Проблема невынашивания беременности (НБ, код по МКБ-10 № 96, привычный выкидыш, соответствует зарубежному термину miscarriage), потери плода в сроке до 37 недель гестации, остается одним из актуальных вопросов клинической медицины [1, 2]. НБ следует считать мультифакториальным осложнением течения гестации, частота которого, по данным литературы, составляет в мире до 30% беременностей [3], в Российской Федерации – 15–23% [4]; при этом более 80% потерь отмечено в I триместре гестации [5]. НБ как одна из причин рождения недоношенных детей определяет рост показателей перинатальной заболеваемости и смертности, 70% детей погибают в первые месяцы жизни [6]. Выжившие имеют отклонения развития в раннем детском возрасте и нарушения соматического статуса: респираторный дистресс-синдром, застойную пневмонию, незрелость сердечно-сосудистой системы (лабильность пульса, тахикардию, приглушенность сердечных тонов, артериальную гипотензию), недифференцированные формы патологии соединительной ткани (открытые боталлов проток и овальное окно) [7].
Этиология и патогенез НБ охватывают большой спектр экзогенных и эндогенных факторов [8, 9], включая генетические и эпигенетические маркеры, дисфункцию эндометрия, патологию системы гемостаза, воспалительные, нейроэндокринные и многие другие причины нарушения имплантации и постимплантационного процесса. Дизрегуляция эндокринной системы вносит существенный вклад в нарушение адаптационной перестройки при гестации; особую роль в гормональной регуляции играет реорганизация циркадной ритмики женщины, нарушения которой в системе «мать-плацента-плод» могут стать причиной ряда дизрегуляторных нарушений, в том числе и НБ [10, 11].
Изучение роли и влияния суточных циклов на женскую фертильность и исходы беременности на ранних сроках привело к накоплению обширного объема знаний. Уровни многих гормонов, включая лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, гормоны щитовидной железы, эстроген и прогестерон и другие, меняются в зависимости от циклов сна [12], влияют на процессы секреторной трансформации эндометрия, имплантацию и развитие эмбриона [6].
Модуляция циркадной ритмики реализуется с участием внешних и внутренних факторов. В первую очередь значение имеет образ жизни современной женщины, который часто характеризуется дефицитом или нарушением сна. Так, женщины, имеющие проблемы со сном в течение более 50% времени оцениваемого периода, имели показатель фертильности 87%, по сравнению с женщинами, у которых не было проблем со сном [13]. В датском обсервационном исследовании показано, что женщины, работавшие более одной ночной смены в неделю, имели повышенный риск выкидыша после 8-й недели беременности, по сравнению с женщинами, не работающими в ночные смены. В течение 3–21 недели гестации наблюдалась дозозависимая закономерность между количеством рабочих ночных смен и риском выкидыша [14]. Отмечено выраженное нарушение репродуктивной способности при работе в ночную смену: повышенный уровень репродуктивных нарушений и неблагоприятных исходов беременности в виде выкидышей, низкого веса при рождении и преждевременных родов [15]. Схожие результаты были получены в исследовании по изучению частоты выкидышей у беременных стюардесс, работавших в часы сна [16]. В период перехода на летнее время (потеря одного часа) обнаружили, что частота потери беременности после переноса эмбрионов в программах экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) на 24,3% выше у женщин, перенесших выкидыш в анамнезе [17]; т.е. даже небольшие резкие изменения режима сон/бодрствование, например, переход на летнее время («джетлаг») или социальный «джетлаг», связанный с режимом выходных и рабочих дней, могут иметь клинически значимое влияние на показатели фертильности.
Во-вторых, сама беременность – циклический, адаптивный процесс, в котором перестройка сердечно-сосудистой и нейроэндокринноиммунной (НЭИМ) системы регулируется циркадными генами, обеспечивающими гестационную адаптацию [18]. Период гестации, выступая как «аллостатическая нагрузка», может способствовать дизрегуляции в фетоплацентарном комплексе [19, 20]. Следствием дизрегуляции суточной ритмики являются рассогласованность циркадных биоритмов показателей гемодинамики, развитие десинхроноза в системе «мать-плацента-плод» с реализацией в НБ [21, 22].
Даже если считать фотопериодизм основным внешним регулятором центрального осциллятора – супрахиазматического ядра (СХЯ) переднего гипоталамуса, то сегодня доказано, что последний способен генерировать и автономный циркадный ритм посредством выработки многофункционального гормона мелатонина [23], секреция которого управляет и подстраивает периферические генераторы – гены «часов» и структуры НЭИМ-системы [24, 25].
