Как известно, маточные трубы (Фаллоп́иевы трубы или яйцеводы) — парный трубчатый орган, который соединяет полость матки с брюшной полостью и осуществляет функцию захвата яйцеклетки, транспортировки яйцеклетки и сперматозоидов, создает благоприятную среду для оплодотворения, развития и продвижения оплодотворенной яйцеклетки в матку. Несмотря на четкую координацию деятельности всех отделов маточной трубы, основная функциональная нагрузка ложится именно на дистальные сегменты, что подтверждается их более сложным строением и присутствием в них основ-
ных регуляторных субстанций, обеспечивающих слаженность и взаимодействие механизмов кинетики и динамики всей трубы (субстанция «Р», гастрин-рилизинг пептид, вазоактивный интестинальный полипептид, основной пул гамма-аминобутириновой кислоты, являющейся регулятором цилиарной активности) [6, 12, 13, 15]. Кроме того, ампулярная часть маточной трубы отличается сложностью архитектоники слизистой оболочки. В 1990 г. F. Bonilla-Musoles и соавт. высказали гипотезу о наличии в слизистой оболочке ампулярного отдела маточной трубы артериальной пульсирующей помпы, благодаря которой и осуществляется транспорт яйцеклетки в сторону матки [7]. Важным является также то, что цитологическая структура слизистой оболочки ампулярного и фимбриального отделов маточной трубы представлена в основном цилиарными клетками, на апикальной поверхности которых расположены многочисленные реснички. Реснички за счет координированных колебаний создают поток жидкости в направлении полости матки, что важно для обеспечения транспорта яйцеклетки и зародыша [2]. Значение реснитчатого эпителия более выражено в ампулярной части маточной трубы, где ее просвет значительно шире, толщина мышечной стенки в 5 раз меньше, чем в истмическом отделе [11], концентрация мерцательных клеток наибольшая, складки слизистой оболочки высокие и ветвистые [9]. Таким образом, дистальный отдел маточной трубы по сравнению с проксимальным играет, возможно, более важную роль в процессе нормальной репродукции. Именно в этой части трубы протекают оплодотворение и ранние стадии эмбрионального развития. Учитывая это обстоятельство, многие ученые уделяют большое внимание детальному изучению именно этого
отдела маточной трубы [8, 22].
В настоящее время существует много методов, позволяющих оценить анатомию, проходимость и функцию маточных труб (гистеросальпингография, ультразвуковое исследование органов малого таза, гидроультрасонография, селективная трансцервикальная катетеризация проксимальных отделов маточных труб, фаллопоскопия, фертилоскопия, компьютерная и магнитно-резонансная томография маточных труб и др.), каждый из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны. Однако методы оценки цитологического состояния реснитчатого эпителия маточных труб мало используются в традиционной диагностике бесплодия.
Целью настоящей работы является ультраструктурный анализ фимбриального отдела маточных труб у женщин фертильного возраста с доброкачественными опухолями и кистами яичников, что позволяет дать оценку клеточных органелл данного отдела, участвующих в транспортировке половых клеток, и в ряде случаев определить причину их функциональных нарушений. В результате данной работы были
выявлены морфологические аномалии ресничек, приводящие к цилиарной дискинезии, у 25% обследованных пациенток.
Материал и методы исследования
Проводили ультраструктурный анализ эпителия фимбриального отдела маточных труб 25 пациенток репродуктивного возраста с доброкачественными опухолями и опухолевидными образованиями яичников. Биопсийный материал фимбриального отдела маточных труб для исследования получали во время оперативных вмешательств по поводу указанной патологии.
Фрагменты эпителия размером 2–4 мкм (3–5 от каждой пациентки) фиксировали 2,5% глутаровым альдегидом на 0,1 М какодилатном буфере (рН 7,2) и 1% осмиевой кислотой, обезвоживали в серии спиртов и заливали в эпоксидную смолу. Ультратонкие срезы получали на ультрамикротоме Reichert III, контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца и просматривали в электронном микроскопе Hitachi 700Н.
Результаты исследования
Во всех образцах был изучен эпителий маточных труб, который состоит из секреторных и реснитчатых клеток. Апикальная поверхность секреторных клеток покрыта микроворсинками диаметром 50 нм, реснитчатые клетки покрыты ресничками, имеющими специфическую структуру (рис. 1, см. на вклейке).
