Роль полиморфизма ангиогенных факторов в развитии акушерской патологии

РОЛЬ ПОЛИМОРФИЗМА АНГИОГЕННЫХ ФАКТОРОВ В РАЗВИТИИ АКУШЕРСКОЙ ПАТОЛОГИИ

З.С. Ходжаева, Е.В. Мусиенко, А.А. Куземин

ФГУ НЦАГиП им В.И. Кулакова Росмедтехнологий ул. Ак. Опарина, 4, Москва, Россия, 117997

Полиморфизм ангиогенных факторов имеет значение в развитии ряда осложнений беременности. Особое внимание исследователей направлено на изучение роли полиморфизма гена СЭФР в патогенезе ранних репродуктивных потерь.

Стремительное развитие медико-биологических исследований в акушерстве и выявление молекулярно генетических детерминант развития основных осложнений беременности, к которым относятся привычное невынашивание, преэкламп-сия, преждевременные роды и задержка внутриутробного роста плода, индуцировали углубленное изучение процессов имплантации и плацентации с целью выявления предикторов перечисленных осложнений. Кроме того, парадигмы сосудистых нарушений в виде плацентарного оксидативного стресса, дисбаланса про- и антиангиогенных факторов, эндотелиальной дисфункции наряду с выявлением предикторов акушерских осложнений будут способствовать разработке оптимальных лечебно-профилактических мероприятий.

Согласно общепризнанному мнению, в основе успешной репродукции лежат процессы полноценного ангио- и васкулогенеза, представляющие собой два механизма формирования новых сосудов. Васкулогенез — образование первичной сосудистой сети de novo (сердечно-сосудистая система эмбриона), а ангиогенез — формирование новых сосудов из уже существующих. Оба процесса происходят под воздействием очень четкой физиологической регуляции, когда стимуляторы и ингибиторы сосудистого роста работают в балансе друг с другом. В норме ангио-статические медиаторы превалируют над ангиогенными молекулами, что препятствует возникновению ангиогенеза, а пролиферация эндотелиальных клеток, выстилающих стенки капилляров, происходит очень медленно. Chaya Venkat (2002) показал, что время, необходимое для удвоения 1 эндотелиальной клетки, составляет 1000 дней.

Процессы, включенные в понятие ангиогенез, были подробно изучены и освещены в ряде обзоров [8, 19] и представлены в виде следующей последовательности. Ангиогенез начинается с вазодилатации и повышения сосудистой проницаемости. Затем происходит секреция растворимого ангиогенного фактора, воздействующего на близлежащий кровеносный сосуд и приводящего к изменениям в капиллярной стенке в виде деградации базальной мембраны, митотическому делению эндотелиоцитов с их последующей миграцией в строму и протеолитиче-ской деградацией экстрацеллюлярного матрикса. На следующем этапе происходит организация сосудистых эндотелиоцитов в трубчатую структуру и инициализа-

ция кровотока во вновь сформированном участке. Огромное количество растворимых ростовых факторов и ингибиторов, цитокинов и протеаз, а также белки экстрацеллюлярного матрикса и молекулы адгезии строго контролируют этот многоэтапный процесс. Distler J. H. и соавт. (2003) показали важную роль тканевой гипоксии и повышения продукции оксида азота в инициализации ангиогене-за. Наиболее изученными активаторами ангиогенеза плаценты являются сосуди-сто-эндотелиальный фактор роста (СЭФР) и плацентарный фактор роста (ПФР), основным источником которых являются клетки естественных киллеров эндометрия (uNK-клетки) [13].

