Молекулярно-биологические основы внутрияичникового фолликулогенеза, созревания и рекрутинга фолликулов
В обзоре обсуждаются новые подходы к изучению этапов фолликулогенеза, анализируется вклад основных сигнальных путей в процессы внутрияичникового регулирования фолликулогенеза, рекрутинга фолликулов и их созревания.Соколова Ю.В., Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Бирюкова А.М., Хубаева Д.Г., Краснова В.Г.
Материалы и методы: В обзор включены данные зарубежных и отечественных статей, найденных в Pubmed по рассматриваемой теме и опубликованных в последние годы.
Результаты: Приведен анализ данных научных исследований в области регуляции репродуктивной системы женщины, сделан акцент на экспериментальных исследованиях сигнальных путей, регули¬рующих внутрияичниковый фолликулогенез, обозначены перспективы их использования в клинической практике. На основании новых знаний рассматриваются возможности преодоления тяжелых форм бесплодия, ассоциированных с малым числом получаемых ооцитов и их плохим качеством, преодоления синдрома преждевременного истощения яичников, защиты яичников от гонадотоксичных воздействий. Подчеркивается необходимость расширения и интенсификации исследований по изучению процессов внутрияичникового фолликулогенеза и выбора гонадотропин-зависимого пула фолликулов.
Заключение: Представленные исследования демонстрируют интерес ученых к изучению сложных вопросов внутрияичникового фолликулогенеза, роли сигнальных путей в этом процессе, затрагивают вопросы молекулярно-генетического участия и транскриптомного анализа. Необходимы дальнейшее накопление этих знаний и проведение фундаментальных исследований для развития репродуктивной медицины и решения вопросов патологии репродукции, тех ситуаций, которые сейчас мы не можем объяснить, а следовательно, эффективно лечить.
Ключевые слова
сигнальные пути
фолликулогенез
созревание in vitro
Список литературы
- Kwintkiewicz J., Giudice L.C. The interplay of insulin-like growth factors, gonadotropins, and endocrine disruptors in ovarian follicular development and function. Semin. Reprod. Med. 2009; 27(1): 43-51. https://dx.doi.org/10.1055/s-0028-1108009.
- Mackion N.S., Fauser B.C. Aspects of ovarian follicle development throughout life. Res. 1999; 52(4): 161-70. https://dx.doi.org/10.1159/000023456.
- Назаренко Т.А., Мартиросян Я.О., Бирюкова А.М., Джанашвили Л.Г., Иванец Т.Ю., Сухова Ю.В. Опыт стимуляции яичников в режиме «randomstart» протоколов для сохранения репродуктивного материала онкологических больных. Акушерство и гинекология. 2020; 4: 52-8.
- Jin B., Niu Z., Xu B., Chen Q., Zhang A. Comparison of clinical outcomes among dual ovarian stimulation, mild stimulation and luteal phase stimulation protocols in women with poor ovarian response. Endocrinol. 2018; 34(8): 694-7. https://dx.doi.org/10.1080/09513590.2018.1435636.
- Baerwald A.R., Adams G.P., Pierson R.A. Characterization of ovarian follicular wave dynamics in women. Reprod. 2003; 69(3): 1023-31. https://dx.doi.org/10.1095/biolreprod.103.017772.
- Ginther O.J., Gastal E.L., Gastal M.O., Bergfelt D.R., Baerwald A.R., Pierson R.A. Comparative study of the dynamics of follicular waves in mares and women. Reprod. 2004; 71(4): 1195-201. https://dx.doi.org/10.1080/ 09513590.2018.1435636.
- Edwards R.G. Maturation in vitro of mouse, sheep, cow, pig, rhesus monkey and human ovarian oocytes. 1965; 208(5008): 349-51. https://dx.doi.org/10.1016/s0140-6736(65)92903-x.
- Abir R., Ben-Aharon I., Garor R., Yaniv I., Ash S., Stemmer S.M. et al. Cryopreservation of in vitro matured oocytes in addition to ovarian tissue freezing for fertility preservation in paediatric female cancer patients before and after cancer therapy. Hum. Reprod. 2016; 31(4): 750-62. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dew007.
- Woodruff T.K., Snyder K.A. Oncofertility: fertility preservation for cancer survivors. New York: Springer; 2007. 263p.
