Введение
Плацента как провизорный орган по своему строению и функциональному значению значительно отличается от других органов и систем организма. Это «интерфейс» между плодом и материнским кровотоком, который абсолютно необходим для здорового развития и размножения млекопитающих. Являясь дивергентной линией развития, плацентарные клетки демонстрируют эпигенетические особенности, не наблюдаемые в эмбриональных тканях, и эти особенности, вероятно, способствуют их уникальной биологии. Например, человеческая плацента имеет глобально пониженные уровни метилирования ДНК по сравнению с эмбриональными или взрослыми соматическими тканями, а также набор специфических для плаценты импринтированных генов [1, 2]. Однако многие аспекты эпигенома плаценты человека остаются плохо изученными, в том числе и то, какие взаимодействия между различными эпигенетическими особенностями совместно влияют на развитие и функцию плаценты. До настоящего времени не установлены причинно-следственные связи между наблюдаемыми изменениями транскрипции функционально различных групп генов и их эпигенетической регуляцией. Приводят ли изменения эпигенетического статуса к измененной транскрипции при нарушениях инвазии трофобласта или эпигенетика только коррелирует с усилением/уменьшением транскрипции, индуцированным другим механизмом?
Поиск литературы осуществлялся по базе данных PubMed и с применением интернет-ресурсов: Epigenetic Tools and Databases for Bioinformatic Analyses (https://epigenie.com/epigenetic-tools-and-databases); Literature Map Software for Lit Reviews & Research (https://litmaps.com); Harmonizome 3.0 (https://maayanlab.cloud/Harmonizome), GeneCards: The Human Gene Database (https://www.genecards.org).
Модельные организмы и биологические системы для изучения плаценты
Эпигенетические механизмы и сигнальные пути, лежащие в основе фенотипов гипер- или гипоинвазии вневорсинчатого трофобласта, до конца не изучены отчасти из-за отсутствия подходящих экспериментальных моделей животных. Литература, посвященная изучению плаценты с 1938 по 2024 г., охватывает источники, в которых описаны в качестве моделей плацентарные ткани человека и животных, монослойные клеточные линии трофобласта, стволовые клетки трофобласта, плюрипотентные стволовые клетки человека, трехмерные клеточные сферы, органоиды и «плацента на чипе» [3, 4].
В настоящее время наши знания о функциональных аспектах развития плаценты во многом основаны на исследованиях, проведенных на мышах и крысах. Поскольку плаценты мышей и крыс морфологически и генетически сходны с плацентой человека, результаты эпигенетических исследований на грызунах могут быть применены к человеку [5]. Наиболее важными функциональными особенностями плаценты как мыши/крысы, так и человека являются инвазия эндометрия клетками трофобласта, а также обмен питательных веществ и газов в слое плацентарного лабиринта (у грызунов — аналогично ворсинам хориона у человека), который покрыт синцитиотрофобластом, находящимся в прямом контакте с материнской кровью [6]. В различных нокаутных экспериментах на мышах раскрыты ключевые регуляторные гены, некоторые из них также экспрессируются в плаценте человека [7, 8]. Например, Ascl2/ASCL2 и Tfap2c/TFAP2C являются критическими и консервативными регуляторами развития инвазивных клеток трофобласта как в мышиных, так и в человеческих моделях трофобластных клеточных линий [9]. Другим примером является сигнальный путь HIF, который регулирует дифференцировку клеток трофобласта как в плаценте мыши, так и в плаценте человека [10]. Кроме того, обнаружено, что несколько генов, такие как Igf2, H19, Mash2, Hand1, Gcm1 и Met, играют важную роль в развитии плаценты как грызунов, так и человека, что указывает на общие молекулярные механизмы [11].