Сосудистый эндотелиальный фактор роста — важнейший сигнальный белок, участвующий в васкулогенезе и ангиогенезе и индуцирующий пролиферацию эн-дотелиальных клеток. Этот гликопротеин, массой 40—50 килодальтон первоначально был описан как фактор СЭФР-А [7]. В настоящее время выявлены различные изоформы семейства сосудисто-эндотелиальных факторов: СЭФР-121, СЭФР-145, СЭФР-165, СЭФР-206, близкородственные протеины (плацентарный фактор роста, СЭФР-В, СЭФР-С и СЭФР-D), составляющие субпопуляцию растворимых факторов, а также СЭФР-родственные белки, кодируемые вирусами (СЭФР-Е) или содержащиеся в яде некоторых змей (СЭФР-F) [15]. Параллельно в эндотелиальных клетках выделены специфические рецепторы: СЭФР Р-1 (Flt-1), СЭФР Р-2 (Flk-1), СЭФР Р-3 (Flt-4). Функции открытых Clark D.E. и соавт. (2007) СЭФР-рецепторов — нейрофилина-1 и -2 еще недостаточно изучены.

Все члены семейства СЭФР стимулируют клеточный ответ за счет связывания с тирозинкиназными рецепторами на поверхности клеток (Flt-1, Flk-1 (или KDR), СЭФР-А соединяется с рецепторами Flt-1 или Flk-1 (или KDR). Последний предназначен для опосредования всех известных клеточных ответов СЭФР. Известно, что Flt-1 модулирует сигналы Flk-1, а также может выступать в качестве рецептора-ловушки, препятствующего связыванию СЭФР с Flk-1, что имеет важное значение в процессе васкулогенеза эмбриона. В отличие от СЭФР-А, СЭФР-С и СЭФР-D имеют лиганды для третьего рецептора, участвующего в лимфоангио-генезе

Развитие иммуноферментных методов позволило идентифицировать растворимые формы Flt-1 и Flk-1 (sFlt-^ sFlk-1), циркулирующие в периферической крови, благодаря чему был установлен преимущественно антиангиогенный эффект этих рецепторов.

Активность СЭФР изучена на поверхности клеток сосудистого эндотелия, хотя его эффекты распространяются и на другие типы клеток (например, стимуляция миграции моноцитов и макрофагов, нейронов, раковых клеток, незрелых эпителиальных клеток). Показана стимуляция in vitro митогенеза и миграция эн-дотелиальных клеток. СЭФР также является вазодилататором и повышает проницаемость сосудов микроциркуляторного русла. Dvorak Н.Е. и соавт. (1995) доказали наличие взаимосвязи между экспрессией СЭФР, повышением проницаемости кровеносных сосудов и индукцией ангиогенеза при многих физиологических и патологических состояниях в организме. Экспрессия СЭФР регулируется напряжением кислорода в тканях, различными ростовыми факторами и цитокинами (эпидермальный фактор роста, интерлейкин-1, -6, простагландин Е2), а также

ХоджаеваЗ.С., МусиенкоЕ.В., Куземин А.А. Роль полиморфизма ангиогенных факторов в развитии...

плацентарными гормонами (хорионический гонадотропин, плацентарный лактоген и т.д.) [14]. Таким образом, была показана роль СЭФР как необходимого компонента репродуктивных процессов, эмбрионального развития, а также формирования плаценты.

Залогом успешного течения гестационного процесса, нормального развития плода и благоприятного исхода родов является адекватное функционирование фе-топлацентарного комплекса. Адаптация маточного кровотока к потребностям эмбриона и плода осуществляется за счет вазодилатации и развития новых сосудов.

Причинно-следственные взаимоотношения между изменением активности факторов роста и нарушением функции плаценты требуют дальнейшего изучения, однако уже сегодня обнаружены изменения экспрессии ангиогенных факторов роста при целом ряде осложнений гестационного процесса. Экспериментальными исследованиями, включающими изучение экспрессии генов ангиогенеза, блокировку генов факторов роста, интравитальную микроскопию, иммуногистохимию, РНК-анализ, установлено, что в трофобласте и лимфоцитах погибающих эмбрионов отсутствует экспрессия гена СЭФР, происходит минимальная транскрипция фактора, индуцирующего гипоксию ФИГ-1а наряду с высоким уровнем экспрессии гена ИФН-у, одновременно отмечена высокая экспрессия Fas и FasL-молекул, связанных с апоптозом [23].