- Mackion N.S., Fauser B.C. Aspects of ovarian follicle development throughout life. Res. 1999; 52(4): 161-70. https://dx.doi.org/10.1159/ 000023456.
- Baerwald A.R., Adams G.P., Pierson R.A. Ovarian antral folliculogenesis during the human menstrual cycle: a review. Reprod. 2012; 18(1): 73-91. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmr039.
- Adhikari D., Liu K. Molecular mechanisms underlying the activation of mammalian primordial follicles. Rev. 2009; 30(5): 438-64. https://dx.doi.org/10.1210/er.2008-0048.
- Johnson J., Canning J., Kaneko T., Pru J.K., Tilly J.L. Germline stem cells and follicular renewal in the postnatal mammalian ovary. 2004; 428(6979): 145-50. https://dx.doi.org/10.1038/nature02316.
- Virant-Klun I., Stimpfel M., Skutella T. Ovarian pluripotent/multipotent stem cells and in vitro oogenesis in mammals. Histopathol. 2011; 26(8): 107182. https://dx.doi.org/10.14670/hh-26.1071.
- Petrucelli N., Daly M.B., Pal T. BRCA1- and BRCA2-Associated hereditary breast and ovarian cancer. In: Adam M.P., Ardinger H.H., Pagon R.A., Wallace S.E., Bean L.J.H., Gripp K.W. et al., eds. GeneReviews®
- Zheng W., Nagaraju G., Liu Z., Liu K. Functional roles of the phosphatidylinositol 3-kinases (PI3Ks) signaling in the mammalian ovary. Cell. Endocrinol. 2012; 356(1-2): 24-30. https://dx.doi.org/10.1016/j.mce.2011.05.027.
- Zhang H., Risal S., Gorre N., Busayavalasa K., Li X., Shen Y. et al. Somatic cells initiate primordial follicle activation and govern the development of dormant oocytes in mice. Curr. Biol. 2014; 24(21): 2501-8. https://dx.doi.org/10.1016/cub.2014.09.023.
- Liu P., Cheng H., Roberts T.M., Zhao J.J. Targeting the phosphoinositide 3-kinase pathway in cancer. Rev. Drug Discov. 2009; 8(8): 627-44. https://dx.doi.org/10.1038/nrd2926.
- Cully M., You H., Levine A.J., Mak T.W Beyond PTEN mutations: The PI3K pathway as an integrator of multiple inputs during tumorigenesis. Rev. Cancer. 2006; 6(3): 184-92. https://dx.doi.org/10.1038/nrc1819.
- Mora A., Komander D., van Aalten D.M., Alessi D.R. PDK1, the master regulator of AGC kinase signal transduction. Cell Dev. Biol. 2004; 15(2): 161-70. https://dx.doi.org/10.1016/j.semcdb.2003.12.022.
- Manning B.D., Cantley L.C. AKT/PKB signaling: navigating downstream. 2007; 129(7): 1261-74. https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2007.06.009.
- Viglietto G, Motti M.L., Bruni P, Melillo R.M., D'Alessio A., Califano D. et al. Cytoplasmic relocalization and inhibition of the cyclin-dependent kinase inhibitor p27(Kip1) by PKB/Akt-mediated phosphorylation in breast cancer. Nat. Med. 2002; 8(10): 1136-44. https://dx.doi.o^/10.1038/nm762.
- Liang J., Zubovitz J., Petrocelli T., Kotchetkov R., Connor M.K., Han K. et al. PKB/Akt phosphorylates p27, impairs nuclear import of p27 and opposes p27-mediated G1 arrest. Nat. Med. 2002; 8(10): 1153-60. https://dx.doi.org/10.1186/2bcr596.
- Shin I., Yakes F.M., Rojo F, Shin N.Y., Bakin A.V., Baselga J., Arteaga C.L. PKB/Akt mediates cell-cycle progression by phosphorylation of p27(Kip1) at threonine 157 and modulation of its cellular localization. Med. 2002; 8(10): 1145-52. https://dx.doi.org/10.1038/nm759.
- Meng Q., Xia C., Fang J., Rojanasakul Y., Jiang B.H. Role of PI3K and AKT specific isoforms in ovarian cancer cell migration, invasion and proliferation through the p70S6K1 pathway. Signal. 2006; 18(12): 2262-71. https://dx.doi.org/10.1016/j.cellsig.2006.05.019.
