Rolul familiei Wnt și al genelor homeobox

Evenimentele embrionare descrise mai sus sunt determinate, în mare măsură, de expresia liganzilor secretați din familia Wnt (WNT4, WNTa, WNT7a) și a regulatorilor transcripționali din familia genelor homeobox (HOX) (Fig. 10.1).4-6 Acest program morfogenetic se poate desfășura numai în absența hormonului anti-müllerian (AMH), un membru al familiei factorului de creștere transformator β produs de celulele sertoli din testiculele fetale. În absența testosteronului, canalele mülleriane se alungesc și se dezvoltă în trompele uterine, uterul, colul uterin și partea superioară a vaginului. Faza de alungire a canalelor mülleriane necesită o serie de factori. Având în vedere originea lor embrionară comună, dezvoltarea timpurie la șoarece a rinichilor, a ureterelor și a tractului reproducător sunt strâns legate și implică alte gene specifice, inclusiv Pax2, Lim1, Emx2, precum și membrii familiilor de gene Wnt și abdominal-B HOXA.7 Lim1 codifică un factor de transcripție care, împreună cu PAX2, este esențial pentru dezvoltarea tractului urogenital. Șoarecii cu Lim1 nul nu au uter și oviduct.8 Șoarecii cu Pax2 nul nu au rinichi, uretere și tracturi genitale.9 Nu există alungire caudală a ductului paramesonefric. EMX2 este un alt factor de transcripție din familia de gene homeodomain care pare a fi esențial pentru dezvoltarea tractului urogenital.10 EMX2 este foarte bine exprimat în uterul adult, iar expresia sa este corelată cu proliferarea celulară și pare a fi inhibată de gena homeobox, HOXA10. Există o expresie diminuată a PAX2 și LIM1, iar produsul genei polarității segmentului mezenchimal, WNT4, este, de asemenea, absent la șoarecii cărora le lipsește EMX2, sugerând rolul esențial al acestui factor de transcripție.

Studiul șoarecilor cu inactivarea țintită a genelor Wnt a evidențiat importanța acestor molecule de semnalizare în dezvoltarea tractului reproducător.4 Canalele mülleriane sunt absente la șoarecii femele lipsite de Wnt4, o genă exprimată în mezenchim.5 Mai mult, șoarecii femele lipsite de WNT4 sunt parțial inversate din punct de vedere sexual datorită menținerii canalelor wolffiene. La femei au fost raportate cazuri de mutații WNT4 nule asociate cu regresia canalului müllerian și un fenotip, inclusiv hiperandrogenemie, asemănător cu cel al șoarecelui WNT4 knockout.11 WNT9b este exprimată în epiteliul canalului wolffian și este necesară pentru extinderea canalului müllerian.12 Deficitul de Wnt5a, o genă exprimată în tuberculul genital și în mezenchimul tractului genital, are ca rezultat șoareci cu tuberculi genitali atrofiați și absența organelor genitale externe.4 Expresia WNT7a se găsește în epiteliul luminal al canalului müllerian13 și este implicată în semnalizarea paracrină către mezenchimul endometrial. Deși mutațiile WNT7A nu au fost găsite la femeile cu anomalii mülleriane14 , la șoarecii cărora le lipsește WNTta, oviductul nu este clar delimitat de cornul uterin superior, iar uterul dezvoltă caracteristici celulare asemănătoare vaginului (inclusiv un epiteliu stratificat fără glande uterine), iar mușchiul neted uterin este dezorganizat.8-9 Expresia postnatală a HOXA10 și HOXA11 în uter este, de asemenea, pierdută. Beta-catenina mezenchimală pare a fi efectorul descendent esențial al căii WNT7A și mediază efectele acesteia asupra oviductului și a dezvoltării corespunzătoare a uterului.15 Familia de gene Wnt, inclusiv receptorii și moleculele de semnalizare din aval, sunt, de asemenea, exprimate în mod reglementat în tractul reproducător adult, ceea ce indică faptul că acestea au roluri suplimentare dincolo de cele implicate în evenimentele morfogenetice timpurii, inclusiv reglarea acțiunii hormonilor steroidieni în țesuturile adulte (discutate mai târziu în acest capitol).4-6,16-19

