JBRA Assist. Reprod 2006;10(2):29-33
ARTIGO DE REVISÃO
doi: 10.5935/1518-0557.2006.10.2.07
1PROFERT - Clínica de Reprodução Assistida, São Paulo, Brasil
2Unità Operativa di Medicina della Riproduzione, Istituto Clinico Humanitas, Rozzano (Milano), Italia;
3Programa de Pós-Graduação em Saúde Materno-Infantil da Universidade de Santo Amaro, São Paulo, Brasil
RESUMO
A implantação é um fenômeno que envolve uma interação entre o embrião e o endométrio materno. Durante o ciclo menstrual, há um período curto e bem determinado, no qual a interação materno-embrionária é ideal, permitindo a adesão e a invasão do blastocisto no endométrio secretor preparado pela progesterona. Esse período é chamado janela de nidação ou janela de implantação, no qual ocorrem alterações na morfologia epitelial endometrial, caracterizadas pelo aparecimento de projeções de membrana chamadas pinópodes. A expressão de fatores de crescimento e citoquinas tem um papel importante no fenômeno da implantação, e funcionam como biomarcadores da implantação embrionária. A compreensão da função desses biomarcadores será importante para diagnosticar e tratar a infertilidade conjugal com maior eficiência.
Palavras-chave: receptividade endometrial, implantação, citoquinas, fatores de crescimento.
ABSTRACT
Implantation is a phenomenon that involves an interaction between the embryo and maternal endometrium. There is, in the menstrual cycle, a short and precise period of time in which the maternal-embryonic interaction is optimal and culminates with adhesion and invasion of the blastocyst into the progesterone-induced secretory endometrium. This period is called nidation or implantation window. In the implantation window changes occur in endometrial epithelial morphology, characterized by the appearance of membrane projections called pinopodes. The embryonic and maternal expression of growth factors and cytokines, might play a major role in the phenomenon of implantation. Understanding the function of these biomarkers and their role in determining the implantation window in women, will help us to diagnose and treat infertile couples more efficiently.
Key words: endometrial receptivity, implantation, cytokines, growth factors
INTRODUÇÃO
Define-se receptividade endometrial como a capacidade da mucosa uterina de promover uma adequada implantação embrionária. A implantação é o processo pelo qual o embrião, na fase de blastocisto, adquire uma posição estável no endométrio, mantendo com este um sistema de trocas metabólicas; o sucesso desse fenômeno depende de uma série de eventos que estabelecem um diálogo molecular entre o embrião e o endométrio (Tabibzadeh, 1998). O endométrio humano é receptivo à implantação do blastocisto apenas durante um curto período durante a fase lútea, que se inicia aproximadamente sete dias após a ovulação e não dura mais que dois dias. Esse período é chamado de janela de implantação, no qual o endométrio apresenta o máximo de receptividade (Duc-Goiran et al., 1999). A janela de implantação, portanto, ocorre entre os dias 20-24 do ciclo menstrual, e se manifesta pela expressão de citoquinas e fatores de crescimento que podem funcionar como biomarcadores da receptividade endometrial (Lessey, 2000).
A falha de implantação é o principal fator limitante do êxito das técnicas de reprodução assistida (TRA). A receptividade endometrial alterada, que prejudica os fenômenos da implantação e invasão trofoblástica, está entre os principais fatores responsáveis pelo insucesso na obtenção de uma gravidez (Edwards, 1995; Herrler et al., 2003; Cavagna et al., 2005). A identificação de marcadores biológicos da receptividade endometrial pode ter importante significado clínico, com potencial tanto para melhorar as taxas de implantação nas TRA como para promover contracepção. O conhecimento das citoquinas e fatores de crescimento envolvidos no processo pode abrir novos horizontes no campo da medicina reprodutiva.
