Роль Wnt/β-катенинового сигнального пути в патогенезе эндометриоза

Введение / Introduction

Эндометриоз – хроническое распространенное эстрогензависимое заболевание, характеризующееся эктопическим ростом ткани, подобной эндометрию, за пределами матки [1]. Это доброкачественный процесс, способный проявлять свойства, родственные злокачественным опухолям: имплантация, инвазия и формирование отдаленных метастазов, за что был назван «доброкачественным раком» в гинекологии [2].

В последние годы заболеваемость эндометриозом постепенно увеличивается. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), эндометриоз затрагивает примерно 10 % женщин репродуктивного возраста по всему миру, что составляет около 190 млн человек [3]. В России насчитывается примерно 2 млн женщин, страдающих этим заболеванием [4].

Эндометриоз значительно снижает качество жизни женщин. Основными клиническими проявлениями эндометриоза являются хроническая тазовая боль, дисменорея, бесплодие, дисхезия, диспареуния, а также нарушения менструального цикла и аномальные маточные кровотечения. У пациенток, страдающих дисменореей и хроническими тазовыми болями, частота выявления эндометриоза варьирует от 35 до 50 % [5].

Эндометриоз – полиэтиологическое заболевание, патогенез которого остается предметом активных научных дискуссий. На основании анализа современных исследований можно выделить 6 ключевых концепций, каждая из которых вносит вклад в понимание механизмов развития патологии. Одной из ключевых гипотез патогенеза является теория ретроградной менструации J.A. Sampson [6]. Однако существует множество данных, сообщающих о многофакторных причинах возникновения эндометриоза, включая эктопию эндометриальной ткани, иммунные реакции, нарушение пролиферации клеток и апоптоза, аберрантную эндокринную сигнализацию и генетические факторы [7].

В последнее время особое внимание уделяется изучению Wnt-сигнальных путей в патогенезе эндометриоза. Wnt-сигнальные пути представляют собой эволюционно высококонсервативные механизмы межклеточной коммуникации, играющие ключевую роль в регуляции многочисленных физиологических процессов организма [8]. Они участвуют в основных биологических процессах, включая эмбриональное развитие, органогенез, тканевой гомеостаз тканей, функционирование стволовых клеток во взрослом организме, а также их дифференцировку [9]. Это сложная белковая сеть, состоящая из 19 гликопротеинов, которые взаимодействуют с рецепторами на поверхности клеток. Основными компонентами Wnt-сигнальных каскадов являются: лиганды Wnt; рецепторы белка FzD (англ. Frizzled), связывающие Wnt-лиганды и активирующие сигнальные каскады; корецепторы, например, белки, родственные рецептору липопротеинов низкой плотности 5-го и 6-го типа (англ. low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6, LRP5/6); внутриклеточные медиаторы, например, Dsh (dishevelled, β-катенин); транскрипционные факторы, например, T-клеточный фактор/лимфоидный усилитель-связывающий фактор (англ. T-cell factor/lymphoid enhancer-binding factor, TCF/LEF) [10].

Wnt/β-катениновый путь / Wnt/β-catenin pathway

Исследования показывают, что гиперактивация Wnt/β-катенинового пути способствует формированию эндометриоидных очагов и поддержанию воспалительного процесса в пораженных тканях. В отсутствие лиганда Wnt цитоплазматический β-катенин поддерживается на низком уровне за счет действия комплекса деградации. Связавшись с комплексом деградации, который состоит из белка-супрессора опухолей аденоматозного полипоза coli (англ. аdenomatous рolyposis сoli, АРС), каркасного белка – аксиального ингибитора (англ. axial inhibitor protein, Axin) и двух киназ – казеинкиназы 1α (англ. сasein kinase 1α, CK1α) и киназы гликогенсинтазы-3β (англ. glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β), β-катенин не проникает в клеточное ядро, ингибируя тем самым сигнальные каскады. Однако при связывании лиганда Wnt с рецептором FzD и корецептором LRP5/6 компоненты комплекса деградации перемещаются к клеточной мембране, делая ее неактивной. Этот процесс приводит к диссоциации β-катенина от комплекса деградации, и как следствие, к его накоплению и стабилизации в цитоплазме [12]. Затем β-катенин транслоцируется в ядро, где взаимодействует с семейством факторов TCF/LEF, инициируя процесс транскрипции целевых генов [13] (рис. 1).

