Синдром поликистозных яичников (СПКЯ) является наиболее распространенной эндокринопатией у женщин репродуктивного возраста. В соответствии с разными диагностическими критериями его частота варьирует от 6 до 20%. По оценкам National Institute of Health (NIH) в 2012 г. только в США число женщин репродуктивного возраста с СПКЯ достигло 5 млн [1]. Научный интерес к проблеме растет, ежегодно издается более 12 тысяч научных публикаций по данной теме [2]. К концу ХХ века на смену ранее существовавшему пониманию СПКЯ как нарушению исключительно репродуктивной функции, пришло новое осмысление синдрома как глобальной проблемы соматического здоровья. СПКЯ характеризуется широким спектром метаболических расстройств, таких как ожирение, дислипидемия (ДЛП), нарушение толерантности к глюкозе (НТГ), гиперинсулинемия (ГИ), которые ассоциированы с риском кардиоваскулярных заболеваний и сахарного диабета 2-го типа (СД2).
Избыточную массу тела и ожирение имеют 30–40% женщин с СПКЯ. Однако даже при нормальном индексе массы тела риск развития метаболического синдрома среди данного контингента женщин в 2–3 раза выше, а риск СД2 – в 7–10 раз выше по сравнению со здоровыми женщинами. Приблизительно у 20% пациенток с СПКЯ метаболический синдром манифестируется уже к 20 годам, у 30–50% – после 30 лет [3, 4]. ГИ является компенсаторным ответом организма на резистентность тканей к инсулину и приводит к повышению продукции андрогенов, снижению синтеза в печени глобулина, связывающего половые стероиды (ПССГ) и увеличению уровня биологически доступного тестостерона. Избыточное действие андрогенов в сочетании с аномальной экспрессией ЛГ и его рецептора приводит к снижению апоптоза, нарушению селекции доминантного фолликула и типичной морфологической картине поликистозных яичников. Конечным репродуктивным исходом ГИ являются нарушения фолликулогенеза, ановуляция и бесплодие [2].
Причины развития СПКЯ и связанных с ним метаболических и репродуктивных нарушений до конца не ясны. Отсутствие единой концепции объясняется гетерогенностью клинической картины заболевания, особенно среди представительниц различных этнических групп. В настоящее время СПКЯ принято рассматривать как заболевание с наследственной предрасположенностью. Следует отметить, что среди этиологических факторов присутствуют как генетические особенности пациентки, так и воздействие факторов внешней среды.
В пользу генетических причин развития СПКЯ говорят многочисленные обсервационные исследования, проведенные на женщинах из моно- и дизиготных двоен. Согласно данным, полученным J.M. Vink (2006) при изучении близнецов голландской популяции, наследуемость СПКЯ достигает 70% [5]. Близкие родственники женщин с СПКЯ даже мужского пола имеют повышенный риск НТГ и метаболического синдрома [6].
В последние десятилетия идет активный поиск генов-кандидатов формирования СПКЯ. Описано более 100 генетических маркеров, потенциально взаимосвязанных с развитием синдрома. Однако значение лишь некоторых из них было подтверждено в повторных исследованиях. Приоритетным является изучение полиморфизма генов, ассоциированных с нарушением фолликулогенеза, синтеза половых стероидов и метаболическими расстройствами.
Считается, что пути, связывающие репродуктивную функцию и метаболические процессы, эволюционно закреплены. Это было показано еще на Caenorhabditis и Drosophila [7]. Тандем гиперандрогении (ГА) и инсулинорезистентности (ИР) расценивается многими учеными как метаболическая «бережливость», то есть эволюционно закрепленный механизм адаптации к отсутствию достаточного количества пищи [8]. Учитывая тесную связь гормональных и метаболических нарушений, неудивительно, что первоначально область научного поиска факторов риска СПКЯ охватывала гены, играющие роль в развитии СД2. Наиболее изучены гены, участвующие в реализации инсулинового сигнала: ген инсулинового рецептора – INSR, субстратов инсулинового рецептора – IRS, вторичных мессенджеров инсулинового сигнала – протеинкиназ и транспортера глюкозы GLUT4. Известно, что нарушение внутриклеточной передачи инсулинового сигнала на уровне IRS и активируемой им фосфатидилинозитол-3-киназы может индуцировать ИР с последующим формированием метаболической и репродуктивной дисфункции. Известны два полиморфных локуса гена IRS, ассоциированных, как с СД2, так и с СПКЯ: rs1801278 в IRS-1и rs1805097 IRS-2 [9–11].
