Новые достижения в понимании молекулярных механизмов имплантации эмбриона человека в программах экcтракорпорального оплодотворения
Проведен систематический анализ данных, имеющихся в современной научной литературе, о роли маточного и эмбрионального фактора в неудачной имплантации эуплоидных эмбрионов. По ключевым словам «микроРНК», «малые некодирующие РНК», «имплантация эмбриона», «неудача имплантации», «окно имплантации», «лечение бесплодия», «тонкий эндометрий», «рецептивность эндометрия», «молекулярные механизмы», «экспрессия генов» проведен поиск литературных источников в отечественных и зарубежных базах данных: eLibrary, Medline, PubMed, Embase. Представлена дифференциальная экспрессия определенных микроРНК бластоцист, связанных с неудачей имплантации. Описаны молекулы, участвующие в передаче сигналов матери, которые активируются в трофэктодерме бластоцист. Отражен механизм молекулярной регуляции рецептивности эндометрия, формирования «тонкого» эндометрия и гены, идентифицированные в сетях, которые могут играть определенную роль в развитии «тонкого» эндометрия.Чараева А.В., Макарова Н.П., Драпкина Ю.С., Калинина Е.А.
Заключение: Существующие в настоящее время данные подтверждают перспективность изучения молекулярных механизмов имплантации эмбрионов. Необходимо проведение дальнейших исследований для поиска новых биомаркеров, позволяющих отобрать эмбрионы с хорошим потенциалом имплантации, оценить рецептивность эндометрия для улучшения исходов программ вспомогательных репродуктивных технологий, уменьшения репродуктивных потерь и рождения здоровых детей.
Вклад авторов: Чараева А.В., Макарова Н.П. – сбор и анализ литературных данных; Чараева А.В., Драпкина Ю.С. – обработка исходного материала, написание статьи; Макарова Н.П., Калинина Е.А. – редактирование рукописи статьи.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания МЗ РФ
№ 121040600410-7 «Решение проблемы бесплодия в современных условиях путем разработки клинико-диагностической модели бесплодного брака и использования инновационных технологий в программах вспомогательной репродукции».
Для цитирования: Чараева А.В., Макарова Н.П., Драпкина Ю.С., Калинина Е.А.
Новые достижения в понимании молекулярных механизмов имплантации
эмбриона человека в программах экcтракорпорального оплодотворения.
Акушерство и гинекология. 2023; 3: 21-28
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.281
Ключевые слова
вспомогательные репродуктивные технологии
бесплодие
имплантация
микроРНК
маточный фактор
эмбриональный фактор
женское бесплодие
преимплантационное генетическое тестирование
Список литературы
- Cimadomo D., Rienzi L., Giancani A., Alviggi E., Dusi L., Canipari R. et al. Definition and validation of a custom protocol to detect miRNAs in the spent media after blastocyst culture: searching for biomarkers of implantation. Hum. Reprod. 2019; 34(9): 1746-61. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dez119.
- Liang J., Wang S., Wang Z. Role of microRNAs in embryo implantation. Reprod. Biol. Endocrinol. 2017; 15(1): 90. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-017-0309-7.
- Cuman C., Van Sinderen M., Gantier M.P., Rainczuk K., Sorby K., Rombauts L. et al. Human blastocyst secreted microRNA regulate endometrial epithelial cell adhesion. EBioMedicine. 2015; 2(10): 1528-35. https://dx.doi.org/10.1016/j.ebiom.2015.09.003.
- Borges E., Setti A.S., Braga D.P.A.F., Geraldo M.V., Figueira R. de C.S., Iaconelli A. miR-142-3p as a biomarker of blastocyst implantation failure - a pilot study. J. Bras. Reprod. Assist. 2016; 20(4): 200-5.https://dx.doi.org/10.5935/1518-0557.20160039.
- Acuña-González R.J., Olvera-Valencia M., López-Canales J.S., Lozano-Cuenca J., Osorio-Caballero M., Flores-Herrera H. MiR-191-5p is upregulated in culture media of implanted human embryo on day fifth of development. Reprod. Biol. Endocrinol. 2021; 19(1): 109. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-021-00786-1.
- Wang Y., Lv Y., Gao S., Zhang Y., Sun J., Gong C. et al. MicroRNA profiles in spontaneous decidualized menstrual endometrium and early pregnancy decidua with successfully implanted embryos. PLoS One. 2016; 11: e0143116.https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0143116.
- Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т. Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах ВРТ. Акушерство и гинекология. 2019; 6: 78-86.
