Изучение компонентов иммунной системы в патогенезе различных нарушений репродуктивной функции является одной из ключевых задач современной науки, позволяющей глубже понять причины бесплодия, неудачи экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), осложнений беременности и неблагоприятных перинатальных исходов. Одним из важных звеньев врожденного и адаптивного иммунитета является представитель семейства иммуноглобулинов – рецептор для конечных продуктов гликирования RAGE (receptor for advanced glycation end products) [1].
Строение и физиологическая роль RAGE
RAGE является членом суперсемейства иммуноглобулинов, кодируемых в области III класса основного комплекса гистосовместимости [1–5]. Этот мультилигандный рецептор состоит из нескольких доменов: один домен типа V, два домена типа C, а также имеет трансмембранный домен и цитоплазматический хвост. Домен V имеет два участка N-гликозилирования и отвечает за связывание большинства внеклеточных лигандов. RAGE также присутствует и в растворимой форме, которая не имеет трансмембранных и цитоплазматических доменов – sRAGE (soluble RAGE), и образуется посредством протеолитического расщепления полноразмерной мембраносвязанной формы RAGE [1, 3].
Лиганды RAGE имеют большую вариативность и представлены молекулами, ассоциированными с повреждением, – DAMPs (Damage Associated Molecular Patterns) [3]. Наиболее биологически значимые лиганды, имеющие эндогенное происхождение, – это S100 белки, HMGB1 (high-mobility group protein B1, или алармин), амилоидный β-пептид, продукты распада межклеточного матрикса (например, фрагменты фибронектина), а также AGEs – конечные продукты гликирования (advanced glycation end products) [5]. Известно, что AGEs образуются путем неферментативного гликирования, известного, как реакция Майяра [6]. В незначительных количествах они присутствуют и в норме как результат некоторых физиологических процессов (например, клеточное старение), а также в значительном количестве – при гипергликемии, оксидативном стрессе, ишемии и повреждении тканей, при воспалении [6, 7].
Одним из наиболее изученных представителей DAMPs является HMGB1, состоящий из 215 аминокислотных остатков, образующих 3 домена: два гомологичных ДНК-связывающих HMGB-домена (А- и В-боксы) и отрицательно заряженный С-концевой участок, включающий 30 аминокислотных остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот [8].
Осуществление эффектов RAGE при взаимодействии с его лигандами может происходить посредством различных механизмов, но ведущим является активация ядерного фактора NFκB, что приводит к увеличению синтеза провоспалительных цитокинов [1, 7–10]. Известна так называемая модель «twohit» (два удара) для объяснения процессов, опосредованных через RAGE и его лиганды [1]. Она подразумевает, что первый «удар» увеличивает экспрессию RAGE внутри сосудов за счет воздействия AGEs. Второй «удар» осуществляется путем развития соответствующего стресса (ишемический, физический, оксидативный и т.д.), приводящего к усилению клеточного ответа и развитию сосудистых поражений [1, 10]. Растворимая же форма – sRAGE выступает как внеклеточный «рецептор-ловушка» («decoy receptor») для связывания DAMP и других лигандов и ингибирует миграцию лейкоцитов при остром и хроническом воспалении, так как не имеет трансмембранного домена и не приводит к активации провоспалительных реакций [1].
Связывание AGEs влечет активацию мембранного RAGE, что увеличивает синтез провоспалительных цитокинов, молекул адгезии, индукцию окислительного стресса и факторов роста [1–3]. В отличие от других рецепторов, связывание лигандов с которыми приводит к быстрой деградации рецептор-лигандного комплекса, данный комплекс активен и стабилен, что значительно усиливает тяжесть и длительность воспалительного ответа [3]. При активации RAGE повышается содержание аларминов и цитокинов в межклеточном пространстве, кроме этого, увеличивается экспрессия как гена, так и самого рецептора [4, 5], поэтому однажды активированный каскад реакций сложно остановить [6].Белки S100 – это Са2+-связывающие белки, которые играют важную роль в развитии различных воспалительных, метаболических и нейродегенеративных нарушений. Основными мембранными рецепторами, посредством которых они осуществляют свою регуляцию, являются RAGE и толл-подобные рецепторы (toll-like receptors) 4 (TLR4). Белки S100 участвуют в регуляции пролиферации, клеточной дифференцировки, апоптоза и воспаления наряду с Са2+ гомеостазом и клеточной миграцией [3].