Была выявлена взаимосвязь между патологической активацией Wnt/β-катенинового пути и прогрессированием различных онкологических заболеваний, таких как рак мочевого пузыря, плоскоклеточный рак ротовой полости, колоректальный рак и др. [14]. Дальнейшие исследования показали, что злокачественные биологические характеристики эндометриоза также связаны с аберрантной активацией сигнального пути Wnt/β-катенина. Так, например, S. Matsuzaki с соавт. еще в 2013 г. выявили значительное повышение уровня β-катенина в эктопическом эндометрии, что способствует инвазии клеток и их устойчивости к апоптозу [15] (рис. 1).

Основные механизмы нарушения регуляции Wnt/β-катенинового пути / Basic mechanisms of Wnt/β-catenin pathway dysregulation

Путь Wnt включает в себя многочисленные внеклеточные и внутриклеточные регуляторные белки, принадлежащие к двум функциональным классам. Первые связываются с Wnt и активируют белки семейства SFRP (англ. secreted Frizzled-related protein; Frizzled-связанный секретируемый белок); вторые взаимодействуют с белками семейства Dickkopf (DKK) – семейство секретируемых белков, ингибирующих Wnt-сигнальный путь путем связывания с корецепторами LRP5/6, подавляя тем самым сигнализацию Wnt [16].

Одним из механизмов нарушения регуляции Wnt/β-катенинового пути является подавление ингибитора DKK-1 и инактивация GSK-3β. В исследовании, проведенном в 2018 г. Р. Pazhohan с соавт., сравнивали эутопический эндометрий и перитонеальные эндометриоидные очаги у пациенток с тяжелым эндометриозом (стадии III–IV) со здоровой тканью эндометрия в середине секреторной фазы менструального цикла. Уровни матричной РНК (мРНК) и белка DKK-1 (ингибитора пути Wnt) были значительно снижены как в эутопическом эндометрии, так и в эндометриоидных очагах пациенток по сравнению со здоровым контролем. Различий между эутопическими и эктопическими тканями в группе эндометриоза не наблюдалось. Уровни активного (нефосфорилированного) β-катенина были повышены в тканях эндометриоза, в то время как экспрессия общего β-катенина оставалась неизменной. Уровни фосфорилированного (неактивного) GSK-3β были выше в тканях эндометриоза, что указывает на сниженную способность к деградации β-катенина [17]. Эти молекулярные изменения способствуют усиленной клеточной пролиферации, формированию резистентности к прогестерону.

В 2018 г. Т. Heinosalo с соавт. провели анализ экспрессии генов в образцах эутопического эндометрия, а также в образцах эндометриоидных очагов у 103 пациенток с эндометриозом, в качестве группы контроля была взята биопсия эндометрия из полости матки у 47 здоровых женщин. Исследование показало, что у пациентов с наружным генитальным эндометриозом (неяичниковой формы) значительно увеличивается экспрессия белка SFRP2, что указывает на его роль в патогенезе заболевания. Отмечалась прямая корреляция экспрессии SFRP2 с симптомами боли у пациентов [18]. Считается, что деметилирование ДНК, регулирующего промоутер SFRP, приводит к его экспрессии SFRP2 и тем самым активирует путь Wnt/β-катенина, способствуя инвазии и миграции эктопического эндометрия [19]. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что усиление сигнала Wnt/β-катенина, вызванное экспрессией SFRP2 вследствие деметилирования промотора SFRP2, играет важную роль в патогенезе эндометриоза, а также не исключает возможности использования SFRP2 в качестве терапевтической мишени для лечения (рис. 2).

