Эпигенетическая регуляция репродуктивного потенциала: от фолликулогенеза до имплантации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Эпигенетическая регуляция играет важную роль в процессах фолликуло- и оогенеза, овариальном ответе яичников на гормональную стимуляцию и имплантационном потенциале эмбриона в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). Такие эпигенетические модификации, как метилирование ДНК, (де)метилирование и (де)ацетилирование белков-гистонов, изменение уровней экспрессии некодирующих РНК, определяются как ключевые факторы, регулирующие функцию яичников и репродуктивные исходы. Изменения уровней экспрессии микро-РНК в фолликулярной жидкости и гранулезных клетках тесно связаны с процессом оогенеза, уровнем овариального резерва и имплантационным потенциалом эмбриона. Было показано, что miR-27a-3p и miR-15a-5p ассоциированы с нарушением работы гранулезных клеток и бедным ответом яичников на овариальную стимуляцию, в то время как глобальное гипометилирование ДНК связано со старением яичников. Эпигенетические изменения влияют на функцию яичников через пути, которые регулируют фолликулогенез и успешность имплантации. Необходимы дальнейшие исследования для определения путей практического применения эпигенетических модификаций в качестве маркеров для прогнозирования эффективности программ ВРТ и оптимизации ведения и лечения пациентов.

Заключение: Результаты обзора, который включал исследования последних лет, подчеркивают крайне важную значимость эпигенетических факторов для прогнозирования успеха программ ВРТ. Исследования предполагают, что эпигенетические биомаркеры и персонифицированная таргетная терапия на их основе – перспективное направление, нацеленное на индивидуализацию методов лечения бесплодия за счет модификации критериев культивирования эмбрионов, протоколов стимуляции яичников и параметров имплантационного потенциала.

Об авторах

Татьяна Сергеевна Амян

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: t_amyan@oparina4.ru
ORCID iD: 0009-0004-3772-2346

к.м.н., н.с., врач акушер-гинеколог 1-го гинекологического отделения института репродуктивной медицины

Россия, Москва

Полина Олеговна Пацкова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: p_patskova@oparina4.ru
ORCID iD: 0009-0005-6805-2944

аспирант, 1-е гинекологическое отделение института репродуктивной медицины

Россия, Москва

Никита Денисович Курушин

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: kurushinniko@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-9956-1724

аспирант, 1-е гинекологическое отделение института репродуктивной медицины

Россия, Москва

Анжелика Владимировна Тимофеева

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: v_timofeeva@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0003-2324-9653

к.б.н., заведующая лабораторией прикладной транскриптомики отдела системной биологии в репродукции института трансляционной медицины

Россия, Москва

Алла Анатольевна Гависова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: a_gavisova@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0003-4700-2786

д.м.н., в.н.с., заведующая 1-м гинекологическим отделением института репродуктивной медицины

