A Wnt család és a homeobox gének szerepe

A fent leírt embrionális eseményeket nagymértékben a wingless típusú MMTV integrációs hely (Wnt) család (WNT4, WNTa, WNT7a) és a homeobox (HOX) géncsalád transzkripciós szabályozóinak expressziója irányítja (ábra. 10.1).4-6 Ez a morfogenetikai program csak anti-müllerian-hormon (AMH) hiányában játszódhat le, amely a magzati herék sertoli-sejtjei által termelt transzformáló növekedési faktor β család tagja. Tesztoszteron hiányában a Müllerian-csatornák megnyúlnak és petevezetékké, méhnyakká, méhnyakká és a hüvely felső részévé fejlődnek. A Müller-féle csatornák megnyúlási fázisához számos tényezőre van szükség. Tekintettel közös embrionális eredetükre, az egérben a vesék, a húgyvezetékek és a reproduktív traktus korai fejlődése szorosan kapcsolódik egymáshoz, és más specifikus gének, köztük a Pax2, Lim1, Emx2, valamint a Wnt és a hasi-B HOXA géncsalád tagjai is részt vesznek benne.7 A Lim1 egy transzkripciós faktort kódol, amely a PAX2-vel együtt elengedhetetlen az urogenitális traktus fejlődéséhez. A Lim1 null egerekből hiányoznak az uterusok és a petevezetékek.8 A Pax2 null egerekből hiányoznak a vesék, a húgyvezetékek és a nemi szervek.9 A paramesonephricus ductus kaudális megnyúlása hiányzik. Az EMX2 a homeodomain géncsalád másik transzkripciós faktora, amely lényegesnek tűnik az urogenitális traktus fejlődéséhez.10 Az EMX2 nagymértékben expresszálódik a felnőtt méhben, és expressziója a sejtproliferációval korrelál, és úgy tűnik, hogy a homeobox gén, a HOXA10 gátolja. Csökken a PAX2 és a LIM1 expressziója, és a mesenchymális szegmentális polaritás géntermék, a WNT4 is hiányzik az EMX2-t hiányoló egerekben, ami e transzkripciós faktor alapvető szerepére utal.

A Wnt-gének célzott inaktiválásával vizsgált egerekből kiderült e jelzőmolekulák fontossága a reproduktív traktus fejlődésében.4 A müllerian ductusok hiányoznak azokban a nőstény egerekben, amelyekből hiányzik a mesenchymában expresszálódó Wnt4 gén.5 Továbbá, a WNT4-et hiányoló nőstény egerek részben nemváltoztatott neműek a wolffian ductusok megtartása miatt. Nőknél a WNT4 null mutációk eseteit jelentették, amelyek a müllerian ductus regressziójával és a WNT4 knockout egérhez hasonló fenotípussal, többek között hyperandrogenémiával járnak.11 A WNT9b a wolffian ductus epitheliumában expresszálódik, és szükséges a müllerian ductus kiterjesztéséhez.12 A genitális gümőkben és a genitális traktus mesenchimájában expresszálódó Wnt5a gén hiánya olyan egereket eredményez, amelyekben a genitális gümők csökevényesek és hiányoznak a külső nemi szervek.4 A WNT7a expressziója a Müllerian ductus luminalis epitheliumában13 található, és részt vesz az endometrium mesenchimája felé irányuló parakrin jelátvitelben. Bár a WNT7A mutációit nem találták müllerianus anomáliákban szenvedő nőkben,14 a WNTta-t nélkülöző egerekben a petefészek nem határolódik el egyértelműen a felső méhkürttől, és a méh a hüvelyhez hasonló sejtes jellegzetességeket fejleszt (beleértve a méhmirigyek nélküli rétegzett hámot), és a méh simaizomzata rendezetlen.8-9 A HOXA10 és HOXA11 posztnatális expressziója a méhben szintén elvész. Úgy tűnik, hogy a mesenchymalis béta-katenin a WNT7A útvonal alapvető down-stream effektora, és közvetíti a petevezetékre és a méh megfelelő fejlődésére gyakorolt hatását15. A Wnt géncsalád, beleértve a receptorokat és a downstream szignálmolekulákat is, szabályozott módon expresszálódik a felnőtt reproduktív traktusban is, ami arra utal, hogy a korai morfogenetikai eseményekben részt vevő géneken túl további szerepük van, beleértve a szteroid hormonok hatásának szabályozását a felnőtt szövetekben (ezt a fejezetben később tárgyaljuk).4-6,16-19