- Robertson G.P Functional and therapeutic significance of Akt deregulation in malignant melanoma. Cancer Metastasis Rev. 2005; 24(2): 273-85. https://dx.doi.org/10.1007/s10555-005-1577-9.
- Hosaka T., Biggs W.H., Tieu D., Boyer A.D., Varki N.M., Cavenee W.K., Arden K.C. Disruption of forkhead transcription factor (FOXO) family members in mice reveals their functional diversification. Natl. Acad. Sci. USA. 2004; 101(9): 2975-80. https://dx.doi.org/10.1073/ pnas.0400093101.
- Castrillon D.H., Miao L., Kollipara R., Horner J.W., DePinho R.A. Suppression of ovarian follicle activation in mice by the transcription factor Foxo3a. 2003; 301(5630): 215-8. https://dx.doi.org/10.1126/science.1086336.
- Myatt S.S., Brosens J.J., Lam E.W Sense and sensitivity: FOXO and ROS in cancer development and treatment. Redox Signal. 2011; 14(4): 675-87. https://dx.doi.org/10.1089/ars.2010.3383.
- Annunziata M., Granata R., Ghigo E. The IGF system. Acta Diabetol. 2011; 48(1): 1-9. https://dx.doi.org/10.1007/s00592-010-0227-z.
- Zhao Y., Zhang Y., Li J., Zheng N., Xu X., Yang J. et al. MAPK3/1 participates in the activation of primordial follicles through mTORC1-KITL signaling. J. Cell. Physiol. 2018; 233(1): 226-37. https://dx.doi.org/10.1002/jcp.25868.
- Kwintkiewicz J., Giudice L.C. The interplay of insulin-like growth factors, gonadotropins, and endocrine disruptors in ovarian follicular development and function. Reprod. Med. 2009; 27: 43-51. https://dx.doi.org/10.1055/s-0028-1108009.
- Zhou P, Baumgarten S.C., Wu Y.G., Bennett J., Winston N., Hirshfeld-Cytron J., Stocco C. I GF-1 signaling is essential for FSH stimulation of AKT and steroidogenic genes in granulosa cells. Endocrinol. 2013; 27(3): 511-23. https://dx.doi.org/10.1210/me.2012-1307.
- Cargnello M., Roux PP Activation and function of the MAPKs and their substrates, the MAPK-activated protein kinases. Mol. Biol. Rev. 2011; 75: 50-83. https://dx.doi.org/10.1128/mmbr.00031-10.
- Boutros T., Chevet E., Metrakos P. Mitogen-activated protein (MAP) kinase/MAP kinase phosphatase regulation: roles in cell growth, death, and cancer. Rev. 2008; 60(3): 261-310. http://dx.doi.org/10.1124/ pr.107.00106.
- Liu Y., Shepherd E.G., Nelin L.D. MAPK phosphatases—regulating the immune response. Rev. Immunol. 2007; 7(3): 202-12. https://dx.doi.org/10.1038/ nri2035.
- Fan H.Y., Liu Z., Shimada M., Sterneck E., Johnson P.F., Hedrick S.M., Richards J.S. MAPK3/1 (ERK1/2) in ovarian granulosa cells are essential for female fertility. 2009; 324(5929): 938-41. https://dx.doi.org/10.1126/ science.1171396.
- Du X.Y., Huang J., Xu L.Q., Tang D.F., Wu L., Zhang L.X. et al. The protooncogene c-src is involved in primordial follicle activation through the PI3K, PKC and MAPK signaling pathways. Biol. Endocrinol. 2012; 10: 58. https://dx.doi.org/10.1186/1477-7827-10-58.
- Li-Ping Z., Da-Lei Z., Jian H., Liang-Quan X., Ai-Xia X., Xiao-Yu D. et al. Proto-oncogene c-erbB2 initiates rat primordial follicle growth via PKC and MAPK pathways. Reprod. Biol. Endocrinol. 2010; 8: 66. https://dx.doi.org/10.1186%2F1477-7827-10-58.
- Ryan K.E., Glister C., Lonergan P., Martin F., Knight P.G., Evans A.C. Functional significance of the signal transduction pathways Akt and Erk in ovarian follicles: In vitro and in vivo studies in cattle and sheep. Ovarian Res. 2008; 1(1): 2. https://dx.doi.org/10.1186/1757-2215-1-2.