Однако, несмотря на некоторые сходства между развитием и структурой плаценты мышей и человека, есть и явные различия, не позволяющие полностью экстраполировать на человека результаты, полученные в экспериментах на мышах и крысах. Помимо отклонений в общей морфологии и конкретных типах клеток трофобласта инвазия трофобласта у мышей и крыс очень неглубокая, а ремоделирование артериальных сосудов матки во многом зависит от материнских факторов [12]. Более того, ключевые эпигенетические регуляторы развития плаценты у мышей и человека различаются [13], что делает мышь несовершенной моделью изучения эпигенетической регуляции развития плаценты человека. Использование первичной ткани плаценты человека для изучения феномена эпигенетически регулируемой «инвазивности» является непростой задачей. Плацентарная ткань первого и второго триместра обычно должна быть получена в результате планового аборта, для чего требуются дополнительная документация и контроль. Ткани доношенной плаценты более доступны, но их нельзя использовать для решения вопросов, связанных с динамикой эпигенеза раннего развития. Диссоциация вневорсинчатого трофобласта от других типов клеток в плацентарной ткани процедурно сложна, и для получения чистых популяций подтипов трофобласта требуется много времени. Кроме того, полученные первичные клетки трофобласта можно хранить в культуре только несколько дней. Таким образом, оценить сложную «оркестровку» смены эпигенетических статусов in vivo на всем протяжении жизни одной плаценты в настоящее время практически невозможно.
Патология с нарушением инвазии трофобласта, преэклампсия и врастание плаценты
Инвазия материнских тканей клетками, происходящими из трофобласта, является специфической и постоянной особенностью человеческого организма [14]. Трофобласт дифференцируется из ворсинчатого цитотрофобласта в пролиферирующие столбчатые вневорсинчатые трофобласты и, наконец, в непролиферирующий инвазивный вневорсинчатый трофобласт. Клетки вневорсинчатого трофобласта мигрируют из закрепляющихся ворсин и проникают в базальную децидуальную оболочку. Их основная функция — ремоделирование спиральных артерий матки, позволяющее добиться увеличения диаметра спиральной артерии в 4—6 раз. Это превращает их из сосудов с высоким сопротивлением и низким потоком в крупные расширенные сосуды, которые обеспечивают хорошую перфузию и оксигенацию развивающейся плаценты. Неглубокая инвазия неадекватна, так как артерии остаются узкими при входе в межворсинчатое пространство и являются причиной преэклампсии (ПЭ), задержки роста плода и мертворождения [15]. Преэклампсия определяется как гестационная гипертензия с протеинурией, развивающаяся с 20-й недели гестации. Распространенность этого заболевания оценивается примерно в 3—7%, оно угрожает жизни матери и плода, а его симптомы ухудшаются с момента появления симптомов до конца беременности. Прерывание беременности — единственное реальное средство от этого заболевания, которое является основной причиной ятрогенной недоношенности [16]. Другой разновидностью заболевания плаценты с нарушением инвазии трофобласта является врастание плаценты (placenta accreta spectrum — PAS). Врастание плаценты связано с аномально чрезмерной инвазией вневорсинчатого трофобласта части или всей плаценты в миометрий. Процесс развития врастающей плаценты сложен, и его патогенез привлекает все больше внимания по причине увеличения частоты этой патологии. Потеря децидуальной оболочки, повышенная инвазивность трофобласта и аномальная перестройка спиральных артерий матки считаются тремя важными патофизиологическими причинами, которые приводят к приращению плаценты путем взаимодействия и влияния друг на друга [17]. Развитие как ПЭ, так и PAS связывают в том числе с эпигенетическими причинами. Первым уровнем эпигенетического контроля инвазии является контроль дифференцировки трофобласта. Функциональная принадлежность клеток трофобласта определяется специфичными профилями экспрессии их РНК и транскрибируемых белков. Поддержание клеточной идентичности контролируются широким спектром эпигенетических регуляторных механизмов экспрессии генов. Эпигенетическая регуляция не предполагает каких-либо изменений последовательности ДНК, меняя экспрессию генов как на пре-, так и на посттранскрипционном уровне. Повышение или снижение экспрессии функционально однотипных групп генов могут изменять клеточное поведение и характеристики, необходимые в каждый период развития, в ответ на различные внеклеточные стимулы.