Морфологически нормальные реснички представляют собой выросты клеточной поверхности диаметром 0,2–0,5 мкм, внутри которых проходит специализированная структура – аксонема, которая отходит от базального тельца – видоизмененной клеточной центриоли. Аксонема состоит из 9 двойных микротрубочек – дуплетов микротрубочек, которые происходят из тройных микротрубочек центриоли базального тельца и тянутся по всей длине реснички. В центре аксонемы проходит пара одинарных микротрубочек, соединенных с периферическими дублетами с помощью белковых структур – «радиальных спиц». Такая аксонема обозначается формулой (9+2) [19]. От наружных и внутренних дуплетов отходят выросты, представляющие собой белок динеин (динеиновые «ручки»), который гидролизует аденозинтрифосфорную кислоту, обеспечивая энергозависимое волнообразное движение аксонемы [23] (рис. 2, см. на вклейке). Помимо движения этот белок совместно со своим кофактором динактином помогает клетке найти свой центр и организовать анизотропию внутриклеточного пространства, определяемую микротрубочками. Динеин и динактин являются белками, ответственными за поляризацию клетки при движении, за расположение в клетках ядра, центросом и митотического веретена [1].
В дистальной части ресничек аксонемы соединены с корешковыми фибриллами, обеспечивающими стабильность расположения реснички (рис. 3, см. на вклейке). Участок между концами микротрубочек базального тельца и проксимальным концом центральной пары микротрубочек является транзитной зоной (ТЗ) [16] (рис. 3, см. на вклейке). ТЗ – консервативная структура, морфологически хорошо изученная [14]. На дистальном конце базального тельца триплеты микротрубочек переходят в дуплеты, обозначая начало ТЗ. Характерной морфологической чертой ТЗ являются структуры, которые связывают дуплеты микротрубочек с плазматической мембраной. На поперечных срезах они выглядят
как Y-связки (рис. 4, см. на вклейке), на продольных – электронно-плотные участки, отходящие
проксимально и дистально между дуплетами и мембраной [4] (рис. 3, см. на вклейке).
В 6 из 25 образцов были обнаружены атипичные реснички. Обращает на себя внимание тот факт,
что у 4 из 6 пациенток, в образцах которых найдены изменения, среди жалоб было бесплодие
(преимущественно первичное), а 2 пациентки на момент исследования в силу ряда обстоятельств
(молодой возраст, карьерный рост) беременность не планировали, но и в анамнезе беременностей у них не было. Характерной чертой обнаруженных атипичных ресничек являлось наличие множественных аксонем под одним выростом плазматической мембраны. На поперечном срезе (рис. 5, см. на вклейке) видна нормальная структура аксонем, входящих в состав таких ресничек.
В некоторых атипичных ресничках расположение аксонем теряет параллельность (рис. 6, см.
на вклейке). Отличительной чертой таких ресничек является и нарушение структуры ТЗ. На продольном срезе (рис. 6а, см. на вклейке) и на поперечном срезе (рис. 7, см. на вклейке) видно
отсутствие Y-связок ТЗ, которые ответственны за соединение аксонемы и плазматической мембраны. Множественные аксонемы в атипичных ресничках ограничены не только базальной мембраной, они расположены в массивных цитоплазматических отростках (рис. 8, см. на вклейке).
Обсуждение
Таким образом, при исследовании структуры реснитчатого эпителия маточных труб у женщин с доброкачественными опухолями и опухолевидными образованиями яичников выявлено наличие атипичных ресничек с множественными аксонемами и аномалиями структуры переходной ТЗ ресничек (в виде отсутствия Y- связок). С ТЗ ресничек связывают различные функции – она является участком, который разделяет базальное тельце и аксонему реснички [14]. Считается, что ТЗ – место накопления и поступления многочисленных белков аксонемы, участвующих в цилиогенезе, на место своей локализации [11]. Структура и локализация ТЗ делает ее своеобразной «порой» – регулятором
интрафлагеллярного транспорта внутрь и из реснички [17]. Также высказано предположение, что ТЗ является местом, богатым кальциевыми каналами и насосами [21].
Волокна ТЗ и Y-связки формируют сеть, которая не допускает проникновения пузырьков внутрь реснички, предотвращая нежелательную диффузию мембранных белков и селективно регулируя двусторонний интрафлагеллярный транспорт [17, 18].
