Задержка роста плода (ЗРП) – это осложнение беременности, которое заключается в отставании размеров плода от долженствующих в данном сроке беременности и зачастую сопровождается нарушением кровотока в гемодинамической системе «мать–плацента–плод» и маловодием, что, как правило, обусловлено плацентарной недостаточностью. При этом ЗРП следует дифференцировать с понятием «плод, малый к сроку гестации» – состоянием, обусловленным генетически запрограммированными конституциональными особенностями плода [1]. Неослабевающий интерес к проблеме ЗРП со стороны акушеров-гинекологов связан с высокой перинатальной заболеваемостью и смертностью новорожденных, неблагоприятным течением адаптационного периода в первые дни жизни [2]. Причем установлена прямая корреляция выраженности ЗРП и последствий для здоровья новорожденного [3].
Эпигенетическая регуляция влияет на все без исключения процессы, происходящие в организме, именно поэтому микроРНК обладает высоким прогностическим потенциалом и вызывает интерес у ученых всех медицинских специальностей. МикроРНК (miRNA) – это класс коротких некодирующих РНК (в среднем 22 нуклеотида), осуществляющих посттранскрипционную регуляцию экспрессии генов (как правило, негативную). Гены микроРНК могут быть локализованы в интронах и экзонах генов как на смысловой, так и на антисмысловой цепи, а также в межгенном пространстве. Такая организация генома обеспечивает структурно-функциональную взаимосвязь белок-кодирующих генов с микроРНК-регуляторами и является отражением эволюционных процессов. МикроРНК являются важнейшими модуляторами многих биологических процессов; при многих заболеваниях и патологических состояниях достоверно установлено изменение активности микроРНК, играющее критическую роль в изменении экспрессии генов; особенно хорошо разработано это направление в изучении канцерогенеза [4].
Беременность – это сложный физиологический процесс, и мы только начинаем понимать функции микроРНК во время беременности. МикроРНК являются «дирижерами», регулирующими «включение» и «выключение» экспрессии генов, управляя всеми процессами, в том числе в ходе развития беременности. Так, в экспериментах на мышах [5] показано, что «выключение» белка Dicer, играющего ключевую роль в синтезе микроРНК, приводило к гипотрофии и дезорганизации матки и эмбриона, обусловливая тем самым у самок бесплодие и невынашивание беременности.
Таким образом, сбои и нарушения в этом сложном, многоступенчатом механизме могут приводить к серьезным последствиям, обусловливая ряд осложнений беременности.
Так как в большинстве случаев ЗРП основным патогенетическим механизмом является плацентарная недостаточность, то логично предположить, что те микроРНК, которые специфичны для плаценты, могут играть ключевую роль в развитии данного осложнения беременности, нарушая процессы пролиферации, апоптоза, клеточной дифференцировки [6]. Плацента-специфичные микроРНК впервые были выделены в 2007 г. методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени [7, 8]. Они принимают участие в огромном числе необходимых функций, включая обеспечение иммунологической толерантности и ангиогенеза [9]. В настоящее время известно более 500 микроРНК, связанных с формированием и функционированием плаценты [10].
Так, в работе Morales-Prieto [11] было показано, что клетками цитотрофобласта вырабатываются микроРНК, относящиеся к кластерам C14MC (54 специфических микроРНК), C19MC (46 микроРНК), а также микроРНК-371-3, микроРНК-141. Они были обнаружены в сыворотке крови беременной и, по-видимому, отражают состояние плаценты и могут быть потенциальными биомаркерами, указывающими на осложнения беременности. Кластер микроРНК С14МС играет важную роль в формировании плода и эволюции плацентарных млекопитающих в целом, координируя важнейшие биологические процессы, такие как развитие эмбриона, формирование центральной нервной системы, регуляция транскрипции и метаболизма РНК. Экспрессия микроРНК С14МС снижается в течение беременности [11]. Кластеры C19MC и микроРНК-371-3 экспрессируются преимущественно в репродуктивных органах, плацентарной ткани и стволовых клетках. В наибольшем количестве эти микроРНК можно обнаружить в плаценте III триместра беременности, а после родов они элиминируются из крови матери [11].
