АMГ - один из самых ранних белков, продуцируемый гонадами, секретируется в семенниках плода человека с 8-й недели эмбриогенеза и запускает необратимую регрессию парамезонефральных протоков, которая завершается к концу 9 недели. После 9 недели парамезонефральные протоки становятся нечувствительными к AMГ, что подчеркивает важность строго регламентированной хронологии его секреции эмбриональным яичком. Хотя AMГ более не воздействует на протоки, но его синтез клетками Сертоли остается на высоком уровне до полового созревания. Во время пубертатного периода экспрессия AMГ падает с увеличением синтеза андрогенов клетками Лейдига и началом мейоза в сперматогенном эпителии [1].
Ген АМГ человека локализован на малом плече 19-й хромосомы и состоит из 2,75 тысяч пар нуклеотидов. Он содержит 5 экзонов и 4 интрона и кодирует полипептид предшественника АМГ (так называемый про-АМГ), состоящий из 560 аминокислотных остатков, в который, помимо АМГ (25–560), входят также лидерная и сигнальная последовательности. На сегодняшний день известны нуклеотидные последовательности генов АМГ человека, мыши, крысы, быка и свиньи. Было установлено, что этот гликопротеин синтезируется также в организме птиц, рептилий и рыб.
С точки зрения структуры АМГ представляет собой гликопротеин, состоящий из двух идентичных субъединиц, соединенных двумя дисульфидными связями. В первичной аминокислотной последовательности АМГ (535 остатков аминокислот) выделяют N-концевой (423 аминокислотных остатка) и C-концевой домены (112 аминокислотных остатков). В молекуле имеются сайты гликозилирования; они расположены в N-концевом домене. При этом масса углеводного компонента АМГ составляет около 15% от общего молекулярного веса. Гликопротеин АМГ является чрезвычайно консервативным: межвидовая гомология в первичной структуре АМГ человека, крысы, мыши и быка составляет 70–80%, а в структуре С-концевого домена — более 95%.
АМГ, наряду с такими белками как ингибин, активин, костные морфогенетические белки (BMPs), факторы роста и дифференцировки (GDFs) относится к суперсемейству TGFβ. Характерной особенностью членов этого семейства является наличие сайта внутримолекулярного протеолитического расщепления, который в молекуле АМГ находится между 427-м и 428-м аминокислотными остатками. Полагают, что расщепление АМГ в организме происходит под действием таких ферментов как фурин и PC5, принадлежащих к семейству пропротеин-конвертаз, активная продукция которых была обнаружена в урогенитальном гребне крыс.
Гранулезные клетки яичника, аналогично тестикулярным клеткам Сертоли, также вырабатывают AMГ, но его экспрессия начинается только в перинатальном периоде, и остается низкой на протяжении всей репродуктивной жизни женщины, исчезая после менопаузы.
Секреция АМГ показывает четкий половый диморфизм в препубертатном периоде, когда сывороточный AMГ значительно ниже у девочек, чем у мальчиков; а у взрослых сывороточный AMГ низок у обоих полов из-за различий в сроках вступления ооцитов и сперматоцитов в мейоз, профазу первого деления которого ооцит проходит еще в пренатальном, а сперматоцит в пубертатном периоде.
У мужчин синтез AMГ остается высоким до полового созревания и снижается в период полового созревания при этом одновременно увеличивается концентрация тестостерона. Снижение синтеза AMГ является маркером высоты концентрации андрогена, который ингибирует продукцию AMГ в период полового созревания. AMГ не ингибируется тестостероном пренатально и в первые месяцы после рождения из-за отсутствия рецептора к андрогенам в клетках Сертоли. Физиологическая андрогенная нечувствительность клеток Сертоли плода и новорожденного объясняет временное сосуществованием высоких концентраций андрогенов и AMГ.
Механизм действия АМГ реализуется через связывание с AMГ-рецепторным комплексом и его активацией. AMГ-рецепторный комплекс состоит из главного рецептора (АМГ-рецептора II типа - АМНRII) и ко-рецептора (АМГ-рецептора I типа - AMHRI). Лиганд, специфически взаимодействует с внеклеточным доменом трансмембранного рецептора АМНRII и АМНRI типа вызывая фосфорилирование smad белков, которые активируют транскрипцию определенных белков [3].
AMГ-рецептор II типа был идентифицирован в мезенхимных клетках, окружающих эпителий Мюллерова протока у обоих полов. Его экспрессия следует в кранио-каудальном направлении, что объясняет, почему краниальная часть протока, находящаяся вблизи яичек, регрессирует раньше, чем каудальная. После связывания AMГ с его рецептором в мезенхимных клетках, паракринно запускается апоптоз эпителиальных клеток, что приводит к полной редукции Мюллерова протока у особей мужского пола [1]. Отсутствие AMГ или его сигнальных механизмов приводит к синдрому персистенции Мюллеровых протоков. Кроме мезенхимных клеток протока, экспрессия АМНRII обнаружена в клетках Сертоли яичек и гранулезных клетках яичников. Это предполагает возможность аутокринного действия АМГ на эти клетки.