Ген TCF7L2, известный также как TCF4-фактор транскрипции wnt-сигнального пути, функционирует как ядерный рецептор В-катенина, участвует в регуляции экспрессии генов, регулирующих клеточный рост и дифференцировку. Считается, что активация TCF7L2 приводит к снижению экспрессии проглюкагона и подавлению контринсулярного действия глюкагона [12]. Носительство мутантных аллелей гена связывают с развитием ИР, дисфункцией В-клеток, НТГ, ДЛП, высоким риском развития СД2. Предполагают, что полиморфизм гена TCF7L2 вовлечен в патогенез СПКЯ через нарушение углеводного гомеостаза. Однако при сравнительном анализе однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms, SNP) TCF7L2, ассоциированных с СД2 и СПКЯ, совпадений практически не было обнаружено. По данным Biyasheva, Urbanek (2009) из 58 изученных вариантов гена TCF7L2 только два продемонстрировали статистическую значимую ассоциацию с СПКЯ – rs11196236 и rs11196229 (р=0,001). Оба маркера чаще ассоциировались с полным, классическим фенотипом СПКЯ у женщин европейской и азиатской рас [13, 14].
Другим потенциальным генетическим маркером развития СД2, ИР и риском развития метаболических нарушений при СПКЯ является ген, ассоциированный с ожирением (fat mass and obesity associated gene, FTO). Возможно, изучение гена FTO позволит ответить на вопрос, является ли ожирение следствием или причиной СПКЯ. Если вариантные аллели, ассоциированные с ожирением, также окажутся маркерами СПКЯ с учетом поправки на индекс массы тела, то можно будет говорить о СПКЯ как о первопричине нарушений жирового обмена. С этой целью была изучена взаимосвязь наиболее значимых при ожирении мутаций гена FTO (rs11642841 и rs9939609) с СПКЯ. Полученные данные противоречивы, но ряд исследователей указывает на наличие ассоциации полиморфизма гена FTO с риском развития синдрома, даже после внесения поправки по массе тела [15, 16].
Ключевым признаком СПКЯ является ГА, обусловленная нарушением функциональной активности ферментов стероидогенеза и/или изменением чувствительности рецепторов к андрогенам. В качестве одного из генов-кандидатов развития СПКЯ рассматривают полиморфизм гена CYP19, кодирующего Р450-ароматазу. По данным C.J. Petry существует выраженная взаимосвязь полиморфизма CYP19 с преждевременным пубархе и ГА [17]. В работе F. Baghaei говорится об ассоциации повтора (ТТТА)n в четвертом интроне гена CYP19 с повышенным уровнем андрогенов и абдоминальным ожирением среди женщин репродуктивного возраста [18]. Согласно исследованию N. Xita при СПКЯ наблюдается тенденция к укорочению (ТТТА)n повторов (9 повторов и менее). Хотя эти результаты оказались статистически не значимыми, среди пациенток с выраженной ГА чаще встречались гомозиготные носители короткого аллеля по сравнению со здоровыми женщинами и пациентками, имеющими незначительно превышенный уровень тестостерона. У носителей короткого аллеля отмечено более высокое значение соотношения тестостерон/эстрадиол и ЛГ/ФСГ [19].
Актуальным является изучение роли полиморфизма ферментов стероидогенеза в развитии различных репродуктивных фенотипов синдрома. В работе M.S. Pérez (2008) приведены данные о тесной взаимосвязи полиморфизма генов CYP17 и CYP11А с формированием классического фенотипа СПКЯ А (согласно Роттердамским критериям 2003 года) [20]. Хотя подобная закономерность не была подтверждена мета-анализом, проведенным Y. Li (2012). Известно, что ген CYP17 кодирует белковые продукты, обладающие лиазной и гидроксилазной активностью. При СПКЯ происходит смещение в сторону увеличения экспрессии лиазного компонента с увеличением в конечном итоге продукции 17-гидроксипрогистерона и 17-гидроксипрегненолона. Более тонкие механизмы регуляции стероидогенеза системой ферментов CYP17 подлежат дальнейшему изучению.
