Genetic and epigenetic mechanisms for the development of endometrial hyperplasia in women of reproductive age

• Irina M. Ordiyants
• Aida А. Kuular
• Anastasia A.Yamurzina
• Roya G. Huseynova
• Dmitrii S. Novginov

Abstract

Such diseases as obesity, thyroid diseases, urinary tract diseases, hypertension, pelvic inflammatory diseases, adenomyosis, benign mammary gland dysplasia, uterine fibroids, which are quite common in the population and represent a background for the occurrence, are associated with the risk of malignancy of endometrial hyperplasia diseases.

Keywords:epigenetics, microRNA, forecast, hyperplasia endometrium, cancer endometrium

У женщин репродуктивного возраста гиперплазия эндометрия (ГЭ) занимает лидирующие позиции в структуре гинекологических заболеваний, составляя 30-50% [1, 2]. Частота и сроки онкотрансформации ГЭ достаточно вариабельны: от 25 до 50%, по данным одних авторов, и до 80% - по данным других [3, 4]. Такой разброс связан с различиями в возрасте больных, особенностями строения эндометриальных желез и выраженностью патологического процесса в эндометрии [5].

Остается открытым вопрос об изменении структуры и свойств эстрогеновых (ER) и прогестероновых (PR) рецепторов, связанных с наличием полиморфизмов кодирующих их генов (ESR1 и PRG) [6, 7]. Опубликованы единичные исследования, подтверждающие взаимосвязь аллельного полиморфизма ESR1 с развитием гормонозависимых опухолей эндометрия и молочной железы, а также с эпигенетическими нарушениями [8].

Новым направлением научного поиска стало изучение роли микроРНК в патогенезе ГЭ. Известно, что микроРНК участвуют во многих клеточных процессах, действуя на специфические гены-мишени [9]. С одной стороны, они служат онкогенами и способствуют процессу опухолевого генеза [10], с другой - функционируют в качестве опухолевых супрессоров и подавляют прогрессирование рака [11].

Высокая распространенность ГЭ, отсутствие маркеров доклинической диагностики, риска развития рака эндометрия и прогноза заболевания, противоречивость результатов предшествующих исследований определили цель данной работы.

Цель исследования - расширить представления о генетических и эпигенетических механизмах патогенеза гиперплазии эндометрия у женщин репродуктивного возраста.

Материал и методы

В настоящее исследование были включены 143 женщины в возрасте от 18 до 49 лет с гистологически подтвержденным диагнозом ГЭ. Критерии исключения: онкологические заболевания в анамнезе, острые воспалительные заболевания органов малого таза, экстрагенитальные заболевания, беременность, отказ от выполнения рекомендаций врача или от участия в исследовании.

Все пациентки были разделены в зависимости от морфологической формы ГЭ на 3 группы: 1-я группа - 53 пациентки с железистой гиперплазией эндометрия (ЖГЭ) без атипии; 2-я группа - 34 пациентки с атипической гиперплазией эндометрия (АГЭ), 3-я группа (контрольная) - 56 женщин с аномальными маточными кровотечениями, у которых были исключены миома матки, эндометриоз, гиперплазия и рак эндометрия.

Выделение геномной ДНК и исследование локусов из венозной крови пациенток выполняли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). С помощью ПЦР в режиме реального времени были выделены микроРНК-210, -18а, -221, -222, согласно инструкции производителя Exiqon (Дания). Статистический анализ данных проведен в программах Statistica 10 и SAS JMP 11.

Результаты и обсуждение

Средний возраст пациенток с ГЭ составил 37,8±6,6 года, а в контрольной группе - 34,8±4,6 года (p>0,05). У пациенток с ЖГЭ средний возраст был 36,2±6,4 года (p>0,05). Средний возраст пациенток с АГЭ - 39,8±5,6 года (p<0,05).

С целью выявления предикторов ГЭ была изучена частота встречаемости полиморфизмов гена ESR1 (PvuII C/T и XbaI A/G), способных нарушить чувствительность эстрогеновых рецепторов (ERa) и привести к ее полной потере.

Гомозиготная "мутантная" аллель СС полиморфизма PvuII C/T гена ESR1 при АГЭ встречалась в 2 раза чаще по сравнению с группой контроля (p>0,05), что согласуется с данными литературы [8]. Также наблюдалась высокая частота встречаемости гетерозиготного генотипа CT полиморфизма PvuII C/T, который выявлялся у каждой 2-й женщины с ГЭ, однако значимых различий с группой контроля не выявлено (p>0,05).

При изучении полиморфизма XbaIA/G гена ESR, представляющего собой однонуклеотидную замену аденина на гуанин в интронной области гена ESR1, не выявлено статистически значимых различий по гомозиготному "мутантному" аллелю GG (p>0,05). Гетерозиготный генотип AG чаще выявляли при ЖГЭ, реже - при АГЭ, без статистически значимых различий с группой контроля (p>0,05).