Синдром персистенции Мюллеровых протоков - это расстройство полового развития, которое затрагивает мужчин. У мужчин с синдромом персистенции Мюллеровых протоков нормальные мужские половые органы и нормальные мужские наружные половые органы. Однако у них также есть матка и маточные трубы (женские репродуктивные органы). Матка и маточные трубы развиваются из мюллеровых протоков, которая присутствует как у мужского, так и у женского зародыша. Как правило, он исчезает у нормальных плодов XY хромосомы, но остается у мужчин с СПМП. Ранние признаки СПМП могут включать неопущение яичек (крипторхизм) или паховые грыжи . Матка и маточные трубы часто случайно замечаются во время операции на эти органы. Другие особенности СПМП могут включать в себя неправильное расположение яичка и женских репродуктивных органов; поперечная эктопия яичка (когда оба яичка опускаются на одну сторону); и бесплодие. СПМП вызван мутацией AMH ген (СПМП первого типа) или AMHR2 ген (СПМП второго типа). Это заболевание наследственное по аутосомно-рецессивному признаку. В некоторых случаях генетическая причина неизвестна. Лечение может включать хирургическое вмешательство для помещения яичек в мошонку и удаления органов женской репродуктивной системы.
Роль AMГ в фолликулогенезе яичников была выявлена путем анализа пула фолликулов в яичниках мышей с дефицитом АМГ в разные возрастные периоды. У AMГ-null-мышей обнаружили увеличение роста фолликулов и ускоренное истощение первичных фолликулов в яичниках. Кроме того, это увеличение происходит и в количестве растущих фолликулов, предполагая, что в отсутствие AMГ, фолликулы более чувствительны к ФСГ и прогрессируют через ранние стадии фолликулярного развития. У мыши, AMГ ингибирует эффект нескольких факторов роста (Kit-L и основной фактора роста фибробластов), которые оказывают стимулирующее действие на первичный набор фолликулов.
Внутрифолликулярная концентрация AMГ в нормальных человеческих антральных фолликулах постепенно снижается по мере увеличения размера фолликула и резко падает при увеличении доминирующего фолликула свыше 8 мм. [2].
Концентрация АМГ в сыворотке крови пропорциональна числу развивающихся фолликулов в яичнике, поэтому сывороточный АМГ считается маркером процесса старения яичников [2]. Уровень AMГ в сыворотке лучше отражает состояние фолликулов в яичнике из-за его относительной стабильности в течение всего цикла, чем другие гормональные маркеры, такие как: фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), лютеинизирующий гормон (ЛГ), эстрадиол и ингибин-B. Так как уровень AMГ не зависит от беременности, перорального применения противозачаточных таблеток, то может быть идеальным маркером овариального запаса яичников, который может оцениваться в любой момент менструального цикла. Также сывороточный AMГ, по-видимому, имеет исключительно овариальное происхождение, так как его невозможно обнаружить у женщин через 3-5 дней после оофорэктомии.
Исследования показали сильную положительную корреляцию между базовым уровнем сывороточного AMГ и количеством полученных ооцитов у женщин после контролируемой гиперстимуляции яичников. AMГ является прогностическим маркером ответа яичников на контролируемую стимуляцию во время проведения ЭКО циклов. Кроме этого, уровень АМГ имеет прогностическую ценность для ооцитов, полученных во время фолликулярной аспирации. Концентрация AMГ может надежно и в равной степени предсказывать плохой ответ на стимуляцию яичников в циклах ЭКО. По уровню AMГ можно определить женщин, склонных к развитию ооцитного гиперстимуляционного синдрома во время множественной индуцированной овуляции с гонадотропинами человека, а также было показано, что коэффициент рождаемости, после ЭКО, был выше, когда уровень AMГ был высок до индуцированной овуляции с гонадотропинами человека. Альтернативным подходом может быть оценка уровня AMГ в фолликулярной жидкости, так как уровень фолликулярного AMГ сильно связан с частотой беременности в циклах ЭКО [4]:
- АМГ <0,5 нг / мл прогнозирует снижение овариального запаса с менее чем тремя фолликулами в ЭКО цикле.
- АМГ <1,0 нг / мл предсказывает исходный уровень овариального резерва с вероятностью ограниченного количества ооцитов.
- АМГ > 1,0 нг / мл, но <3,5 нг / мл является хорошим ответом на стимуляцию.
- АМГ > 3,5 нг / мл определяет энергичный ответ на стимуляцию яичников и следует проявлять осторожность во избежание овариального гиперстимуляционного синдрома.
Таким образом, АМГ прогнозирует реакции на циклы ЭКО [5].