RAGE в значительной степени экспрессируется на мембранах альвеолоцитов, миоцитов, эндотелиоцитов, иммунных и эмбриональных клеток, клеток глии [1–3]. Активация RAGE на Т-клетках – одно из ранних событий, способствующих началу их дифференцировки по Th1-пути [1, 9]. Высокая экспрессия RAGE ассоциирована с множеством заболеваний, в патогенезе которых доминируют хронический стресс, воспаление или некроз, например, при таких заболеваниях, как сахарный диабет, ревматоидный артрит, артериальная гипертензия [1, 2, 9].
Особенности содержания RAGE при нарушениях фертильности
Исследований, посвященных изучению системы RAGE при нарушениях фертильности, на сегодняшний день немного [1, 9, 11–13]. Представляют интерес данные, полученные при исследовании содержания sRAGE в крови и в семенной жидкости мужчин с бесплодием и ненарушенной фертильностью. Выявлено, что уровень sRAGE в семенной жидкости значительно ниже, чем в крови у мужчин (р<0,01). Среднее же содержание sRAGE в семенной жидкости практически не отличалось между бесплодными и фертильными мужчинами, вне зависимости от присутствия патологических изменений в спермограмме. В то же время уровень sRAGE в крови фертильных мужчин выше, чем инфертильных (р<0,058), что делает изучение роли RAGE перспективным для дальнейшего исследования [14].
Показано, что RAGE и AGEs-измененные белки экспрессируются в ткани яичников человека, в частности, в гранулезных клетках. Имеются исследования, что у женщин с синдромом поликистозных яичников высокое употребление продуктов с содержанием AGEs (фастфуд) способствует ухудшению течения данного заболевания [15]. Данные литературы подтверждают роль оксидативного стресса в овуляторной дисфункции, поскольку AGEs являются общепризнанным маркером данного процесса [16]. Было высказано предположение, что накопление AGEs на уровне фолликула яичника может вызвать раннее старение яичников или отвечать за снижение поглощения глюкозы клетками гранулезы, потенциально повреждая растущий фолликул. Кроме того, нарушение детоксикации метилглиоксаля (одного из важнейших гликирующих агентов в реакции Майяра) вызывает соответствующее повреждение протеома яичников. Данный механизм может лежать в основе репродуктивного старения [17].
Ожирение также существенно изменяет ось AGEs-RAGE, нарушая микроокружение яичников, потенциально ставя под угрозу компетентность ооцитов и фертильность [17]. Кроме того, известно, что ожирение ассоциировано с повышенным содержанием конечных продуктов гликирования в смывах из полости матки человека, что отрицательно влияет на функцию эндометрия и способность к имплантации эмбрионов [18]. Клинические и фундаментальные исследования, направленные на определение роли RAGE в растущих фолликулах яичников человека, станут ключевыми этапами в понимании его вклада в здоровье человеческих ооцитов и эмбрионов. Сообщается, что уровни sRAGE внутри растущих фолликулов были выше у молодых женщин, чем у пациенток старшего возраста. У молодых пациенток исследование sRAGE не выявило корреляции с количеством извлеченных ооцитов, оплодотворенных ооцитов, качественных эмбрионов или с наступлением клинической беременности. Но было обнаружено, что у пациенток старшего репродуктивного возраста с большим количеством ооцитов, полученных при стимуляции, оплодотворенных ооцитов и высококачественных эмбрионов наблюдался более высокий уровень sRAGE, что было самостоятельным прогностическим фактором наступления клинической беременности, независимо от возраста или уровня фолликулостимулирующего гормона [19].
Исследование RAGE проводилось и при некоторых формах наружного генитального эндометриоза и ассоциированного с ним бесплодия. Показано, что усиленные синтез и экспрессия RAGE приводят к высокой внутриклеточной продукции моноцитами фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) [20, 21], что может говорить о развитии выраженной воспалительной реакции в очагах эндометриоза. Беременность наступала спонтанно в течение 1 года после проведения лапароскопической деструкции очагов эндометриоза только у женщин с изначально нормальным уровнем экспрессии мРНК RAGE и содержанием sRAGE [21].
У небеременных женщин с привычным невынашиванием в анамнезе (три и более самопроизвольных выкидыша) наблюдаются также повышенные уровни sRAGE в крови, по сравнению с женщинами с неотягощенным акушерско-гинекологическим анамнезом, имеющими своевременные роды в анамнезе. Возможно, sRAGE может способствовать потере беременности, уменьшая маточный кровоток и впоследствии вызывая ишемию у развивающегося плода через воспалительные и тромботические реакции [22].
