Клітина гранульози

Визначення

Клітина гранульози — соматична клітина фолікула яєчника, яка оточує ооцит і разом з іншими клітинами цього типу утворює гранульозний шар. Клітини гранульози забезпечують ріст і метаболічну підтримку ооцита, формують його безпосереднє мікрооточення, синтезують пептидні регулятори та перетворюють андрогени тека-клітин на естрогени.

Це не однорідна популяція. У міру фолікулогенезу клітини змінюють морфологію, рецепторний профіль і функцію. В антральному фолікулі розрізняють муральні клітини гранульози, що вистилають стінку фолікула, і клітини кумулюса, які оточують ооцит. Після преовуляторного піку лютеїнізувального гормону частина популяції лютеїнізується та входить до складу жовтого тіла.

Локалізація та клітинні популяції

Гранульозний шар розташований усередині базальної мембрани фолікула. Зовні від неї формуються внутрішня і зовнішня тека. До овуляції капіляри не проникають у гранульозний шар, тому кисень, холестерин, гонадотропіни й інші субстрати надходять до нього дифузією з судинної мережі теки через базальну мембрану.

Муральні й кумулюсні клітини походять зі спільної фолікулярної популяції, але їхні транскриптоми істотно різняться. Сигнали ооцита підтримують кумулюсний фенотип, тоді як клітини біля базальної мембрани більше підпорядковані ендокринним сигналам із крові.

Походження і диференціювання

Клітини гранульози належать до соматичної лінії статевого тяжа. У фетальному яєчнику їхня специфікація пов’язана з овариальними програмами WNT4–RSPO1–β-катенін і транскрипційним фактором FOXL2. У людини походження окремих субпопуляцій прегранульозних клітин і часові межі їх диференціювання складніші, ніж у класичних тваринних моделях; тому результати експериментів на мишах не можна механічно переносити на людський яєчник.

У примордіальному фолікулі сплощені прегранульозні клітини утворюють один шар навколо первинного ооцита. Під час активації фолікула вони стають кубічними, проліферують і формують багатошаровий гранульозний епітелій. Поява порожнин, заповнених фолікулярною рідиною, завершується утворенням антрума та просторовим розділенням муральної й кумулюсної популяцій.

FOXL2 необхідний не лише для раннього формування, а й для підтримання ідентичності зрілої клітини гранульози. Він взаємодіє з естрогеновими та SMAD-залежними сигнальними шляхами, регулює гени стероїдогенезу, клітинного циклу й виживання. Експресія окремого маркера не є достатньою для визначення функціонального стану клітини: профіль залежить від стадії фолікула, атрезії, стимуляції гонадотропінами та лютеїнізації.

Гістологічна організація та міжклітинні контакти

На світлооптичному рівні клітини гранульози мають округлі або овальні ядра й відносно небагату цитоплазму; її об’єм і кількість органел зростають під час стероїдогенної диференціації. Базальна мембрана відмежовує гранульозу від теки та до овуляції перешкоджає прямій васкуляризації внутрішнього компартмента фолікула.

Щілинні контакти

Між сусідніми клітинами гранульози переважають щілинні контакти з конексином 43. Контакт клітин кумулюса з ооцитом значною мірою забезпечують канали з конексином 37. Через ці канали проходять іони та низькомолекулярні метаболіти й сигнальні молекули; вони координують проліферацію гранульози, ріст ооцита та підтримання мейотичної зупинки.

Трансзональні відростки

Після формування прозорої оболонки цитоплазматичні відростки клітин кумулюса проходять крізь неї та контактують з оолемою. Ці трансзональні відростки є структурною основою прямого обміну між соматичною й гермінативною клітиною. Перед овуляцією частина контактів швидко перебудовується, що допомагає роз’єднати їхню сигнальну систему та дозволяє ооциту відновити мейоз.

Гормональна і паракринна регуляція

Фолікулостимулювальний гормон

Рецептор ФСГ експресується клітинами гранульози. Його активація переважно через Gs–аденілатциклазу–цАМФ–протеїнкіназу A стимулює проліферацію, експресію ароматази, синтез естрадіолу й інгібінів та підготовлює преовуляторний фолікул до відповіді на ЛГ. У малих антральних фолікулах ефекти ФСГ посилюються локальною системою інсуліноподібних факторів росту; без такого синергізму повна стероїдогенна відповідь обмежена.

Лютеїнізувальний гормон

У ранньому фолікулі рецептори ЛГ функціонально домінують у тека-клітинах. Диференційовані муральні клітини гранульози домінантного фолікула набувають рецепторів ЛГ. Преовуляторний пік ЛГ запускає каскад, що включає EGF-подібні ліганди, перебудову міжклітинних контактів, експансію кумулюса, відновлення мейозу ооцита, овуляцію та лютеїнізацію.

Локальні сигнали

Ооцит секретує GDF9 і BMP15, які регулюють проліферацію та диференціювання клітин кумулюса, їхній метаболізм і експресію рецепторів. Клітини гранульози, своєю чергою, продукують активіни, інгібіни, фолістатин, антимюллерів гормон та інші фактори. Баланс цих сигналів залежить від стадії фолікула; їх не слід розглядати як ізольовані лінійні стимули.

Стероїдогенез

Синтез естрогенів у зростаючому фолікулі описує модель «дві клітини — два гонадотропіни». Під дією ЛГ тека-клітини експресують CYP17A1 і утворюють андрогенні попередники. Андростендіон і тестостерон проходять через базальну мембрану до гранульози. ФСГ індукує в клітинах гранульози ароматазу CYP19A1 і 17β-гідроксистероїддегідрогенази, завдяки чому андрогени перетворюються на естрон та естрадіол.