Россия, Москва

Список литературы

  1. Yu X., Xu J., Song B., Zhu R., Liu J., Liu Y.F. et al. The role of epigenetics in women’s reproductive health: The impact of environmental factors. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2024; 15: 1399757. https://dx.doi.org/10.3389/fendo.2024.1399757
  2. Saftić Martinović L., Mladenić T., Lovrić D., Ostojić S., Dević Pavlić S. Decoding the epigenetics of infertility: mechanisms, environmental influences, and therapeutic strategies. Epigenomes. 2024; 8(3): 34. https://dx.doi.org/10.3390/epigenomes8030034
  3. Marsh M.L., Oliveira M.N., Vieira-Potter V.J. Adipocyte metabolism and health after the menopause: the role of exercise. Nutrients. 2023; 15(2): 444. https://dx.doi.org/10.3390/nu15020444
  4. Nitsch S., Zorro Shahidian L., Schneider R. Histone acylations and chromatin dynamics: concepts, challenges, and links to metabolism. EMBO Rep. 2021; 22(7): e52774. https://dx.doi.org/10.15252/embr.202152774
  5. Wang J., Sun X., Yang Z., Li S., Wang Y., Ren R. et al. Epigenetic regulation in premature ovarian failure: a literature review. Front. Physiol. 2023; 13: 998424. https://dx.doi.org/10.3389/fphys.2022.998424
  6. Gong F., Miller K.M. Histone methylation and the DNA damage response. Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2019; 780: 37-47. https://dx.doi.org/10.1016/ j.mrrev.2017.09.003
  7. Zama A.M., Uzumcu M. Epigenetic effects of endocrine-disrupting chemicals on female reproduction: an ovarian perspective. Front. Neuroendocrinol. 2010; 31(4): 420-39. https://dx.doi.org/10.1016/j.yfrne.2010.06.003
  8. Сыркашева А.Г., Долгушина Н.В., Яроцкая Е.Л. Влияние антропогенных химических веществ на репродукцию. Акушерство и гинекология. 2018; 3: 16-21. [Syrkasheva A.G., Dolgushina N.V., Yarotskaya E.L. The effect of anthropogenic chemicals on reproduction. Obstetrics and Gynecology. 2018; (3): 16-21 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.3.16-21
  9. Tricotteaux-Zarqaoui S., Lahimer M., Abou Diwan M., Corona A., Candela P., Cabry R. et al. Endocrine disruptor chemicals exposure and female fertility declining: from pathophysiology to epigenetic risks. Front. Public Health. 2024; 12: 1466967. https://dx.doi.org/10.3389/fpubh.2024.1466967
  10. Сыркашева А.Г., Киндышева С.В., Стародубцева Н.Л., Франкевич В.Е., Долгушина Н.В. Бисфенол А в организме пациенток с бесплодием: влияние на результаты программ вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2021; 5: 113-20. [Syrkasheva A.G., Kindysheva S.V., Starodubtseva N.L., Frankevich V.E., Dolgushina N.V. Bisphenol A in infertile patients: impact on assisted reproductive technologies outcomes. Obstetrics and Gynecology. 2021; (5): 113-20 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.5.113-120
  11. Shi Y.Q., Zhu X.T., Zhang S.N., Ma Y.F., Han Y.H., Jiang Y. et al. Premature ovarian insufficiency: a review on the role of oxidative stress and the application of antioxidants. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2023; 14: 1172481. https://dx.doi.org/10.3389/fendo.2023.1172481
  12. Throwba H.P.K., Unnikrishnan L., Pangath M., Vasudevan K., Jayaraman S., Li M. et al. The epigenetic correlation among ovarian cancer, endometriosis, and PCOS: a review. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2022; 180: 103852. https:// dx.doi.org/10.1016/j.critrevonc.2022.103852
  13. Mani S., Srivastava V., Shandilya C., Kaushik A., Singh K.K. Mitochondria: the epigenetic regulators of ovarian aging and longevity. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2024; 15: 1424826. https://dx.doi.org/10.3389/ fendo.2024.1424826
  14. Ju W., Zhao Y., Yu Y., Zhao S., Xiang S., Lian F. Mechanisms of mitochondrial dysfunction in ovarian aging and potential interventions. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2024; 15: 1361289. https://dx.doi.org/10.3389/ fendo.2024.1361289
  15. Xiao C., Fan T., Zheng Y., Tian H., Deng Z., Liu J. et al. H3K4 trimethylation regulates cancer immunity: a promising therapeutic target in combination with immunotherapy. J. Immunother. Cancer. 2023; 11(8): e005693. https:// dx.doi.org/10.1136/jitc-2022-005693
  16. Wu J., Liu Y., Song Y., Wang L., Ai J., Li K. Aging conundrum: a perspective for ovarian aging. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2022; 13: 952471. https:// dx.doi.org/10.3389/fendo.2022.952471
  17. Wang L., Xu Z., Khawar M.B., Liu C., Li W. The histone codes for meiosis. Reproduction. 2017; 154(3): R65-79. https://dx.doi.org/10.1530/REP-17-0153