Изучаются функционально различные регуляторные механизмы, которые включают:
— метилирование ДНК и его регуляторы, то есть ДНК-посттрансляционные модификации гистоновых белков;
— регуляцию генов, опосредованную некодирующей РНК, в том числе микроРНК и длинными некодирующими РНК;
— модификации гистонов.
Метилирование ДНК и его регуляторы, ДНК-метилтрансферазы
Метилирование ДНК является наиболее известной эпигенетической модификацией ДНК. Недавно обнаружено, что изменение паттернов метилирования генов, экспрессируемых в плаценте, изменяет экспрессию генов и впоследствии нарушает функцию плаценты [18]. Получены убедительные доказательства того, что окружающая среда может влиять на характер метилирования ДНК плаценты во время развития плода, но прямую связь между условиями окружающей среды, материнскими факторами, изменениями метилирования и экспрессией генов подтвердить трудно. В настоящее время метилирование ДНК в плаценте в основном исследуется в контексте транскрипции импринтированных и неимпринтированных генов [19].
Метилирование ДНК, осуществляемое ДНК-метилтрансферазами, происходит по цитозиновым остаткам динуклеотидов CG (также называемых CpG). Эти динуклеотиды могут быть сгруппированы в небольшие участки ДНК, называемые CpG-островками, которые часто связаны с областями промотора. В 98% генома CpG присутствуют примерно 1 раз на 80 динуклеотидов. Напротив, CpG-островки, которые составляют 1—2% генома, имеют длину примерно от 200 пар оснований до нескольких килобаз и частоту CpG примерно в 5 раз выше, чем геном в целом [20]. Большинство сайтов CpG за пределами CpG-островков метилированы, что указывает на их роль в глобальном поддержании генома, тогда как большинство CpG-островков в промоторах генов неметилированы, что обеспечивает активную транскрипцию генов. При расположении метилированного участка цитозинов на CpG-островке в промоторной области ген подавляется. Такой CpG-островок называют гиперметилированным. И наоборот, когда данный участок цитозинов на CpG-островке в промоторной области не метилирован, этот ген не подавляется, активно экспрессируется, а CpG- островок называют гипометилированным. Метилирование промоторов генов, вероятно, является одним из основных механизмов, ответственных за дифференцировку клеток во время эмбриогенеза: транскрипция нежелательных генов устраняется метилированием их промоторов [21]. Поскольку ооциты и сперматозоиды более дифференцированы, чем плюрипотентные клетки раннего эмбриона, ДНК морулы (16-клеточный эмбрион, третий день после зачатия) подвергается глобальному деметилированию. CpG деметилируются в больших масштабах, тем самым реактивируя почти весь геном (некоторые гены избегают этого деметилирования, например гены, подвергающиеся геномному импринтингу). Впоследствии, когда клетки начинают дифференцироваться, промоторы генов, участвующие в этой дифференцировке, метилируются в строгой постадийной последовательности, зависящей от каждого типа клеток [22]. При оплодотворении наблюдается быстрая, специфичная для отцовских аллелей асимметричная потеря метилирования. После этого происходит постепенное снижение метилирования до стадии морулы [23]. Инициация метилирования de novo возникает после пятого клеточного цикла и совпадает со временем первого дифференцировочного события. Установление первых двух клеточных линий приводит к значительной асимметрии. Внутренняя клеточная масса, дающая начало всем тканям взрослого человека, становится гиперметилированной, тогда как трофэктодерма, которая формирует большую часть структуры плаценты, гипометилирована. Дифференциальное метилирование сохраняется в сильно метилированных соматических тканях и отчетливо гипометилированных внеэмбриональных тканях плаценты. Это эпигенетическое неравенство с более высокими общими уровнями метилирования ДНК у эмбриона по сравнению с плацентой сохраняется на протяжении всего периода беременности [24]. В исследовании N. Li и соавт. сопоставлены транскриптомные и протеомные профили 37 743 транскриптов и 160 белков между группами пациенток с PAS и контрольной группой. Найдены и подвергнуты дальнейшему скринингу и анализу 33 наиболее значимых транскрипта и белка. У пациенток с PAS значительное изменение профилей транскриптов и белков оказалось связанным с биологическими процессами адгезии, хемотаксиса и иммунитета. Три наиболее значимых показателя, участвующих в «негативной регуляции клеточной миграции»: белок метил-CpG-связывающего домена (MeCP2), подоцин (PODN) и аполипопротеин D (ApoD) были подавлены как на уровне мРНК, так и на уровне белка. Кроме того, анализ трансвелл-миграции HTR-8/SVneo показал, что все три маркера нарушают миграцию и инвазию трофобласта. MeCP2 является необходимым для жизнеспособности эмбриона и развития плаценты эпигенетическим регулятором, который связывается с метилированным динуклеотидом CpG в ДНК. В данном исследовании содержание MeCP2 снизилось в группе пациенток с врастанием плаценты, что указывает на гипометилированное состояние в тканях плаценты и может влиять на экспрессию генов, участвующих в регуляции пролиферации, апоптоза и инвазии клеток. Высказано предположение, что гипометилирование ДНК позволяет активировать гены эпителиально-мезенхимального перехода с приобретением гиперинвазивного миграционного фенотипа трофобласта [25].