Эстрогены играют ключевую роль в патогенезе эндометриоза. Они могут активировать сигнальные пути Wnt/β-катенина, способствуя пролиферации клеток и нарушая нормальные процессы апоптоза. Исследования показывают, что под влиянием 17β-эстрадиола (E2) активируется экспрессия генов матриксной металлопротеиназы (англ. matrix metalloproteinase, ММР) MMP-9 и фактора роста эндотелия сосудов (англ. vascular endothelial growth factor, VEGF) через сигнальный путь Wnt/β-катенина. Ремоделирование внеклеточного матрикса необходимо для имплантации эктопического эндометрия. Данный процесс приводит к его инвазии и миграции клеток, а также активирует процессы ангиогенеза [20][21]. Кроме того, известно, что под действием эстрогенов происходит значительное снижение экспрессии белка Dickkopf-1 (DKK-1) и, как следствие, активация пути Wnt [17]. Прогестерон, напротив, активирует DKK1, ингибируя Wnt-сигналинг в эндометрии [22].

Также в одном из исследований сообщалось, что снижение экспрессии Е-кадгерина (англ. сadherin 1, E-cadherin, CDH-1) – гликопротеина, необходимого для межклеточной адгезии, приводит к цитоплазматическому накоплению β-катенина, активируя тем самым Wnt-сигнальный путь [23]. Е-кадгерин играет важную роль в процессах метастазирования, соответственно снижение его активности может усилить миграцию и инвазию клеток, провоцируя развитие эндометриоза.

При изучении патогенеза эндометриоза исследователи уделяют особое внимание CTHRC1 (англ. collagen triple helix repeat containing 1) – секретируемому белку внеклеточного матрикса, играющему ключевую роль в регуляции клеточной миграции, инвазии и ремоделировании тканей. Его аномальная экспрессия ассоциирована с прогрессированием различных злокачественных опухолей. В последние годы была выявлена связь CTHRC1 с активацией Wnt-сигнальных путей [24][25].

По полученным данным, CTHRC1 повышает стабильность и транскрипционную активность β-катенина, способствуя его ядерной транслокации [26]. Также CTHRC1 взаимодействует с компонентами неканонического Wnt/PCP-пути, стабилизируя комплекс Wnt5a/Frizzled/Ror2 и активируя RhoA (англ. Ras homolog family member A) – малую гуанозиндифосфатазу подсемейства Ras-белков, играющую ключевую роль в организации актинового цитоскелета и клеточной миграции, и JNK (англ. c-Jun N-terminal kinase; семейство стресс-активируемых протеинкиназ). Хотя в патогенезе эндометриоза доминирует β-катенин-зависимый механизм, Wnt/PCP-сигналинг может участвовать в регуляции клеточной миграции [27].

Установлено, что уровень CTHRC1 значительно повышен в эктопических очагах эндометрия по сравнению с эутопическим эндометрием. Сывороточная концентрация CTHRC1 также выше у пациенток с эндометриозом, что позволяет рассматривать его как диагностический маркер [28]. Кроме того, CTHRC1 ингибирует фосфорилирование GSK-3β, предотвращая деградацию β-катенина, повышает экспрессию MMP-2, MMP-9 и снижает уровень E-кадгерина [24]. Было изучено взаимодействие CTHRC1 с интегринами (например, β₃), посредством которого активируются сигнальные каскады FAK/Akt (англ. focal adhesion kinase/protein kinase B; киназа фокальных адгезий/протеинкиназа B) – ключевые сигнальные молекулы, участвующие в адаптации, пролиферации клеток, опосредующие их миграцию и запуск метастатических процессов [29].

В качестве маркера эндометриоза можно выделить MRP4 (англ. multi-drug resistance-associated protein 4) – транспортный белок, играющий важную роль в поддержании Wnt/β-катенинового сигнального пути в эндометрии. Исследования демонстрируют, что MRP4 взаимодействует с β-катенином, предотвращая его деградацию через протеосомный путь. В исследовании J.-J. Chen с соавт. продемонстрирована положительная корреляция между повышенной экспрессией MRP4 и уровнем β-катенина в эндометриоидных очагах (r = 0,25; p < 0,01) [30]. Также выявлена значимая связь между экспрессией MRP4 и генами Wnt-пути, например, CCND1 (англ. Cyclin D1; циклин D1), IL-6 (англ. interleukin; интерлейкин) при эндометриозе и раке эндометрия [31].