A HOX gének egy evolúciósan konzervált transzkripciós faktor családot kódolnak, amelyek egy jellegzetes 60 aminosavas dezoxinukleinsav (DNS)-kötő homeodomént tartalmaznak.6 Kritikus szerepet játszanak a sejtek elülső-hátsó tengely mentén történő szerveződésében és a sejtek irányításában, hogy egy adott fejlődési utat válasszanak. Az emlősök HOX génjei négy különböző klaszterbe rendeződnek, amelyeket A-tól D-ig jelölünk, és mindegyik klaszter lineáris elrendeződésben van, amely párhuzamos az elülső-hátsó testtengely mentén történő kifejeződés sorrendjével. A HOXA gének kifejeződése az emberi és egér reproduktív traktusban konzervált, a HOXA9 a petevezetékben, a HOXA10 és HOXA11 a méhben, a HOXA11 a méhnyakon, a HOXA13 pedig a felső hüvelyben fejeződik ki.6 Bár a HOX gének kifejeződése következetes regionális eloszlást mutat a reproduktív traktus mentén, a szomszédos gének között bizonyos funkcionális redundanciára van bizonyíték. A WNT génekhez hasonlóan a HOXA gének is kifejeződnek a felnőtt méhben, és expressziójuk szteroid hormon (ösztrogén és progeszteron) szabályozás alatt áll. A HOXA10-et és a HOXA11-et is bevonták a beültetés folyamatába.20

A homeobox géncsalád fontosságát a reproduktív traktus működésében bizonyos HOXA gének célzott deléciójával bizonyították. Egy másik jelentős felfedezés az volt, hogy a kéz-láb-genitális szindrómát és a Guttmacher-szindrómát, autoszomális domináns állapotokat, amelyek a kéz és a láb csontjait érintik és a reproduktív traktus rendellenességeit okozzák (beleértve a bicornuata méhet), a HOXA13 gén mutációi okozzák.21,22 A mai napig azonban még nem találtak mutációkat a HOXA7-HOXA13 és a HOX gén kofaktora, a pre B-sejtes leukémia homeobox1 (PBX1) génben olyan személyeknél, akiknek veleszületett méh- és hüvelyhiányuk van. A HOXA10 és HOXA11 gének célzott deléciójával rendelkező egereknél a méh morfológiájában finom eltérések mutatkoznak, beleértve a felső méhszegmens oviductus-szerű szövettanná alakulását (HOXA10 mutánsok); a HOXA11 mutánsoknál csökkent endometrium stromális fejlődés és a leukémia gátló faktor (LIF) expressziója látható.20,23 Figyelemre méltó, hogy mind a HOXA10, mind a HOXA11 nullizygóta nőstények méhbeli tényező miatt terméketlenek, ami arra utal, hogy ezek a gének szerepet játszanak a felnőttkori beágyazódás folyamatában. A H6 homeobox 3 (Hmx3), egy másik homeobox domén génterméket nélkülöző egerek szintén terméketlenek a WNT és LIF gének expressziójának perturbációjával összefüggő implantációs hiba miatt.24

A Müllerianus anomáliák a fejlődési rendellenességek komplex és ritka gyűjteményét képviselik, amelyek az általános populáció 5%-ánál fordulnak elő. Attól függően, hogy a fejlődés mely szakaszában fordulnak elő, ezek a reproduktív traktusban jelentkező rendellenességek lehetnek enyhék (beleértve a méhszeptumot) vagy súlyosak a méhnyak, a méh és a petevezetékek teljes hiányával. Ezek meddőséggel, endometriózissal és vetéléssel járhatnak, de műtéti korrekciót is igényelhetnek, és gyakran a pubertáskorban, ha nem korábban fedezik fel őket.25 Tekintettel a mülleri és a húgyúti rendszer közötti szoros fejlődési kölcsönhatásra, nem meglepő, hogy a vese- és mülleri csatornák kombinált agenezise is előfordul.26 A müllerian anomáliák mintázata és genetikája további betekintést nyújt a reproduktív traktus morfogenezisének embriológiájába.

A Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser-szindróma (MRKH) a müllerian ductusok felnőttkori származékainak veleszületett aplasiája vagy súlyos hipoplasiája, beleértve a petevezetékeket, a méhet, a méhnyakat és a felső hüvelyt. Bár a müllerian hypoplasia számos más specifikus genetikai szindróma jellemzője lehet,27 az MRKH-ban a müllerian hypoplasia a legmarkánsabb rendellenesség. Az MRKH előfordulási gyakorisága legalább 1:4500 nőből, és általában I. típusú, izolált müllerian hypoplasia és II. típusú, müllerian Renal Cervico-thoracic Somite (MURCS társulás) néven is ismert, vese-, csontváz- és halláshibákkal, valamint esetenként szív- és digitális anomáliákkal járó típusba sorolják.11 A gyakoribb veseanomáliák közé tartozik az egyoldali agenezis, a vesék ektopiája és a patkósvese; a gyakoribb csontvázanomáliák közé tartoznak az összenőtt csigolyák (általában a nyaki) és a scoliosis. Legalább két nyaki szegmens fúziója, rövid nyak, alacsony hajlat és a nyak mozgásának korlátozása, a Klippel Feil szindróma néven ismert.11 E szindrómák genetikai alapja nagyrészt ismeretlen, de néhány génhibát összefüggésbe hoztak. Viszonylag gyakoriak a mikrodeléciókból és mikroduplikációkból eredő másolatszám-variánsok (CNV-k),28 különösen a 16p11.2 és a 17q12 területén. Ezen kívül az Xp22-nél a rövid termetű homeobox (SHOX) gént érintő CNV-ket mutattak ki néhány MRKH esetsorozatban,29 de másokban nem30. Az egér- és humán mutációs fenotípusok által javasolt jelölt gének vizsgálata nem volt eredményes, mivel nem sikerült az AMH-receptorok, a Wilms Tumor 1 (WT1), a PAX2, a galaktóz-1-foszfát-uridil-transzferáz (GALT), a cisztás fibrózis transzmembrán konduktancia szabályozó (CFTR) vagy a HOXA-klaszter génjeinek hibáit az MRKH-szindrómához társítani.

A közelmúltban egy harmadik különálló entitásról, a hiperandrogenizmussal társuló MRKH-ról számoltak be, és a WNT4 gén négy különböző hibájával való egyértelmű összefüggést igazolták.31-34. A mutáns WNT4-fehérjék sejtkultúrában végzett vizsgálatai és a WNT4-hiányos egerekben végzett vizsgálatok arra utalnak, hogy a hiperandrogenizmus mind a CYP17A1, mind a HSD3B2, vagy csak a CYP17A1 WNT4 által közvetített repressziójának (a béta-katenin stabilizációján keresztül) kudarcából fakad. Úgy tűnik, hogy a müllerian ductus kialakulásának elmaradása a WNT4/béta-katenin jelátvitel követelményéből fakad a müllerianus fejlődésében. A hyperandrogenizmus nélküli MRKH több esetsorozatában nem találtak összefüggést a WNT4 mutációkkal, ami tovább erősíti azt a hipotézist, hogy a hyperandrogenizmussal járó MRKH klinikailag és genetikailag különálló rendellenesség.29,35-38

Az MRKH-betegek klinikai megközelítése során ki kell értékelni a kismedencei anatómiai képalkotást, a vese anatómiai képalkotást, a plazma follikulus stimuláló hormon (FSH), ösztradiol és tesztoszteron mérését. A társuló tünetektől és jelektől függően kiegészítő vizsgálatok lehetnek az elektrokardiogram (EKG), audiogram, csontvázröntgen és kismedencei laparoszkópia. A szexuális együttlét lehetővé tételéhez tágító kezelésre vagy neovagina létrehozására is szükség lehet. Mivel egy MRKH-betegnél a béranyaság lehetővé tenné, hogy genetikailag rokon gyermeke szülessen, genetikai vizsgálat vagy preimplantációs genetikai szűrés javallott lehet.

A női reproduktív traktus morfogenezise nem igényli az ösztrogén hatását. A petevezeték, a méh, a méhnyak és a hüvely olyan egerekben alakul ki, amelyekben mindkét nukleáris ösztrogénreceptor (ERα és ERβ) inaktiváló mutációi vannak.39 Az anyai vagy magzati ösztrogénektől való függetlenség ellenére a női reproduktív traktus normális differenciálódását paradox módon megzavarhatják az exogén ösztrogének.40 A dietilstilbesztrol (DES), egy szintetikus ösztrogén, amely méh- és méhnyak rendellenességeket okoz az expozíciónak kitett nőknél (erről később lesz szó ebben a fejezetben), és a poliklórozott bifenilek elnyomják a WNT7a expresszióját, és az ERα-n keresztül megváltoztatják a HOXA9 és HOXA10 expressziós mintázatát az egér reproduktív traktusban.39-41 Ez arra utal, hogy a HOXA és a WNT gének expressziójának megváltozása a valószínű molekuláris mechanizmus, amely a DES-nek méhen belül kitett emberi nőknél megfigyelt anatómiai rendellenességek mögött áll. A posztnatális progeszteron szintén gátolhatja a normális méhnyálkahártya-fejlődést, amint azt az újszülött anyajuhban kimutatták.42 E modell segítségével úgy tűnik, hogy az aglanduláris endometrium a WNT-rendszer zavarával jár,43 és illusztrálja, hogy bár a normális fejlődés független lehet a szteroidhormonoktól, a rossz időben történő expozíció megváltoztathatja a normális fejlődési utakat.