PINÓPODES
No período da janela de implantação, ocorrem alterações na morfologia epitelial do endométrio, caracterizadas pelo aparecimento de projeções da membrana denominadas pinópodes (Nikas et al., 1995; Nikas, 1999). Os pinópodes são organelas progesteronadependentes, que aparecem como protrusões celulares entre os dias 20 e 21 de um ciclo menstrual normal (Nikas et al., 1995; Beier e Beier-Hellwig, 1998; Nikas e Aghajanova, 2002). Os mecanismos dessas estruturas ainda não estão claros, mas tais estruturas podem evitar a “ varredura” dos blastocistos pelo aparelho ciliar e promover a retirada do fluido uterino, facilitando a aderência do blastocisto às moléculas dos pinópodes (Nikas, 2000.). Nos ciclos estimulados, os pinópodes aparecem mais precocemente, entre os dias 19 e 20, e nos ciclos artificiais aparecem entre os dias 21 e 22. Portanto, há uma variação nos dias do ciclo nos quais são formadas essas organelas, além de uma variação individual, que pode chegar a 5 dias (Bentin-Ley, 2000; Nikas, 2000; Nikas e Aghajanova, 2002). Nikas (2000) demonstrou que nos ciclos estimulados para reprodução assistida, a formação dos pinópodes pode variar entre os dias 18 e 22 (dia 14 = dia da aspiração folicular), e nos ciclos artificiais com administração exógena de estrogênios e progesterona, os pinópodes aparecem entre os dias P6 e P8 (P1 = dia de início da progesterona). Lessey (2000) investigou a dinâmica da expressão dos pinópodes e concluiu que os pinópodes não persistem por mais de 48 horas em todos os ciclos. Dessa forma, a detecção do aparecimento dos pinópodes pode ser útil na determinação do melhor momento para a transferência embrionária, sendo um potencial marcador biológico da receptividade endometrial (Nikas, 1999, 2000).
CITOQUINAS E FATORES DE CRESCIMENTO
O sucesso da implantação depende da interação entre o endométrio e o blastocisto. As citoquinas e os fatores de crescimento são proteínas e polipeptídeos que têm a capacidade de se ligarem a receptores celulares específicos; no aparelho genital feminino, entre outras funções, atuam nas células endometriais regulando a proliferação celular, diferenciação e apoptose, através de mecanismos autócrinos, parácrinos e endócrinos (Beier e Beier-Hellwig, 1998; Giudice, 1999; Cavagna e Mantese, 2003). As citoquinas produzidas pelo endométrio e pelo blastocisto podem interferir na receptividade endometrial controlando a expressão de proteínas de adesão e anti-adesão (Simón et al., 2000). As principais citoquinas e fatores de crescimento que podem exercer funções facilitatórias da implantação são: o fator inibidor da leucemia, o sistema interleucina-1, que pode sofrer a mediação de um hormônio sintetizado pelo tecido adiposo (leptina), o fator estimulador de colônias-1, a proteína de ligação do fator de crescimento insulina-símile-1, o fator de crescimento endotelial vascular e as seletinas (Stewart, 1994; Chakraborty et al., 1995; Katano et al., 1997; Simón et al., 1997; Giudice e Irwin, 1999; Kauma, 2000; Gonzalez et al., 2001; Genbacev et al., 2003).