Модификации гистонов
К эпигенетическим модификациям генома относится в том числе метилирование гистонов (белков, образующих комплекс с ДНК), меняющее структуру хроматина. Существенная эпигенетическая регуляция экспрессии генов эукариот происходит путем ремоделирования структуры хроматина путем ковалентной посттрансляционной модификации аминокислот в гистонах. Модификации N-концевых последовательностей гистонов для изменения активности генов осуществляются путем ацетилирования, метилирования, фосфорилирования, убиквитинирования и АДФ-рибозилирования. Подробные данные о роли модификаций гистонов при дифференцировке трофобласта, инвазии и функционировании на поздних стадиях развития плаценты до сих пор ограниченны. Плацентарная ткань имеет в целом низкий уровень метилирования ДНК по сравнению с другими соматическими тканями млекопитающих. Общее гипометилирование ДНК плаценты прерывается длинными доменами в масштабе мегабаз пар нуклеотидов еще более глубокого гипометилирования в цитотрофобласте. К концу беременности плацентарный геном в целом восстанавливает уровень метилирования ДНК, но глубоко гипометилированные домены поддерживают низкие уровни метилирования на протяжении всей беременности. Эти домены тесно связаны с модификацией гистона H3K9me3, маркера конститутивного гетерохроматина, называемого еще «меткой молчащих генов». Его триметилированная форма H3K4me3 маркирует участки открытого хроматина — эпигенетического сигнала сайтов начала транскрипции, то есть экспрессии генов. Функционально разные домены хроматина имеют и разные химические метки. Конститутивный гетерохроматин обычно характеризуется триметилированием лизина 9 в гистоне H3 (H3K9me3), гипоацетилированными гистонами и метилированием ДНК; способы взаимодействия этих модификаций до конца не изучены [26]. Для плаценты является уникальным новый способ эпигенетической регуляции, связанный с совместным возникновением гипометилирования ДНК и H3K9me3, подчеркивающий неканоническую эпигенетику этой ткани. Благодаря этому открытию выявлена существенная роль модификаций гистонов в регуляции экспрессии плацентарных генов. Как следствие, возник интригующий вопрос о том, как это необычное эпигенетическое состояние регулируется и поддерживается. Метки, или эпигенетические сигналы H3K4me3, связанные с активной транскрипцией, обычно обнаруживаются вблизи генов стволовых клеток трофобласта [27]. Во время раннего эмбриогенеза происходит интенсивная перестройка модификации H3K4me3. Известно, что неадекватные перестройки H3K4me3 во внеэмбриональной ткани приводят к неудачной имплантации и неправильному развитию плаценты [28]. В исследовании B.K. Lee и соавт. обнаружены динамические изменения в ландшафте H3K4me3 во время дифференцировки трофобластных стволовых клеток человека в синцитиотрофобласт (syncytiotrophoblast — ST) и вневорсинчатый трофобласт (extravillous trophoblast — EVT). В целом дифференцировка