Genele HOX codifică o familie conservată din punct de vedere evolutiv de factori de transcripție care conțin un homeodomain de legare a acidului deoxinucleic (ADN) de 60 de aminoacizi.6 Aceștia joacă roluri critice în organizarea celulelor de-a lungul axei antero-posterioare și direcționarea acestora pentru a selecta o anumită cale de dezvoltare. Genele HOX ale mamiferelor sunt dispuse în patru clustere diferite, denumite de la A la D, fiecare cluster fiind organizat într-un aranjament liniar care este paralel cu ordinea de exprimare de-a lungul axei corpului anterior-posterior. Expresia genelor HOXA în tractul reproducător uman și de șoarece este conservată, HOXA9 fiind exprimată în trompele uterine, HOXA10 și HOXA11 în uter, HOXA11 în colul uterin și HOXA13 în partea superioară a vaginului.6 Deși există o distribuție regională consecventă a expresiei genelor HOX de-a lungul tractului reproducător, există dovezi pentru o anumită redundanță funcțională între genele adiacente. Ca și genele WNT, genele HOXA sunt, de asemenea, exprimate în uterul adult, iar expresia lor se află sub reglarea hormonilor steroizi (estrogen și progesteron). HOXA10 și HOXA11 au fost ambele implicate în procesul de implantare.20

Importanța familiei de gene homeobox în funcția tractului reproductiv a fost demonstrată prin deleții țintite în genele HOXA specifice. O altă descoperire semnificativă a fost aceea că sindromul mână-picior-genital și sindromul Guttmacher, afecțiuni autozomal dominante care afectează oasele mâinilor și picioarelor și cauzează anomalii ale tractului reproducător (inclusiv uter bicornuat), sunt cauzate de mutații în gena HOXA13.21,22 Cu toate acestea, până în prezent, mutațiile în HOXA7 până la HOXA13 și în cofactorul genei HOX pre B-cell leukemia homeobox1 (PBX1) nu au fost încă descoperite la subiecții cu absența congenitală a uterului și vaginului. Șoarecii cu deleții țintite în genele HOXA10 și HOXA11 prezintă anomalii subtile ale morfologiei uterine, inclusiv transformarea segmentului uterin superior într-o histologie asemănătoare cu cea a oviductului (mutanți HOXA10); dezvoltarea redusă a stromalului endometrial și expresia factorului inhibitor al leucemiei (LIF) sunt observate la mutanții HOXA11.20,23 În special, atât femelele HOXA10, cât și HOXA11 nullizygous sunt infertile din cauza unui factor uterin, implicând aceste gene în procesul de implantare la adult. Șoarecii lipsiți de H6 homeobox 3 (Hmx3), un alt produs genetic din domeniul homeobox, sunt, de asemenea, infertili din cauza unui defect de implantare asociat cu perturbări ale expresiei genelor WNT și LIF.24

Anomaliile mülleriane reprezintă o colecție complexă și rară de defecte de dezvoltare care apar la 5% din populația generală. În funcție de stadiul de dezvoltare în care apar, aceste defecte ale tractului reproducător pot fi ușoare (inclusiv un sept uterin) sau severe, cu absența completă a colului uterin, a uterului și a trompelor uterine. Acestea pot fi asociate cu infertilitate, endometrioză și avort spontan, dar pot necesita, de asemenea, corecție chirurgicală și sunt adesea descoperite în momentul pubertății, dacă nu înainte.25 Având în vedere interacțiunea strânsă de dezvoltare dintre sistemul müllerian și cel urinar, nu este surprinzător faptul că apar ageneziile combinate ale canalelor renale și mülleriane.26 Tiparele și genetica anomaliilor mülleriane oferă o perspectivă suplimentară asupra embriologiei morfogenezei tractului reproducător.