FATOR INIBIDOR DA LEUCEMIA (LIF)
O LIF é uma glicoproteína da família das interleucinas, associada com a implantação em ratos e também expressa no endométrio humano na fase secretória do ciclo menstrual (Cullinan et al., 1996; Senturk e Arici, 1998). O LIF é essencial para o processo da implantação nos ratos (Bath et al., 1991; Stewart et al., 1992; Stewart, 1994). No ser humano, a expressão do LIF parece ser regulada por outras citoquinas e por hormônios esteróides maternos (Uzumcu et al., 1998). O LIF e seu RNAm são detectados apenas em níveis muito baixos na fase proliferativa, enquanto na fase secretória sua expressão é muito mais significativa (Charnock-Jones et al., 1994; Cullinan et al., 1996). Há evidências de que a expressão anormal de LIF ou da interleucina-6 no endométrio relaciona-se à infertilidade (Smith et al., 1998). Laird et al. (1997) registraram que o LIF também é detectado no lavado uterino, e sua concentração é significantemente mais baixa em mulheres com infertilidade inexplicada. Essas mulheres têm níveis indetectáveis de LIF no lavado uterino nos dias LH+7, LH+10 and LH+12, em comparação com grupo controle de mulheres férteis. A expressão de LIF é maior entre os dias 19 e 25 do ciclo, coincidindo com a janela de implantação; postula-se que essa glicoproteína possa interferir na implantação por modulação direta da diferenciação trofoblástica (Nachtigall et al., 1996). Sharkey et al. (1999) registram que o LIF poderia atuar nas interações entre o trofoblasto e leucócitos endometriais e controlar a angiogênese nas vilosidades placentárias. A expressão de receptores do LIF (LIFR) também é importante na formação dos pinópodes. Esses receptores foram identificados em embriões humanos na fase de pré-implantação, sugerindo que o embrião pode ser um alvo da ação dessa citoquina (Van Eijk et al., 1996). Aghajanova et al. (2003) estudaram amostras endometriais obtidas entre os dias 6 e 9 após o pico de LH, e observaram os pinópodes em diferentes estágios de desenvolvimento; através de estudos histoquímicos, determinaram que a expressão de LIF e de LIFR são importantes na formação dos pinópodes e no processo de implantação na mulher. Investigações mais recentes confirmam que a expressão de LIF tem papel importante no desenvolvimento do embrião na fase pré-implantacional, e suas mutações genéticas contribuem para falha de implantação e a conseqüente infertilidade na mulher (Kralickova et al., 2005)
SISTEMA INTERLEUCINA-1 (IL-1)
Há evidências de que o sistema IL-1 seja importante na comunicação entre embrião e endométrio durante a implantação (Simón et al., 1997). A IL-1 é um polipeptídeo produzido por um grande número de células hospedeiras, tendo sido identificada, inicialmente, como um pirógeno endógeno (Lindhard et al., 2002). Células endometriais humanas produzem IL-1, principalmente a interleucina-1β (IL-1β), e também antagonistas de receptores IL-1 (IL-1ra) (Fukuda et al., 1995). No endométrio humano, há um aumento de receptores IL-1 durante a fase lútea média, e altas concentrações de IL-1 embrionária em meio de cultura estão associadas à implantação após procedimentos de reprodução assistida (Lindhard et al., 2002). Há uma expressão máxima de receptores de IL-1 nas células endometriais durante o período de implantação e, em roedores, a implantação é bloqueada pelos IL-1ra, por interferência com a adesão embrionária (Simón et al., 1994; Tanaka et al., 1998).
A IL-1β e o IL-1ra parecem apresentar efeitos autócrinos e parácrinos na interação entre endométrio e embrião, funcionando como reguladores de interações celulares através da modulação da apoptose no epitélio endometrial durante a implantação; uma relação adequada IL-1β /IL1-ra parece ser importante para facilitar o processo da implantação (Simón et al., 1995; Krussel et al., 1997; Tanaka et al., 1998; Hwang et al., 2001). Lindhard et al. (2002) registram que a IL-1 é a primeira citoquina ativa na comunicação entre o endométrio e o embrião, que resulta em uma segunda onda de citoquinas; ressalte-se, porém, que ainda deve ser demonstrado se a ausência de receptores de IL-1 no endométrio prejudica o sistema de cascata de citoquinas e glicoproteínas, determinando falha de implantação.
