Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН

Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,

3.3.3.1. Паратгормон-родственный белок в плодных тканях

ПТГрП обильно экспрессируется во всех гестационных тканях и имеет большое значение в развитии плода. ПТГрП экспрессируется в изобилии во всех человеческих эмбриональных и гестационных тканях во время развития (Moniz C. et al., 1990; Moseley J.M. et al., 1991; Ferguson J.E. et al., 1992, Bowden S.J. et al., 1994; Emly J.F. et al., 1994; Farrugia W. et al., 2000). Концентрации ПТГрП в маточно-плацентарной единице возрастают во время поздней гестации у людей, когда рост плода и аккреция кальция максимальны (Wlodek M.E. et al., 1995; Curtis N.E. et al., 1997).

ПТГрП способен связываться с ПТГ/ПТГрП-рецептором участвуя в эпителиально-мезенхимальном сигнальном взаимодействии, чтобы индуцировать дифференцировку и морфогенез во время эмбрионального развития (Wysolmerski J.J. et al., 1998; Rubin L.P. et al., 2004). У людей экспрессия ПТГрП была обнаружена во всех эмбриональных и гестационных тканях во время развития (Moniz C. et al., 1990; Moseley J.M. et al., 1991). ПТГрП обильно экспрессируется в эмбриональных мембранах и амниотической жидкости (Ferguson J.E. et al., 1992, 2000; Emly J.F. et al., 1994; Curtis N.E. et al., 1997, 1998b). Экспрессия ПТГрП наибольшая в амнионе по сравнению с другими внутриматочными тканями и высокие концентрации ПТГрП в амниотической жидкости могут влиять на плаценту и плод в паракринном режиме (Wlodek et al., 1995). Содержание ПТГрП в амниотическая жидкости 10-кратно превышает его концентрацию как в материнской, так и в эмбриональной плазме крови (Farrugia W. et al., 2000). Однако, фетальная плазма имеет более высокую концентрацию ПТГрП, чем плазма материнской крови.

В работе Bowden S.J. et al., (1994) представлены результаты исследования количественного определения и сравнения распределения ПТГрП в тканях, полученных в течение периода после спонтанных родов или после кесарева сечения. У женщин без самопроизвольных родов в амнионе, покрывающем плаценту, была обнаружена иммунореактивность ПТГрП (1-86) и (37-67). У женщин рожавших спонтанно концентрация ПТГрП (1-86) в децидуальной оболочке, выстилающей полость матки, обратно коррелировала с интервалом между разрывом мембран и завершением родов. Концентрация ПТГрП (1-86) была ниже в плаценте, чем в хорионе и амнионе, а во всех тканях концентрации ПТГрП (1-34) и (37-67) были достоверно выше, чем ПТГрП (1-86). Концентрация ПТГрП (1-86) была высокой в амниотической жидкости в срочной гестации, хотя в плазме материнской и пуповинной крови его уровни были только незначительно увеличены. Исследование молекулярных форм ПТГрП, присутствующих в тканях и амниотической жидкости, подтвердило его молекулярную гетерогенность и позволило авторам предположить, что посттрансляционная модификация протеина является тканеспецифичной и происходит как на амино-, так и на карбокси-доменах.

Взаимосвязь ПТГрП с преждевременными родами изучили Ramirez M.M. et al. (1995). Используя специфические антитела к N-терминальному домену ПТГрП (1-36) который обладает релаксантной активностью в отношении гладких мышц и срединному домену ПТГрП (67-86), который, как сообщалось, изменяет плацентарный перенос кальция, определяли изменения уровней и локализации пептидов в плаценте и мембранах, которые могли бы указывать на их биологическую активность и роль в течение периода гестации и преждевременных родов. Плацента и эмбриональные мембраны были исследованы с использованием иммуногистохимии у пациенток с преждевременным родоразрешением, у пациенток после кесарева сечения и у женщин после спонтанных родов доношенной беременности. Иммунореактивные ПТГрП (1-34) и ПТГрП (67-86) были локализованы в эпителиальных клетках амниона, хорионических трофобластах, децидуальных клетках и плацентарных синцитиотрофобластах. Интенсивное иммуноокрашивание наблюдалось для ПТГрП (67-86), но не для ПТГрП (1-34) в эндотелиальной оболочке ворсистых капилляров. Окрашивание иммунореактивного ПТГрП (1-34) было ниже в плаценте и эмбриональных мембранах пациенток с преждевременным родоразрешением по сравнению с пациентками у которых было выполнено кесарево сечение. Напротив, не было разницы в интенсивности окрашивания ПТГрП [67–86] между всеми группами исследованных пациенток. Эти результаты, показывающие дифференциальную локализацию ПТГрП (1-34) и ПТГрП (67-86), предполагают клеточную специфическую обработку предшественника ПТГрП в плаценте человека.