Избыточное воздействие андрогенов может осуществляться за счет повышения функциональной активности андрогенного рецептора (АР) даже при нормальных уровнях мужских половых гормонов в сыворотке крови [21]. В ряде исследований показана взаимосвязь носительства короткого варианта гена АР и повышенного риска развития СПКЯ [22–24], в других эта ассоциация не была выявлена [25, 26] или носила противоположный характер [27].
Таким образом, вопрос роли гена АР в формировании СПКЯ остается до сих пор неясным. Ген АР локализуется на хромосоме Х (Хq11.2-q12) в относительной близости от области ее инактивации (Хq13). Согласно имеющимся данным, неслучайная инактивация Х-хромосомы рассматривается как маркер заболеваний репродуктивной системы, обусловленных нарушением фолликулогенеза.
К их числу относят преждевременную недостаточность яичников и бедный ответ на стимуляцию овуляции. Это послужило основанием для изучения представленности неслучайной инактивации хромосомы Х при СПКЯ. Инактивированная путем метилирования Х-хромосома, содержащая длинный аллель гена АР, возможно, приводит к усиленной транскрипции короткого аллеля и, как следствие, повышенной чувствительности тканей к андрогенам [28]. Считается, что инактивация Х-хромосомы может происходить как на этапах раннего эмбриогенеза (результат внутриутробной андрогенизации), так и после рождения под воздействием факторов окружающей среды [29]. Однако некоторые исследователи говорят об отсутствии влияния неслучайной инактивации Х-хромосомы на активность АР у женщин с СПКЯ [30]. Подобное расхождение результатов может быть объяснено широким спектром модуляторов активности гена АР и подлежит дальнейшему изучению.
Одним из механизмов андрогенизации является снижение продукции ПССГ в печени с последующим повышением биодоступности тестостерона и усилением его действия в периферических тканях. В литературе появляется все больше доказательств, что сниженная продукция ПССГ у пациенток с СПКЯ может быть как следствием ИР, развившейся под воздействием внешних факторов, например, повышенного питания, так и результатом генетического детерминирования. Известно о существовании взаимосвязи между числом (ТАААА)n повторов в промоторной области и транскрипционной активностью гена SHBG, кодирующего ПССГ. Возможно, полиморфизм гена SHBG является предиктором андрогенизации, в том числе внутриутробной. В своем исследовании N. Xita указывает на ассоциацию большого числа повторов (ТАААА)n гена SHBG с СПКЯ. Это сопровождалось более низкими концентрациями ПССГ по сравнению со здоровыми женщинами, которые имели менее восьми повторов (ТАААА)n и нормальные значения ПССГ [31].
Некоторые авторы рассматривают уровень ПССГ как прогностический маркер развития СД2 и метаболического синдрома. приводят данные о более низком риске его формирования среди носителей коротких аллелей [32, 33]. Хотя согласно результатам мета-анализа, включающего данные по 1595 пациенткам с СПКЯ, носительство длинных аллелей (ТАААА)n гена ПССГ не ассоциируется с повышенным риском развития СПКЯ. Возможно, выявить зависимость уровня ПССГ с носительством длинных аллелей не удалось из-за использования авторами различных критериев длины аллелей и сывороточных уровней ПССГ. Авторы делают заключение, что имеющиеся данные о роли числа (ТАААА)n повторов в генезе ГА недостаточны, не исключена также роль других полиморфизмов гена ПССГ.