В организме «биологические часы» регулируются генами, которые отвечают за организацию внутренней системы учета времени; это гены транскрипционных факторов CLOCK/BMAL1 и гены светового периода Period 1-3/Cryptochrome 1-2, а также фермент казеинкиназа 1 эпсилон (CSNK1E). Ген CLOCK вырабатывает белок, отвечающий за различные нециркадные функции в любое время суток, и контролирует центральный механизм регуляции околосуточных ритмов человека (циркадный эффект). В функции CLOCK-белков также входят регуляция основного обмена в тканях (нейроэндокринная ось), надстройка ритмов, связанных с приемом пищи, с периодом до 20 ч, и формирование на их основе метаболических циркадных ритмов [24, 25].
Buijs F.N. et al. считают, что белковые продукты CLOCK-генов взаимодействуют, образуя гетеродимерные транскрипционные комплексы: CLOCK/BMAL1 (ARNT-подобный белок 1 мозга и мышц), PER/CRY. Затем белковый комплекс CLOCK/BMAL1 поступает в ядро, где происходит транскрипция генов с одним или несколькими сайтами Enhanсer-box (Е-бокс). Родственность Е-бокс с гетеродимером определяет степень влияния комплекса CLOCK/BMAL1 на контролируемые гены (PER, CRY, семейство ROR, Rev-erbα, PPARα, PPARγ), которые, в свою очередь, регулируют транскрипцию или активность белков CLOCK/BMAL1 [24].
По данным литературы, в организме существуют гены, активность которых определяется ключевыми циркадными генами (CLOCK-controlled гены); они кодируют ферменты, киназы, пептиды, клеточные ионные каналы, транскрипционные факторы [26, 27], не входят в структуру «циркадных часов» как таковых, но с их помощью обменные и другие протекающие в организме процессы подстраиваются под циклические суточные изменения. Циркадные сигналы работы генов поступают в эпифиз, где в ночное время синтезируется мелатонин (пик выработки отмечается в среднем в период от 1 до 3 ч ночи) [28], эффекты мелатонина реализуются через мелатониновые рецепторы 1-го и 2-го типов.
В эксперименте доказано, что циркадные гены экспрессируются в репродуктивных органах [29]; изучена ритмическая экспрессия BMAL1, CLOCK, PER и CRY в матке при гестации [30]. Среди клеточных факторов надстройки ритмов сегодня особое внимание уделено ядерному рецептору, компоненту клеточных часов Rev-erbα, также принимающему участие в координации циркадного метаболизма [31]. Rev-erbα важен и для модуляции физиологических и патологических процессов, таких как дифференцировка клеток, метаболизм и воспаление. Даже гем порфирина идентифицирован как природный лиганд Rev-erbα, что может усиливать репрессивную активность Rev-erbα [32].
Перестройка системы циркадной регуляции начинается уже в первые дни гестации, характеризуется более высокой амплитудой секреции мелатонина в организме матери, нарастающей к окончанию беременности [10, 33]. Мелатонин и регулируемая им перестройка эндокринной системы, циркадный ритм глюкокортикоидов формируют организацию циркадной системы плода (фетальных/неонатальных часов) через плаценту. Значение имеет и выработка дофамина, антифазного и функционально антагонистического по отношению к мелатонину гормона, выработка которого становится сигналом для вовлечения гормонов «световой фазы». Дофамин, как и мелатонин, проникает через плацентарный барьер и обнаруживается в грудном молоке.
Вовлеченность циркадной системы плода зависит и от восприятия гормональных сигналов тканями-мишенями эмбриона. Экспрессия рецепторов дофамина и глюкокортикоидов демонстрирует динамические изменения в развивающемся СХЯ плода с высокими уровнями в пренатальной фазе и с последующим подавлением в постнатальные стадии. Воздействие на новорожденных агониста дофаминового рецептора 1 (D1R) SKF38393 увеличивает экспрессию c-fos в СХЯ в течение первых 3 дней постнатальной жизни, но экспрессия рецептора снижается к 4-му дню постнатального периода, как и реакция СХЯ к агонисту D1R. Цикличность секреции глюкокортикоидов влияет на развитие многих ядер гипоталамуса, включая СХЯ [34]; глюкокортикоидные рецепторы не экспрессируются во взрослых ядрах.
