Роль витамина D в репродукции

Дефицит витамина D относят к негативным факторам, влияющим на репродуктивное здоровье женщины [1, 2]. Частота дефицита витамина D в популяции варьирует от 20% до 90% [3–5]. По данным метаанализа 195 исследований по определению статуса витамина D[3], проведенных в 44 странах с участием более 168 000 человек, средний уровень 25-гидроксивитамина D (25(OH)D) в сыворотке крови в популяции варьирует в широких пределах — от 1,9 до 54,6 нг/мл. При этом 37,3% исследователей сообщили о дефиците витамина D (< 20 нг/мл) в популяции [3].

Проведенные наблюдения демонстрируют высокую распространенность дефицита и недостаточности витамина D в разных странах вне зависимости от их географического расположения. Так, в исследовании 2017 г. дефицит или недостаток витамина D был выявлен у 81,1% бразильских женщин репродуктивного возраста[4] . По данным Т.Л. Кароновой и соавт. (2013), в Северо-Западном регионе РФ дефицит или недостаток витамина D имеет место у 84,1–86,9% женщин репродуктивного возраста [5, 6].

Важность устранения дефицита витамина D в прегравидарный период у женщин признается большинством исследователей [1, 2, 7]. Дефицит витамина D во время беременности связывают с повышенным риском развития гестационного диабета, преэклампсии, привычного невынашивания [8–10]. По данным литературы, у 67–89% пациенток с бесплодием, обратившихся в центры ВРТ, содержание витамина в сыворотке крови было недостаточным [3, 11, 12]. Кроме того, у женщин с нормальным уровнем витамина D в сыворотке крови беременность в результате ВРТ наступала чаще, чем у женщин с низким содержанием 25(OH)D[13].

МЕТАБОЛИЗМ ВИТАМИНА D
Витамин D поступает в организм с пищевыми продуктами или синтезируется в коже под действием ультрафиолетового излучения. Три основных этапа метаболизма витамина D (25-гидроксилирование, 1α-гидроксилирование и 24-гидро­ксилирование) выполняются с помощью ферментов моно­оксигеназ семейства цитохрома P450. Ферменты I типа находятся в митохондриях Р450 (CYP27A1, CYP27B1, CYP24A1). Ферменты II типа Р450 (CYP2R1) присутствуют в эндоплазматическом ретикулуме. Цитохром Р450-зависимые монооксигеназы катализируют расщепление различных веществ посредством гидроксилирования с участием донора электрона восстановленной никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат-редуктазы и молекулярного кислорода. В этой реакции один атом кислорода присоединяется к субстрату, а второй восстанавливается до воды[14].

В эндоплазматическом ретикулуме клеток печени витамин D3 подвергается 25-гидроксилированию с помощью фермента II типа Р450 (CYP2R1) и метаболизируется в 25-гидроксихолекальциферол — 25(OH)D-кальцидиол. 25(ОН)D является основным циркулирующим метаболитом витамина D и используется для определения его статуса в сыворотке крови. Кальцидиол в почках в результате 1α-гидроксилирования CYP27B1 преобразуется в самый активный метаболит витамина D кальцитриол, или 1,25-дигидрооксихолекальциферол (1,25(ОН)2D3), который в дальнейшем подвергается биодеградации в результате 24-гидроксилирования ферментом CYP24A1 до метаболита 1,24,25(ОН)3D и неактивной кальцитриоевой кислоты, которая выделяется с желчью и мочой[14].