стволовых клеток трофобласта приводит к увеличению сигналов H3K4me3 в генах, избирательно активных в синцитиотрофобласте и вневорсинчатом трофобласте. Например, по мере формирования ST специфичные для стволовых клеток трофобласта сигналы H3K4me3 почти исчезают, а специфические для ST сигналы H3K4me3 увеличиваются. И наоборот, во время формирования EVT специфические для стволовых клеток сигналы H3K4me3 сохраняются даже при появлении специфических для EVT сигналов H3K4me3. Это предполагает, что в отличие от ST для EVT будет сохраняться высокая активность специфического для стволовых клеток подмножества генов, связанных с сигналами H3K4me3 на промежуточной стадии формирования EVT [29]. Для нормального развития и адекватной «инвазивности» плаценты оказалась необходима не только регулируемая «постадийно» активность генов, но и посттрансляционная регуляция продуктов генов. В середине беременности для ST-специфического гена ароматазы (CYP19A1), обеспечивающего превращение тестостерона в эстрадиол, характерно повышение сигналов H3K4me3. Продукция эстрогена в клетках трофобласта зависит от активности фермента ароматазы и имеет решающее значение для успешного развития плаценты и исхода беременности. A.A. Hudon Thibeault и соавт. показали специфическую экспрессию мРНК CYP19A1 совместно с определением уровня каталитической активности ароматазы при синцитиализации трофобласта. При воздействии на промотор гена CYP19A1 форсколином (индуктором цАМФ) и форболмиристатацетатом (стимулятором протеинкиназы С) увеличивались как уровни мРНК CYP19A1, так и каталитическая активность ароматазы. Дексаметазон и фактор роста эндотелия сосудов снижали уровни мРНК CYP19A1, совсем не влияя при этом на активность ароматазы, остающейся высокой. Эти результаты подчеркивают важность не только изучения механизмов регуляции генов на уровне мРНК, но и рассмотрения посттрансляционных механизмов, которые изменяют конечную каталитическую активность ароматазы вне зависимости от уровня экспрессии гена [30].
Аберрантный статус метилирования плацентарной ДНК при ПЭ хорошо изучен, однако роль модификации гистонов, включая их метилирование, остается неясной. В единственном до настоящего времени исследовании сообщается о связи между ПЭ и статусом метилирования гистонов плаценты с акцентом на изучение ферментов метилирования или метилтрансфераз. Профиль экспрессии метилтрансфераз в плацентах показал, что уровни экспрессии мРНК метилтрансфераз SETD1A и SMYD3, метилирующих гистон H3K4, были значительно увеличены в плацентах у пациенток с ПЭ. Иммуноблоттинг и иммуногистохимическое исследование показали, что не только уровни экспрессии белков SETD1A и SMYD3, но и статус метилирования гистона H3K4 были увеличены в трофобласте из плацент пациенток с ПЭ. Очевидно, что эпигенетические изменения плаценты при ПЭ происходят за счет усиленного метилирования гистона H3K4 метилтрансферазами SETD1A и SMYD3 [31, 32].