Итак, в 2007 г. впервые стало известно, что существует ряд микроРНК, специфичных для плаценты. Это было обнаружено при исследовании плацентарной ткани. Но образец плаценты невозможно безопасным способом получить у беременной женщины, забор плацентарной ткани может быть связан с высокими рисками для настоящей беременности. Поэтому перед учеными встали вопросы – можно ли обнаружить плацента-специфичные микроРНК в крови беременной женщины и как их уровень будет коррелировать с содержанием этих микроРНК в ткани плаценты? Работы по данному направлению впервые были начаты в 2008 г. [12]. Chim S. и соавт. провели масштабное исследование по изучению экспрессии 157 микроРНК, выделенных из ткани плаценты в плазме крови беременной женщины [12]. В материнской плазме крови были выявлены четыре микроРНК, экспрессируемых в плаценте (микроРНК-141, микроРНК-149, микроРНК-299-5p и микроРНК-135b), причем их экспрессия в плазме родильницы уже не была обнаружена, что подтверждает их плацентарное происхождение.
Каким же образом микроРНК из плацентарной ткани попадают в материнский кровоток? Наиболее вероятным и изученным является транспорт, в том числе плацента-специфичных микроРНК, во внеклеточных везикулах, особенно экзосомах [13–16]. Эти микроРНК могут проявлять свое супрессорное действие на ближайшие или отдаленные клетки, обеспечивать негормональную межклеточную связь во время разнообразных биологических процессов. В этих циркулирующих микроРНК кроется огромный потенциал, как диагностический (возможность предикции или ранней диагностики заболеваний и осложнений по изменяющемуся уровню экспрессии специфичных микроРНК), так и терапевтический (таргетная терапия путем введения микроРНК, оказывающих супрессорное воздействие на гены, ответственные за развитие определенного заболевания).
Уровень экспрессии микроРНК может являться индикатором изменений плаценты во время беременности в зависимости от срока гестации и развития ворсин плаценты [4]. Динамическое изменение профиля экспрессии различных плацента-специфичных микроРНК в течение беременности связано с преобладающими на данном этапе беременности биологическими процессами [17, 18]. Так, для I триместра беременности более характерно повышение 136 микроРНК, влияющих на онтогенез, ангиогенез и имеющих антиапоптотическое влияние. В III же триместре наиболее высок уровень экспрессии 99 микроРНК, связанных с клеточной дифференцировкой и опухолевой супрессией [18].
По данным отечественных исследователей, ряд микроРНК, определяемых в плазме крови матери, могут оказаться специфическими для беременности определенного гестационного срока и расцениваться в качестве потенциальных неинвазивных маркеров состояния здоровья матери и плода [19]. В акушерстве на данный момент наиболее изучены изменения микроРНК при преэклампсии (ПЭ) [8, 20–25]. Так, при этом осложнении многие исследователи обнаружили повышение экспрессии микроРНК-210 [20, 26, 27]. Изменение экспрессии микроРНК при иной акушерской патологии (преждевременные роды, гестационный сахарный диабет, ЗРП, невынашивание беременности и др.) изучено недостаточно и требует дальнейшего исследования.
Так, интересные результаты были получены группой исследователей из США: при ЗРП было выявлено общее снижение экспрессии плацента-специфичных микроРНК (микроРНК-27a-1, микроРНК-30d, микроРНК-93, микроРНК-141, микроРНК-200c, микроРНК-205, микроРНК-224, микроРНК-335, микроРНК-424, микроРНК-451, микроРНК-491) на 24% в ткани плаценты, но повышение общего уровня анализируемых микроРНК в плазме крови беременных с ЗРП в 1,84 раза, по сравнению с контрольной группой (неосложненная беременность) [13]. Выявленное снижение уровня экспрессии плацента-специфичных микроРНК в плацентарной ткани коррелирует с плацентарной недостаточностью, как одной из ведущих причин ЗРП. Что касается, казалось бы, парадоксального повышения данных микроРНК в плазме крови, такие результаты могут быть связаны с понижением биогенеза и повышением экзосомального выброса в плазму плацента-специфичных микроРНК при ЗРП. Также эта находка может отражать наличие неких двух независимых механизмов, приводящих к повышению плацента-специфичных микроРНК в плазме крови и к снижению их экспрессии в ткани плаценты, либо наличие некоего внеплацентарного источника повышения микроРНК в плазме крови. Аналогичную тенденцию обнаружили авторы из России [28] при исследовании изменения профиля микроРНК при ПЭ: так, экспрессия микроРНК-423-5р и микроРНК-519а-3р в плазме крови беременных с ПЭ была повышена более чем в два раза, в сравнении с группой контроля, тогда как в ткани плаценты экспрессия этих же микроРНК была достоверно снижена.
