия гена этого фактора необходима для формирования фолликула, а также для начала роста первичных фолликулов. У человека были описаны случаи овариальной дисгенезии у пациенток с мутацией в данном гене [3].
Ещё одним представителем семейства трансформирующего фактора роста-β является ингибин - пептид с молекулярной массой 32 кДа., образующийся в клетках гранулезы фолликула. Ингибин участвует в регуляции секреции ФСГ, тормозя ее, подобно эстрадиолу, по сходному механизму обратных связей [7]. Образование ингибина возрастает к овуляции под влиянием ФСГ, а достигнув максимума, тормозит его выделение. Ингибин относится к интраовариальным факторам овуляции, сходным с факторами роста [14]. Различают ингибинтипов А и В. Нарушение активности ингибина ведет к нарушению активности созревания фолликулов. Еще одним регулятором может быть проингибин. Этот фактор обладает антипролиферативной функцией и локализуется преимущественно в митохондриях. Проингибин экспрессируется в ооцитах начиная со стадии примордиального фолликула до антральной стадии, а также в клетках гранулезы, теки и желтого тела. Возможная функция этого фактора заключается в регуляции процессов атрезии фолликула [3, 28].
Антимюллеровый гормон является важным регулятором репродуктивной системы человека и относится к суперсемейству TGF-β. В женском организме этот фактор вырабатывается клетками гранулезы растущих фолликулов, от стадии первичного фолликула до стадии малых антральных. Уровень данного гормона не определяется в сыворотке девочки до 32 недели внутриутробного развития, после рождения он низкий, повышается к пубертатному периоду и определяется в крови вплоть до менопаузы, во взрослом состоянии продуцируется клетками гранулезы фолликулов [14]. Во-первых, антимюллеровый гормон блокирует выход примордиального фолликула из покоящегося пула и является антагонистом таких стимулирующих этот процесс факторов, как kit-лиганд и Вmp15, а также базального фактора роста фибробластов и фактора роста нервов. Во-вторых, антимюллеровый фактор отвечает за защиту преантральных и мелких антральных фолликулов от нежелательного воздействия на них ФСГ. Вероятным механизмом действия этого гормона является блокирование в клетках гранулезы фермента ароматазы. В организме самок мышей была выявлена еще одна функция этого гормона - подавление процесса мейоза в ооцитах. У самок с повышенной экспрессией гена антимюллерового гормона наблюдается отсутствие матки и маточных труб, дегенерация яичников [3, 16]. Показано, что концентрация этого гормона с молекулярной массой около 72 кДа мало зависит от фазы цикла и, возможно, отражает число фолликулов, находящихся в базальной фазе роста. Это делает данный гормон уникальным маркером старения яичников и овариального резерва, а также позволяет говорить о его ценности в диагностике синдрома поликистозных яичников [6].
Активин - гормон, который принадлежит к суперсемейству TGF-β. Активин, также как и ингибин, состоит из двух субъединиц. Гормон синтезируется в фолликулах. В клетках гранулезы он повышает активность ароматазы и угнетает синтез прогестерона. Активин стимулирует секрецию ФСГ. Для активина и ингибинаописаны 2 связывающих белка: фоллистатин и α2-макроглобулин. Активин А ингибирует рост сосудистого эндотелия, вместе с TGFβ может угнетать рост капилляров во время инвазии трофобласта, модулирует секрецию эндотелиальных клеток. Было показано, что активин имеет диагностическую значимость в качестве предиктора преэклампсии, преждевременных родов и при различных онкологических заболеваниях. Уровни ингибина A и активина A значительно повышаются при преэклампсии (начиная с ~30 недели гестации) в сравнении с контрольной группой того же срока гестации. Концентрация активина А снижена в 3 раза при гипертензии беременных (26-39 недели гестации). Предполагают, что нарушение баланса между ингибином и активином впоследствии приводит к неконтролируемому росту клеток и формированию опухоли [14].
Также в ооците продуцируются морфогенетический протеин кости 15 и 6, фактор роста фибробластов 8, ТФР-b2. Роль этих факторов в фолликулогенезе еще недостаточно определена и ждет дальнейших исследований [1, 4, 5, 6, 9, 13, 21, 22].
Базальный рост (рост до стадии антрального фолликула 4-го класса).
Эта стадия, несмотря на то, что продолжается около двух менструальных циклов (около 65 дней), является также малоизученной, и лишь немного известно о факторах, определяющих рост фолликулов на данной стадии. По данным гистологического исследования, в начале этой фазы преантральные фолликулы, размером 0,1-0,2 мм и содержащие около 3,5 тыс. клеток гранулезы, начинают активно расти. Происходит процесс дифференцировки гранулезы на клетки предшественники пристеночного слоя и кумулюса, постепенно образуются лакуны, которые затем объединяются и образуют антральную полость.
