Ооциты являются, возможно, важнейшим лимитирующим фактором репродукции человека, потому что в течение репродуктивного периода жизни женщины всего около 300-400 яйцеклеток овулируют, т.е. свыше 99,9% ооцитов подвергается запрограммированной клеточной гибели, или апоптозу, без возможности созревания, овуляции и оплодотворения.
На мышах показано, что первая волна апоптоза происходит на этапе герминативного синцития, содержащего оогонии. Предполагается, что сходный процесс происходит у человеческого эмбриона женского пола. Количество ооцитов у человека достигает максимального значения (7 млн) в середине гестации. Впоследствии те ооциты, которые не приобрели оболочку из гранулезных клеток, подвергаются апоптозу. Далее растущие фолликулы подвергаются атрезии по мере достижения ими антральной стадии, так что к моменту рождения у девочки присутствует 300-400 тыс. фолликулов, а к пубертату — всего около 200 тыс. .
Хотя апоптоз — наиболее распространенный исход для клеток, инициирующие факторы и механизмы апоптоза могут различаться в зависимости от того, на какой стадии развития клетки он происходит. В частности, апоптоз первичных ооцитов, происходящий до образования примордиальных фолликулов, является автономным, т.е. реализующимся за счет внутренних механизмов самого ооцита, в то время как ооциты растущих преантральных и антральных фолликулов гибнут вторично, в результате атрезии фолликулов, вызванной апоптозом гранулезных клеток.
Для объяснения столь высокой степени коэффициента гибели ооцитов было предложено множество гипотез, в том числе основанных на предположении, что элиминация герминативных клеток, содержащих хромосомные и иные дефекты, является приоритетной задачей видов. Тем не менее ни одна из гипотез не доказана, поэтому вопрос до сих пор остается открытым.
Влияние окружающей среды на ооциты. Кроме апоптоза, являющегося частью естественного развития, истощение пула ооцитов может стимулироваться факторами окружающей среды и генетической предрасположенностью, что клинически зачастую проявляется синдромами ПЯН или ранней менопаузы. К ооцитотоксичным факторам окружающей среды относятся хлорсодержащие соединения в составе пестицидов и компонентов промышленных производств, полициклические ароматические углеводороды табачного дыма и выхлопных газов, химиотерапевтические препараты (например, доксорубицин), которые инициируют церамидный путь апоптоза (церамид — липид, образующийся под действием кислой сфингомиелиназы).
Повреждающий эффект церамида подтверждается защитными свойствами его метаболита и антагониста, сфингозин-1-фосфата, который предотвращает апоптоз ооцитов при химиотерапии.
Генетические причины апоптоза ооцитов
Генетические модели мышей апоптоза ооцитов демонстрируют различные фенотипы: от субфертильности (т.е. небольшое количество потомства в помете или нечастые пометы) до ПЯН и бесплодия вследствие врожденной атрезии яичников. Генетические дефекты могут в основном быть обусловлены структурными аномалиями хромосом или анеуплоидией, дефектами Х-инактивации; мутациями отдельных генов, необходимых для оогенеза, фолликулогенеза или гонадогенеза; генными дефектами, затрагивающими механизмы апоптоза в яичнике. Примеры последних приведены в этой главе, остальные описаны в других главах.
Следует подчеркнуть, что апоптоз — общий финал при развитии дефектов, нарушающих оогенез.
Как и в случае с соматическими клетками, для поддержания «нормальной» скорости истощения ооцитов в них должны адекватно экспрессироваться про- и антиапоптотические белки. К защитным факторам относятся экспрессируемые в ооцитах и гранулезных клетках белки Вс1-2 и Bcl-х. Хотя у Bcl-2-дефицитных мышей отмечают нормальное количество потомства в помете, у них снижается количество примордиальных фолликулов и повышается число дефектных примордиальных фолликулов, содержащих гибнущие ооциты или не содержащих их вовсе.
У гипоморфных по Bcl-х мышей также существенно снижено количество примордиальных и первичных фолликулов, но патофенотип у них более выражен и фертильность существенно снижена. Таким образом, эти два гена необходимы для поддержания пула ооцитов и архитектоники фолликулов. В противоположность этому направленная гиперэкспрессия Вс1-2 гранулезными клетками проявляется интенсификацией фолликулогенеза, увеличением количества потомства в помете и возрастным повышением частоты развития опухолей из гранулезных клеток.
Самки мышей с дефицитом Вах фертильные и имеют больше примордиальных фолликулов по сравнению с мышами дикого типа, даже в позднем возрасте. Более того, они способны к суперовуляции в ответ на введение экзогенных гонадотропинов, причем такие ооциты дают жизнеспособные эмбрионы даже в позднем репродуктивном возрасте. Такие же результаты были получены на моделях мышей с делецией проапоптотического гена капсазы-2. Кроме того, в отсутствие капсазы-2 ооциты при воздействии на них химиотерапевтического препарата доксорубицина апоптозу не подвергались.
Эти данные указывают на необходимость дальнейших исследований, способных приблизить нас к лучшему пониманию и потенциальному увеличению репродуктивного периода жизни женщины. И, что самое важное, понимание механизмов регуляции апоптоза в клетках млекопитающих необходимо для разработки химиотерапевтических и других фармакологических препаратов, не нарушающих функции ооцитов и фолликулов.
