Pathogenesis of implantation failures in infertility associated with adenomyosis

• Victor E. Radzinsky
• Mekan R. Orazov
• Lyudmila M. Mikhaleva
• Marina B. Khamoshina
• Ebecha K. Barinova

Abstract

The aim of the study was to expand the understanding of the pathogenesis of implantation failure in infertility due to adenomyosis.

Design: an open, prospective, comparative clinical and morphologic study was conducted.

Material and methods. Fifty-seven women of reproductive age (mean age 36±4 years) with adenomyosis were included in the present study. During the study, the patients were divided into two groups: the main group (n=27) with adenomyosis and more than one unsuccessful attempt at embryo transfer in history and the comparison group (n=30), which consisted of fertile women of a similar age with adenomyosis. Endometrial biopsies were taken from all participants by Pipelle biopsy to perform a morphological and immunohisto-chemical examination of the endometrium using antibodies to MUC1 and pinopodia during the “implantation window” (days 19–22 of the menstrual cycle).

Results. During the study, in women suffering from infertility due to adenomyosis, significant morphofunctional changes were found in the eutopic endometrium: a significant (p<0.05) decrease in the implantation potential of the endometrium was noted against the background of desynchronization of the “implantation window”. In endometrial biopsies of participants with adenomyosis-associated infertility, a significant (p<0.01) decrease in the expression of pinopodia (30 vs 58%, p<0.01) on the apical surface of the endometrial glands was recorded, as well as a decrease in the expression of MUC1 (32 vs 52%, p<0.01).

Conclusion. Statistically significant low expression of pinopodia on the apical surface of endometrial glands (1.9 times, 30 vs 58%, p<0.01), as well as a decrease in MUC1 expression (1.6 times, 32 vs 52%, p<0.01) should be considered one of the key mechanisms of implantation failure in infertile women against the background of adenomyosis, which indicates asynchronous transformation and implantation failure of the endometrium.

Keywords:endometrial receptivity; adenomyosis; implantation failure

Актуальность

Показатели распространенности бесплодного брака растут во всем мире, и в настоящее время специалисты репродуктивной медицины не наблюдают положительной тенденции в этом вопросе. По данным Всемирной организации здравоохранения, с проблемой бесплодия сталкивается около 48 млн супружеских пар в мире [1, 2]. При этом аденоминоз выявляют примерно у 7,5-22% бесплодных женщин в возрасте до 40 лет и у 24,4% перешагнувших 40-летний рубеж [3]. Встречаемость аденомиоза в сочетании с наружным генитальным эндометриозом у инфертильных пациенток варьирует от 54 до 90% [4, 5]. Негативное воздействие заболевания выходит за рамки субфертильности и включает нарушение имплантации и функций трофобласта (адгезии и нидации). Между тем данные, касающиеся связи между аденомиозом и потерей беременности, до сих пор противоречивы.

Известно, что имплантация эмбриона зависит от таких факторов, как качество эмбриона и восприимчивость эндометрия [6-8].

Пролиферация и дифференциация клеток эндометрия происходят под влиянием стероидных гормонов [12]. Различные морфофункциональные изменения как в эутопическом, так и в эктопическом эндометрии у пациенток с аденомиозом становятся причиной снижения его рецептивности на фоне смещения "окна имплантации" [11, 12]. Существуют данные о том, что при этом патологическом состоянии происходит асинхронная децидуализация на фоне прогрессивного аномального воспаления в эутопическом эндометрии. Вероятно, все эти указанные морфофункциональные и структурные аномалии в эутопическом эндометрии способствуют суб- или инфертильности [13]. Влияние аденомиоза, в частности эктопических очагов в миометрии, на имплантационный потенциал эндометрия стало ключевым направлением для пристального внимания исследователей в этой области.