FATOR ESTIMULADOR DE COLÔNIAS-1 (CSF-1)
O CSF-1 é uma citoquina produzida pelo epitélio endometrial e pode ter função na adesão do blastocisto (Giudice, 1999). O endométrio humano secreta CSF-1 durante as fases proliferativa e secretória, e principalmente durante o primeiro trimestre da gravidez (Bartocci et al., 1986; Pollard et al., 1987). Katano et al. (1997) relatam que pacientes com abortos de repetição apresentam níveis séricos de CSF-1 significantemente mais baixos do que mulheres sadias não grávidas. Os níveis endometriais de CSF-1 são maiores na fase secretória e no primeiro trimestre da gravidez do que na fase proliferativa (Kauma et al., 1991; Lindhard et al, 2002). Shinetugs et al. (1999) compararam os níveis séricos de CSF-1 durante o ciclo menstrual natural e durante ciclos estimulados para TRA; não encontraram variações significantes nas concentrações de CSF-1 durante o ciclo menstrual normal, mas em ciclos estimulados há um aumento significativo do CSF-1 no dia 9 após a administração do hCG.
Em conclusão, o CSF-1 pode ter um papel relevante no processo ovulatório e na manutenção da gravidez no primeiro trimestre, mas sua real importância no fenômeno da implantação embrionária ainda deve ser elucidada.
PROTEÍNA DE LIGAÇÃO DO FATOR DE CRESCIMENTO INSULINA SÍMILE-1 (IGFBP-1)
A família do fator de crescimento insulina símile (IGF) e suas proteínas de ligação parecem participar do crescimento, diferenciação, angiogênese e apoptose que ocorrem no endométrio (Giudice e Irwin, 1999). Fazleabas et al. (1999), trabalhando com primatas, registraram que na fase de invasão trofoblástica, a diferenciação de fibroblastos do estroma em células deciduais, é acompanhada da expressão de IGFBP-1. Licht et al. (2002) demonstraram que a secreção intra-uterina de IGFBP-1 ocorre em torno de 10 dias após o início da onda de LH, coincidindo com o fechamento da janela de implantação. Esses autores mostraram que a administração de hCG não altera os níveis de IGFBP-1 antes do dia LH+10, mas promove significativa diminuição logo após, enquanto não se observam alterações no grupo controle. O IGFBP-1 parece interagir com o citotrofoblasto, e atua no processo da implantação regulando as ações dos IGF nas células endometriais. Além disso, pode ter um papel nos processos de proliferação e diferenciação celulares necessários à decidualização, e na manutenção da gravidez inicial nos primatas (Giudice, 1999; Kim et al., 1999; Seier et al., 2002).
FATOR DE CRESCIMENTO ENDOTELIAL VASCULAR (VEGF)
O VEGF é uma glicoproteína com potente ação mitótica (Neufeld et al., 1994). Estudos de Chakraborty et al. (1995) sugerem que o VEGF participa do aumento da permeabilidade vascular e angiogênese que ocorrem durante a implantação. É possível que o VEGF atue como mediador entre o blastocisto e estruturas vasculares do endométrio humano (Hoffman et al., 1990). Nayak e Brenner (2002) estudaram a expressão do VEGF no endométrio da macaca Rhesus e observaram que há um pico da glicoproteína no epitélio superficial durante o início da fase proliferativa, e nas glândulas durante a fase secretória. A progesterona parece promover um aumento nas concentrações glandulares de VEGF, fato que pode ter importância na remodelação vascular que ocorre durante a implantação e a gravidez inicial (Nayak and Brenner, 2002). Além disso, o VEGF é secretado na luz glandular, influenciando a aposição e a nutrição do blastocisto em desenvolvimento (Hornung et al., 1998). Abulafia e Sherer (1999), revisando o fenômeno da angiogênese no endométrio, registraram que a expressão de VEGF aumenta de 3 a 5 vezes do início da fase proliferativa até a fase lútea tardia (Abulafia and Sherer, 1999; Sherer and Abulafia, 2001). Krussel et al. (2003) registram que logo após o contato com o endométrio, o embrião deve induzir a angiogênese, necessária à sua sobrevivência; o VEGF é um dos primeiros genes ativados durante o período pré-implantacional na mulher, indicando que sua presença é fundamental para o desenvolvimento embrionário.