Женщины с синдромом поликистозных яичников (СПКЯ) показывают заметно повышенные уровни AMГ, с 2-4-кратным уровнем выше, чем у здоровых женщин, из-за увеличения числа мелких антральных фолликулов и внутренних клеток гранулезы .
Homburg и др. сравнивали синтез AMГ в клетках гранулёзы в нормальных яичниках, овуляторных и ановуляторных поликистозных яичниках. В результате было обнаружено, что синтез АМГ в среднем в 75 раз выше в гранулезных клетках ановуляторных и в 20 раз выше у овуляторных СПКЯ, чем в здоровых яичниках. Однако, причины таких высоких уровней AMГ в антральных фолликулах СПКЯ в настоящее время неизвестны. Причинами могут быть внутренний дефект фолликулярных клеток теки при СПКЯ или изменение уровня инсулина в сыворотке крови [6].
Уровень AMГ уменьшается с возрастом у женщин с нормальными овуляторными циклами. Аналогичное снижение наблюдается у женщин с СПКЯ, но при более низкой скорости сокращения. Кроме того, АМГ был ниже при избыточном весе и ожирении у женщины с СПКЯ, чем у женщин с нормальной массой тела.
Высокие уровни АМГ наблюдались у девочек-подростков в возрасте от 12 до 18 лет с СПКЯ. Кроме того, наблюдалось увеличение концентрации AMГ у девочек в возрасте от 4 до 7 лет, родившихся от матерей с СПКЯ [6]. Поэтому АМГ обладает большей специфичностью (92%) и чувствительностью (67%) по сравнению с другими диагностическими маркерами для СПКЯ.
Группа итальянских и израильских исследователей изучала уровни АМГ у пациенток с вторичной аменореей и у здоровых женщин. Пациентки с аменореей были отобраны по трем диагнозам: ПИЯ, функциональная гипоталамическая аменорея и СПКЯ. Было обнаружено, что у пациенток с ПИЯ уровень АМГ не определялся или был крайне низким, у пациенток с функциональной гипоталамической аменореей средний уровень АМГ составлял 3,9+1,5 нг/мл, у пациенток с СПКЯ 7,4+1,7 нг/мл и здоровых женщин из контрольной группы 3,5 +1,5 нг/мл. Эти данные показывают, что у пациенток с функциональной гипоталамической аменореей измерение АМГ дает представление о состоянии яичников, что может позволить произвести более точный дифференциальный диагноз при аменорее.
Сывороточный AMГ является хорошим маркером в обнаружении опухолей гранулезы. Действительно, высокий уровень AMГ наблюдается у 76-93% женщин с опухолями клеток гранулезы. Кроме того, повышение уровня AMГ предшествует клиническому рецидиву опухоли на сроке до 16 месяцев. Следовательно, AMГ также может использоваться как ранний диагностический маркер рецидива опухоли клеток гранулезы. Также, AMГ может служить инструментом для диагностики других видов неоплазий, например, рака предстательной железы, и может использоваться для выявления рецидива опухоли наряду со специфическим простатическим антигеном [7].
M. Anttonen и соавторы в своих исследования показали, что раковые клетки эндометрия, молочной и предстательной железы экспрессируют AMHRII, а его связывание с лигандом AMГ приводит к ингибированию роста раковых клеток [8]. Также, АМГ можно использовать для определения функции яичника после химиотерапии и лучевой терапии у молодых женщин. Это было описано в исследовании Partridge A.H. и соавторы, в котором констатировали снижение концентрации AMГ у женщин, которые болели раком в детстве, но у которых все еще были регулярные овариальные циклы, в то время как никакой разницы в сыворотке ФСГ и ингибина-B не сообщалось. Аналогичные результаты были показаны у выздоровевших от рака молочной железы [10].
АМГ также можно использовать для изучения влияния операции на овариальный резерв. Это было продемонстрировано систематическими исследованиями, изучающими влияние АМГ на операции яичников при эндометриозе, где пришли к выводу, что эндометриома яичников связана со снижением сывороточного AMГ, что указывает на удаление значительной части резерва яичниках [9]. Корреляционная связь между возрастным уровнем AMГ и сроками менопаузы может быть основой для индивидуального прогноза продолжительности репродуктивной жизни и профилактики бесплодия на основе раннего обнаружения овариального старения.
Уровень AMГ может быть прогностическим признаком наступления менопаузы у женщин, так как его уровень снижается значительно раньше, чем другие признаки наступления менопаузы, такие как увеличение сывороточного ФСГ или нерегулярные менструации [10].
Таким образом, АМГ является одним из наиболее важным регулятором в женской репродуктивной системы, особенно в фолликулогенезе от примордиальной пула до стадии больших антральных фолликулов, а также важным критерием, который позволяет диагностировать различные патологические состояния в гинекологии, эндокринологии и онкологии, а также прогнозировать их течение и вероятные исходы.