Роль микроРНК-10b и микроРНК-363 в ЗРП была показана Thamotharan S. и соавт. [29]; экспрессия данных микроРНК была выше в ткани плаценты при ЗРП. МикроРНК-10b (главным образом, влияя на синтез Е-кадгерина) и микроРНК-363 (регулируя синтез транспортных белков) влияют на процессы клеточной миграции, ангиогенеза и транспорта питательных веществ; все они являются критически важными в формировании и функционировании плаценты.
Maccani M.А. и соавт. [30] и группой ученых во главе с Cindrova-Davies T. [31] было установлено, что снижение экспрессии микроРНК-21 в ткани плаценты ассоциировано с ЗРП; однако это неспецифичный показатель, и снижение данной микроРНК характерно для ряда других осложнений беременности, вызванных плацентарной недостаточностью (ПЭ и др.). Роль микроРНК-21 в развитии ЗРП, предположительно, связана с влиянием на рост и инвазию плаценты [30].
Напротив, повышение экспрессии микроРНК-21 в крови беременной при ЗРП, наряду с другими микроРНК, определенными авторами как гипоксия-индуцированные (микроРНК-210, микроРНК-424, микроРНК-199a, микроРНК-20b и микроРНК-373), было выявлено группой исследователей из Австралии [32]. Наибольший уровень достоверности при этом продемонстрировала микроРНК-373, уровень экспрессии которой при ЗРП был в 29 раз выше, чем в группе контроля. При появлении нулевого или реверсного кровотока в артерии пуповины по данным допплерометрии у плода с ЗРП было также отмечено статистически значимое повышение экспрессии микроРНК-424 и микроРНК-21. По данным ученых под руководством Whitehead C.L., экспрессия комбинации микроРНК-21 и микроРНК-20b показала тесную (r=0,79) корреляцию с уровнем лактата в пуповинной крови при гипоксии в родах [32].
В 2013 г. Q. Tang и соавт. выявили статистически значимое повышение микроРНК-141 в ткани плаценты при ЗРП [33]. Эта микроРНК подавляет экспрессию генов E2F3 и PLAG1, влияя на синтез инсулиноподобного фактора роста-2. Авторами была продемонстрирована достаточно высокая прогностическая значимость микроРНК-141 в отношении ЗРП: чувствительность составила 88,5%, а специфичность – 71,7%, что делает данную молекулу перспективной в плане предикции ЗРП. Еще один возможный механизм влияния микроРНК-141-3р на формирование ЗРП был предложен в 2017 г.: биоинформационный анализ показал супрессорное влияние этой молекулы на ген, кодирующий транстиретин (транспортный белок, переносящий, в частности, тироксин матери через плаценту в кровоток плода) [34]. Авторы также показали высокую экспрессию микроРНК-141-3р в ткани плаценты при ЗРП, сочетающуюся, соответственно, с пониженным уровнем транстиретина. Исследователи связывают это действие данной микроРНК с подавлением исключительно важной физиологической роли гормонов щитовидной железы в формировании и развитии плода.
Нарушение инвазии цитотрофобласта является важнейшим звеном патогенеза плацентарной недостаточности, которая может проявиться как ЗРП, ПЭ, преждевременные роды [35]. Неполноценная физиологическая трансформация стенок спиральных артерий приводит к снижению межворсинчатого кровотока, гипоксии и нарушению кровоснабжения плаценты. Влияние микроРНК на пролиферацию и инвазию цитотрофобласта было показано в экспериментах in vitro над образцами плаценты человека I триместра беременности: «выключение» белка Dicer, превращающего пре-микроРНК в микроРНК, приводило к усилению инвазии трофобласта [36]. Это обусловлено тем, что микроРНК являются, как правило, негативными регуляторами экспрессии генов. Таким образом, элиминация супрессивного влияния микроРНК на биологические процессы вызывает чрезмерную активацию процесса, тогда как повышение экспрессии микроРНК подавляет его.