В настоящее время продолжается поиск генетических основ метаболических нарушений, ГА и овуляторной дисфункции при СПКЯ. Наиболее убедительные данные о генетических факторах развития СПКЯ получены в ходе двух полногеномных исследований, проведенных с участием более 16 тысяч женщин северной китайской популяции. В первом исследовании, опубликованном в 2011 году, было заявлено о трех локусах, локализованных на хромосомах 2p16.3, 2p21 и 9q33.3, соответствующих генам рецептора ЛГ/ХГ (LHCGR), тиреоид-ассоциированного протеина (THADA) и DENND1A, ассоциированных с риском развития СПКЯ [34]. К 2012 году в исследование дополнительно было включено более 2500 женщин, выявлено еще 8 локусов генов, взаимосвязанных с развитием СПКЯ [35]. Часть из них расположена в интронах или поблизости с генами, ответственными за действие гонадотропинов (LHCGR, FSHR), сигнальных путей инсулина (INSR), генами, ассоциированными с развитием СД2 (THADA, HMG2), регулирующими рост органов и клеточную пролиферацию (YAP1, SUMO1P1), ответственными за дисфункцию теломеров и ремоделирование хроматина (ТОХ3), а также ассоциированными с развитием СД 1-го типа (область, содержащая гены RAB5B, SUOX, ERBB3). Для большинства указанных генов ассоциация с СПКЯ была установлена впервые, для некоторых локусов взаимосвязь с синдромом выявлена в предшествующих генетических исследованиях. Гены рецепторов к гонадотропинам и инсулину рассматриваются как наиболее вероятные гены-кандидаты развития СПКЯ. В настоящее время известно более 300 структурных аномалий гена рецептора ЛГ/ХГ (LHCGR), некоторые из них связывают с почти трехкратным увеличением риска развития СПКЯ [36]. Полиморфные локусы рецептора ЛГ/ХГ часто ассоциированы с аменореей и бесплодием. Полиморфизм или изменение метилирования промотерной области гена LHCGR рассматриваются как возможный патогенетический механизм овуляторной дисфункции у женщин с СПКЯ. Поломка на данном уровне гипоталамо-гипофизарно-яичниковой оси приводит к повышенной транскрипции гена как в клетках гранулезы, так и в тека-клетках яичника. Полиморфизм генов гонадотропинов связывают с нарушениями синтеза половых гормонов. Так, замены в гене LHCGR Trp28Arg и Ile35Thr чаще встречаются у женщин с повышенным уровнем общего тестостерона, хотя ассоциации данного полиморфизма с выраженностью гирсутизма не было выявлено [37].
Известно, что аномалии экспрессии и функционировании рецептора ФСГ могут приводить к овуляторной дисфункции при СПКЯ. Установлена взаимосвязь некоторых точечных мутаций гена рецептора ФСГ с повышенным уровнем тестостерона, овариальным ответом на стимуляцию гонадотропинами [38, 39].
Из мало изученных генов интерес ученых привлекает ген DENND1A. Известно, что белок, кодируемый DENND1A, экспрессируется практически во всех тканях, в наибольшей степени в почках, головном мозге, неопластических тканях. Продукты гена DENND1A обнаруживаются как в цитоплазме, так и в ядре тека-клеток, что косвенно предполагает его участие в регуляции экспрессии других генов. DENND1A может опосредовать как центральные, так и периферические звенья патогенеза СПКЯ. Белковый продукт DENND1A регулирует работу Rab-зависимой гуанозин-трифосфатазы (RabGTP-азы), фермента, ответственного за кальций-зависимый экзоцитоз в клетках гипофиза, базальный и гонадотропин-рилизинг гормон-индуцированный выброс гонадотропинов [40]. DENND1A имеет клатрин-связывающий домен, участвует в эндоцитозе рецептора и переносе сигнала с плазматической мембраны к ядру. Возможно, данный механизм вовлечен в регуляцию рецепции (представленность рецепторов к гонадотропинам и инсулину на поверхности клеток, изменение их восприимчивости к гормональному сигналу). Предполагают также, что DENND1A может быть связан с метаболическими нарушениями при СПКЯ через изменение активности аминопептидазы 1 эндоплазматического ретикулума, уровень которой повышен у женщин с ожирением [41].