- Capalbo A., Ubaldi F.M., Cimadomo D., Noli L., Khalaf Y., Farcomeni A. et al. MicroRNAs in spent blastocyst culture medium are derived from trophectoderm cells and can be explored for human embryo reproductive competence assessment. Fertil. Steril. 2016; 105(1): 225-3.e1-3.https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2015.09.014.
- Rosenbluth E.M., Shelton D.N., Sparks A.E.T., Devor E., Christenson L., Van Voorhis B.J. MicroRNA expression in the human blastocyst. Fertil. Steril. 2013; 99(3): 855-61.e3. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2012.11.001.
- Papadopoulos G.L., Alexiou P., Maragkakis M., Reczko M., Hatzigeorgiou A.G. Diana-mirPath: Integrating human and mouse microRNAs in pathways. Bioinformatics. 2009; 25(15): 1991-3. https://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btp299.
- Medeiros L.A., Dennis L.M., Gill M.E., Houbaviy H., Markoulaki S., Fu D. et al. Mir-290–295 deficiency in mice results in partially penetrant embryonic lethality and germ cell defects. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011; 108(34): 14163-8. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1111241108.
- Marin D., Wang Y., Tao X., Scott R., Treff N. Comprehensive chromosome screening and gene expression analysis from the same biopsy in human preimplantation embryos. Mol. Hum. Reprod. 2017; 23(5): 330-8.https://dx.doi.org/10.1093/molehr/gax014.
- McCallie B., Schoolcraft W.B., Katz-Jaffe M.G. Aberration of blastocyst microRNA expression is associated with human infertility. Fertil. Steril. 2010; 93(7): 2374-82. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2009.01.069.
- Pokrovenko D., Vozniuk V., Medvediev M. MicroRNA let-7: A promising non-invasive biomarker for diagnosing and treating external genital endometriosis. Turk. J. Obstet. Gynecol. 2021; 18(4): 291-7. https://dx.doi.org/10.4274/tjod.galenos.2021.07277.
- Freis A., Keller A., Ludwig N., Meese E., Jauckus J., Rehnitz J. et al. Altered miRNA-profile dependent on ART outcome in early pregnancy targets Wnt-pathway. Reproduction. 2017; 154(6): 799-805. https://dx.doi.org/10.1530/REP-17-0396.
- Kranc W., Budna J., Chachu A., Borys S., Bryja A., Rybska M. et al. «Cell migration» is the ontology group differentially expressed in porcine oocytes before and after in vitro maturation: a microarray approach. DNA Cell Biol. 2017; 36(4): 273-82. https://dx.doi.org/10.1089/dna.2016.3425.
- Tepekoy F., Akkoyunlu G., Demir R. The role of Wnt signaling members in the uterus and embryo during pre-implantation and implantation. J. Assist. Reprod. Genet. 2014; 32(3): 337-46. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-014-0409-7.
- Virant-Klun I., Ståhlberg A., Kubista M., Skutella T. MicroRNAs: from female fertility, germ cells, and stem cells to cancer in humans. Stem Cells Int. 2016; 2016: 3984937. https://dx.doi.org/10.1155/2016/3984937.
- Chobotova K., Spyropoulou I., Carver J., Manek S., Heath J.K., Gullick W.J. et al. Heparin-binding epidermal growth factor and its receptor ErbB4 mediate implantation of the human blastocyst. Mech. Dev. 2002; 119(2): 137-44.https://dx.doi.org/10.1016/S0925-4773(02)00342-8.
- Mohamed O.A., Jonnaert M., Labelle-Dumais C., Kuroda K., Clarke H.J., Dufort D. Uterine Wnt/beta-catenin signaling is required for implantation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102(24): 8579-84. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.0500612102.
- Bloor D.J., Metcalfe A.D., Rutherford A., Brison D.R., Kimber S.J. Expression of cell adhesion molecules during human preimplantation embryo development. Mol. Hum. Reprod. 2002; 8(3): 237-45. https://dx.doi.org/10.1093/molehr/8.3.237.
- Kang Y.J., Forbes K., Carver J., Aplin J.D. The role of the osteopontin-integrin alphavbeta3 interaction at implantation: functional analysis using three different in vitro models. Hum. Reprod. 2014; 29(4): 739-49. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/det433.
- Cha J., Sun X., Dey S.K. Mechanisms of implantation: strategies for successful pregnancy. Nat. Med. 2012; 18(12): 1754-67. https://dx.doi.org/10.1038/nm.3012.