Целями исследования Curtis N.E. et al., (1997) были: определение тканеспецифической и временной экспрессии мРНК ПТГрП и иммунореактивного ПТГрП в человеческих гестационных тканях, а также определение влияние родов на экспрессию ПТГрП. Исследовали ткани у женщин, проходящих плановое кесарево сечение (до родов), кесарево сечение во время спонтанного начала родов и женщин со спонтанными родами и нормальными естественными их завершениями. В амнионе над плацентой, отраженном амнионе и в хориодецидуа, как относительная плотность мРНК ПТГрП, так и иммунореактивный белок были значительно увеличены в поздних сроках гестации по сравнению с преждевременными родами. Кроме того, как ПТГрП, так и его мРНК были значительно увеличены в амнионе над плацентой по сравнению с отраженным амнионом. Значительное повышение регуляции мРНК ПТГрП и белка в эмбриональных мембранах в доношенные сроки гестации по сравнению с недоношенными предполагает важную роль этого протеина в поздней человеческой беременности.

Во время человеческой беременности рецепторы ПТГ/ПТГрП, продуцируются тканями матки, плаценты, эмбриональных мембран (амнион и хорион) и развивающихся плодов. ПТГрП альтернативный мРНК-сплайсинг приводит к расшифровке транскриптов, которые кодируют три изоформы ПТГрП и идентифицированы в амнионе. Утероплацентарная экспрессия ПТГрП является наибольшей в амнионе и резко возрастает во время поздней беременности. В последующем исследовании Curtis N.E., et al., (1998) определяли экспрессию мРНК рецептора ПТГ/ПТРП на досрочных и срочных гестациях и выявляли альтернативные образцы сплайсинга в плаценте, амнионе и хориодецидуа на досрочных и срочных гестациях. Экспрессия мРНК рецептора ПТГ/ПТГрП не различалась между типами тканей и не изменялась с развитием беременности. Напротив, экспрессия ПТГрП в тех же тканях возрастала с увеличением сроков беременности и была значительно выше в амнионе, чем в плаценте и хориодецидуа. Таким образом, ПТГрП, хотя и продуцируется преимущественно в амнионе, может действовать в амнионе и других тканях, включая плаценту, хориодецидуа и миометрий. В амнионе над плацентой транскрипты, кодирующие ПТГрП (1-139) и (1-173), были обнаружены в некоторых досрочных и во всех образцах нормальных сроков гестации, а те, которые кодируют ПТГрП (1-141), были обнаружены во всех образцах. Аналогичные результаты были получены для отраженного амниона. В плаценте и хориодецидуа транскрипты ПТГрП (1-139) и (1-173) не выявлялись или были очень низкого уровня. Транскрипты ПТГрП (1-141) были обнаружены в некоторых образцах плаценты и хориодецидуа. В итоге, транскрипты, кодирующие ПТГрП (1-141),
оказались более выраженными, чем кодирующие ПТГрП (1-139) или (1-173). Однако повышающая регуляция экспрессии ПТГрП в амнионе может включать в себя каждый из альтернативных путей 3′-мРНК-сплайсинга, поскольку транскрипты для каждой изоформы оказались более последовательно выраженными в полносрочных гестациях.

Исследование содержания ПТГрП в амниотической жидкости человека во время беременности и во время родов позволило установить, что концентрации ПТГрП в амниотической жидкости, полученной у нерожавших самопроизвольно женщин, были значительно ниже при сроках гестации (15–36 недель, 14,1 ± 2,5 пмоль/л), чем при сроке (37–42 недели, 39,3 ± 7,6 пмоль/л). Концентрации ПТГрП в амниотической жидкости, получаемой у рожавших женщин, также были значительно ниже при недоношенной беременности (27–36 недель, 12,2 ± 4,7 пмоль/л), чем при нормально доношенной (37–42 недели, 63. 8 ± 19,6 пмоль/л). Концентрации ПТГрП в плаценте и амниотической жидкости повышаются во время поздней гестации у людей, когда рост плода максимален, по сравнению с недоношенной беременностью. Физиологическое значение повышенных концентраций ПТГрП в амниотической жидкости еще не установлено, но данные согласуются с предположением о том, что ПТГрП играет роль в функционировании эмбриональных мембран во время поздней гестации. (Wlodek M.E. et al., 1995; Curtis N.E. et al., 1997).

ПТГрП обнаружен в трофектодерме во время образования бластоцисты. ПТГрП из трофектодермы действует на рецептор ПТГ/ПТГрП в примитивной энтодерме клеток, индуцирующих дифференцировку и расслаивание базальной мембраны (Van deStolpe et al., 1993; Murray P., Edgar D., 2001). ПТГрП продуцируется в децидуальных клетках, окружающих эмбрион при имплантации, увеличивает образование бластоцисты и рост in vitro (Nowak R. et al., 1999; Guo I. et al., 2012).