На данный момент изучено влияние отдельных микроРНК на процессы инвазии трофобласта с последующим воздействием на осложнения беременности. Так, повышение экспрессии микроРНК-517а снижает инвазию клеток трофобласта HTR-8/SVneo. Группой авторов во главе с Song G.Y. [37] было выявлено достоверное повышение экспрессии данной микроРНК в ткани плаценты и в сыворотке крови беременной при ЗРП. Аналогичный механизм действия был выявлен также для микроРНК-155, уровень которой достоверно выше у беременных с тяжелой ПЭ [38]. Также группа авторов из Китая [39] выявила статистически значимое снижение экспрессии микроРНК-518b и повышение экспрессии микроРНК-519а в ткани плаценты при ЗРП. Влияние этих микроРНК на развитие плацентарной недостаточности опосредовано через изменение пролиферации и инвазии трофобласта [40].
Геном-мишенью микроРНК-424 является митоген-активируемая протеинкиназа (МАРК), играющая роль в пролиферации эндотелиоцитов через регулировку активности сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) и фактора роста фибробластов FGFR1. По данным Huang L. и соавт. [41], повышение экспрессии микроРНК-424 ассоциировано с ЗРП через влияние на одно из звеньев патогенеза – ангиогенез. Ангиогенез является важнейшим процессом, необходимым для нормального становления системы «мать–плацента–плод» [42]. Повышенная экспрессия микроРНК-424 нарушает скоординированную работу ангиогенных и антиангиогенных факторов, что может приводить к нарушению формирования сосудов плаценты и функциональной активности трофобласта, реализуясь в картину плацентарной недостаточности и ЗРП.
Hromadnikova I. и соавт. в 2015 г. установили, что изменение экспрессии ряда микроРНК, играющих роль в патогенезе сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний (ишемическая болезнь сердца (ИБС), острый инфаркт миокарда (ОИМ), сахарный диабет (СД) и др.), характерно также для осложнений беременности, ассоциированных с плацентарной недостаточностью – ЗРП и ПЭ [43]. 32 микроРНК методом ПЦР в режиме реального времени определялись в плацентах 170 пациенток, включавших контрольную группу, и женщин, чья беременность осложнилась ПЭ, ЗРП либо гестационной артериальной гипертензией (АГ). Показано снижение экспрессии микроРНК-26a-5p, микроРНК-103a-3p и микроРНК-145-5p в ткани плаценты беременных с ПЭ или ЗРП, по сравнению с группой контроля. Экспрессия микроРНК-499a-5p, напротив, была повышена во всех группах с осложненной беременностью, в сравнении с контрольной группой. Еще 3 микроРНК продемонстрировали статистически значимое снижение экспрессии в ткани плаценты только при ЗРП: микроРНК-122-5p, микроРНК-125b-5p и микроРНК-195-5p.
Авторы также провели дополнительный анализ экспрессии выбранных микроРНК не только между группами, но и в зависимости от сроков родоразрешения (до и после 34 недель) и показателей допплерометрического исследования [43]. Так, было выявлено повышение экспрессии также микроРНК-1-3р в плацентах пациенток с ПЭ, родоразрешенных после 34 недель беременности, и пациенток с ЗРП, имевших нарушения фето-плацентарного кровотока, по сравнению с плацентами условно здоровых пациенток. Авторы подчеркивают, однако, что изменение экспрессии микроРНК-1-3р не приводит к данным осложнениям, но является отражением компенсаторно-приспособительного механизма. Также было установлено статистически значимое снижение ряда микроРНК при тяжелой ЗРП, потребовавшей необходимости родоразрешения до 34 недель гестации (микроРНК-16-5p, микроРНК-26a-5p, микроРНК-100-5p, микроРНК-103a-3p, микроРНК-122-5p, микроРНК-125b-5p, микроРНК-126-3p, микроРНК-143-3p, микроРНК-145-5p, микроРНК-195-5p, микроРНК-199a-5p, микроРНК-221-3p, miR-342-3p и микроРНК-574-3p). Основными путями, с помощью которых ПЭ и иные осложнения беременности могут повлиять на риск сосудистых осложнений в течение дальнейшей жизни женщины, как предполагают авторы, являются гипоксия, антиангиогенез, эндотелиальная дисфункция и иммунные модификации. Эти пути индивидуально, синергетически или кумулятивно, по-видимому, изменяют эпигенетический потенциал самой плаценты, включая профиль экспрессии микроРНК.