Формирование спаечного процесса при эндометриозе / Formation of adhesions in endometriosis

Одной из проблем, затрагивающих пациентов с наружным генитальным эндометриозом (НГЭ), является развитие спаечного процесса в малом тазу. Считается, что данное осложнение возникает в 60 % случаев НГЭ, вызывая синдром хронической тазовой боли [32].

Современные исследования показывают, что эндометриоидный процесс аналогичен многократному циклическому процессу повреждения и восстановлению тканей, что неизбежно приводит к ее фиброзированию.

Так, S.W. Guo в своей статье утверждает, что фиброгенез является ключевым аспектом, лежащим в основе эндометриоза. Автор описывает процессы, происходящие в эндометриоидных очагах, включая переход эпителия в мезенхиму и трансдифференцировку фибробластов в миофибробласты, что приводит к образованию фиброзной ткани. Этим можно объяснить устойчивость к традиционным гормональным методам лечения [33].

Известно, что избыточная активация сигнальных путей Wnt/β-катенина может приводить к фиброзу в эндометриоидных тканях. Механически сигнальный путь Wnt регулирует экспрессию генов фиброзных маркеров, включая фактор роста соединительной ткани (англ. connective tissue growth factor, CTGF), коллаген I типа (англ. collagen type I, Col-I), α-гладкомышечный актин (англ. α-smooth muscle actin, αSMA) и фибронектин (англ. fibronectin, FN), каждый из которых участвует в фиброгенезе эндометриоидных тканей [15].

FOXP1 (англ. forkhead box protein 1) – фактор транскрипции, участвующий в развитии, поддержании гомеостаза, а также в регенерации взрослых тканей при различных заболеваниях [34]. Исследования демонстрируют что экспрессия гена FOXP1 повышается в эндометриоидных стромальных клетках. Известно, что FOXP1 участвует в процессе формирования фиброза тканей через сигнальный путь Wnt у пациентов с эндометриозом. FOXP1 действует как активатор сигнализации Wnt, способствуя ацетилированию β-катенина [35].

За формирование фиброза также отвечает протеинкиназа WEE1 (англ. WEE1 G2 checkpoint kinase; WEE1-киназа G2-контрольной точки) – ключевой регулятор клеточного цикла, фосфорилирующий циклин-зависимую киназу-1 (англ. сyclin-dependent kinase 1, CDK1) для предотвращения преждевременного вступления клеток в митоз. По некоторым данным, WEE1 повышается в эндометриальных стромальных клетках во время воспаления, вызванного IL-1β, что приводит к активации пути Wnt/β-катенина, играющего важную роль в патогенезе эндометриоза. Увеличение уровней маркеров α-SMA и Col-I при избыточной экспрессии WEE1 подтверждает его роль в развитии фиброза тканей [36].

В исследовании Y. Liu с соавт. подчеркивается ключевое значение эндометриальных мезенхимальных стволовых клеток (ЭМСК) в патогенезе эндометриоза [37]. Известно, что паракринная секреция трансформирующего фактора роста-β1 (англ. transforming growth factor-beta, TGF-β1) и Wnt1 ЭМСК активирует Wnt/β-катениновый сигнальный путь в стромальных клетках, индуцируя избыточное отложение внеклеточного матрикса и прогрессирование фиброза [38].

Взаимодействие между микроРНК и Wnt/β-катениновым сигнальным путем / Interaction between miRNAs and Wnt/β-catenin signaling pathway

Современные научные данные подтверждают значимое влияние микроРНК (англ. microRNA, miRNA) на молекулярные механизмы развития эндометриоза, уделяя особое внимание их взаимодействию с сигнальным каскадом Wnt/β-катенина [39]. МикроРНК активируют или ингибируют каскад сигнализации Wnt/β-катенинового пути посредством воздействия на ключевые компоненты сигнальной системы – от мембранных рецепторов до ядерных транскрипционных факторов. Этот эпигенетический регуляторный механизм оказывает существенное влияние на патогенез инициирования и прогрессирования различных заболеваний и неопластических процессов.