  18. Ratti M., Lampis A., Ghidini M., Salati M., Mirchev M.B., Valeri N. et al. MicroRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs) as new tools for cancer therapy: first steps from bench to bedside. Target. Oncol. 2020; 15(3): 261-78. https://dx.doi.org/10.1007/s11523-020-00717-x
  19. Shen X., Chen C., Wang Y., Zheng W., Zheng J., Jones A.E. et al. Role of histone variants H2BC1 and H2AZ.2 in H2AK119ub nucleosome organization and polycomb gene silencing. bioRxiv. 2024: Preprint. https://dx.doi.org/ 10.1101/2024.01.16.575234
  20. Usman M., Li A., Wu D., Qinyan Y., Yi L.X., He G. et al. The functional role of lncRNAs as ceRNAs in both ovarian processes and associated diseases. Noncoding RNA Res. 2023; 9(1): 165-77. https://dx.doi.org/10.1016/ j.ncrna.2023.11.008
  21. ElMonier A.A., El-Boghdady N.A., Fahim S.A., Sabry D., Elsetohy K.A., Shaheen A.A. LncRNA NEAT1 and MALAT1 are involved in polycystic ovary syndrome pathogenesis by functioning as competing endogenous RNAs to control the expression of PCOS-related target genes. Noncoding RNA Res. 2023; 8(2): 263-71. https://dx.doi.org/10.1016/j.ncrna.2023.02.008
  22. Loubalova Z., Konstantinidou P., Haase A.D. Themes and variations on piRNA-guided transposon control. Mob. DNA. 2023; 14(1): 10. https:// dx.doi.org/10.1186/s13100-023-00298-2
  23. Azhar S., Dong D., Shen W.J., Hu Z., Kraemer F.B. The role of miRNAs in regulating adrenal and gonadal steroidogenesis. J. Mol. Endocrinol. 2020; 64(1): R21-43. https://dx.doi.org/10.1530/JME-19-0105
  24. Sahafnejad Z., Ramazi S., Allahverdi A. An update of epigenetic drugs for the treatment of cancers and brain diseases: a comprehensive review. Genes. 2023; 14(4): 873. https://dx.doi.org/10.3390/genes14040873
  25. Rapani A., Nikiforaki D., Karagkouni D., Sfakianoudis K., Tsioulou P., Grigoriadis S. et al. Reporting on the role of miRNAs and affected pathways on the molecular backbone of ovarian insufficiency: a systematic review and critical analysis mapping of future research. Front. Cell Dev. Biol. 2021; 8: 590106. https://dx.doi.org/10.3389 fcell.2020.590106
  26. Zhang K., Zhong W., Li W.P., Chen Z.J., Zhang C. miR-15a-5p levels correlate with poor ovarian response in human follicular fluid. Reproduction. 2017; 154(4): 483-96. https://dx.doi.org/10.1530/REP-17-0157
  27. Eisenberg I., Nahmias N., Novoselsky Persky M., Greenfield C., Goldman-Wohl D., Hurwitz A. Elevated circulating micro-ribonucleic acid (miRNA)-200b and miRNA-429 levels in anovulatory women. Fertil. Steril. 2017; 107(1): 269-75. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.10.003
  28. Chen C.H., Lu F., Yang W.J., Yang P.E., Chen W.M., Kang S.T. et al. A novel platform for discovery of differentially expressed microRNAs in patients with repeated implantation failure. Fertil. Steril. 2021; 116(1): 181-8. https:// dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.01.055
  29. Wang M., Sun J., Xu B., Chrusciel M., Gao J., Bazert M. et al. Functional characterization of MicroRNA-27a-3p expression in human polycystic ovary syndrome. Endocrinology. 2018; 159(1): 297-309. https://dx.doi.org/10.1210/en.2017-00219
  30. Battaglia R., Musumeci P., Ragusa M., Barbagallo D., Scalia M., Zimbone M. et al. Ovarian aging increases small extracellular vesicle CD81+ release in human follicular fluid and influences miRNA profiles. Aging. 2020; 12(12): 12324-41. https://dx.doi.org/10.18632/aging.103441
  31. Li L., Shi X., Shi Y., Wang Z. The signaling pathways involved in ovarian follicle development. Front. Physiol. 2021; 12: 730196. https://dx.doi.org/10.3389/fphys.2021.730196
  32. Тимофеева A.В., Федоров И.С., Савостина Г.В., Екимов А.Н., Перминова С.Г. Количественный анализ piwiРНК в среде культивирования эуплоидных и анеуплоидных бластоцист как вспомогательный способ отбора качественного эмбриона для переноса в полость матки в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2023; 11: 115-30. [Timofeeva A.V., Fedorov I.S., Savostina G.V., Ekimov A.N., Perminova S.G. Quantitative analysis of piwiRNAs in the culture medium of euploid and aneuploid blastocysts as an additional method of selecting a high-quality embryo for transfer to the uterine cavity in assisted reproductive technology programs. Obstetrics and Gynecology. 2023; (11): 115-30 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2023.180
  33. Joseph D.B., Strand D.W., Vezina C.M. DNA methylation in development and disease: An overview for prostate researchers. Am. J. Clin. Exp. Urol. 2018; 6(6): 197-218.
  34. Tang Y., Gan H., Wang B., Wang X., Li M., Yang Q. et al. Mediating effects of DNA methylation in the association between sleep quality and infertility among women of childbearing age. BMC Public Health. 2023; 23(1): 1802. https://dx.doi.org/10.1186/s12889-023-16681-w
