Глобальный анализ экспрессии генов в эндометрии человека в период окна имплантации

Имплантация у человека представляет собой сложный процесс, ограниченный во времени и пространстве. За последнее десятилетие с помощью поочерёдного изучения отдельных генов были выявлены несколько генов и продуктов их экспрессии, которые могут участвовать в этом процессе в эндометрии секреторной фазы. В настоящем исследовании изучали глобальную экспрессию генов в период окна имплантации — при пиковых уровнях эстрадиола (E2) и прогестерона — в тщательно охарактеризованных биоптатах эндометрия человека, взятых с учётом пика лютеинизирующего гормона, и сравнивали её с экспрессией в позднюю пролиферативную фазу менструального цикла, когда уровень E2 достигает пика. Из тканей выделяли полиаденилированную РНК и проводили гибридизацию химически фрагментированных биотинилированных комплементарных РНК на олигонуклеотидных микрочипах высокой плотности, исследуя 12 686 генов и экспрессируемых последовательностей. После нормализации данных рассчитывали средние значения показателей экспрессии генов и кратность изменений, сравнивая гены с повышенной и сниженной экспрессией в период окна имплантации и в позднюю пролиферативную фазу. Непараметрический анализ выявил 156 генов со статистически значимым повышением экспрессии (P < 0,05) и 377 генов со статистически значимым снижением экспрессии в период окна имплантации. Среди генов с повышенной экспрессией были гены, участвующие в переносе и транспорте холестерина [наиболее выраженное повышение отмечено для аполипопротеина E (ApoE) — в 100 раз], биосинтезе простагландинов (PLA2) и реализации их эффектов (рецептор PGE2), синтезе протеогликанов (глюкуронилтрансфераза), а также кодирующие секреторные белки [глиodelин, маммаглобин, Dickkopf-1 (Dkk-1, ингибитор Wnt)], белки, связывающие инсулиноподобный фактор роста (IGFBP), и белки суперсемейства TGF-β, компоненты сигнальных путей, внеклеточного матрикса (остеопонтин, ламинин), синтеза нейромедиаторов (моноаминоксидаза) и их рецепторы (π-субъединица рецептора γ-аминомасляной кислоты типа A), многочисленные иммунные модуляторы, детоксикационные белки (металлотионеины), а также белки, участвующие в транспорте воды и ионов [например, рецептор 1 энтеротоксина Clostridium perfringens (CPE1-R) и калиевый канал]. Среди генов со сниженной экспрессией были ген кишечного трефойлового фактора (ITF) [наиболее выраженное снижение — в 50 раз], матрилизин, компоненты сигнального пути рецепторов, сопряжённых с G-белками, frizzled-связанный белок (FrpHE, антагонист Wnt), факторы транскрипции, компоненты сигнального пути TGF-β, иммунные модуляторы (субъединицы главного комплекса гистосовместимости класса II) и гены, связанные с другими клеточными функциями. Экспрессию отдельных генов подтверждали методом Нозерн-блоттинга и ОТ-ПЦР с использованием РНК из биоптатов эндометрия, полученных в пролиферативную фазу и в период окна имплантации, а также с помощью ОТ-ПЦР на РНК культивируемых эпителиальных и стромальных клеток эндометрия. Эти методы подтвердили повышение экспрессии IGFBP-1, глиodelина, CPE1-R, Dkk-1, маммаглобина и ApoD и снижение экспрессии мембранного компонента 1 рецептора прогестерона, FrpHE, матрилизина и ITF, что соответствовало данным микрочипового анализа. В культивируемых эпителиальных клетках эндометрия обнаружена экспрессия мРНК глиodelина, CPE1-R, Dkk-1, π-субъединицы рецептора γ-аминомасляной кислоты типа A, маммаглобина, матрилизина, ITF и мембранного компонента 1 рецептора прогестерона. После предварительного воздействия E2 и последующей децидуализации стромальных клеток прогестероном in vitro экспрессия мРНК IGFBP-1, CPE1-R, Dkk-1 и ApoD повышалась, а экспрессия FrpHE снижалась, что соответствовало результатам микрочипового анализа. В целом полученные данные выявили многочисленные гены и семейства генов, ранее не описанные в эндометрии человека и не связывавшиеся с процессом имплантации. Надёжность результатов подтверждается воспроизведением дифференциальной экспрессии ряда продуктов генов, ранее изученных в период окна имплантации или в эндометрии секреторной фазы. Выраженная регуляция отдельных секреторных белков, каналов транспорта воды и ионов, сигнальных молекул и иммунных модуляторов подчёркивает важную роль этих систем в развитии эндометрия и его взаимодействии с эмбрионом. Кроме того, настоящее исследование подтверждает пригодность олигонуклеотидных микрочипов высокой плотности для изучения глобальных изменений экспрессии генов в эндометрии человека.