Анализ последних исследований продемонстрировал комплексную сеть взаимодействий молекул, функционирующих как транскрипционные регуляторы или прямые медиаторы экспрессии генов. Они координируют активность Wnt/β-катенин-опосредованных сигналов, часто с привлечением микроРНК [40].

МикроРНК модулируют активность Wnt/β-катенинового пути посредством нескольких механизмов.

Известно, что miR-33b подавляет транскрипционный фактор ZEB1 (англ. zinc finger E-box binding homeobox 1), угнетающий экспрессию E-кадгерина и участвующий в эпителиально-мезенхимальном переходе, снижая экспрессию Wnt и β-катенина и ингибируя рост и инвазию эндометриоидных клеток [41]. MiR-33b является ключевым регулятором как окисления жирных кислот, так и метаболизма холестерина [42]. Повышение уровня miR-33b подавляет пролиферацию опухолевых клеток, вызывает апоптоз, уменьшает инвазию и миграцию клеток, а также регулирует процесс эпителиально-мезенхимального перехода за счет повышения уровня E-кальмодулина при одновременном снижении уровня β-катенина [43]. Высокая экспрессия фактора транскрипции ZEB1 была продемонстрирована при различных злокачественных новообразованиях, включая рак молочной железы, простаты, легких и эндометрия [44]. Кроме того исследования показали, что ZEB1 участвует в эпигенетической регуляции эндометриоза, а также способствует формированию злокачественного фенотипа заболевания [45][46].

Было доказано, что внеклеточные везикулы (экзосомы) способны транспортировать микроРНК. Y.  Zhang с соавт. считают, что экзосомы, секретируемые эктопическими эндометриальными стромальными клетками, могут ограничивать фиброз тканей посредством переноса miR-214 [47].

Особого внимания в патогенезе эндометриоза заслуживает miR-30c, доставляемая экзосомами эндометриальных эпителиальных клеток, она напрямую нацелена на белок B-клеточной лимфомы 9 (англ. B-cell lymphoma 9 protein, BCL9) – онкоген, транскрипционный коактиватор Wnt/β-катенинового сигнального пути. Инактивация BCL9 замедляет процесс метастазирования и ангиогенез посредством ингибирования экспрессии клеточного миелоцитоматозного онкогена (англ. cellular myelocytomatosis oncogene, c-Myc), циклина D1, СD44 (маркер клеточной адгезии и миграции), VEGF [48]. В исследовании M. Zhang с соавт. отмечено, что экспрессия генов miR-30 была заметно снижена в эктопических и эутопических эндометриоидных очагах [49]. Экзосомы, доставляющие miR-30c, могут быть использованы как потенциальная терапевтическая стратегия для лечения эндометриоза и других заболеваний, связанных с дисрегуляцией пути Wnt/β-катенина. Кроме того, miR-30c и BCL9 могут служить биомаркерами для прогнозирования и мониторинга заболеваний (рис. 3).

Активация рецептора CD44 под действием лиганда Wnt инициирует передачу сигнала, ведущую к экспрессии коактиватора BCL9, что способствует транслокации β-катенина в ядро и активации транскрипции соответствующих генов.

Экзосомы, содержащие miR-30c, попадают в клетку и подавляют экспрессию BCL9 на посттранскрипционном уровне. Это приводит к снижению уровня BCL9, что препятствует формированию комплекса BCL9/β-катенин в ядре и ингибирует активацию β-катенин-зависимых генов.