Из кератиноцитов кожи и хиломикронов тонкого кишечника витамин D поступает в капиллярную сеть, где бо’льшая его часть находится в связанном состоянии с γ-глобулинами (витамин D-связывающий белок) и альбуминами. У человека выделены 3 основных циркулирующих варианта витамин D-связывающего белка: Gc1F, С2, и Gc1S, которые отличаются различной степенью сродства к 25(OH)D. Преобладание витамин D-связывающего белка с низкой степенью аффинности к витамину D может быть связано с дефицитом витамина. Так, у лиц с темным цветом кожи присутствует в основном витамин D-связывающий белок Gc1F, характеризующийся низкой степенью сродства к витамину [15].
Основное количество активного метаболита витамина D (1,25(ОН)2D3) в организме человека образуется в проксимальных канальцах почек. Однако имеются многочисленные доказательства того, что в клетках костной ткани, эндотелия сосудов, паратиреоидных желез, слизистой оболочки кишечника, а также в иммунных, эпителиальных клетках витамин 25(ОН)D конвертируется в 1,25(ОН)2D3 с помощью собственного изофермента цитохрома Р450 CYP27A1 и митохондриального фермента 1α-гидроксилазы CYP27В1 [14].

Почечная продукция кальцидиола 1,25(OH)2D происходит в ответ на снижение уровня ионов Са²⁺ в сыворотке крови и регулируется по механизму обратной связи. Снижение содержания ионов Са²⁺ в сыворотке крови стимулирует и продукцию паратгормона паращитовидными железами. Паратгормон индуцирует экспрессию гена CYP27B1 в клетках первичных почечных канальцев, усиливая синтез 1α-гидроксилазы. Продукция почечной 1α-гидроксилазы усиливается паратиреоидным гормоном, гипокальцемией и гипофосфатемией и ингибируется гиперфосфатемией, фактором роста фибробластов 23 и самим кальцитриолом (1,25 (OH)2D3) [14].

Рецептор витамина D (vitamin D receptor, VDR) обнаружен более чем в 38 органах и тканях [14–16]. В исследовании с лимфобластоидными клеточными линиями человека, обработанными 1,25(OH)2D, были найдены 2776 VDR-связывающих сайтов, изменяющих экспрессию 291 гена [16].
Ген VDR кодирует ядерный рецептор витамина D₃. Рецептор принадлежит к суперсемейству (более 150 членов) ядерных рецепторов трансактивных регуляторных факторов транскрипции и имеет сходство с рецепторами стероидных и тиреоидных гормонов[16]. Рецептор витамина D₃ также функционирует в качестве рецептора для вторичной желчной кислоты — литохолевой кислоты. VDR кодируется большим геном (более 100 kb), локализованном на хромосоме 12q12-q14 [3, 16]. Ген VDR включает в себя две промоторные области, восемь белок-кодирующих экзонов и шесть нетранслируемых экзонов (1a-1f). Он имеет обширную область промотора, способную генерировать множественные транскрипты, специфичные для определенного вида тканей [16].

Продемонстрировано, что VDR гетеродимеризируется со вспомогательными белками для эффективного взаимодействия с ДНК. Эти вспомогательные белки были идентифицированы как ретиноидные-X-рецепторы α, s и γ [16]. Наследственные мутации в гене VDR приводят к рахиту.
Под воздействием активного метаболита 1,25(ОН)2D3 увеличивается экспрессия 24-гидроксилазы, превращающей кальцитриол в биологически неактивную кальцитриоевую кислоту, которая выделяется с желчью и мочой[14, 16]. При эпигенетическом обследовании лиц с дефицитом витамина D было выявлено, что у них преобладают процессы, уменьшающие синтез активных метаболитов витамина D, при одновременном усилении процессов биодеградации кальцидиола 25(OH)D и кальцитриола 1,25(ОН)2D₃. Так, ген CYP24A1, кодирующий 25(OH)D-24-гидроксилазу, был идентифицирован как ген-кандидат, характерный для недостаточности витамина D [16].

В работе Е. С. Шелеповой и соавт. [17] изучалась экспрессия гена СYP24A1 в плацентарной ткани при беременности, и было обнаружено значительное повышение экспрессии гена CYP24A1 в плацентарной ткани у беременных с преэклампсией и дефицитом витамина D по сравнению с женщинами, у которых беременность протекала физиологически и уровень витамина D в сыворотке крови соответствовал нормальным значениям.
Считают, что витамин D влияет на экспрессию генов, кодирующих белки, которые участвуют в модуляции клеточного роста, апоптозе, в антипролиферативных, противовоспалительных, иммуномодулирующих процессах [14, 18]. Во многих тканях присутствует собственная 1α-гидроксилаза для образования активной формы витамина D, имеются VDR, что отражает возможности локального синтеза 1,25(OH)2D₃ без увеличения содержания данного вещества в общем кровотоке [14].