Селекция и созревание доминантного фолликула. Данный этап фолликулогенеза можно разделить на следующие этапы: формирование пула малых антральных фолликулов и их рост, селекция доминантного фолликула и собственно овуляция. Гормонально-зависимая стадия фолликулярного роста начинается в конце лютеиновой фазы цикла, когда снижение уровня эстрадиола, прогестерона и ингибинов А и В вызывает повышение уровня ФСГ. Под воздействием этого подъема фолликулы 5-го класса, размером около 2-5 мм в диаметре, начинают интенсивно расти. В последние годы сложное взаимодействие различных факторов роста и цитокинов на этапе созревания доминантного фолликула было изучено подробно.
Большое значение в последние годы уделяется васкулярному эндотелиальному фактору роста. Выяснилось, что рост сосудов и васкуляризация играют важнейшую роль в росте доминантного фолликула. Исследования с помощью цветной допплерультрасонографии показали, что только фолликулы с хорошей васкуляризацией способны продуцировать жизнеспособные ооциты в программах ЭКО. Сосудистый эндотелиальный фактор роста обладает мощным митогенным эффектом для эндотелиальных клеток, усиливает проницаемость сосудов, участвует в ангиогенезе. Установлено, что гемодинамические процессы в яичниках зависят от уровня гормональной стимуляции. Показано, что показатели кровотока имеют специфические особенности при различных формах дисфункции яичников, что позволяет использовать исследование гемодинамики яичников в комплексе с гормональными исследованиями с целью ранней диагностики нарушений становления менструальной функции [14, 29]. Доказана ангиогенная стимуляция эстрадиола. Выявлена роль сосудистого эндотелиального фактора роста в функции клеток гранулезы преовуляторного фолликула. Экспрессия этого фактора роста повышена при эндометриозе, опухолях яичников [26].
Вероятно, определенное значение в процессах дифференцировки и пролиферации фолликулярного эпителия, а также - созревания ооцитов, овуляцию имеют эйкозаноиды, цитокины, оксид азота [4, 5, 6]. Так, цитокины макрофагов модулируют стероидогенез в яичниках, снижая стимулируемую гонадотропином секрецию стероидов [8]. Основными цитокинами яичников являются интерлейкин I, II, VI и VIII, интерферон, фактор некроза опухолей и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор [6, 15].Роль цитокинов в фолликулогенезе до конца не изучена, однако известно, что интерлейкин-1β является антиапоптотическим фактором, вызывая продукцию в гранулезепреовуляторных фолликулов оксида азота [7]. Исследования влияния тромбоцитарного фактора роста на фолликулогенез показало, что последний ускорял переход примордиальных фолликулов крыс в первичные фолликулы. Антитела к данному фактору подавляли его действие. Также, показано стимулирующее влияние активина А на фолликулогенез у неполовозрелых мышей, рекомбинантного фактора-9-роста и дифференцировки, усиливающего рост и дифференцировку ранних овариальных фолликулов [10].
Необходимым условием полноценного завершения гаметогенеза является формирование зрелого (преовуляторного) фолликула, представляющего собой систему функционально связанных друг с другом элементов: ооцита, клеток зернистого слоя, теки, фолликулярной жидкости и капилляров фолликула. В частности, прекращение размножения оогоний и вступление половых клеток в мейоз связано с индуктивными влияниями со стороны эмбриональной reteovarii - структуры мезонефрального происхождения. Эти влияния обусловлены продукцией ее элементами специального фактора, условно обозначенного на основании способности индуцировать мейоз в половых клетках, культивируемых вне организма гонад мейоз-индуцирующим веществом [3]. Установлено наличие и другого, противоположного по действию фактора - мейоз-превентирующего, вызывающего остановку мейоза на стадии диплотены. Мейоз-индуцирующий фактор является липидом, сходным по структуре с прогестероном, а мейоз-превентирующий - белком [3]. Роль мейоз-регулирующих факторов в значительной степени помогает понять неясные вопросы регуляции половой дифференцировки, возможности управления развитием пола, позволяет по-новому подойти к решению ряда ранее не известных явлений, наблюдаемых при нарушении развития половых желез человека, в частности - при дисгенезии гонад. После полной изоляции половых клеток от окружающей среды с момента образования примордиального фолликула соматические элементы начинают продуцировать преимущественно мейоз-превентирующее вещество.
Таким образом, начальные стадии фолликулогенеза обеспечиваются собственными (внутрияичниковыми) регуляторными механизмами, от экспрессии и взаимоотношения которых зависит важнейшая функция женского организма - репродукция.
Рецензенты:
- Матвеева Н. Ю., д.м.н., профессор, зав. кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО Владивостокский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Владивосток.
- Маркина Л. Д, д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии ГБОУ ВПО Владивостокский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Владивосток.
Библиографическая ссылка
Зенкина В.Г., Солодкова О.А., Погукай О.Н., Каредина В.С. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ИНТРАОРГАННОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФОЛЛИКУЛОГЕНЕЗА В ЯИЧНИКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=5739 (дата обращения: 16.04.2024).