По мнению авторов, в основе сосудистых осложнений, развивающихся в результате ПЭ и иных патологий беременности, лежат такие процессы, как гипоксия, эндотелиальная дисфункция и нарушение ангиогенеза, а также изменения иммунного статуса [43].
По-видимому, эти процессы, действуя индивидуально, синергетически или кумулятивно, приводят к нарушениям эпигенетического контроля в плаценте, в частности, к изменению профиля экспрессии микроРНК.
Крайне интересное исследование было проведено в Китае в 2017 г.: авторы определяли уровень плацента-специфичных микроРНК у монохориальной двойни при селективной ЗРП [44]. В участках плаценты, непосредственно располагающихся в зонах прикрепления пуповины, была проанализирована экспрессия 14 микроРНК. Было установлено, что в части плаценты плода с ЗРП половина из этих микроРНК экспрессировалась в достоверно большем количестве (микроРНК-5189-5р, микроРНК-1, микроРНК-370-3р, микроРНК-5581-5р, микроРНК-3622b-5p, микроРНК-4535, микроРНК-4743-5р), а вторая половина – в достоверно меньшем (микроРНК-373-3р, микроРНК-338-5р, микроРНК-590-5р, микроРНК-623, микроРНК-4287, микроРНК-664b-3р, микроРНК-3653). Сигнальные пути, в которых задействуются эти микроРНК, связаны с ростом органов и клеточной дифференцировкой, пролиферацией и миграцией, что, очевидно, сыграло роль в патогенезе селективной ЗРП.
В настоящее время, по результатам множества исследований, плацента-специфичные микроРНК, будучи эпигенетическими регуляторами, могут играть исключительно важную, но на данный момент до конца не изученную роль в инициации осложнений гестации. В связи с этим начинают проводиться исследования возможности использования микроРНК в предикции акушерской патологии. Так, Hromadnikova I. и соавт. в 2017 г. была предпринята попытка спрогнозировать в I триместре развитие ПЭ и ЗРП, анализируя циркулирующие микроРНК кластера С19МС (микроРНК-516b-5p, микроРНК-517-5p, микроРНК-518b, микроРНК-520a-5p, микроРНК-520h и микроРНК-525-5p) [45]. В отношении ЗРП, к сожалению, статистически значимых результатов получено не было. Тем не менее уровни микроРНК-517-5p, микроРНК-518b и микроРНК-520h достоверно различались у женщин, чья беременность впоследствии осложнилась ПЭ, и у женщин с неосложненной беременностью.
Заключение
Таким образом, данные литературы свидетельствуют о том, что микроРНК, являющиеся маленькими невидимыми «дирижерами» в невероятно сложном, многоэтапном и многокомпонентном биологическом процессе, который представляет из себя беременность, могут играть ключевую роль в формировании отклонений и осложнений гестационного процесса. Накапливающиеся фундаментальные знания о роли микроРНК в развитии акушерской патологии, возможно, позволят в перспективе проводить анализ микроРНК для предикции перинатальных осложнений.
Использование микроРНК в предикции и лечении заболеваний и осложнений беременности является многообещающим, перспективным направлением, требующим дальнейшего глубокого изучения. Будущие исследования микроРНК помогут научному сообществу приблизиться к пониманию причин и механизмов развития осложнений беременности и послужат основой для терапии, в том числе, ЗРП и ПЭ – состояний, которые на данный момент, по сути, являются неизлечимыми иным методом, кроме как родоразрешением, и вносят значительный вклад в структуру перинатальной заболеваемости и смертности.