Ген YAP1 расположен на 11-й хромосоме. Его продукт является супрессорным эффектором сигнального пути Hippo, вовлеченного в клеточный рост, репарацию и гомеостаз. Интересно, что нарушение фосфорилирования YAP1 повышает уровень ядерного YAP1 у мышей, приводя к повышению активности факторов роста, ответственных за развитие фолликула, и к снижению активности проапоптотических факторов [42]. Высказываются предположения, что нарушения сигнального пути Hippo играют роль в аномальном фолликулогенезе при СПКЯ и формировании морфологической картины поликистозных яичников.
Еще один полиморфный локус, выявленный в ходе полногеномного исследования на китайской популяции женщин, расположен на хромосоме 12q13.2 между двумя генами – RAB5B (член семейства RAS онкогенов) и SUOX (сульфит-оксидаза, гомодимерный белковый фермент межмембранного пространства митохондрий, который катализирует конечную реакцию в оксидативной деградации цистеина и метионина). Неизвестно, в регуляции какого именно из указанных генов принимает участие обозначенный участок интрона, но аналогичный сигнал получен с данного участка при СД 1-го типа. Вероятно, данный полиморфизм может опосредовать развитие каскада нарушений углеводного обмена при СПКЯ.
Белковый продукт C9orf3 в настоящее время точно не известен, вероятно, это член семейства MI цинковых аминопептидаз. Данные, полученные Parikhеще в 2008 году о связи C9orf3 с ГА и ИР поддерживают гипотезу о немаловажной роли данного участка ДНК в развитии синдрома.
Успешность китайских популяционных исследований заложила основы для проведения генетических и функциональных исследований в США, Бразилии, Южной Корее и ряде европейских стран. Первое исследование на европейской популяции женщин (n=3276) подтвердило роль генов THADA и DENND1A в генезе СПКЯ, хотя не выявило взаимосвязи с геном LHCGR. Было высказано мнение, что данные расхождения могут быть обусловлены популяционными особенностями [43–46]. Однако исследование голландских женщин (n=2867) и последующий мета-анализ данных китайских и американских исследований (n=30161) подтвердили ассоциацию 12 SNP генов FSHR, LHCGR, THADA, DENND1A, YAP1, С9orf3, RAB5B/SUOX, SUMO1P1 во всех обследованных популяциях [47].
Таким образом, важным шагом в изучении генетических основ СПКЯ стало проведение широкомасштабных популяционных полногеномных исследований, которые выявили новые и подтвердили некоторые из ранее известных ассоциаций генов-кандидатов с развитием синдрома. Изолированные варианты таких генов часто имеют незначительное влияние на риск развития заболевания. Подтверждением полигенной модели СПКЯ стала разработанная в ходе исследования M.A. Brower (2014) шкала оценки совокупного риска СПКЯ в зависимости от количества SNP в европейской популяции. В шкалу включили 12 полиморфизмов, четыре из которых (DENND1A, THADA, FSHR, INSR) были статистически значимые. Таким образом, максимально возможная оценка риска составила 24 балла в случае гомозиготного носительства всех вариантных аллелей. Полиморфные локусы, которые не показали индивидуальной статистической значимости для европейской популяции, обладали накопительным эффектом и в совокупности также определяли повышенный риск развития СПКЯ, даже при исключении из шкалы четырех статистически значимых аллелей [48].
В ходе большинства исследований, проведенных на различных популяциях, была выявлена лишь ассоциация полиморфизма вышеуказанных генов с СПКЯ в целом, влияние носительства данных мутаций на формирование фенотипических особенностей не изучалось. В ходе европейского мета-анализа 2012 года ассоциации уровней общего тестостерона, дегидроэпиандростерон-сульфата, глюкозы и инсулина натощак с носительством аберрантных генов выявлено не было [47]. Напротив, в работе C.K. Welt (2012) говорится о более высоком уровне общего тестостерона и более тяжелых нарушениях менструального цикла среди носителей полиморфизма гена DENND1A (rs12468394). Это позволило рассматривать данный полиморфизм в качестве вероятного маркера формирования андрогенного фенотипа СПКЯ [46]. В работе Cui и соавт. (2013) показана взаимосвязь гена DENND1A не только с нарушенным биосинтезом андрогенов, но и с поликистозной морфологией яичников [49].