РОЛЬ ВИТАМИНА D В СТЕРОИДОГЕНЕЗЕ
Присутствие VDR, активной формы фермента CYP27B1 1α-гидроксилазы, а также активных метаболитов витамина D (1,25(OH)2D3 и 24,25(OH)2D) в клетках гипофиза, эндометрия, в децидуальной ткани и плаценте позволили предположить его потенциальную роль в женской репродуктивной физиологии [2]. Участие витамина D в стероидогенезе подтверждается исследованиями in vitro, в которых были обнаружены фермент 1α-гидроксилаза (превращающий витамин D25(OH) в кальцитриол) и VDR в гранулезных клетках яичников [19, 20].

Предполагают, что витамин D может играть определенную роль в модулировании количества ключевых ферментов стероидогенеза (3β-HSD). Z. Merhi и соавт. [20] показали, что in vitro витамин D увеличивает экспрессию гена мРНК 3β-HSD и синтез прогестерона из прегненолона в гранулезных клетках человека. Исследователи выявили, что витамин D понижает экспрессию гена рецепции антимюллерова гормона (AMHR-II) и рецептора ФСГ (FSHR), замедляет фосфорилирование и ядерную транслокацию сигнального белка Smad 1/5/8 в клетках гранулезы, регулирует чувствительность к ФСГ [20]. Аналогичные результаты получены в исследовании G. Parikh и соавт., которое свидетельствует, что витамин D в гранулезных клетках яичников человека in vitro стимулирует продукцию эстрадиола, эстрона, прогестерона, инсулиноподобного фактора роста 1[19]. Однако в экспериментальных работах на животных с синдромом поликистозных яичников (СПКЯ) обнаружено, что витамин D3 не только снижал экспрессию генов стероидогенных ферментов (P450scc, CYP11A1, StAR, CYP19A1, 3β-HSD), но также уменьшал образование прогестерона и 17β-эстрадиола в культивируемых гранулезных клетках мышей с СПКЯ [21]. S. Bakhshalizadeh и соавт. исследовали влияние витамина D₃ на стероидогенез в культивируемых гранулезных клетках мышей с СПКЯ [21]. Анализ иммуноблоттинга в этом исследовании показал, что витамин D3 может увеличивать фосфорилирование 5'-аденозинмонофосфат-активированной протеинкиназы, модулирующей синтез стероидных гормонов [21].

Кроме того, идентифицировали альтернативный путь активации витамина D в кератиноцитах. Обнаружено, что 20-гидроксилирование витамина D выполняется с помощью фермента CYP11A1. Данный фермент необходим для расщепления боковой цепи холестерина в процессе стероидогенеза. Ген CYP11A, кодирующий ферменты Р450scc и катализирующий преобразование холестерина в прогестерон, рассматривается как ген-кандидат гиперандрогенемии при СПКЯ [22]. Таким образом, многообразные функции витамина D, реализующиеся через геномные и негеномные механизмы, предполагают его возможную эпигенетическую и аллостерическую роль в регуляции процессов стероидогенеза.

РОЛЬ ВИТАМИНА D И АРОМАТАЗЫ Р450 В РАЗВИТИИ НОРМОГОНАДОТРОПНОЙ АНОВУЛЯЦИИ
К заболеваниям, приводящим к нормогонадотропной ановуляции, относят СПКЯ, ожирение, СД 1 или 2 типа, эндометриоз, хронический сальпингоофорит, аутоиммунный оофорит [23–26]. У больных с нормогонадотропной ановуляцией восстановить полноценный овуляторный цикл удается с помощью стойкой ремиссии или компенсации основного заболевания [24–27]. Возможной причиной первично-овариальных нарушений у женщин может быть дефект ферментов, ответственных за стероидогенез в яичниках [28]. Предполагают, что повреждения в гене ароматазы Р450, отвечающей за конверсию андрогенов в эстрогены, могут играть определенную роль в патогенезе нормогонадотропной ановуляции[28].