Патологические изменения в маточно-плацентарном кровотоке являются предрасполагающими факторами к выкидышам. Изменение иммунореактивности плацентарного трофобластического сосудистого эндотелиального фактора роста (СЭФР), описанного в децидуальной ткани при спонтанных выкидышах по мнению многих исследователей, может ассоциироваться с привычным невынашиванием беременности первого триместра.

В генезе привычной потери ранней беременности в последние годы большая роль отводится полиморфизму генов СЭФР, играющих, возможно, драматическую роль в образовании и становлении гемохориального, а именно маточ-но-плацентарного кровообращения.

Полиморфными принято называть гены, которые представлены в популяции несколькими разновидностями — аллелями, что обусловливает разнообразие признаков внутри вида. Различия между аллелями одного и того же гена, как правило, заключаются в незначительных вариациях его «генетического» кода. Большинство известных полиморфизмов выражаются либо в заменах одного нуклеотида, либо в изменении числа повторяющихся фрагментов ДНК. Полиморфизмы нуклеотид-ных последовательностей обнаружены во всех структурных элементах генома: экзонах, интронах, регуляторных участках и т.д. Тем не менее вариации, затрагивающие кодирующие фрагменты генов и отражающиеся на аминокислотной последовательности их продуктов, встречаются относительно редко и не имеют отношения к анализируемой конкретной проблеме, для которой в первую очередь важны возможные последствия полиморфизма интронов и 5'-концевых не кодирующих последовательностей.

Генный полиморфизм — структурное различие альтернативных вариантов гена (обычно нормального и мутантного). Возникновение вариантов гена обус-

ловлено мутациями. Применительно к понятию «генный полиморфизм» обычно рассматриваются нейтральные мутации, не приводящие к заметным нарушениям функции гена, тогда как «мутациями» обычно называют изменения в гене, приводящие к выраженному нарушению работы гена. Локус называется полиморфным, если в популяции существуют два или более аллеля этого локуса. Анализ данного феномена в существенной степени зависит от того, насколько вариабельны собственные функции белка, кодируемого различными аллелями, что справедливо и в отношении ангиогенных факторов, о которых далее пойдет речь.

Показано, что в гене СЭФР (6р12-р21) существует множество единичных нук-леотидных полиморфизмов, три из которых, наиболее изученных, находятся в про-моутерном регионе — C-2578A, G-1154A and G-634C [9, 11, 12, 18]. В ряде исследований, направленных на поиск предикторов преэклампсии, не было показано связи с отдельными типами полиморфизма СЭФР. Однако существует точка зрения, что наибольшее значение в возникновении таких осложнений беременности, как преэклампсия и гестационная гипертензия, имеет сочетание определенных полиморфных аллелей [3, 20]. Хотя анализ показал, что с возникновением ПЭ связаны два локуса: C-2578, G-1154, тем не менее отсутствие значимой связи G-634C с ПЭ по сравнению с гестационной гипертензией (odds ratio 2.82; CI 0.88-9.50) свидетельствует, по-видимому, о протективном эффекте этого гаплотипа в противовес развитию ПЭ. При изучении полиморфизма — 936 С/Т — обнаружено, что частота аллеля 93 6Т у пациенток с преэклампсией значительно выше, чем в группе здоровых женщин [17]. Были обнаружены расовые различия в частоте полиморфизма генов СЭФР [22]. При включении в группу исследования женщин неевропеоидных рас не было обнаружено значимой связи вышеперечисленных гаплотипов с преэклампсией.

Некоторые работы, изучающие связь вариантов гена СЭФР с ПЭ, не обнаруживают значение C-2578A или G-634C [17], но тем не менее в других исследованиях показано, что полиморфизм C-2578A сочетается с прогрессированием ПЭ [1]. Эти различия, вероятно, обусловлены неточной формулировкой различных состояний, связанных с гипертензией при беременности. В самом деле, диагностические критерии гипертензивных состояний при беременности зачастую неоднозначны.