Во время развития беременности уменьшается экспресия мРНК ПТГ/ПТГрП-рецептора, но увеличивается продукция мРНК ПТГрП в маточных артериях. Система ПТГрП/ПТГ/ПТГрП-рецептор сосудистой системы матки адаптируется во время беременности обепечивая участие ПТГрП в регуляции локальной гемодинамики посредством вазорелаксации сосудистых структур, поддерживая адекватное кровоснабжение во время гестации (Mandsager N.et al., 1994). Роль ПТГрП во время беременности и в перинатальном периоде исследовали Seki K. et al. (1994). Уровни ПТГрП в пуповинной сыворотке крови были выше, чем в материнской крови, а содержание ПТГрП в крови из пуповинных артерий было выше уровня этого белка в венозной пуповинной крови. Более высокие уровни ПТГрП в пуповинной артериальной крови, чем в пуповинной венозной крови, рассматриваются авторами как свидетельство того, что основным источником ПТГрП пуповинной крови может быть плод.

В исследовании проведенном Hirota Y., et al. (1997) определяли уровни содержания ПТГрП в плазме у небеременных женщин, нормальных беременных женщин в каждом триместре, через 1 месяц после родов у женщин с использованием разных методов кормления новорожденных и в пупочной венозной крови. Средние уровни ПТГрП плазмы, составляли 1,04 ± 0,11 пмоль/л у небеременных женщин, 1,06 ± 0,19 пмоль/л у беременных женщин в первом триместре, 1,10 ± 0,19 пмоль/л у беременных женщин во втором триместре и 1,17 ± 0,16 пмоль/л у беременных женщин в третьем триместре. Через 1 месяц после родов уровень ПТГрП, составил 1,25 ± 0,23 пмоль/л у женщин, кормящих грудью, 1,17 ± 0,16 пмоль/л, у женщин со смешанным кормлением и 1,03 ± 0,16 пмоль/л у женщин, кормящих бутылочками. Уровень ПТГрП из пупочной вены, составил 1,33 ± 0,32 пмоль/л. Средний уровень ПТГрП в плазме крови увеличивался на протяжении всей беременности, был наиболее высоким в третьем триместре и был тесно связан с особенностями грудного вскармливания через 1 месяц после родов. Уровень ПТГрП в пупочной венозной крови был значительно выше, чем в любых группах беременных женщин. Авторы пришли к выводу, что ПТГрП, продуцируемый в фетоплацентарной единице, а также в молочных железах, может достигать материнского кровообращения.

Проспективное продольное исследование кальций-регулирующих гормонов и ПТГрП при нормальной беременности и в послеродовом периоде у женщин, не страдающих дефицитом витамина D было проведено в Саудовской Аравии (Ardawi M.S et al., 1997). В сыворотке крови в разные сроки беременности и через 6 недель после родов определяли концентрацию сывороточного кальцидиола и кальцитриола, паратиреоидного гормона, ПТГрП, кальцитонина, остеокальцина, плацентарного лактогена человека, пролактина, белка, связывающего витамин D, щелочной фосфатазы, кальция, фосфата и магния. Контрольная группа небеременных женщин была включена для сравнительных целей. Концентрация ПТГрП увеличивалась во время беременности с 0,81 ± 0,12 пмоль/л в первом триместре до 2,01 ± 0,22 пмоль/л к концу третьего триместра гестациии и продолжала увеличиваться в послеродовой период (2,63 ± 0,15 пмоль/л). Значительные положительные корреляции были зафиксированы в разные сроки беременности между концентрацией ПТГрП и щелочной фосфатазой, между ПТГрП и кальцитриолом, остеокальцином и пролактином. Авторы полагают, что выявленные изменения в содержании ПТГрП в сыворотке крови во время беременности и в послеродовом периоде, свидетельствуют о том, что плацента (во время беременности) и молочные железы (в послеродовом периоде) являются основными источниками ПТГрП.

Bruns M.E., et al. (1995) в исследовании с использованием моноклональных антител обнаружили иммунореактивный ПТГрП в амниотических эпителиальных клетках и в некоторых фибробластоподобных клетках, встроенных в внеклеточный матрикс амниона. ПТГрП также был выявленен в хорионе в слоях фибробластов и трофобластов и в децидуальной оболочке. Ультраструктурно иммуноглобулиновые частицы были равномерно распределены по всем амниотическим эпителиальным клеткам и присутствовали в апикальных микроворсинках и около базальных мембран. В электронномикроскопмческих исследованиях цитотрофобласта хориона были обнаружены свободно диспергированные иммуноглобулированные частицы ПТГрП, без упаковки в секреторные гранулы. В ткани амниона были обнаружены низкие уровни мРНК ПТГ/ПТГрП-рецептора.