Циркадианная система плода/эмбриона развивается и обретает автономию к доношенному сроку под влиянием эндогенных и экзогенных сигналов вовлечения, несущих информацию через плаценту. Ритмичная секреция глюкокортикоидов (кортикостерона) и мелатонина у младенцев проявляется в возрасте трех и девяти недель соответственно; их циркадный ритм участвует в координации функции часов в центральных и периферических тканях, координирует формирование центральной нервной системы плода. На молекулярном уровне циркадные часы и глюкокортикоиды связаны с двумя параллельными транскрипционно-трансляционными петлями обратной связи, которые модулируют друг друга. Глюкокортикоиды влияют на выработку мелатонина посредством регуляции транскрипционной программы ядерного фактора каппа В (NFκB), однако в стрессовых ситуациях избыточный уровень глюкокортикоидов может насыщать этот барьер и достигать тканей плода, нарушая программирование развития циркадных часов и системы стресса [10, 34, 35].
Мутации в генах, регулирующих и контролирующих «часы», сопровождаются развитием патологических состояний и неблагоприятным исходом беременности; например, у мышей с нокаутом генов BMAL1 и CLOCK наблюдаются нерегулярные эстральные циклы, неудачная имплантация эмбриона и повышенный риск выкидыша [36]. У млекопитающих и человека наблюдаются нарушения овуляции, фертильности и полового поведения, повышение частоты неудачной беременности [37, 38]. Однако механизмы участия часовых генов в поддержании беременности до конца не изучены.
Низкий уровень мРНК и белка CLOCK, пик которых должен отмечаться на 6-й неделе после начала беременности, повышает риск самопроизвольного аборта, оказывает влияние на фертильность; его подавление приводит к апоптозу клеток, увеличивая риск выкидыша [39, 40].
Успешная имплантация бластоцисты в эндометрий обеспечивается процессом инвазии за счет процессов апоптоза. Как указано выше, активность клеточных циркадных часов регулирует путь активации NF-κB [35, 40]. NF-κB является фактором транскрипции большинства клеточных процессов, регулирует процесс воспаления, клеточный метаболизм и хемотаксис. Процессы фосфорилирования и ацетилирования p65 имеют решающее значение в посттранскрипционных модификациях, необходимых для активации NF-κB [41]. Таким образом, субъединица NF-κB-p65 отвечает за образование гетеродимера NF-κB, ядерную транслокацию и активацию [42]. Нокдаун гена CLOCK в эксперименте нарушает сигнальный путь NF-κB и вызывает дисбаланс Bcl-2/Bax, индуцируя активацию каспазного каскада и апоптоз, а повышение активности апоптоза негативно для гестации сроков 8–12 недель [3]. При наличии однонуклеотидных полиморфизмов rs6850524 и rs11932595 в гене CLOCK у женщин показана достоверная связь с идиопатическим рецидивирующим самопроизвольным абортом [43].
По мнению Qiu C. et al., плацента также имеет функциональный циркадный ритм; ее часовые гены экспрессируются через материнско-плацентарную связь, а генетические вариации генов циркадных ритмов ARNTL2 (BMAL1), CRY2, DEC1, PER3 и RORα связаны с повышенным риском осложнений со стороны плаценты [44].
Успешная беременность сопровождается процессом полноценной имплантации плода в децидуальную оболочку, процесс формирования которой способен блокироваться на разных уровнях регуляции, в том числе, на иммунном. Иммунное микроокружение на границе между матерью и плодом важно для установления и поддержания нормальной беременности. Децидуальная ткань принимает участие не только в обеспечении питания эмбриона, но и в предотвращении реакции иммунологического отторжения. Среди данных литературы есть гипотеза об участии циркадных генов в поддержании беременности путем модуляции иммунного баланса.
Так, транскрипционный фактор головного и мышечного арилуглеводородного рецептора, подобный ядерному транслокатору (BMAL1 или ARNTL), участвует в развитии децидуальной ткани. Анализ экспрессии и функции BMAL1 при анализе образцов децидуальной оболочки, стромальных клеток эндометрия человека и первичных стромальных и децидуальных клеток эндометрия, выделенных из децидуальной оболочки плаценты в I триместре, показал, что при сравнении с нормальными беременными женщинами экспрессия BMAL1 снижена в децидуальных тканях у лиц с привычными выкидышами [45]. После индукции децидуализации in vitro транскрипция BMAL1 увеличивалась. Кроме того, после децидуализации значительно повышались уровни тканевых ингибиторов металлопротеиназ (ТИМП). В эксперименте подавление BMAL1 нарушало способность первичных децидуальных стромальных клеток ограничивать чрезмерную инвазию трофобласта посредством подавления ТИМП. Таким образом, снижение регуляции BMAL1 у женщин приводит к нарушению децидуализации и аберрантной инвазии трофобласта.