Интрафлагеллярный транспорт, энергозависимое движение немембранных белково-липидных частиц вдоль аксонемы из клетки к кончику реснички и обратно играют ключевую роль в функционировании ресничек. Нарушение интрафлагеллярного транспорта приводит к нарушению передачи сигналов через плазматическую мембрану [20]. В настоящее время накапливаются данные о том, что нарушение интрафлагеллярного транспорта может быть первопричиной целого ряда цилиопатий: Mеckel Gruber
Syndrome (MKS) – менингоэнцефалоцеле, полидактилия, кисты почек, гипоплазия легких, situs inversus; Nephronophthisis (NPHP) – медуллярные кисты почек, полиурия, полидипсия, хроническая почечная недостаточность; Joubert Syndrome (JBTS) – мозжечковая мальформация, умственная отсталость, атаксия, колобома сетчатки; Вardet-Вiedl Syndrome (BBS) – полидактилия, пороки развития почек и гонад, умственная отсталость, ожирение, пигментация сетчатки; Polycystic kidney disease (PKD) – поликистозная болезнь почек; Leber congenital amaurosis (LCA) – нистагм, снижение остроты зрения вплоть до слепоты; Senior-Loken Syndrome (SLSN) – нарушение зрения; Oral-facial-digital
Syndrome (OFDS) – пороки развития ротовой полости, лицевого скелета и пальцев [17].
Мы показали, что при доброкачественных опухолях и кистах яичников в некоторых цилиарных клетках происходит нарушение структуры ТЗ ресничек. Эти изменения существенно влияют на взаимоотношения плазматической мембраны и аксонемы реснички, что, скорее всего, приводит к нарушению подвижности реснички, а следствием этого является нарушение цилиарного транспорта половых клеток по маточным трубам. Интересен тот факт, что выявленные нами изменения структуры ресничек наблюдаются только у женщин с нереализованной репродуктивной функцией.
Молекулярно-биологические основы функционирования ресничек и, в частности механизмы интрафлагеллярного транспорта, в настоящее время изучены мало.
Известны некоторые белки, которые могут быть ответственны за нарушение структуры ТЗ, например, белок СЕР290. Этот белок в нормальных ресничках выявляется в районе Y-связок между плазматической мембраной и наружными дуплетами аксонемы транзитной зоны.
В медицинской литературе широко обсуждаются мутации гена ТЗ СЕР290, которые вызывают группу цилиопатий – от слепоты до перинатальной летальности [10]. СЕР290 необходим для формирования связи мембраны и микротрубочек. Потеря белка приводит к дефектам структуры жгутиков, включая изменение нормального баланса внутрицилиарного транспорта. У мутантов по СЕР290 расстояние между мембраной и микротрубочками аксонемы сильно варьируется. Мутанты по СЕР290 имеют выраженные дефекты структур, локализованных между микротрубочками ТЗ и плазматической мембраной ресничек – отсутствуют Y-связки. Именно эти параметры мы отмечали при описании атипичных ресничек – наличие цитоплазматических выростов, диаметр которых может значительно превышать диаметр аксонемы, отсутствие Y-связок.
Отсутствие контактных структур может приводить к нарушению интрафлагеллярного транспорта, что в свою очередь может приводить к множественным дефектам содержания цилиарных белков, что показано на мышах [9]. Craige и соавт. (2010) показали, что СЕР290 не оказывает выраженного действия на активность внутрицилиарного транспорта.
Не менее 35 мутаций генов было описано у пациентов с цилиопатиями, некоторые из них связаны с определенными вышеуказанными синдромами [3]. Многие из этих генов кодируют белки ТЗ [5].
Заключение
В настоящей работе мы выявили нарушение структуры ТЗ ресничек у женщин репродуктивного возраста с доброкачественными опухолями и кистами яичников. Не исключено, что аномалии структуры ресничек, найденные нами у пациенток с доброкачественными опухолями и кистами яичника, могут также относиться к типу генетически обусловленных цилиопатий. Необходимы дальнейшие молекулярно-биологические исследования для выявления генных аномалий, вызывающих нарушения структуры ТЗ ресничек у вышеназванных пациенток.
Гистологическая и ультраструктурная диагностика цилиопатий маточных труб требует инвазивного вмешательства – получения биопсийного материала. Возможно, молекулярно-биологические исследования генов, кодирующих белки ТЗ ресничек, помогут найти подход к неинвазивной диагностике данных состояний.