  35. Chen W., Dong L., Wei C., Wu H. Role of epigenetic regulation in diminished ovarian reserve. J. Assist. Reprod. Genet. 2024; 42(2): 389-403. https:// dx.doi.org/10.1007/s10815-024-03301-8
  36. Glaviano A., Foo A.S.C., Lam H.Y., Yap K.C.H., Jacot W., Jones R.H. et al. PI3K/AKT/mTOR signaling transduction pathway and targeted therapies in cancer. Mol. Cancer. 2023; 22(1): 138. https://dx.doi.org/10.1186/s12943-023-01827-6
  37. Pelosi E., Omari S., Michel M., Ding J., Amano T., Forabosco A. et al. Constitutively active Foxo3 in oocytes preserves ovarian reserve in mice. Nat. Commun. 2013; 4: 1843. https://dx.doi.org/10.1038/ncomms2861
  38. Olsen K.W., Castillo-Fernandez J., Chan A.C., la Cour Freiesleben N., Zedeler A., Bungum M. et al. Identification of a unique epigenetic profile in women with diminished ovarian reserve. Fertil. Steril. 2021; 115(3): 732-41. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2020.09.009
  39. Liu R., Wu J., Guo H., Yao W., Li S., Lu Y. et al. Post-translational modifications of histones: Mechanisms, biological functions, and therapeutic targets. MedComm. 2023; 4(3): e292. https://dx.doi.org/10.1002/mco2.292
  40. Handy D.E., Castro R., Loscalzo J. Epigenetic modifications: basic mechanisms and role in cardiovascular disease. Circulation. 2011; 123(19): 2145-56. https://dx.doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.110.956839
  41. Zhu Z., Xu W., Liu L. Ovarian aging: Mechanisms and intervention strategies. Med. Rev. 2022; 2(6): 590-610. https://dx.doi.org/10.1515/mr-2022-0031
  42. Xue P., Zhou W., Fan W., Jiang J., Kong C., Zhou W. et al. Increased METTL3-mediated m6A methylation inhibits embryo implantation by repressing HOXA10 expression in recurrent implantation failure. Reprod. Biol. Endocrinol. 2021; 19(1): 187. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-021-00872-4
  43. Sciorio R., El Hajj N. Epigenetic risks of medically assisted reproduction. J. Clin. Med. 2022; 11(8): 2151. https://dx.doi.org/10.3390/jcm11082151
  44. Yang S.C., Park M., Hong K.H., La H., Park C., Wang P. et al. CFP1 governs uterine epigenetic landscapes to intervene in progesterone responses for uterine physiology and suppression of endometriosis. Nat. Commun. 2023; 14(1): 3220. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-39008-0
  45. MacLean J.A., Hayashi K. Progesterone actions and resistance in gynecological disorders. Cells. 2022; 11(4): 647. https://dx.doi.org/10.3390/ cells11040647
  46. Sindik N., Pereza N., Dević Pavlić S. Epigenetics of oogenesis. Arch. Gynecol. Obs. 2024; 311(2): 183-90. https://dx.doi.org/10.1007/s00404-024-07882-8
  47. Chico-Sordo L., García-Velasco J.A. MicroRNAs as biomarkers and therapeutic targets in female infertility. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25(23): 12979. https:// dx.doi.org/10.3390/ijms252312979
  48. Тимофеева А.В., Федоров И.С., Гохберг Я.А., Калинина Е.А. Оценка рецептивности эндометрия по уровню малых некодирующих РНК в маточном аспирате у женщин на фоне циклической гормональной терапии. Акушерство и гинекология. 2023; 7: 90-102. [Timofeeva A.V., Fedorov I.S., Gokhberg Ya.A., Kalinina E.A. Evaluation of endometrial receptivity using the level of small non-coding RNAs in uterine aspirate from women undergoing cyclic hormone therapy. Obstetrics and Gynecology. 2023; (7): 90-102 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/ aig.2023.110
  49. Шамина М.А., Тимофеева А.В., Калинина Е.А. Малые некодирующие РНК и их потенциальная роль в оценке фертильности супружеской пары в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2019; 11: 33-9. [Shamina M.A., Timofeeva A.V., Kalinina E.A. Small non-coding RNAs and their potential role in assessing the fertility of a married couple in assisted reproductive technology programs. Obstetrics and Gynecology. 2019; (11): 33-9 (in Russian)]. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.11.33-39
  50. Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т. Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2019; 6: 79-86. [Timofeeva A.V., Kalinina E.A., Drapkina Yu.S., Chagovets V.V., Makarova N.P., Sukhikh G.T. Embryo quality assessment by the small noncoding RNA expression profile in an embryo culture medium in assisted reproductive technology programs. Obstetrics and Gynecology. 2019; (6): 79-86 (in Russian)]. http://dx.doi.org/10.18565/ aig.2019.6.79-86

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».