Считают, что VDR, возможно, связан с экспрессией гена CYP19А1 [29]. В исследовании J. Lundqvist и соавт. [29] показано, что аналог витамина D является модулятором ингибирования экспрессии ароматазы. Влияние аналога витамина D (EB1089) на экспрессию гена ароматазы и активность ферментов изучалась в раковых клетках молочной железы. Выявлено, что аналог витамина D уменьшил экспрессию гена и активность фермента, а также ингибировал рост клеток, зависящих от ароматазы. Исследовался молекулярный механизм влияния аналога витамина D на экспрессию гена ароматазы, который связан с VDR. Аналог витамина D опосредует диссоциацию WSTF из промотора CYP19A1 и тем самым снижает экспрессию гена и ферментативную активность ароматазы [29].

Z. Merhi и соавт. [20] изучили in vitro связь витамина D с экспрессией гена ароматазы (CYP19A1) в клетках гранулезы человека. Обработка клеток гранулезы 1,25(OH)2D₃ in vitro не изменила экспрессию мРНК ароматазы (CYP19A1) (p = 0,79) или концентрацию эстрадиола (p = 0,5). Таким образом, 1,25(OH)2D₃ как селективный модулятор ароматазы может быть использован в качестве дополнительного препарата в лечении эстроген-зависимых заболеваний [29].

ВИТАМИН D И СИНДРОМ ПОЛИКИСТОЗНЫХ ЯИЧНИКОВ
По данным И. П. Николаенкова и соавт. [30], у 48,8% больных СПКЯ определяется сниженная ароматазная активность фолликулов, свидетельствующая о роли первично-овариальных факторов в патогенезе заболевания. У большинства пациенток с СПКЯ имеется нормогонадотропная ановуляция [27–30]. Метаболические нарушения у женщин с СПКЯ связывают с низким уровнем витамина 25(OH)D в сыворотке крови [2, 31]. Так, у больных СПКЯ наблюдалась прямая зависимость между дефицитом витамина D и резистентнос­тью к инсулину, ожирением и гиперандрогенемией[31–32].

По данным рандомизированного исследования, проведенного A.M. Belenchia и соавт. [32], у молодых женщин с СПКЯ и избытком массы тела использование натуральных препаратов витамина D способствовало повышению чувствительности к инсулину и снижению веса. В исследовании Е.И. Абашовой и соавт. [33] у 50% больных с СПКЯ и избыточной массой тела применение таблетированного холекальциферола в сочетании с низкокалорийной диетой и дозированной физической нагрузкой помогло снизить вес [33]. Уменьшение ИМТ у женщин с избытком массы тела значимо коррелировало с увеличением в сыворотке крови уровня 25(ОН)D (r = –0,42; p = 0,05) и дозой применяемого препарата витамина D[33].

Механизм действия витамина D при ожирении связан с влиянием на гены регуляции углеводного и жирового метаболизма [34]. Витамин D регулирует экспрессию субстрата рецептора инсулина 1 и гена инсулиноподобного фактора роста[34]. В исследованиях на животных показано, что дефицит витамина D приводит к нарушению регуляции метаболизма глюкозы и повышению резистентности к инсулину за счет уменьшения экспрессии рецепторов PPARγ (активированного рецептора пролифераторов пероксисом типа γ) [35]. Рецепторы PPARs (PPARα, PPARγ, PPARδ) считают адипогенными регуляторами, стимулирующими процессы β-окисления жирных кислот и избыточного холестерина. К эндогенным лигандам (активаторам) PPARs относят свободные жирные кислоты и их окисленные производные. Активность белка PPARα, индуцированного витамином D, проявляется снижением внутриклеточных концентраций жирных кислот, уменьшением содержания липопротеинов очень низкой плотности и триглицеридов в плазме [36]. Витамин D также увеличивает экспрессию PPARγ и способствует благоприятному воздействию физической активности при метаболическом синдроме [37].