ПТГрП был обнаружен в трофоэктодерме и в клетках, выстилающей полость бластоцели уже на стадии восьми клеток в мышином эмбрионе (Van de Stolpe A. et al., 1993). У крыс мРНК ПТГрП выявляется в клетках трофобласта на 7–8 день беременности, на 18–19 день в эпителиальных клетках зубных листовых пластинок и волосяных фолликулов, на 16 день в ткани легких и на 17–19 день в надхрящнице (Senior P.V. et al., 1991). Во время развития плода у крыс (15–20 дней беременности) ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептор были обнаружены не только в скелете, но и во многих внескелетных эмбриональных тканях плода, таких как сосудистое сплетение, уши, легкие, зубные почки, сердце и кожа. В этих экстраскелетных тканях экспрессия мРНК ПТГрП обнаружена, главным образом, в эпителиальных клетках, тогда как мРНК рецептора, главным образом, в соседних мезенхимных клетках. В эндохондральных костях эти два гена экспрессировались преимущественно в дискретных, но в основном соседних областях, хотя локализация этих двух мРНК изменялась на этапах развития. Паттерны экспрессии ПТГрП и мРНК его рецепторов во время развития плода свидетельствуют о вероятной роли ПТГрП в качестве паракринного фактора и его участии в эпителиально-мезенхимальных взаимодействиях. (Lee K., et al., 1995). Аналогичные профили экспрессии ПТГрП были выявлены у человеческого плода (Dunne F.P. et al., 1994; Moniz C. et al., 1990; Moseley J.M. et al., 1991). В тканях человеческого плода иммунореактивность ПТГрП была идентифицирована в эпителии кожи, бронхов, поджелудочной железы, глотки, кишечника, желудка и почечной лоханки. Щитовидная железа и паращитовидные железы, которые развиваются из эпителиальных истоков, также окрашиваются положительно для ПТГрП, как и собирающие трубочки почки, ткань надпочечника, скелетные и гладкие мышцы. Иммунореактивность ПТГрП также была расположена при развитии длинных костей и костей свода черепа, где она может иметь отношение к костному метаболизму во время развития плода.

Идентификация специфической иммунореактивности ПТГрП в фетальном эпителии согласуется с продуцированием ПТГрП раковыми образованиями эпителиального происхождения и подтверждает гипотезу о том, что этот протеин может играть роль в эпителиальном росте и дифференцировке (Moseley J.M. et al., 1991). мРНК ПТГрП обнаруживается в синцитиотрофобластном и цитотрофобластном слоях в первом триместре беременности, и в клетках эктодермы бессосудистого амниона (Dunne F.P. et al., 1994). Эктодермальные ткани сильно экспрессирующие ПТГрП на 7–8 неделях, включают эпидермис, ушную плакоду и зубную почку; энтодермальные ткани включают легкие, печень, поджелудочную железу, желудок, кишечник и заднюю кишку; в то время как ткани, мезодермального происхождение включают надхрящницу и развивающиеся почки. В более поздние сроки гестации (18–20 недель беременности), экспрессия ПТГрП проявляется в сердечных и скелетных мышцах, гладких мышцах сосудов, нервных тканях, и в зачатках конечностей и свода черепа, соответственно (Moniz C. et al., 1990; Dunne F.P. et al., 1994; Moseley J.M. et al., 1991). Zhao Q. et al. (2002) в экспериментах на куриных эмбрионах установили, что до появления скелетных тканей ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептор были совместно продуцированы клетками различных тканей. Данное исследование демонстрирует, что множественные типы клеток в процессе формирования челюсти развивающегося цыпленка экспрессируют ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептор. Ткани, которые экспрессировали ПТГрП и его рецептор в течение изученного периода времени, включали недифференцированные мезенхимальные клетки, эпителиальные клетки в эктодерме, клетках скелетных мышц и периферической нервной ткани. Гистогенез хряща и кости в нижней челюсти сопровождался появлением тканеспецифических клеток, которые экспрессировали ПТГрП и его рецептор. Гиалиновый хрящ впервые наблюдался у шестидневного эмбриона, когда многие, но не все хондробласты содержали ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептор. На восьмой день эмбриогенеза ПТГрП и PTHR1 не были обнаружены в хондроцитах, но были выявлены в перихондрии. Авторы продемонстрировали, что ПТГрП и PTHR1 ко-экспрессируются экстраскалетными и скелетными клетками до и во время гистогенеза скелетной ткани и что ПТГрП может влиять на гистогенез скелетной ткани, влияя на дифференциацию мезенхимальных клеток нижней челюсти на хондробласты и остеобласты. На этом этапе развития эмбриона мишенями для действия ПТГрП в нижней челюсти были эпителиальные клетки, клетки скелетных мышц и недифференцированные мезенхимальные клетки.