Эпигеномы развития плаценты и рака
Как инвазивная плацентация, так и метастазирование рака связаны со сложной миграцией и вторжением клеток в окружающие ткани, а также с созданием новых кровеносных сосудов для поддержки их роста. Сложное взаимодействие молекулярных сигналов, которые регулируют поведение клеток, в том числе факторы роста, цитокины и компоненты внеклеточного матрикса, играют решающую роль в обоих процессах. Несмотря на различия в физиологическом значении и эволюционном происхождении, инвазивная плацентация и метастазирование рака имеют много общих молекулярных и клеточных механизмов. Ранние этапы плацентации напоминают инвазивные свойства злокачественных опухолей. В обширном обзоре сходства процессов канцерогенеза и плацентации C. Apicella и соавт. выявили сходство эпигеномов метилирования ДНК в раковых клетках и структурах плаценты, в частности широко распространенное гипометилирование по всему геному и очаговое гиперметилирование на CpG-островках. Большие домены (>100 тысяч пар нуклеотидов) гипометилированной ДНК уникальны как для плаценты, так и для культивируемых и раковых клеток. Плацентарные гены демонстрируют более высокое метилирование промоторной ДНК и пониженную по сравнению с соматическими тканями экспрессию [33]. Полногеномное сравнение изменений метилирования ДНК в тканях плаценты и в некоторых типах опухолевых тканей во время метастазирования показало, что домены гипометилирования мегабазного масштаба отличают ворсины хориона в плаценте в первом и третьем триместрах. Эти особенности отражают такие же закономерности, которые отличают многие опухоли от соответствующих нормальных тканей. Геномные области, затронутые этим гипометилированием, включают гены биологических процессов эпителиально-мезенхимального перехода, иммунного ответа и воспаления, и все они связаны с фенотипами рака. Аналогия между ранней плацентацией и злокачественными опухолями на эпигенетическом уровне дополнительно подчеркивается исследованиями, анализирующими статус метилирования промоторов нескольких генов — супрессоров опухолей (RASSF1A, SERPINB5) в развивающейся плаценте и клетках (линии JAR и JEG3) хориокарциномы человека [34]. Эти исследования показывают, что метилирование промоторной ДНК регулирует экспрессию генов — супрессоров опухолей, что, в свою очередь, влияет на миграцию и инвазивную способность клеток трофобласта.
Регуляция генов некодирующими РНК, в том числе микроРНК и длинными некодирующими РНК
МикроРНК способны влиять на экспрессию генов путем модуляции стабильности и/или трансляции мРНК. L. Doridot и соавт. описали роль микроРНК в регуляции функции трофобласта с точки зрения: (1) диалога между матерью и плодом, приводящего к толерантности; (2) основных событий дифференцировки, приводящих к генерации синцитиотрофобласта из клеток трофобласта; (3) ангиогенеза и васкулогенеза в норме и при патологии; (4) влияния чувствительности к кислороду; (5) связи между микроРНК и импринтированными генами, поскольку многие из них участвуют в поддержании функции плаценты [35]. В отличие от других известных участников эпигенетической регуляции — метилирования ДНК и модификаций гистонов — микроРНК способны влиять на экспрессию генов после транскрипции путем модуляции стабильности и/или трансляции мРНК. МикроРНК достигают своего эпигенетического действия путем негативной модуляции ряда генов, воздействуя на регуляторные последовательности мРНК, часто расположенные в 3’-нетранслируемой последовательности. За последние 3 года микроРНК заняли сильную позицию в списке факторов, влияющих на различные аспекты биологии трофобласта, такие как пролиферация, синцитиализация и инвазия. Прямым следствием этого является их влияние на основные плацентарные заболевания человека, такие как ПЭ, задержка внутриутробного развития и PAS. Поиск в базе данных PubMed с использованием ключевых слов «microRNAs», «trophoblast» и «invasion» выдает 196 000 результатов. Плацентарная микроРНК может быть связана с акушерской патологией или первично вмешиваясь и являясь причиной ее развития, или аномально экспрессируясь вследствие негенетических причин возникновения патологии. Почти для всех заболеваний беременности описаны специфические паттерны микроРНК плаценты, часто противоречивые [36]. Работы по изучению причинно-следственных связей, воспроизведенные со стабильным результатом, сейчас единичны. В одном очень результативном исследовании установлена de novo картина регуляции микроРНК в клетках линии трофобласта [37]. Авторы проверили 762 микроРНК человека на уровень их экспрессии в цитотрофобласте доношенной беременности и первого триместра беременности, а также в четырех клеточных линиях: HTR8/SVneo (клеточная линия, полученная путем трансформации EVT), JEG-3 (трофобластоподобная линия клеток, полученная из хориокарциномы), ACH-3P и AC1-M59, причем две последние состоят из хориокарциномы, слитой с клетками трофобласта ранних и поздних сроков гестации соответственно. Одним из основных результатов этой работы стала идентификация кластеров плацентарно-специфических микроРНК (C19MC — 54 микроРНК на хромосоме 19; C14MC — 34 микроРНК на хромосоме 14 и еще один минорный кластер на хромосоме 19). Это исследование также выявило 27 микроРНК, дифференциально экспрессирующихся в зависимости от возраста трофобласта. Роль микроРНК в развитии ПЭ и PAS интенсивно изучалась в течение последних 7 лет. Однако по-прежнему неясно, как микроРНК влияют на развитие и исход заболеваний. В табл. 1 приведены несколько наиболее важных микроРНК, участвующих в нарушениях инвазии трофобласта [38—44].