- Bezerra M.E.S., Barberino R.S., Menezes V.G., Gouveia B.B., Macedo T.J.S., Santos J.M.S. et al. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) promotes primordial follicle growth and reduces DNA fragmentation through the phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B (PI3K/AKT) signalling pathway. Fertil. Dev. 2018; 30(11): 1503-13. https://dx.doi.org/10.1071/rd17332.
- Godkin J. Transforming growth factor beta and the endometrium. Reprod. 1998; 3(1): 1-6. https://dx.doi.org/10.1530/ror.0.0030001.
- Shull M.M., Doetschman T. Transforming growth factor-beta1 in reproduction and development. Reprod. Dev. 1994; 39(2): 239-46. https://dx.doi.org/10.1002/mrd.1080390218.
- Heldin C.H., Miyazono K., ten Dijke P TGF-p signalling from cell membrane to nucleus through SMAD proteins. 1997; 390(6659): 465-71. https://dx.doi.org/10.1038/37284.
- Drummond A.E. TGFbeta signalling in the development of ovarian function. Cell Tissue Res. 2005; 322(1): 107-15. https://dx.doi.org/10.1007/ s00441-005-1153-1.
- Kaivo-oja N., Jeffery L.A., Ritvos O., Mottershead D.G. Smad signalling in the ovary. Biol. Endocrinol. 2006; 4, 21. https://dx.doi.org/10.1186/ 1477-7827-4-21.
- Danielpour D., Song K. Cross-talk between IGF-I and TGF-beta signaling pathways. Cytokine Growth Factor Rev. 2006; 17(1-2): 59-74. https://dx.doi.org/10.1016/j.cytogfr.2005.09.007.
- Wang Z.P., Mu X.Y., Guo M., Wang Y.J., Teng Z., Mao G.P. et al. Transforming growth factor-beta signaling participates in the maintenance of the primordial follicle pool in the mouse ovary. J. Biol. Chem. 2014; 289(12): 8299-311. https://dx.doi.org/10.1074/jbc.M113.532952.
- Vo K.C.T., Kawamura K. In vitro activation early follicles: from the basic science to the clinical perspectives. J. Mol. Sci. 2021; 22(7): 3785. https://dx.doi.org/10.3390/ijms22073785.
- Goldman K.N., Chenette D., Arju R., Duncan F.E., Keefe D.L., Grifo J.A., Schneider R.J. mTORC1/2 inhibition preserves ovarian function and fertility during genotoxic chemotherapy. Proc. Natl. Acsd. Sci. USA. 2017; 114(12): 3186-91. https:/dx.doi.org/10.1073/pnas.1617233114.
- Chronowska E. High-throughput analysis of ovarian granulosa cell transcriptome. Res. Int. 2014; 2014: 213570. https://dx.doi.org/10.1155/2014/213570.
Поступила 30.09.2021
Принята в печать 14.12.2021
Об авторах / Для корреспонденции
Соколова Юлия Владимировна, эмбриолог, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(495)438-13-41, julietsok@gmail.com, 117997, Россия, Москва. ул. Академика Опарина, д. 4.Мартиросян Яна Ованнесовна, м.н.с., НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(495)438-13-41, marti-yana@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-9304-4410, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Назаренко Татьяна Алексеевна, профессор, д.м.н., директор института репродуктивной медицины, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(495)438-13-41, t.nazarenko@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5823-1667, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Бирюкова Альмина Михайловна, к.м.н., заведующая по клинической работе НОЦ ВРТ с клиническим подразделением им. Ф. Паулсена, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, alma21@list.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Хубаева Диана Гурамиевна, студент, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет), +7(495)622-98-20, khubaeva.d@mail.ru, 119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Краснова Валерия Георгиевна, ординатор, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(495)438-13-41, lkrasnova27@mail.com, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Вклад авторов: Соколова Ю.В., Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Бирюкова А.М., Хубаева Д.Г., Краснова В.Г. - разработка дизайна исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, анализ полученных данных, написание текста рукописи.
Конфликт интересов: Авторы заявляет об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Финансирование: Исследование проведено без спонсорской поддержки.
Для цитирования: Соколова Ю.В., Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Бирюкова А.М., Хубаева Д.Г., Краснова В.Г. Молекулярно-биологические основы внутрияичникового фолликулогенеза, созревания и рекрутинга фолликулов.
Акушерство и гинекология. 2022; 1:22-30
https://dx.doi.Org/10.18565/aig.2022.1.22-30