Marcatori di ricettività e applicazioni cliniche
La valutazione della ricettività endometriale è drasticamente cambiata dall’istituzione dei criteri di Noyes per la datazione istologica nel 1950 . Una volta messo in discussione il significato clinico dei criteri patologici, una comprensione più dettagliata delle vie biochimiche influenzate dagli ormoni steroidei durante il ciclo mestruale ha portato a nuovi obiettivi per identificare la ricettività endometriale . Inizialmente, sono state analizzate singole molecole. Con l’avvento della tecnologia microarray e massicciamente parallelo, next generation RNA sequencing, grandi quantità di molecole possono essere analizzati allo stesso tempo per dare un quadro molto più completo dell’ambiente endometriale .
Le citochine sono coinvolte in molti processi dei cicli ovarico ed endometriale e hanno dimostrato di svolgere un ruolo critico nell’impianto. Il fattore inibitorio di leucemia (LIF) è un membro della famiglia IL-6 e la sua espressione è stata dimostrata nell’epitelio endometriale umano durante la metà alla fase tardiva – secretoria . Nelle donne di comprovata fertilità, le biopsie endometriali hanno dimostrato che l’espressione di mRNA LIF è aumentata dal giorno 18 al giorno 28, con un picco al giorno 20, e ha mostrato un corrispondente aumento di 2,2 volte nella secrezione di proteine LIF tra la fase proliferativa e secretoria . IL-6, un’altra citochina espressa nell’endometrio mostra un pattern temporale regolato durante tutto il ciclo mestruale con i livelli più alti rilevati durante la fase luteale. I livelli di mRNA IL – 6 aumentano progressivamente durante la fase secretoria medio-tardiva e la proteina IL-6 è stata fortemente espressa nelle cellule epiteliali luminali e ghiandolari durante la finestra di impianto. La proteina è fortemente pronunciata. La proteina morfogenica ossea 2 (BMP2), un membro della superfamiglia TGF-β, viene rilevata per la prima volta nello stroma che circonda il sito di attacco della blastocisti durante la fase mid-secretoria. BMP2 è considerato un regolatore critico della decidualizzazione a causa del suo ruolo nella regolazione della proliferazione e della differenziazione, nonché della sua espressione durante il periodo di impianto .
Il liquido amniotico contiene concentrazioni molto elevate (~5 µg/ml) di prolattina (PRL), che è prodotta dalla decidua. È stato determinato che la produzione di PRL endometriale inizia intorno al giorno 22 del ciclo e i livelli aumentano durante la gravidanza. Allo stesso modo, alti livelli di IGFBP-1 e LEFTY2 sono prodotti dall’endometrio di fase secretoria in risposta al progesterone e l’espressione di questi può essere ricapitolata in vitro. Data la loro abbondanza e produzione durante il ciclo mestruale, queste proteine servono come potenziali marcatori per la ricettività endometriale, anche se l’utilità clinica non è ancora chiara .
Le prostaglandine (PGs) hanno dimostrato di svolgere un ruolo cruciale per il successo dell’impianto embrionale a causa delle loro proprietà vasoattive. La generazione di PGs dall’acido arachidonico legato alla membrana è ottenuta dalla fosfolipasi citosolica A2 (cPLA2) e dalla cicloossigenasi (COX). Studi su topi femmina privi di enzimi CPLA2 o COX-2 hanno dimostrato il ruolo vitale della PGs nell’impianto. PGE2 e pgf2aespressione è stata rilevata nell’endometrio umano in tutte le fasi del ciclo mestruale, ma è stata ridotta durante la fase secretoria tardiva .
Diverse integrine sono state identificate come possibili marcatori della ricettività uterina e sono state osservate per subire alterazioni nell’epitelio e nella decidua durante l’impianto. La co-espressione degli eterodimeri α1β1, ανβ3 e α4β1 segna il periodo di ricettività endometriale mediando l’attaccamento fermo tra l’embrione e l’endometrio. L’espressione regolata delle integrine di fase secretoria suggerisce che gli ormoni steroidei probabilmente svolgono un ruolo in loro presenza; ad esempio, l’espressione del recettore α1β1/laminina (VLA-1) sull’epitelio endometriale in fase secretoria è indicativa di sovraregolazione indotta dal progesterone. L’attaccamento costante mediato dalle integrine genera anche altri ligandi associati all’integrina. OPN, un ligando per ανβ3, è significativamente upregulation nelle cellule epiteliali endometriali e media l’adesione cellulare e la migrazione durante l’impianto dell’embrione. La calcitonina, un noto upregulator di ανβ3, viene prodotta transitoriamente negli epiteli uterini durante il periodo di impianto. Riduce l’espressione di E-caderina e promuove la crescita dei trofoblasti nell’utero .