Sindromul Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser (MRKH) este aplasia congenitală sau hipoplazia severă a derivaților adulți ai canalelor mülleriane, inclusiv a trompelor uterine, a uterului, a colului uterin și a vaginului superior. Deși hipoplazia mülleriană poate fi o caracteristică a multor alte sindroame genetice specifice,27 în MRKH, hipoplazia mülleriană este cea mai proeminentă anomalie. MRKH are o incidență de cel puțin 1 la 4500 de femei și este frecvent subclasificat în tipul I, hipoplazie mülleriană izolată și tipul II, cunoscut și sub numele de müllerian Renal Cervico-thoracic Somite (asociația MURCS), care implică defecte renale, scheletice și auditive, precum și anomalii cardiace și digitale ocazionale.11 Cele mai frecvente anomalii renale includ agenezia unilaterală, ectopia rinichilor și rinichiul în potcoavă; cele mai frecvente anomalii scheletice includ vertebrele fuzionate (de obicei cervicale) și scolioza. Se observă fuziunea a cel puțin două segmente cervicale, gâtul scurt, linia părului joasă și restricția mișcării gâtului, cunoscută sub numele de sindromul Klippel Feil.11 Baza genetică a acestor sindroame este în mare parte necunoscută, dar au fost asociate câteva defecte genetice. Variantele numărului de copii (CNV), datorate microdelețiilor și microduplicațiilor sunt relativ frecvente,28 în special la 16p11.2 și 17q12. În plus, în unele serii de cazuri de MRKH,29 dar nu și în altele, au fost detectate CNV-uri care implică gena homeobox pentru statură scurtă (SHOX) la Xp22.30 Studiile privind genele candidate, sugerate de fenotipurile de mutație la șoareci și la om, au fost nereușite, nereușind să asocieze defecte în receptorii AMH, Wilms Tumor 1 (WT1), PAX2, galactoză-1-fosfat uridil transferaza (GALT), regulatorul conductanței transmembranare a fibrozei chistice (CFTR) sau genele clusterului HOXA cu sindromul MRKH.

Mai recent, a fost raportată o a treia entitate distinctă, MRKH asociat cu hiperandrogenism, și a fost confirmată o asociere clară cu patru defecte diferite în gena WNT4.31-34 Studiile privind proteinele WNT4 mutante în cultura celulară și deficitul de WNT4 la șoareci sugerează că hiperandrogenismul este rezultatul eșecului represiunii mediate de WNT4 (prin stabilizarea beta cateninei) atât a CYP17A1, cât și a HSD3B2 sau numai a CYP17A1. Eșecul formării canalului müllerian pare să rezulte din cerința pentru semnalizarea WNT4/beta-catenină în dezvoltarea mülleriană. Mai multe serii de cazuri de MRKH fără hiperandrogenism nu au reușit să găsească nicio asociere cu mutațiile WNT4, ceea ce întărește și mai mult ipoteza că MRKH cu hiperandrogenism este o afecțiune distinctă din punct de vedere clinic și genetic.29,35-38

O abordare clinică a pacienților cu MRKH ar trebui să includă evaluarea imagisticii anatomiei pelvine, a imagisticii anatomiei renale, măsurarea hormonului de stimulare a foliculilor (FSH) plasmatic, a estradiolului și a testosteronului. În funcție de simptomele și semnele asociate, testele adjuvante pot include o electrocardiogramă (ECG), o audiogramă, o radiografie a scheletului și o laparoscopie pelviană. Tratamentul cu dilatator sau crearea unui neovagin poate fi, de asemenea, necesar pentru a permite relații sexuale. Deoarece maternitatea surogat la o pacientă cu MRKH i-ar permite să aibă un copil înrudit genetic, pot fi indicate testele genetice sau screeningul genetic preimplantațional.

Morfogeneza tractului reproducător feminin nu necesită acțiunea estrogenilor. Oviductul, uterul, colul uterin și vaginul se formează la șoarecii cu mutații inactivante ale ambilor receptori nucleari de estrogen (ERα și ERβ).39 În ciuda acestei independențe față de estrogenii materni sau fetali, diferențierea normală a tractului reproducător feminin poate fi, în mod paradoxal, perturbată de estrogeni exogeni.40 Dietilstilbestrolul (DES), un estrogen sintetic care cauzează anomalii uterine și cervicale la femelele expuse (discutat mai târziu în acest capitol), și bifenilii policlorurați suprimă expresia WNT7a și modifică modelul de expresie al HOXA9 și HOXA10 în tractul reproducător murin prin intermediul ERα.39-41 Acest lucru sugerează că alterările în expresia genelor HOXA și WNT reprezintă mecanismul molecular probabil care stă la baza defectelor anatomice observate la femelele umane expuse la DES in utero. Progesteronul postnatal poate inhiba, de asemenea, dezvoltarea normală a glandei endometriale, așa cum s-a demonstrat la oaia neonatală.42 Folosind acest model, se pare că endometrul aglandular implică perturbarea sistemului WNT,43 și ilustrează faptul că, deși dezvoltarea normală poate fi independentă de hormonii steroizi, expunerea la momentul nepotrivit poate altera căile normale de dezvoltare.