У женщин с СПКЯ наблюдается аномальное увеличение биодоступности белка трансформирующего фактора роста β1 (TGF-β1) из-за повышенного содержания TGF-β1 и сниженного уровня растворимого белка эндоглина (sENG) в сыворотке крови. TGF-β1 является членом надсемейства белков, которое включает в себя активины и ингибины, участвующие в патофизиологии СПКЯ [38]. TGF-β1 регулирует ангиогенез, пролиферацию фибробластов и фиброз тканей. Яичники женщин с СПКЯ проявляют все характеристики гиперактивности TGF-β1, в т. ч. повышенную васкуляризацию и повышенное осаждение коллагена в строме и в тека-клетках яичников.
Известно, что sENG является циркулирующим рецептором, связывающим белок TGF-β1 и снижающим его биодоступность [38]. Применение перорального витамина D3 в дозе 50 000 МЕ еженедельно в течение 8 недель у женщин с дефицитом витамина D и СПКЯ значительно увеличивало уровень сывороточного sENG и уменьшало биодоступность TGF-β1 [39].

Таким образом, витамин D можно использовать в качестве дополнительного лекарственного вещества, способствующего изменениям чувствительности к инсулину и улучшающего метаболизм у женщин с СПКЯ.

ВИТАМИН D И ЭНДОМЕТРИОЗ
Эндометриоз у 56,3% женщин сочетается с нормогонадотропной ановуляцией[26]. Развитие нормогонадотропной ановуляции при наружном генитальном эндометриозе обусловлено нарушениями фолликулогенеза: уменьшается количество преовуляторных фолликулов, нарушаются их рост и развитие. Известно, что у женщин с эндометриозом снижается экспрессия рецепторов к ЛГ, не происходят необходимые для нормальной овуляции изменения в содержании протеолитических ферментов, цитокинов и стероидных гормонов в фолликулярной жидкости. Эндометриоз рассматривают как патологию регуляторных механизмов [26, 40].

М.И. Ярмолинская и соавт. [40] показали, что благоприятный эффект ингибиторов ароматазы при наружном генитальном эндометриозе может указывать на роль ароматазы в развитии заболевания. В эндометриоидных гетеротопиях присутствуют все ферменты, необходимые для автономного синтеза эстрогенов. Снижение экспрессии 17β-HSD 2 типа, катаболизирующего эстрадиол в неактивный эстрон, повышает локальную концентрацию 17β-эстрадиола. Эстрадиол через эстрогеновые рецепторы β способен увеличивать активность циклооксигеназы 2 в клетках, приводя к росту содержания простагландина Е2, который через белок стероидогенный фактор 1 повышает активность ароматазы. Высокие концентрации эстрогенов и простагландинов в эндометриоидных гетеротопиях стимулируют процессы пролиферации, ангио­генеза, инвазии, способствуют резистентности к апоптозу и препятствуют фагоцитозу макрофагов и NK-клеток [26].

Данные о дефиците витамина D как факторе развития и прогрессирования эндометриоза противоречивы [41]. B. Yildirim и соавт. [42] показали, что 25(ОН)2D₃ регрессирует эндометриоидные имплантаты у крыс путем ингибирования неоваскуляризации и изменения регулирования матриксных металлопротеиназ. Данная работа задает новое направление в изучении роли витамина D в развитии эндометриоза. Ранее предполагали, что повышенный уровень 25(OH)D увеличивает риск возникновения эндометриоза [41, 43]. Однако в уже существующих эндометриоидных кистах повышенный уровень кальцидиола является мощным ингибитором нео­васкуляризации[43].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ 25(ОН)D В СЫВОРОТКЕ КРОВИ И МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ДЕФИЦИТА ВИТАМИНА D
Согласно клиническим рекомендациям Российской ассоциации эндокринологов 2015 г., оценка статуса витамина D должна проводиться путем определения уровня 25(ОН)D в сыворотке крови согласно международным стандартам (Vitamin D External Quality Assessment Scheme, National Institute for Standards and Technology) [44]. Дефицит витамина D определяется как содержание в сыворотке крови 25(ОН)D менее 20 нг/мл, недостаточность — от 20 до 29 нг/мл. Рекомендуемые целевые уровни 25(ОН)D при коррекции дефицита витамина D — 30–60 нг/мл. Выраженный дефицит витамина D соответствует менее 10 нг/мл 25(OH)D. Авитаминоз витамина D ассоциирован с уровнем 25(OH)D менее 5 нг/мл.