Впервые независимое исследование полиморфизма четырех генов, кодирующих СЭФР (-2578С/А, -1154 G/A, -634G/C, 936C/T), выявило статистически значимую ассоциацию гена 936 С/С с преждевременными родами (P = 0,0009, risk factor 2.05, 95% confidence interval (CI) 1.37-3.06) [1, 22]. В то же время не установлено значение генотипа 634.

Изучение полиморфизма генов СЭФР при привычном невынашивании беременности имеет огромное диагностическое и прогностическое значение, поскольку наличие тех или иных гаплотипов приводит к нарушению ангиогенеза еще в середине лютеиновой фазы менструального цикла. Высокая частота аллеля гена СЭФР -1154 G/A наблюдалась у пациенток с идиопатическим привычным невынашиванием беременности, причем риск повторной потери ниже у носительниц аллеля G. Среди женщин с одним выкидышем в анамнезе и повторными потерями не было выявлено статистически значимых различий в отношении частот ал-

ХоджаеваЗ.С., МусиенкоЕ.В., Куземин А.А. Роль полиморфизма ангиогенных факторов в развитии...

лелей [16]. Эти исследования были дополнены C.B. Coulam и R.S. Jeverdran (2008), обнаружившими высокую частоту гомозиготных носительниц аллеля 1154 среди женщин, страдающих привычным невынашиванием беременности и имеющих неудачные попытки ЭКО. При исследовании буккального эпителия женщин с несколькими неудачными попытками ЭКО была также выявлена высокая частота гетерозиготных носительниц этого аллеля (G/A) по сравнению с группой контроля.

Изучение экспрессии генов, связанных с ангиогенезом и апоптозом, показало, что ворсины хориона пациенток, страдающих привычным невынашиванием беременности, имеют низкий уровень металлопротеиназ, ингибитора активатора плаз-миногена, трансформирующего фактора роста-Р, СЭФР и большое количество молекул апоптоза (в т.ч. BAD, BAX, BID, Fas/FasL) по сравнению с нормой [10].

Как было сказано выше, полиморфизм генов — это результат действия мутаций. Тем не менее на сегодняшний день известны как активные, так и «спящие» мутации, что, по-видимому, обусловливает наличие тех или иных заболеваний, в том числе и осложнений беременности. Ведь практическое значение полиморфизм генов приобретает лишь при наличии патологической активности экспрессии того или иного белка, приводящей к нарушению процессов регуляции и взаимодействия на разных уровнях сложнейшей женской репродуктивной системы еще до зачатия. Поэтому целесообразно изучать полиморфизм генов СЭФР в совокупности с его плазменной концентрацией еще до беременности у пациенток с различными акушерскими осложнениями в анамнезе. Это, возможно, покажет уровень активности патологических аллелей генов и позволит спрогнозировать и предупредить развитие заболевания.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Banyasz I. et al. Genetic polymorphisms of vascular endothelial growth factor in severe preeclampsia // Mol Hum Reprod 2006. — Apr; 12(4): 233—6. Epub 2006 Mar 3.

[2] Clark D.E., Smith S.K., Sharkey A.M., Charnock-Jones D.S. 1996 Localization of VEGF and expression of its receptors Flt and KDR in human placenta throughout pregnancy // Hum Reprod. 11: 1090—1098.

[3] Crawford D.C., Nicker son D.A. Definition and clinical importance of haplotypes // Annu Rev Med. 2005; 56: 303—20. Review.

[4] Crawford D. C., Nickerson D.A. Definition and clinical importance of haplotypes // Annu Rev Med (2005) 56: 303—320.

[5] Distler J.H. et al. Angiogenic and angiostatic factors in the molecular control of angiogene-sis // Q J Nucl Med. 2003 Sep; 47(3): 149—61. Review.

[6] Ferrara N., Davis-Smyth T. 1997 The biology of vascular endothelial growth factors // En-docr Rev. 18: 4—25.