Изменение рецептивности эндометрия - значимая причина репродуктивных неудач, 70% которых связаны с эндометриальным фактором и лишь 30% - с эмбриональным [14]. С этим нарушением связано около 40% неудач при имплантации эуплоидных эмбрионов. Учитывая все это, изучение проблемы представляется чрезвычайно важным и актуальным.

Цель исследования - расширить понимание патогенетических механизмов, приводящих к неудачам имплантации при бесплодии, обусловленном аденомиозом.

Материал и методы

Настоящее исследование проходило в период с 2021 по 2023 г. на клинических базах кафедры акушерства и гинекологии с курсом перинатологии Медицинского института Российского университета дружбы народов им. Патриса Лумумбы. В работу включили данные 57 женщин репродуктивного возраста (средний возраст - 36±4,0 года) с диффузной формой аденомиоза, что было подтверждено результатами сонографического исследования. Пациенток распределили на 2 группы: основную (n=27) с аденомиозом и более одной неудачной попыткой переноса эмбриона в анамнезе и группу сравнения (n=30), которую составили женщины аналогичного возраста с аденомиозом без нарушения фертильной функции. Средняя продолжительность бесплодия составила от 2,5±4 года.

У всех участниц путем Пайпель-биопсии взяли биоптаты эндометрия для выполнения морфологического, иммуногистохимического исследования эндометрия с использованием антител к MUC1 и пиноподиям в период "окна имплантации" (19-22-й дни менструального цикла). Гистологические препараты (4 мкм), окрашенные гематоксилином и эозином, получали в автоматическом гистопроцессоре Leica ST 5010. Использовали микроскоп Leica DMLB (Германия), с помощью которого выполняли морфологическую оценку состояния эндометрия. Иммуногистохимическое исследование осуществляли с использованием антител к MUC1 и пиноподиям.

Обработку статистических данных осуществляли с помощью SPSS Statistics 26. Проверку количественных параметрических данных проводили при помощи критерия Шапиро-Уилка. Количественные переменные описывали с помощью медианы (Ме) и межквартильного интервала (Q1-Q3) Для непараметрических переменных применяли критерий Стьюдента, U-критерий Манна-Уитни с целью межгруппового сравнения различий.

Результаты

Для эутопического эндометрия в период "окна имплантации" у участниц с аденомиоз-ассоциированным бесплодием была характерна аберрантная экспрессия исследуемых маркеров (см. таблицу).

В ходе морфологической оценки биоптатов эндометрия участниц с аденомиозом и неудачами имплантации в анамнезе авторы работы установили нарушения имплантационной несостоятельности эндометрия, что не было обнаружено в образцах фертильных женщин из группы сравнения. В числе изменений исследователи отметили уменьшение количества зрелых и созревающих пиноподий, вплоть до их отсутствия на апикальной поверхности эндометрия (морфологически это соответствует ранней стадии фазы секреции) на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином (см. рисунок А, Б). Были также зафиксированы достоверно значимые межгрупповые различия при сравнении числа пиноподий в иммуногистохимической реакции с маркером MUC1 (p<0,01). В частности, у инфертильных пациенток с неудачами при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) на фоне аденомиоза отмечали снижение количества пиноподий в 1,9 раза и экспрессии MUC1 в 1,6 раза.

Результаты работы подтверждают значимые морфофункциональные нарушения в эутопическом эндометрии у пациенток с аденомиоз-ассоциированным бесплодием, в частности вследствие значительного снижения имплантационных возможностей эндометрия на фоне десинхронизации "окна имплантации". По нашему мнению, полученные данные вносят существенный вклад в реализацию имплантационной несостоятельности эндометрия при аденомиозе.

Обсуждение

Этиология аденомиоза до сих пор не ясна, поскольку точные патогенетические механизмы, лежащие в его основе, полностью неизвестны. В миометрии присутствуют железы и строма эндометрия. Существует как минимум 4 теории, которые пытаются объяснить возможный патогенез заболевания [14].

