Сенесценция стромальных клеток способствует нарушению децидуализации эндометрия и дефектному взаимодействию с клетками трофобласта

Вопрос исследования: Каковы последствия сенесценции эндометриальных стромальных клеток (EnSC) для функции эндометрия?

Основной результат: Сенесценция EnSC способствует нарушению децидуализации эндометрия и взаимодействия с клетками трофобласта, однако применение сеноморфических препаратов уменьшает неблагоприятное влияние сенесцентных EnSC на децидуализацию и имплантацию.

Что уже известно: Длительный и выраженный дисрегулированный провоспалительный секреторный профиль EnSC, напоминающий секреторный фенотип, ассоциированный с клеточным старением, связан с неудачей имплантации. Кроме того, предполагается, что неудача имплантации может быть связана с повышенной сенесценцией EnSC в пролиферативную фазу менструального цикла.

Дизайн исследования, размер выборки, продолжительность: Первичные культуры EnSC выделяли из биоптатов эндометрия, полученных у четырёх пациенток без эндометриальных осложнений, планировавших проведение ЭКО. Сенесценцию EnSC индуцировали окислительным стрессом (1-часовая экспозиция в присутствии 200 мкМ H2O2) с последующим культивированием в течение 14 дней; некоторые результаты подтверждали в модели репликативной сенесценции (после 25 пассажей). Децидуальную реакцию оценивали стандартными методами и с помощью разработанного нами ранее генетического инструмента, позволяющего оценить интегральный децидуальный ответ по флуоресценции белка-репортера. До и во время децидуализации выполняли секвенирование РНК в динамике в контрольных и сенесцентных EnSC; для каждого состояния использовали по четыре биологических повтора. Для расширения полученных результатов применяли несколько общедоступных наборов данных. Для моделирования имплантации in vitro использовали клеточную линию хориокарциномы BeWo b30. Для уменьшения сенесцентного фенотипа EnSC применяли два классических сеноморфических препарата — рапамицин и метформин.

Участники, материалы, условия и методы: Культуры EnSC использовали для изучения влияния сенесценции на децидуализацию и на модель имплантации in vitro с применением сфероидов, полученных из клеток BeWo. Для изучения влияния сенесцентных клеток на соседние контрольные клетки использовали 2D- и 3D-модели сокультивирования. Для оценки функции клеток применяли секвенирование РНК, биоинформатический анализ, редактирование генома CRISPR/Cas9, FACS, вестерн-блоттинг, ОТ-ПЦР, иммунофлуоресценцию, молекулярное клонирование, лентивирусную трансдукцию и ИФА.

Основные результаты и роль случайности: Преждевременная сенесценция EnSC может быть причиной нарушения децидуализации. Гормон-индуцированная децидуальная трансформация культур EnSC нарушалась при сенесценции. Биоинформатический анализ выявил существенные нарушения децидуальной реакции сенесцентных EnSC, которые могут влиять на инвазию эмбриона, изменять метасигнатуру рецептивности эндометрия человека, нарушать формирование субпопуляций зрелых и сенесцентных децидуальных клеток, ухудшать взаимодействие лиганд–рецептор с клетками трофобласта и изменять архитектуру внеклеточного матрикса. Эти прогнозы были функционально подтверждены с помощью модели имплантации in vitro. Кроме того, мы наблюдали, что сенесцентные EnSC, вероятно посредством изменённого секретома, вызывали подавление децидуальной реакции соседних клеток по механизму «эффекта свидетеля», усиливая дисфункцию стромального компартмента. Применение сеноморфических препаратов, уменьшавших выраженность сенесцентного фенотипа, снижало неблагоприятное влияние сенесцентных EnSC на децидуализацию и имплантацию.

Данные крупномасштабного исследования: Данные, использованные в этом исследовании, доступны в базе данных GEO (идентификатор GEO GSE160702).

Ограничения, причины для осторожности: Исследование основано на культурах клеток in vitro, полученных всего от четырёх женщин. Для подтверждения полученных результатов необходимы дальнейшие исследования с участием пациенток с нарушенной имплантацией.

Более широкие последствия результатов: Наличие сенесцентных EnSC в стромальном компартменте эндометрия может быть фактором риска неудачи имплантации эмбриона. Применение сеноморфических препаратов в пролиферативную фазу менструального цикла представляет собой перспективную стратегию для ослабления негативного влияния сенесцентных EnSC и повышения частоты имплантации эмбриона.

Финансирование исследования и конфликт интересов: Исследование финансировалось Российским научным фондом (грант № 19-74-10038). Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.