Рекомендуемым препаратом для лечения дефицита витамина D является холекальциферол. Согласно рекомендациям Российской ассоциации эндокринологов[44], терапию дефицита витамина D (уровень 25(ОН)D в сыворотке крови менее 20 нг/мл) у взрослых рекомендуется начинать с суммарной насыщающей дозы холекальциферола 400 000 МЕ (по 7000 МЕ ежедневно) в течение 8 недель с дальнейшим переходом на поддерживающие дозы (по 2000 МЕ ежедневно). Коррекция недостатка витамина D (уровень 25(ОН)D в сыворотке крови 20–29 нг/мл) у пациентов из групп риска проводится половинной суммарной насыщающей дозой холекальциферола 200 000 МЕ (на курс) с дальнейшим переходом на поддерживающие дозы (по 2000 МЕ ежедневно). Препараты натурального холекальциферола для ежедневного применения выпускаются в виде капель (масляных или водных растворов) и в таблетированных формах. Считается, что целесообразно для надежной профилактики дефицита витамина D поддерживать уровень 25(ОН)D выше 30 нг/мл [45].

Предложенные схемы коррекции дефицита витамина D подбираются индивидуально в зависимости от исходного уровня и достижения целевых значений. С.Ю. Калинчен­ко  [45] показала, что в результате приема холекальциферола в дозе от 5000 до 10 000 МЕ в сутки уровень 25(ОН)D в сыворотке крови повысился на 86% (р < 0,05) и составил в среднем 45,11 ± 0,92 нг/мл уже после 2 месяцев терапии.

В исследовании Е.И. Абашовой и соавт.[33] выявлено, что через 4 месяца применения таблетированного холекальциферола (в суммарной насыщающей дозе от 4000 до 6000 МЕ в сутки и поддерживающей дозе 2000 МЕ в  сутки) средний уровень 25(ОН)D в сыворотке крови больных с дефицитом витамина D значимо увеличился (на 89,2%) и составил 34,5 ± 4,9 нг/мл (p < 0,05). При этом у 33,3% женщин достигнут целевой уровень витамина 25(ОН)D в сыворотке крови — 41,0 ± 1,2 нг/мл[33].

В другом исследовании установлено, что дефицит витамина D был устранен к моменту родов у всех беременных, принимающих с I триместра холекальциферол в суточной дозе 4000 МЕ. У беременных после коррекции дефицита витамина D редко наблюдались проявления тяжелого гестоза, что позволило авторам рекомендовать указанную дозу препарата в течение длительного времени у беременных с дефицитом и недостаточностью витамина D для профилактики гестационных осложнений [46]. Для своевременной компенсации гиповитаминоза D при беременности большинство исследователей рекомендуют начинать прием холекальциферола на прегравидарном этапе [8, 11, 46].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Устранение дефицита витамина D может быть значимым этапом в комплексной терапии заболеваний, приводящих к нормогонадотропной ановуляции, у женщин репродуктивного возраста. Несмотря на многообразие функций витамина D, реализующихся через геномные и негеномные механизмы, возможную эпигенетическую и аллостерическую роль в регуляции процессов стероидо- и фолликулогенеза, значение дефицита витамина D в развитии гормональных нарушений при различных гинекологических заболеваниях требует дальнейшего изучения.