Точные механизмы инфертильности при аденомиозе остаются невыясненными. Возможно, одна из причин негативного воздействия патологического состояния на фертильность - его высокая корреляция с наружным генитальным эндометриозом. По всей видимости, аденомиоз разрушает нормальную архитектуру миометрия, что становится причиной нарушения эндометриальных механизмов, важных для имплантации и последующего зачатия.

Целью данного исследования стало расширение представлений о патогенезе инфертильности на фоне аденомиоза. Стероидные гормоны регулируют клеточные, иммунологические и сосудистые изменения в эутопическом эндометрии в период "окна имплантации" для нидации бластоцисты [14-16]. Предполагают, что нарушение функции гена эмбрионального развития (гена HOXA10) и развитие имплантационной несостоятельности эндометрия могут быть вызваны повышением экспрессии маркеров воспаления, окислительным стрессом, а также низкой экспрессией маркеров имплантации, молекул адгезии.

В настоящее время персиcтирующее воспаление в эутопическом эндометрии при аденомиозе признано одной из ключевых причин его имплантационной несостоятельности [17, 18]. По данным E.L. Kazachkov и соавт. (2019), структурными признаками повреждения эутопического эндометрия при бесплодии считают интенсивный фиброз стромы, нарушения механизмов ангиогенеза и созревания пиноподий в период "окна имплантации", а также дефектную экспрессия рецепторов к эстрогенам (ER) и прогестерону (PR) на фоне асинхронной трансформации эндометрия [19].

MUC1 - маркер адгезии, регулирующий архитектонику желез и стромы эндометрия, а также его имплантационный потенциал. Установлено, что дефектная экспрессия MUC1 в период "окна имплантации" может способствовать развитию имплантационной несостоятельности эндометрия [20, 21]. В проведенной нами работе в биоптатах участниц с неудачами ЭКО на фоне аденомиоза зафиксировано достоверное снижение экспрессии MUC1 (p<0,01) по сравнению с биоптатами фертильных женщин.

Эндометриальные пиноподии - уникальные выросты апикальной поверхности клеток эндометрия, изменяющиеся в течение менструального цикла. В многочисленных исследованиях было установлено, что пиноподии инициируют/регулируют адгезию и нидацию бластоцисты в эндометрий, а уменьшение их количества приводит не только к снижению рецептивности эндометрия, но и ассоциируется с неблагоприятными репродуктивными исходами [22-24]. В ходе настоящей работы также была установлена дефектная экспрессия пиноподий в ходе развития нерецептивного эндометрия.

Несмотря на неоднозначную связь между аденомиозом и бесплодием, разрушение нормальной архитектоники соединительной маточной зоны и функции миометрия, нарушение перистальтики матки и транспорта сперматозоидов, локальную гиперэстрогению, аномальную воспалительную реакцию в эутопическом эндометрии, оксидативный стресс и гиперваскуляризацию считают патогенетическими механизмами, которые потенциально снижают фертильность при аденомиозе и связаны с негативными репродуктивными исходами. Все эти факторы определяют приоритетный выбор программ вспомогательных репродуктивных технологий для пациенток, страдающих аденомиозом и инфертильностью. В целом, для получения достоверных данных о распространенности, патогенезе аденомиоз-ассоциированного бесплодия, а также о его репродуктивных исходах на фоне рассматриваемой нозологии необходимы дополнительные хорошо спланированные рандомизированные контролируемые исследования на большой выборке.

Заключение

Cтатистически значимо низкую экспрессию пиноподий на апикальной поверхности эндометриальных желез (в 1,9 раза, 30 vs 58%; p<0,01), а также снижение экспрессии MUC1 (в 1,6 раза, 32 vs 52%; р<0,01) следует считать одними из ключевых механизмов неудач имплантации у инфертильных женщин на фоне аденомиоза, что свидетельствует об асинхронной трансформации и имплантационной несостоятельности эндометрия.

References

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