Изменение содержания лигандов RAGE при беременности
RAGE в большом количестве экспрессируется в клетках миометрия и в эндотелии сосудов, поэтому его изучение во время беременности представляет большой интерес. Известно, что уровень sRAGE в крови у здоровых беременных женщин значительно снижен по сравнению со здоровыми небеременными [11]. Концентрация sRAGE изменяется с течением гестации: так, она значительно ниже в I и III триместрах по сравнению со II триместром. Средние уровни sRAGE в крови женщин в I и III триместрах существенно не различаются между собой [11]. Содержание sRAGE в крови повышается до пика между 24-й и 26-й неделями гестационного процесса, затем снижается к окончанию беременности. Падение уровня sRAGE перед родами может быть связано с усиленным потреблением sRAGE на периферии при усиленной продукции провоспалительных молекул. Но не исключено и влияние других факторов, таких как увеличение объема крови и усиление фильтрующей способности почек, а также изменение гормонального фона перед родами [11].
Изменение содержания лигандов RAGE при осложнениях гестации
На сегодняшний день имеется небольшое количество исследований, посвященных роли RAGE при различных осложнениях беременности. В первом пилотном исследовании сообщалось, что при угрожающих преждевременных родах в сроках 24–34 недели гестации происходит повышение sRAGE по сравнению с неосложненной беременностью. При преждевременном излитии околоплодных вод (ПИОВ) уровень sRAGE в крови регистрировался значительно ниже, чем при угрожающих преждевременных родах [23].
Однако в последующих работах было убедительно показано, что преждевременные роды у женщин с угрозой невынашивания в сроки гестации 22–27 недель ассоциируются со снижением уровня sRAGE и белка S100B [24–28]. Выявлено, что новыми прогностическими критериями преждевременных родов при угрозе прерывания в 22–27 недель являются значение sRAGE в крови ниже или равное 619,5 пг/мл (повышает относительный риск развития в 3,7 раза) и содержание протеина S100B меньше или равное 43,66 мк/мл (повышает относительный риск развития в 3,15 раза) [25]. Таким образом, именно низкие значения sRAGE являются прогностически неблагоприятными.
Похожие данные были получены и другими исследователями. У женщин с угрожающими преждевременными родами, родившими преждевременно, уровни sRAGE были ниже, чем при своевременных родах. Кроме того, уровни sRAGE в группе с преждевременными родами коррелировали с латентным периодом от появления симптомов преждевременных родов до родов. Чувствительность и специфичность изучаемых параметров для прогнозирования преждевременных родов составили 51,3% и 93,5%. Прогностическая ценность уровня sRAGE в плазме была сопоставима с данными ультразвукового исследования длины шейки матки и сывороточного уровня С-реактивного белка [29].
Установлено, что экспрессия мРНК в плацентах, а также концентрация самих белков HMGB1 и RAGE после родов с ПИОВ при преждевременных родах была выше по сравнению с нормальными родами и ПИОВ при своевременных родах. Концентрации HMGB1 и RAGE в крови матерей в группе ПИОВ при преждевременных родах были выше по сравнению с нормальными родами, а концентрации данных показателей в пуповинной крови в группе с ПИОВ и с нормальными родами не имели достоверных различий. Данный каскад реакций приводит к усилению высвобождения матричных металлопротеаз (ММП-9 и ММП-2), которые и способствуют ПИОВ при недоношенной беременности. Следовательно, сигнальный путь HMGB1-RAGE может быть вовлечен в патогенез ПИОВ [30].
Имеются работы, указывающие на значительное повышение протеина S100B в амниотической жидкости у беременных с интраамниотической инфекцией по сравнению с неосложненной беременностью. Также эти исследователи отмечают отсутствие динамики в концентрации S100B в течение всего гестационного процесса [31].
Существуют данные, что при эссенциальной гипертензии при беременности концентрации в крови sRAGE были ниже, а у беременных с почечной недостаточностью – значительно выше [11]. Экспрессия HMGB1 была повышена в плацентах женщин с преэклампсией, в то время как уровень экспрессии RAGE оставался неизменным. В эксперименте 24-часовая экспозиция с низкомолекулярными гепаринами значительно повышала экспрессию HMGB1, но ингибировала образование комплекса HMGB1/RAGE в эксплантах плацент при физиологической беременности [32]. Таким образом, лечение низкомолекулярными гепаринами может оказывать ингибирующее воздействие на провоспалительную ось HMGB1/RAGE, улучшая тем самым исходы беременности.
Chen W. et al., 2016, сообщают о высоких уровнях AGEs и TNF-α в тканях плаценты и пуповинной крови при преэклампсии по сравнению с неосложненным течением беременности (в контрольной группе) (р<0,05). Отмечается, что уровень sRAGE пуповинной крови был ниже, чем в контроле (р<0,05), в то время как в материнской крови, наоборот, sRAGE был выше при преэклампсии, чем в группе контроля (р<0,05) [33], что говорит о важности роли AGEs и RAGE как провоспалительных медиаторов в развитии преэклампсии.