При физиологической беременности несколько типов иммунных клеток взаимодействуют с полуаллогенным плодом. Децидуальные макрофаги (dMφs) – наиболее распространенные антигенпрезентирующие клетки и вторая по величине популяция иммунных клеток в децидуальной оболочке [29, 46]; они играют важную роль в регуляции иммунного баланса на границе между матерью и плодом. Макрофаги при гестации поляризованы в макрофаги 1-го (М1) и 2-го типов (М2), основанные на различном микроокружении тканей. Популяция M1, классически активированные макрофаги, демонстрирует высокую экспрессию CD80, CD86 и индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS); они более эффективны в отношении антимикробных свойств и переключения Т-клеточных ответов на иммунный ответ Th1. Популяция M2, альтернативно активированные макрофаги, характеризуется высокой экспрессией CD163, CD206, CD209, аргиназы 1 (Arg1), участвует в иммуносупрессии, ремоделировании тканей и продвижении иммуномодулирующего профиля. Макрофаги участвуют в инвазии трофобласта и ремоделировании тканей. Полагают, что часовые гены регулируют иммунный ответ dMφs, т.к. Rev-erbα участвует в экспрессии генов макрофагов [47].
Нокдаун гена PER2 в линии NK-клеток снижает экспрессию гранзима B и перфорина, которые участвуют в цитотоксическом эффекте. Снижение экспрессии гена BMAL1 подавляет хемокин CCL2 в перитонеальных макрофагах. Эти результаты показывают, что часовые гены могут регулировать восстановление и регенерацию иммунной системы, а также иммунный ответ на воспаление и инфекцию [47].
В организме постоянно действуют реципрокные корреляции циркадных и нециркадных генов. Например, регулятор – оксид азота (NO) активирует ген PER1, и наоборот, экспрессия BMAL1 повышает в клетках эндотелия синтез NO. При вовлечении в циркадный десинхроноз сердечно-сосудистой системы меняется экспрессия целого ряда циркадных генов, что приводит к развитию генерализованной эндотелиальной дисфункции, как следствие, страдает перфузия в микроциркуляторном звене [48]. Мутации гена BMAL1 приводят к системному повреждению эндотелия за счет нарушения процессов передачи сигнала NO с повышением продукции супероксида и экспрессией NADPH оксидазы, способны вызывать дисфункцию в системе «мать-плацента-плод», риск которой повышается с возрастом матери [49]. Несколько одновременных мутаций циркадных ритмов, усиливающих друг друга, создают аддитивный эффект, что может формировать определенный фенотип нарушений, в т.ч. и осложненное течение беременности, при наличии стрессовых условий.
Плацента – это единственный орган, образованный взаимодействием материнских тканей и тканей эмбриона/плода, обеспечивающий взаимодействие двух систем кровообращения [4]. Van den Berg С.B. et al. полагают, что нарушения гестации связаны с изменениями в тканеспецифическом эпигенетическом программировании циркадных часов (контролируемых) генов в тканях плаценты и новорожденных [49]. Изменения в метилировании ДНК генов циркадных часов могут быть следствием чрезмерного окислительного стресса, что вовлекает эпигеном потомков и согласуется с данными Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD) (1993). Нарушения хроноструктуры организма матери способны вызывать долгосрочные эффекты у потомства в виде дефицита памяти и обучения, повышенной тревожности, ангедонии и депрессивно-подобного поведения, а также метаболические эффекты – ожирение и нарушение толерантности к глюкозе [49].
Заключение
Нарушения циркадных ритмов – десинхронозы – реализуются при изменении воздействия стереотипных внутренних (дефицит и смещение периода сна, типовые патологические процессы) и/или внешних (смена графика работы и часового пояса) факторов среды. С другой стороны, нарушения циркадной ритмики при беременности могут быть связаны с нарушениями эндогенных молекулярных механизмов регуляции циркадных ритмов, участвующих в работе «часового» механизма организма, в том числе процессов метаболизма. При НБ вновь возникшие или имеющиеся нарушения циркадной организации организма матери могут модулировать целый ряд патогенетических механизмов: нейрогенный, эндокринный, иммунный, сосудистый; поэтому в акушерской практике крайне важно детальное изучение механизмов адаптации и интеграции ритмов в формирующейся многофункциональной системе «мать-плацента-плод».