Таблица 1. Роль микроРНК в нарушении инвазии трофобласта при преэклампсии и врастании плаценты
| Сигнатура | Функции, биологические процессы | Ссылка |
| miR-15b | Ингибирует инвазию клеток трофобласта путем подавления экспрессии белка Argonaute-2 | [38] |
| miR-20b | Может способствовать развитию преэклампсии путем ингибирования пролиферации, инвазии и миграции клеток трофобласта через белок индуцированной дифференцировки клеток миелолейкоза MCL-1 | [39] |
| miR-30a-3p | Экспрессия значительно увеличивается при преэклампсии и может быть вовлечена в патогенез с нарушением инвазии и апоптоза клеток трофобласта через инсулиноподобный фактор роста (IGF-1) | [40] |
| miR-34a | Регулирует инвазию трофобласта посредством пути сигнальной трансдукции Notch | [41] |
| miR-93 | Ингибирует MMP-2 и уменьшает миграцию и инвазию иммортализованных клеток трофобласта | [42] |
| miR-29a/b/c | Тормозит апоптоз промежуточных клеток трофобласта в месте имплантации через белок индуцированной дифференцировки клеток миелолейкоза MCL-1 | [43] |
| hsa-miR-490-3p; hsa-miR-133a-3p | Позитивно коррелируют с объемом крови при операционной потере у пациенток с врастанием плаценты | [44] |
Исследования участия длинных некодирующих РНК (днРНК) в развитии и функционировании клеток трофобласта начались позднее исследований микроРНК и по объему полученных данных значительно уступают последним. В масштабном исследовании M. Majewska и соавт. охарактеризованы профили экспрессии днРНК в плаценте человека для 4463 изоформ из 2899 аннотированных локусов, а также 990 предполагаемых, то есть рассчитанных с помощью методов биоинформатики последовательностей днРНК [45]. Кластер генов Igf2/H19, по-видимому, является наиболее интенсивно исследованным. Большая межгенная некодирующая РНК H19 не только наиболее известная в плаценте, ее транскрипт — один из наиболее распространенных и консервативных как в эмбриональных, так и во внеэмбриональных тканях. РНК H19 — это предшественник miR-675, регулирующей рецептор инсулиноподобного фактора роста (IGF1R), одного из основных факторов остановки роста плаценты на поздних стадиях беременности [46]. H19 высоко экспрессируется в плацентарной ткани, однако его биологическая функция именно в этой ткани остается неясной. Ключевой модификацией гена H19 является метилирование ДНК, которое обычно происходит в областях промотора или первого экзона, богатых CG. В исследовании L. Lu и соавт. изучен характер метилирования ДНК в области 1-го экзона H19 в тканях плаценты и клетках трофобласта. Образцы плаценты взяты у женщин в первом и третьем триместрах беременности, а также у женщин с тяжелыми нарушениями функции почек при преэклампсии. Уровни метилирования ДНК были значительно выше в тканях плаценты третьего триместра, чем в тканях первого триместра беременности. Уровень метилирования сайтов CpG в пределах 1-го экзона гена H19 был заметно выше в тканях плаценты, полученных от женщин с ПЭ, чем в тканях плаценты третьего триместра беременности [47]. D. McAninch и соавт. охарактеризовали профиль экспрессии днРНК в доношенной плаценте человека и выявили экспрессию 4463 изоформ из 2899 аннотированных локусов днРНК, а также 990 предполагаемых транскриптов днРНК из 607 межгенных областей [48]. Однако большинство этих последовательностей не являются строго специфическими для заболеваний спектра PAS. Для их экспрессии показано значительное перекрывание с гестационным диабетом, высоким послеродовым набором веса и даже фетальной макросомией [49].