Представляют интерес экспериментальные данные, полученные при культивировании плацент человека при различных осложнениях беременности. Они свидетельствуют о том, что при наличии гестационного сахарного диабета активация системы RAGE продуктами гликирования приводит к снижению экспрессии гена RAGE; при наличии преэклампсии – к увеличению экспрессии RAGE; при задержке роста плода, наоборот, – к снижению его экспрессии [34]. Таким образом, плацентарный RAGE активируется при преэклампсии, и опосредованное им воспаление в трофобласте включает повышенную секрецию провоспалительных цитокинов.
В исследовании отечественных ученых Линде В.А. и соавт., 2017, проводятся параллели между содержанием RAGE и его лигандов, течением гестационного процесса и развитием тех или иных осложнений. Установлено, что в течение беременности по триместрам уровни RAGE выше у беременных с нормальным метаболизмом и неосложненным течением беременности, чем при преэклампсии. В то время как снижение уровня RAGE у беременных с метаболическим синдромом может свидетельствовать о развитии дисфункции эндотелия, что и происходит у пациенток с преэклампсией [35].
Имеются исследования, изучающие полиморфизм генов RAGE (-429 Т/с, -74 т/а, 557 г/а, 2184 А/Г), гена глиоксалазы I (А419С) и уровня sRAGE в крови женщин с патологической и физиологической беременностью. Различий в распределении генотипических и аллельных частот изучаемых полиморфизмов не обнаружено. Генотип GA полиморфизма 557 G/A (известный как Gly82Ser) ассоциирован с более низким уровнем sRAGE в крови у здоровых беременных женщин по сравнению с генотипом GG [36].
Изменение лигандов RAGE при перинатальной патологии
В последние годы интенсивно изучается состояние RAGE у новорожденных в норме и при перинатальной патологии. В работе Constantine M.M. et al., 2011, сообщается о снижении sRAGE в пуповинной крови детей, у которых впоследствии развился детский церебральный паралич или умерших на первом году жизни, родившихся в сроки 24–31 недели гестации [37]. Следующие исследования уточняют эти факты. Lu H.Y., 2017, в своих работах указывают на снижение sRAGE в пуповинной крови у детей с тяжелым поражением центральной нервной системы, родившихся в сроке до 34 недель гестации [38].
Показано также снижение sRAGE в пуповинной крови детей, рожденных от матерей с угрожающими преждевременными родами (в том числе и с преждевременным разрывом плодных оболочек) с диагностированной внутриамниотической инфекцией в сроки гестации 23–37 недель [39]. Также существуют исследования, говорящие о повышении белка HMGB1 у женщин с хориоамнионитом и преждевременными родами [39] и снижении sRAGE у новорожденных с сепсисом [40].
Предложен способ прогнозирования перинатальных поражений центральной нервной системы у новорожденных, матери которых перенесли угрозу прерывания беременности в 22–27 недель гестации. Для прогнозирования данной патологии проводят определение содержания sRAGE в периферической венозной крови беременной с угрожающими преждевременными родами в 22–27 недель и при его значении, равном 659,5 пг/мл или менее, прогнозируют перинатальные гипоксические поражения центральной нервной системы у новорожденного с точностью 75,8% [41–43].
Таким образом, большинство исследователей указывают именно на снижение в крови содержания sRAGE при развитии перинатальной патологии. Это может свидетельствовать о незрелости данного защитного механизма, инактивирующего AGE´s, связанного в первую очередь с недоношенностью.
Немногочисленные исследования посвящены изучению другого лиганда RAGE – белка S100B. Указывается на снижение S100B в пуповинной крови, моче и слюне у новорожденных по мере увеличения их гестационного возраста [12], что, вероятно, также связано с тем, что срок родов и масса ребенка при рождении имеют взаимосвязь с перинатальной патологией, главным образом с повреждением центральной нервной системы. Это предположение косвенно подтверждается и другими исследованиями. Отмечается повышение S100B в амниотической жидкости и пуповинной крови при различных повреждениях мозга плода [39], поскольку известно, что белки S100 регулируют имплантацию эмбриона, внутриутробный рост и нормальное развитие мозга плода во время беременности [44, 45].
Заключение
Таким образом, факторы внешнего и внутреннего происхождения приводят к повышенному образованию конечных продуктов гликирования, что ведет к активации RAGE. Дальнейшее изучение и анализ роли RAGE и его лигандов при нарушениях репродукции являются актуальными и перспективными и могут открыть новые возможности для прогностического и терапевтического их использования в современной медицине.