[7] Ferrara N., Gerber H.P., Le Couter J. The biology of VEGF and its receptors // Nat Med (2003) 9: 669—676.

[8] Folkman J. Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other desease // Nature Med 1995; 1: 27—31.

[9] Girnita D.M. et al. Disparate distribution of 16 candidate single nucleotide polymorphisms among racial and ethnic groups of pediatric heart transplant patients // Transplantation (2006) 82: 1774—1780.

BecTHHK Py^H, cepua Медицина, 2009, № 6

[10] Goodman C., Jeyendran R.S., Coulam C.B. Vascular endothelial growth factor gene polymorphism and implantation failure // Reprod Biomed Online. 2008 May; 16(5): 720—3.

[11] Jacobs E.J. et al. Polymorphisms in the vascular endothelial growth factor gene and breast cancer in the Cancer Prevention Study II cohort // Breast Cancer Res (2006) 8: R22.

[12] Lambrechts D. et al. VEGF is a modifier of amyotrophic lateral sclerosis in mice and humans and protects motoneurons against ischemic death // Nat Genet (2003) 34: 383—394.

[13] Lash G.E. et al. Inhibition of trophoblast cell invasion by TGFB1, 2, and 3 is associated with a decrease in active proteases // Biol Reprod. 2005 Aug; 73(2): 374—81. Epub 2005 Apr 27.

[14] Li R.H. et al. The effects of growth factors on human normal placental cytotrophoblast cell proliferation // Hum Reprod. 1997 Apr; 12(4): 830—4.

[15] Loureiro R.M. et al. Transcriptional regulation of vascular endothelial growth factor in cancer // Cytokine Growth Factor Rev. 2005 Feb; 16(1): 77—89. Review.

[16] Papazoglou D. et al. Vascular endothelial growth factor gene polymorphisms and idiopathic recurrent pregnancy loss // Fertil Steril. 2005 Apr; 83(4): 959—63.

[17] Papazoglou D. et al. Association of -634G/C and 936C/T polymorphisms of the vascular endothelial growth factor with spontaneous preterm delivery // Acta Obstet Gynecol Scand. 2004 May; 83(5): 461—5.

[18] Prior S.J. et al. DNA sequence variation in the promoter region of the VEGF gene impacts VEGF gene expression and maximal oxygen consumption // Am J Physiol Heart Circ Physiol (2006) 290: H1848—H1855.

[19] Risau V. Mechanisms of angiogenesis // Nature 1997; 386: 671—674.

[20] Sandrim V.C. et al. Nitric oxide formation is inversely related to serum levels of antiangio-genic factors soluble fms-like tyrosine kinase-1 and soluble endogline in preeclampsia // Hypertension (2008) 52: 402—407.

[21] Schneider B.P. et al. Association of polymorphisms of angiogenesis genes with breast cancer // Breast Cancer Res Treat (2007) 20: 20.

[22] Shim J.Y., Jun J.K. Vascular endothelial growth factor gene +936 C/T polymorphism is associated with preeclampsia in Korean women // Am J Obstet Gynecol. 2007 Sep; 197(3): 271.e1-4

[23] Tayade C., Fang Y., Croy B.A. A review of gene expression in porcine endometrial lymphocytes, endothelium and trophoblast during pregnancy success and failure // J Reprod Dev. 2007 Jun; 53(3): 455—63. Review.

THE ROLE OF ANGIOGENIC FACTORS' POLIMORPHISM IN THE DEVELOPMENT OF OBSTETRICIAN PATHOLOGY

Z.S. Khodjaeva, E.V. Musienko, A.A. Kuzemin

Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology named after V.I. Kulakov

Ac. Oparina str., 4, Moscow, Russia, 117997

The angiogenic factors' polymorphism participate in the development of obstetrician pathology. Especial attention of researchers is devolted to the polymorphism of gene VEGF in the pathogenesis of early preagnansy loss.