Наличие полиморфизма гена PRG может быть причиной возникновения неполноценных форм рецептора прогестерона (PR) с нарушением лиганд- и гормон-связывающих зон, что подтверждается нарушением действия прогестерона в тканях [12, 13]. В нашем исследовании частота встречаемости гомозиготного "мутантного" аллеля TT чаще определялась при ЖГЭ и АГЭ, а не в группе контроля (p<0,05). Гетерозиготный вариант GT полиморфизма Val660Leu гена PRG выявлен у каждой 10-й пациентки с АГЭ, со статистически значимыми различиями с группой ЖГЭ и контроля (p<0,05).

Носительство гомозиготного "мутантного" аллеля АА полиморфизма +331G/A гена PRG у обследованных пациенток не выявлено, а гетерозиготный аллель GА данного полиморфизма обнаруживался как в группе ЖГЭ, так и в группе АГЭ со статистически значимыми различиями с группой контроля (p<0,05). Полученные данные согласуются с данными литературы [14].

Считается, что miR-210 через фактор гипоксии (HIF-1) оказывает влияние на гены-мишени [15]. Большинство генов принимают участие в адаптации и выживаемости клетки при гипоксии. У пациенток с ГЭ была выявлена высокая экспрессия miR-210 в плазме крови по сравнению с контрольной группой (р<0,05). Однако более выраженные изменения обнаруживались в ткани эндометрия, при этом экспрессия miR-210 в группе АГЭ была в 2 раза выше по сравнению с группами ЖГЭ и контроля (р<0,05).

miR-18a подавляет рецептор ERa, а также индуцирует апоптоз клеток [16]. Нами обнаружено, что у всех пациенток экспрессия miR-18a была выше в плазме крови, а не в ткани эндометрия. При этом экспрессия miR-18a у пациенток с АГЭ в плазме крови в 2 раза выше, чем в контрольной группе (р<0,05). В ткани эндометрия отмечена аналогичная тенденция к повышению miR-18a при АГЭ по сравнению с ЖГЭ со статистически значимыми различиями с группой контроля (р<0,05).

miR-221 представляет собой высокогомологичные микроРНК, способные предотвратить пролиферацию клеток эндотелия и индуцировать ангиогенез. В зависимости от типа опухоли они действуют и как онкогены, и как супрессоры. miR-221 ингибирует онкогенез, инвазию и метастазирование опухоли [17]. Нами отмечен низкий уровень miR-221 в плазме крови и ткани эндометрия пациенток с АГЭ со статистически значимой разницей по сравнению с контрольной группой (р<0,05).

Известно, что miR-222 нарушает чувствительность ER, выступая как онкоген, индуцирующий ангиогенез и пролиферацию раковых клеток [18]. У пациенток с АГЭ по сравнению с контрольной группой нами выявлена более высокая экспрессия miR-222 в плазме крови - в 2,5 раза и в 1,6 раза - в ткани эндометрия (р<0,05).

Таким образом, высокая экспрессия проонкогенных miR-210, miR-18a, miR-222 и низкая экспрессия онкосупрессивной miR-221 в ткани эндометрия при его гиперплазии свидетельствуют о нарушении контроля пролиферации и апоптоза, риске злокачественной трансформации.

Заключение

Объединив полученные в нашем исследовании результаты с данными литературы [19], представляем схему патогенеза ГЭ (см. рисунок), в основе которого лежит полиморфизм генов рецепторов ERS1, PRG, повышение экспрессии miR-210, miR-18a, miR-222, снижение экспрессии miR-221, вовлеченных в несколько порочных кругов.

Связь эстрогеновых рецепторов и микроРНК с развитием гиперплазии эндометрия

Преобладание гомозиготного "мутантного" аллеля CC полиморфизма PvuII C/T гена ESR1 при ГЭ приводит к снижению чувствительности ERa, а преимущество гомозиготного "мутантного" аллеля TT полиморфизма Val660Leu гена PRG вызывает снижение скорости биосинтеза прогестероновых рецепторов и нарушение их чувствительности.

Ген ESR1 действует через p68 и p72 на регуляцию miR-222, мишенью которой является PTEN. Действие PTEN направлено на HIF1, который, в свою очередь, активирует выработку пируваткиназы М2. Также ген ESR1 влияет на miR-221, miR-18a, которые регулируют ген ESR1 по обратной связи. При ГЭ существенно увеличена экспрессия онкогенных miR-210, miR-18a, miR-222, которая наиболее выражена при АГЭ.