В январе 2015 года в журнале Human Reproduction опубликовано первое исследование, целью которого стал поиск ассоциации носительства вариантных аллелей одиннадцати генов, выявленных ранее в китайских популяционных исследованиях, с тремя ключевыми симптомами СПКЯ – ГА, олигоменореей и поликистозной структурой яичников. В исследование были включены женщины с изолированными проявлениями, характерными для СПКЯ (746 с олигоменореей, 278 с ГА и 536 с поликистозной морфологией яичников по данным ультразвукового исследования), а также 1790 здоровых женщин группы контроля. Статистически значимые результаты получены для генов DENND1A,THADA, LHCGR, INSR, C9orf3. Для SNPDENND1A (rs10818854, p<0,05), THADA (rs13405728, p<0,01 и rs12478601, р<0,001) выявлена взаимосвязь с поликистозной морфологией яичников. SNP генов LHCGR (rs13405728, р<0,01) и INSR (rs2059807, р<0,05) показали ассоциацию с олигоменореей, в то время как редкий аллель C9orf3 (rs4385527) значительно чаще встречался во всех трех исследуемых группах по сравнению с контролем (р<0,001). Наличие ассоциации полиморфного локуса rs4385527 со всеми тремя основными критериями синдрома предполагает, что полиморфизм C9orf3, вероятно, является единой генетической основой формирования СПКЯ вне зависимости от репродуктивного и метаболического фенотипа синдрома [50]. Однако стоит принять во внимание, что в исследование были включены женщины с изолированными признаками синдрома, и вероятность подтверждения выявленных ассоциаций при СПКЯ остается спорной.
С появлением данных о значимых, точно картированных полиморфизмах стало возможным проведение функциональных исследований. Согласно данным McAllister и соавт. (2014) при иммуногистохимическом исследовании тека-клеток женщин с СПКЯ был выявлен более высокий уровень экспрессии белкового продукта DENND1.V2 по сравнению со здоровыми женщинами [51]. Форсированное аденовирусом увеличение экспрессии гена DENND1 в тека-клетках женщин без нарушений эндокринной функции репродуктивной системы приводит к повышению транскрипции генов CYP17A1 и CYP11A1, усилению биосинтеза андрогенов, выключение гена подавляет вышеуказанные процессы. В экспериментальных исследованиях на культуре тека-клеток женщин с СПКЯ с помощью моноклональных антител к DENND1A.V2 удалось снизить синтез дегидроэпиандростерона и 17OH-прогестерона на 50% [51]. Результаты данного исследования дали основание рассматривать функцию гена DENND1A как ключевой механизм регуляции биосинтеза андрогенов. В связи с этим использование моноклональных антител к DENND1A.V2 представляется перспективным направлением в разработке таргетной антиандрогенной терапии.
Обзор научных публикаций позволяет сделать заключение, что роль большинства генов, ассоциированных с СПКЯ, в генезе репродуктивных и метаболических нарушений остается не до конца определенной. Ассоциативные генетические исследования открывают широкие возможности для проведения последующих научных работ, направленных на изучение молекулярных механизмов формирования ГА, овуляторной дисфункции и метаболических нарушений. Можно надеяться, что успешно проведенные генетические исследования позволят определить генетические маркеры СПКЯ и объективизировать подходы к ранней диагностике гетерогенного по своим клиническим и биохимическим показателям синдрома. Это важный аспект проблемы, поскольку существующие диагностические критерии, основанные на экспертном мнении, вряд ли можно считать достаточно объективными. Для постановки диагноза у подростков и при стертых формах синдрома представляется перспективной шкала оценки генетического риска, предложенная в 2014 году M.A. Brower. Дальнейшее изучение гена DENND1A и создание моноклональных антител можно рассматривать в качестве перспективного направления в разработке таргетной терапии ГА. Можно полагать, что выявление предикторов СПКЯ будет способствовать не только совершенствованию диагностических критериев и дифференцированных подходов к терапии различных репродуктивно-метаболических форм синдрома, но и формированию групп риска возникновения отсроченных осложнений, таких как СД2, метаболический синдром, гиперплазия и рак эндометрия.