- Chen G., Xin A., Liu Y., Shi C., Chen J., Tang X. et al. Integrins beta1 and beta3 are biomarkers of uterine condition for embryo transfer. J. Transl. Med. 2016; 14(1): 303. https://dx.doi.org/10.1186/s12967-016-1052-0.
- Dorostghoal M., Ghaffari H.O.A., Shahbazian N., Mirani M. Endometrial expression of beta3 integrin, calcitonin and plexin-B1 in the window of implantation in women with unexplained infertility. Int. J. Reprod. Biomed. 2017; 15(1): 33-40. https://dx.doi.org/10.29252/ijrm.15.1.33.
- Fitzgerald H.C., Evans J., Johnson N., Infusini G., Webb A., Rombauts L.J.R. et al. Idiopathic infertility in women is associated with distinct changes in proliferative phase uterine fluid proteins. Biol. Reprod. 2018; 98(6): 752-64.https://dx.doi.org/10.1093/biolre/ioy063.
- Azizi R., Aghebati-Maleki L., Nouri M., Marofi F., Negargar S., Yousefi M. Stem cell therapy in Asherman syndrome and thin endometrium: stem cell- based therapy. Biomed. Pharmacother. 2018; 102: 333-43.https://dx.doi.org/10.1016/j.biopha.2018.03.091.
- Du J., Lu H., Yu X., Dong L., Mi L., Wang J. et al. The effect of icariin for infertile women with thin endometrium: a protocol for systematic review. Medicine (Baltimore). 2020; 99(12): e19111. https://dx.doi.org/10.1097/MD.0000000000019111.
- Maekawa R., Taketani T., Mihara Y., Sato S., Okada M., Tamura I. et al. Thin endometrium transcriptome analysis reveals a potential mechanism of implantation failure. Reprod. Med. Biol. 2017; 16(2): 206-27.https://dx.doi.org/10.1002/rmb2.12030.
- Le A.W., Shan L.L., Dai X.Y., Xiao T.H., Li X.R., Wang Z.H. et al. PI3K, AKT, and P-AKT levels in thin endometrium. Genet. Mol. Res. 2016; 15(1).https://dx.doi.org/10.4238/gmr.15017184.
- Zong L., Zheng S., Meng Y., Tang W., Li D., Wang Z. et al. Integrated transcriptomic analysis of the miRNA–mRNA interaction network in thin endometrium. Front. Genet. 2021; 12: 589408. https://dx.doi.org/10.3389/fgene.2021.589408.
- Paul A.B.M., Sadek S.T., Mahesan A.M. The role of microRNAs in human embryo implantation: a review. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(2): 179-87. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-018-1326-y.
- Di Pietro C., Caruso S., Battaglia R., Iraci Sareri M., La Ferlita A., Strino F. et al. MiR-27a-3p and miR-124-3p, upregulated in endometrium and serum from women affected by Chronic Endometritis, are new potential molecular markers of endometrial receptivity. Am. J. Reprod. Immunol. 2018; 80(3): e12858. https://dx.doi.org/10.1111/aji.12858.
- Mu Y., Li Q., Cheng J., Shen J., Jin X., Xie Z. et al. Integrated miRNA-seq analysis reveals the molecular mechanism underlying the effect of acupuncture on endometrial receptivity in patients undergoing fertilization: embryo transplantation. 3 Biotech. 2020; 10(1): 6. https://dx.doi.org/10.1007/s13205-019-1990-3.
- Rekker K., Altmae S., Suhorutshenko M., Peters, M., Martinez-Blanch J.F., Codoner F.M. et al. A two-cohort RNA-seq study reveals changes in endometrial and blood miRNome in fertile and infertile women. Genes (Basel). 2018; 9(12): 574. https://dx.doi.org/10.3390/genes9120574.
- Macklon N.S. Brosens J.J. The human endometrium as a sensor of embryo quality. Biol. Reprod. 2014; 91(4): 98. https://dx.doi.org/10.1095/biolreprod.114.122846.
Поступила 25.11.2022
Принята в печать 02.12.2022
Об авторах / Для корреспонденции
Чараева Анна Владимировна, клинический ординатор, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(906)352-07-16, ashcherina@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-2356-586X, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.Макарова Наталья Петровна, д.б.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(926)409-74-32, np_makarova@oparina4.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Драпкина Юлия Сергеевна, к.м.н., н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, +7(916)950-07-45, julia.drapkina@gmail.com,
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Калинина Елена Анатольевна, д.м.н., профессор, заведующая отделением вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России,
+7(495)438-07-88, e_kalinina@oparina4.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Также по теме