Таким образом, в патогенетических механизмах гиперплазии эндометрия в репродуктивном возрасте играют важную роль генетические (ERS1, PRG) и эпигенетические (miR-210, miR-18a, miR-221, miR-222) нарушения регуляции апоптоза и пролиферации.

References

1. Tabakman Yu.Yu, Solopova A.G., Bishtavi A.Kh. Idrisova L.E. Endometrial hyperplasia: controversial issues of pathogenesis and therapy. Akusherstvo, ginekologiya i reproduktsiya [Obstetrics, Gynecology and Reproduction]. 2016; 10 (3): 5-10. (in Russian)

2. Gallos I.D., Alazzam M., Clark T.J., Faraj R., Rosenthal A., Smith P.P., et al. Management of endometrial hyperplasia. Green-top Guideline No. 67. RCOG/BSGE Joint Guideline. 2016: 31.

3. Venediktova M.G., Dobrokhotova Yu.E. Oncogynecology in the practice of a gynecologist. Moscow: GEOTAR-Media, 2015: 288 p. (in Russian)

4. Vovk I.B., Gorban’ N.E., Borisyuk O.Yu. Endometrial hyperplasia (clinical lecture). Zdorov’e zhenshchiny [Woman’s Health]. 2016; (5): 10-8. (in Russian)

5. Owings R.A., Quick C.M. Endometrial intraepithelial neoplasia.Arch Pathol Lab Med. 2014; 138: 484-91.

6. Eseneeva F.M., Shalaev O.N., Orazmuradov A.A., Radzinskiy V.E., Kuular A.A., Kiselev V.I., et al. WNT-signaling pathway for uterine myoma. Mat’ i ditya v Kuzbasse [Mother and Child in Kuzbass]. 2017; 2 (69): 33-8. (in Russian)

7. Ordiyants I.M., Arakelov S.E., Pavlova E.A., Dmitrieva E.V., Kuular A.A. Genetic risk of developing a hyperplastic process in the endometrium and in the mammary glands associated with polymorphism of candidate genes. Mat’ i ditya v Kuzbasse [Mother and Child in Kuzbass]. 2014; 4 (59): 62-5. (in Russian)

8. Javed Z., Ullah M., Ashfaq H.A., Shah A.H., Shahzad M., Bilal M., et al. Role of microRNA in endometrial carcinoma. Adv Life Sci. 2016; 4 (1): 8-13.

9. Jayaraman M., Radhakrishnan R., Mathews C.A., Yan M., Husain S., Moxley K.M., et al. Identification of novel diagnostic and prognostic miRNA signatures in endometrial cancer. Genes Cancer. 2017; 8 (5-6): 566-76.

10. Wilczynski M., Danielska J., Dzieniecka M., Malinowski A. The role of miRNA in endometrial cancer in the context of miRNA 205. Ginekol Pol. 2015; 86: 856-61.

11. Yanokura M., Banno K., Iida M., Irie H., Umene K., Masuda K., et al. MicroRNAS in endometrial cancer: recent advances and potential clinical applications. EXCLI J. 2015; 14: 190-8.

12. Nyante S.J. Genetic variation in estrogen and progesterone pathway genes and breast cancer risk: an exploration of tumor subtype-specific effects. Cancer Causes Control. 2015; 26: 121-31.

13. Patel B. Role of nuclear progesterone receptor isoforms in uterine pathophysiology. Hum Reprod Update. 2015; 21 (2): 155-73.

14. Xing-Ling Qi. No association between the progesterone receptor gene polymorphism (+331G/a) and the risk of breast cancer: an updated meta-analysis. BMC Med Genet. 2017; 18: 123.

15. Bavelloni A., Ramazzotti G., Poli A., Piazzi M., Focaccia E., Blalock W., et al. MiRNA-210: a current overview. Anticancer Res. 2017; 37: 6511-21.

16. Widodo Djati M.S., Rifai M. Role of MicroRNAs in carcinogenesis that potential for biomarker of endometrial cancer. Ann Med Surg. 2016; 7: 9-13.

17. Abak A., Amini S., Sakhinia E., Abhari A. MicroRNA-221: biogenesis, function and signatures in human cancers. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2018; 22 (10): 3094117.

18. Liu B., Che Q., Qiu H., Bao W., Chen X., Lu W., et al. Elevated MiR-222-3p promotes proliferation and invasion of endometrial carcinoma via targeting ERa. PLoS One. 2014; 9 (1): e87563.

19. Ordiyants I.M., Dmitrieva E.V., Kuular A.A., Novginov D.S., Eseneeva F.M. The level of expression of estrogen and progesterone receptors in the endometrium of women taking tamoxifen in postmenopausal women. Ul’yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal [Medical and Biological Journal of Ul’yanovsk]. 2018; (2): 47-53. (in Russian)

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)