Un’altra glicoproteina endometriale critica, MUC1, è un fattore che interferisce con l’adesione cellulare. MUC1 è probabilmente la prima molecola uterina che la blastocisti incontra durante la fase di apposizione, dove si pensa di respingere l’embrione fino a quando il tempo e il luogo è ideale per l’attaccamento fermo. Ciò è confermato dall’apparente downregulation locale di MUC1 da parte del progesterone prima dell’impianto nell’endometrio ricettivo dei topi. L’espressione ridotta facilita le interazioni embrio-epiteliali smascherando le molecole di adesione cellulare sulla superficie endometriale . Quando misurato nell’uomo, MUC1 ha mostrato una maggiore espressione generalizzata durante il periodo di peri-impianto, in qualche modo contraddicendo gli studi in altre specie.
Due proteine correlate al citoscheletro, stathmin 1 e annexin A2, hanno una regolazione opposta nell’endometrio ricettivo rispetto a quello pre-recettivo. Stathmin 1 è una fosfoproteina che regola la dinamica dei microtubuli durante la progressione del ciclo cellulare, in particolare nel sito di impianto dell’embrione. Nell’endometrio umano ricettivo, la downregulation di stathmin 1 supporta la decidualizzazione. L’annexina A2, una molecola di superficie apicale nell’endometrio umano ricettivo, è coinvolta nella differenziazione cellulare, nella regolazione della secrezione di prolattina e nella formazione di prostaglandine. L’espressione dell’annexina A2 è più alta nella fase di metà-fine-secretoria e diminuita nella fase pre-ricettiva. Questo modello di espressione, insieme agli effetti in vitro sull’adesività embrionale, suggerisce che l’annexina A2 svolge un ruolo nell’impianto .
BCL6, un repressore trascrizionale mutato in alcuni linfomi, è associato a infiammazione e valori significativamente elevati sono osservati nella fase secretoria di pazienti con endometriosi e infertilità altrimenti inspiegabile. I dati suggeriscono che BCL6 è associato alla resistenza al progesterone, portando a difetti di impianto e ad un aumento dei fallimenti della FIV . Viene sviluppato come biomarcatore diagnostico per l’endometriosi.
I canali ionici e le giunzioni gap nell’endometrio hanno recentemente dimostrato un ruolo nella regolazione della ricettività endometriale e dell’impianto embrionale. Il volume di liquido contenente elettroliti nel lume uterino fluttua per tutto il ciclo mestruale sotto l’influenza degli ormoni ovarici ed è significativamente ridotto nella fase mid-secretoria, incoraggiando l’apposizione della blastocisti-endometriale. Ciò è indicativo di un assorbimento netto del fluido attraverso l’endometrio durante la fase ricettiva. Il regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR) media l’efflusso di Cl, che è essenziale per la secrezione del liquido epiteliale. L’epitelio endometriale è noto per contenere CFTR, giocando un ruolo attivo nella secrezione di Cl e fluido endometriale. La downregolazione della CFTR da parte del progesterone durante la fase secretoria contribuisce alla diminuzione del volume del fluido, che aiuta l’impianto dell’embrione. Anche il canale epiteliale del sodio (ENaC) è presente nell’endometrio stabilendo un gradiente di sodio e fornendo una forza motrice per l’assorbimento dell’acqua. La CFTR ha un effetto inibitorio sull’ENaC, quindi la downregolazione della CFTR durante la fase secretoria migliora l’attività di assorbimento dell’epitelio endometriale. L’ENaC è sovraregolato dal progesterone, favorendo le proprietà assorbenti dell’epitelio endometriale durante la fase secretoria. Altri canali ionici come K + e Ca2 + e trasportatori di ioni, SLC4 e SLC26, stanno emergendo come attori importanti nella regolazione di determinati processi di impianto embrionale . Le giunzioni di gap Connexin 43 sembrano anche mediare il trasporto di acqua e piccole molecole (<raggio di Stokes 1,2 nm) e la differenziazione deciduale .
L’analisi microarray del tessuto endometriale consente di valutare centinaia o migliaia di molecole contemporaneamente. Le analisi genomiche e proteomiche hanno identificato diversi livelli di geni e proteine implicati in una vasta gamma di attività durante la decidualizzazione. I marcatori di ricettività sono misurati in contesti clinici per evitare il fallimento dell’impianto e, auspicabilmente, fornire un risultato più favorevole per i pazienti che utilizzano l’ART. Sebbene alcuni dei biomarcatori menzionati siano stati scoperti solo di recente come attori chiave nell’endometrio ricettivo umano, queste scoperte mostrano promesse per comprendere meglio le complesse interazioni durante la fase secretoria e la finestra dell’impianto.
L’aspirazione e la valutazione dei liquidi uterini secreti, chiamati secretomics, che in gran parte esamina i livelli di proteine e lipidi, consente un’analisi ad alto rendimento delle secrezioni endometriali durante la fase secretoria senza la necessità di biopsie. Sebbene la nostra comprensione della tecnologia microarray in relazione all’infertilità sia ancora in evoluzione, i prodotti attuali e futuri sul mercato troveranno probabilmente utilità clinica e saranno discussi in modo più dettagliato più avanti nel capitolo .