Em conclusão, as alterações endometriais relacionadas à angiogênese corroboram a hipótese de que o VEGF tenha um papel significante na implantação embrionária na mulher.
SELETINAS
Genbacev et al. (2003) investigaram a expressão dos sistemas de adesão da seletina, que possibilitam a captura de leucócitos da corrente sangüínea. Verificaram que as células endometriais apresentam uma expressão aumentada de oligossacarídeos ligadores de seletina durante a janela de implantação, havendo também a expressão de L-seletina pelas células trofoblásticas. Esse fato permite que o trofoblasto, através da expressão de L-seletina, possa mediar interações com o endométrio, tornando esse sistema de adesão importante para o estabelecimento da gravidez. Mais recentemente, Lai et al. (2005), através de exames imunohistoquímicos, confirmaram a ocorrência de uma expressão aumentada de ligadores de seletina durante a fase lútea inicial e média, confirmando que os sistemas de adesão da seletina podem ter significante relevância no processo da implantação.
LEPTINA
A leptina é um hormônio secretado pelos adipócitos, e participa de processos metabólicos, regulação do peso corporal e da reprodução (Yoon et al., 2005). Gonzales et al. (2003) demonstraram que a expressão de IL-1 no endométrio humano pode ser regulada pela leptina. Esses autores referem que a leptina pode desencadear a síntese de marcadores da receptividade endometrial mesmo na ausência de IL-1, sugerindo que a leptina possa representar um substituto para a IL-1 durante a implantação embrionária. Cervero et al. (2004) demonstraram aumento na expressão de receptores endometriais da leptina durante a fase lútea, concluindo que o endométrio secretor é um órgão alvo para a ação da leptina. Registram, ainda, a presença de receptores no embrião pré-implantacional, especificamenete no estágio de blastocisto, sugerindo um papel para esse hormônio no diálogo molecular entre o blastocisto e o endométrio. Ramos et al. (2005) demonstraram que em ratos, a leptina é essencial ao fenômeno da implantação, poe seus efeitos sobre a receptividade endometrial e a angiogênese. A leptina pode atuar através da indução da expressão de LIF, IL-1, VEGF e integrinas, durante a janela de implantação. Os autores concluem que a leptina pode ser um dos fatores primários que iniciam e regulam o sistema em cascata de moléculas que promovem uma adequada receptividade endometrial e facilitam a implantação.
CONCLUSÕES
As falhas de implantação respondem por muitas situações de infertilidade, e representam o principal fator limitante para o sucesso das TRA. O processo de implantação embrionária requer a participação do embrião e do endométrio, culminando com a adesão do blastocisto ao endométrio durante a janela de implantação, e a invasão trofoblástica na fase lútea tardia. A interação entre o embrião e o endométrio é caracterizada por um diálogo molecular, onde as citoquinas e fatores de crescimento exercem papel fundamental e, juntamente com hormônios e moléculas de adesão, podem ser considerados biomarcadores da receptividade endometrial. São necessários, entretanto, ulteriores estudos que determinem a ação de tais moléculas sobre a receptividade endometrial e, principalmente, seu potencial de utilização clínica no tratamento das falhas de implantação. Da mesma maneira, o conhecimento desses biomarcadores poderá representar, no futuro, interessante opção em métodos contraceptivos.
REFERÊNCIAS
1. Abulafia O., Sherer D.M. - Angiogenesis of the endometrium. Obstet. Gynecol., 94: 148-153, 1999.
26. Kauma S.W. - Cytokines in implantation. J. Reprod. Fertil. Suppl. , 55: 31-42, 2000.
55. Tabibzadeh S. - Molecular control of implantation window. Hum. Reprod. Update, 4: 465-471, 1998.