У фізіологічному антральному фолікулі гранульоза практично не має достатньої CYP17A1-активності для автономного синтезу андрогенів de novo. Тому естрогенний синтез залежить від функціональної кооперації з текою. Ця компартменталізація може змінюватися в культурі клітин, після гонадотропної стимуляції та за патологічних станів, що пояснює частину розбіжностей між експериментальними моделями.

Після піку ЛГ гранульозні клітини посилюють транспорт холестерину в мітохондрії за участю StAR, активність CYP11A1 та 3β-гідроксистероїддегідрогенази. Їхній головний стероїдний продукт зміщується від естрадіолу до прогестерону — ознака лютеїнізації.

Секреторна функція

Сироваткові концентрації цих речовин не є прямим «аналізом функції» окремої клітини гранульози. Наприклад, антимюллерів гормон відображає насамперед сумарну активність відповідної когорти малих фолікулів, а не якість конкретного ооцита.

Взаємодія з ооцитом

Ооцит і гранульоза утворюють функціональну систему з двобічним обміном. Клітини кумулюса метаболізують глюкозу та передають ооциту піруват, лактат, амінокислоти, нуклеотиди й інші малі молекули, оскільки власна здатність ооцита використовувати частину енергетичних субстратів обмежена. Ооцит водночас визначає фенотип кумулюса через GDF9, BMP15 та інші секретовані фактори.

До преовуляторного сигналу натрійуретичний пептид C, що продукується фолікулярними соматичними клітинами, активує NPR2 у гранульозі й підтримує високу концентрацію цГМФ. Через щілинні контакти цГМФ надходить до ооцита, пригнічує фосфодіестеразу 3A та підтримує високий рівень цАМФ, необхідний для мейотичної зупинки. Після піку ЛГ продукція цГМФ і міжклітинний обмін знижуються; активність MPF в ооциті відновлюється, і він продовжує мейоз.

Овуляція, лютеїнізація та атрезія

Овуляторна відповідь клітин гранульози включає індукцію EGF-подібних факторів, простагландинів, компонентів позаклітинного матриксу та протеолітичних систем. Клітини кумулюса синтезують багатий на гіалуронан матрикс і розходяться — відбувається експансія кумулюса. Цей процес полегшує вихід комплексу ооцит–кумулюс і є частиною, але не єдиною причиною розриву стінки фолікула.

Після розриву базальної мембрани в гранульозний компартмент швидко вростають судини. Муральні клітини збільшуються, накопичують ліпідні краплі, перебудовують стероїдогенний апарат і стають гранульозо-лютеїновими клітинами. За відсутності вагітності лютеоліз завершує їхній функціональний цикл.

Більшість зростаючих фолікулів не овулює, а зазнає атрезії. Її ранні морфологічні ознаки часто виникають у гранульозі: припинення проліферації, апоптоз, фрагментація шару та втрата контакту з ооцитом. Атрезія є фізіологічним механізмом добору, а не окремим захворюванням.

Клінічне й лабораторне значення

Порушення функції гранульози є складовою багатьох розладів, але рідко може бути інтерпретоване ізольовано. За синдрому полікістозних яєчників описують зміни відповіді на ФСГ і ЛГ, стероїдогенезу, AMH-сигналінгу та взаємодії з ооцитом; їхня вираженість залежить від фенотипу захворювання й метаболічного середовища. При первинній недостатності яєчників зменшення або дисфункція фолікулярного пулу супроводжується втратою гранульозного ендокринного зворотного зв’язку.

Пухлини гранульозних клітин належать до стромальних пухлин статевого тяжа. Дорослий тип часто має патогенний варіант FOXL2 p.Cys134Trp і може секретувати естрогени, інгібін або антимюллерів гормон. Це окрема неопластична сутність; її не слід описувати як звичайну стадію розвитку фолікулярної гранульози. Імуногістохімічні маркери — інгібін-α, кальретинін, SF-1 і FOXL2 — оцінюють панеллю разом із морфологією, оскільки жоден із них не є абсолютно специфічним.

У дослідженнях важливо вказувати джерело клітин: кумулюсні, муральні, гранульозо-лютеїнові або пухлинні клітини мають різні транскриптоми. Результати ліній KGN та інших моделей не можна безпосередньо прирівнювати до функції нормальної гранульози in vivo.

Значення у допоміжних репродуктивних технологіях

Під час пункції фолікулів у програмах ДРТ разом з ооцитом отримують клітини кумулюса; гранульозо-лютеїнові клітини можуть бути виділені з фолікулярного аспірату. Їхня морфологія, експресія генів, мітохондріальний стан і склад фолікулярної рідини активно досліджуються як можливі непрямі маркери компетентності ооцита.

Проте жоден окремий показник клітин гранульози не замінює стандартну ембріологічну оцінку й не має універсально валідованого порога для вибору ооцита або ембріона. На вимірювання впливають протокол стимуляції, тригер фінального дозрівання, час від тригера до пункції, розмір фолікула, домішки крові, спосіб виділення клітин і ступінь лютеїнізації. Дані асоціативних досліджень не доводять причинного зв’язку з народженням живої дитини.

Клітини кумулюса видаляють перед ICSI, але збереження їхньої структури важливе під час первинної ідентифікації комплексу ооцит–кумулюс. Для інтерпретації відповіді на стимуляцію використовують клінічні параметри всієї когорти фолікулів; AMH і кількість антральних фолікулів прогнозують переважно кількісну відповідь, а не індивідуальну якість ооцита.