В табл. 2 приведены несколько днРНК, наиболее специфических для нарушений инвазии трофобласта при ПЭ и PAS [50—56].
Таблица 2. Роль длинных некодирующих РНК в нарушении инвазии трофобласта при преэклампсии и врастании плаценты
| Сигнатура | Функции, биологические процессы | Ссылка |
| Malat-1 | Снижается при преэклампсии, регулирует пролиферацию, апоптоз, миграцию и инвазию клеток хориокарциномы JEG-3 | [50] |
| linc00473 | Опосредует регуляцию сигнального пути Wnt/b-катенина через микроРНК-424-5p и влияет на инвазию и миграцию клеток трофобласта линии HTR-8/SVneo | [51] |
| TUG1 | Регулирует миграцию и инвазию клеток трофобласта через микроРНК-204-5p | [52] |
| SPRY4-IT1 | Модулирует инвазию и миграцию клеток трофобласта по типу эпителиально-мезенхимального перехода | [53] |
| STOX2-IT3 | днРНК в 3-м интроне гена STOX2, регулирующем пути дифференцировки трофобласта | [54] |
| RPAIN | Регулирует инвазию и апоптоз клеточных линий трофобласта через компонент комплемента 1q, являющийся частью врожденной иммунной системы | [55] |
| MEG3 | Регулирует эпителиально-мезенхимальный переход клеток трофобласта через ингибирование пути TGF-β, экспрессия значительно снижена в плаценте пациенток с преэклампсией | [56] |
Заключение
В последние годы появляется все больше исследований, посвященных роли эпигенетики в регуляции плацентации, в частности заболеваниям с нарушением инвазии трофобласта. Имеются некоторые ограниченные знания о том, как эпимеханизмы регуляции влияют на экспрессию генов при нормальном и патологическом развитии плаценты. Однако до сих пор нет точного представления о причинно-следственных корреляциях эпигенетических модификаций с экспрессией генов. К настоящему времени неоднократно показано и подтверждено участие генов метаболизма, комплекса гистосовместимости, ростовых факторов и цитокинов, системы свертывания крови, эндотелиальной и сосудистой систем в развитии преэклампсии. Дальнейшее изучение эпигенетической регуляции этих биологических функций будет уточняющим в общем понимании безусловного генетического влияния на развитие этого многофакторного заболевания. Совсем иначе обстоит дело с изучением генетических причин врастания плаценты. До недавнего времени основной причиной развития этой патологии считались травматические повреждения матки (в первую очередь рубец на матке после кесарева сечения), а роль генетических факторов была минимальной или сведена к нулю [57]. Однако сравнительно недавно выяснилось, что это состояние встречается и при отсутствии рубца, в том числе у первородящих. И в отличие от преэклампсии на первый план генетической значимости вышли эпимеханизмы регуляции, а не полиморфизмы генов и генетически обусловленные изменения транскрипции.
Таким образом, недавние исследования установили обязательность участия эпигенетики в таких процессах как определение вектора дифференцировки клеток, синцитиализации, миграции и клеток инвазивного трофобласта. Появление новых технологий, позволяющих изучать эпигенетические и транскриптомные профили различных типов клеток плаценты, будет, безусловно, в значительной степени способствовать улучшению нашего понимания эпигенетики плаценты.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Аксенова М.Г.
Сбор и обработка материала — Куликов И.А., Доронин С.Н., Низяева Н.В., Бочков В.В.
Написание текста — Аксенова М.Г., Низяева Н.В.
Редактирование — Тихонова Н.Б.
Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания «Молекулярные, клеточные и иммунные механизмы развития патологических процессов в органах репродуктивной системы», №122030200534-4 FGFZ-2022-0036.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.