Еще одной микроРНК, дисрегуляция которой связана с патогенезом эндометриоза, является miR-488. Исследования показали, что miR-488 участвует в нескольких ключевых процессах, способствующих развитию и прогрессированию эндометриоза. Во-первых, аберрантная экспрессия miR-488 может способствовать эктопической имплантации эндометриальных клеток за счет усиления ангиогенеза, также способствуя ремоделированию внеклеточного матрикса [50]. В эксперименте на мышиной модели наблюдалось снижение экспрессии miR-488 в искусственном эктопическом эндометрии по сравнению с нормальной эндометриальной тканью. Повышение экспрессии miR-488 ингибировало путь Wnt/β-катенина посредством взаимодействия с FZD7 [51]. FZD7 – трансмембранный белок семейства FZD, а также наиболее распространенный рецептор Wnt, который может активировать как классический путь Wnt/β-катенина, так и неклассические сигнальные пути Wnt. FZD7 играет ключевую роль в регуляции пролиферации эндотелиальных клеток [52]. Из этого следует, что снижение экспрессии miR-488 способствует повышению регуляции каскада Wnt/β-катенина, тем самым облегчая инвазию эктопической эндометриальной ткани.

Изучение роли miR-488 в патогенезе эндометриоза открывает новые перспективы для диагностики и лечения данного заболевания; miR-488 – потенциальный биомаркер эндометриоза. Определение ее уровня в биологических жидкостях может использоваться для неинвазивной диагностики заболевания. Таргетная терапия, направленная на нормализацию экспрессии miR-488, может помочь подавить пролиферацию эктопического эндометрия и усилить апоптоз в очагах эндометриоза. Комбинация анализа экспрессии miR-488 с другими микроРНК позволит повысить точность диагностики и прогнозирования течения заболевания.

В патогенезе эндометриоза нельзя не выделить LINC01541 – это длинная некодирующая РНК (англ. long non-coding RNA, lncRNA), взаимодействующая с микроРНК. Путем снижения биодоступности miR-506-5p, LINC0154 модулирует сигнальный путь Wnt/β-катенина за счет посттранскрипционной регуляции экспрессии гена WIF1, а также ингибирует экспрессию VEGF-A [53][54]. Было установлено, что в клетках эндометриоидной аденокарциномы активность LINC01541 значительно подавляется под действием 17β-эстрадиола [54]. Таким образом, LINC01541 является важным регулятором клеточных процессов, участвующий в патогенезе эндометриоза, посредством взаимодействия с микроРНК и модуляции сигнальных путей.

Среди маркеров эндометриоза также выделяют Talin1 – важный цитоскелетный белок, играющий центральную роль в клеточной адгезии, механотрансдукции и активации интегринов. Избыточная экспрессия Talin-1 активирует путь Wnt/β-катенина. В исследовании Y.-Y. Wang с соавт. было выявлено, что экспрессия Talin-1 регулируется miR-145-5p. Talin-1 был заметно сверхэкспрессирован в эндометриальной ткани, тогда как miR-145-5p была снижена [55]. Полученные результаты иллюстрируют новые механизмы развития эндометриоза.

Заключение / Conclusion

Эндометриоз представляет собой сложное, полиэтиологическое заболевание, патогенез которого включает взаимодействие множества молекулярных механизмов. Особое внимание уделяется роли Wnt/β-катенинового сигнального пути, который участвует в регуляции клеточной пролиферации, миграции, инвазии и фиброгенеза. Исследования демонстрируют, что гиперактивация этого пути способствует прогрессированию эндометриоза, формированию хронического воспаления и развитию спаечного процесса.

Важной составляющей патогенеза являются микроРНК, которые модулируют активность Wnt/β-катенинового каскада. Эти молекулы открывают перспективы для разработки новых диагностических маркеров и таргетных терапевтических подходов. Например, miR-30c, miR-488 и другие микроРНК могут быть использованы для подавления патологической активности сигнального пути и предотвращения прогрессирования заболевания.

Несмотря на значительный прогресс в изучении патогенеза эндометриоза, многие аспекты остаются недостаточно изученными. Будущие исследования должны быть направлены на углубленное понимание взаимодействия между сигнальными путями, эпигенетическими механизмами и клеточными процессами. Это позволит разработать более эффективные методы диагностики и лечения, улучшая качество жизни пациенток с данным заболеванием.