上皮-間質轉化與女性生殖系統(tǒng)發(fā)育、功能及疾病

溫思茜，宋亞麗，劉婧，全松

上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）既參與多種組織器官發(fā)生、發(fā)育等生理過程，也與多種慢性疾病的發(fā)病及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，具體表現(xiàn)為上皮細胞經歷了向間質細胞結構和表型轉化，導致細胞極性喪失、黏附能力下降、細胞骨架變化，從而使細胞變形、遷移和運動能力增加。許多證據表明EMT在女性生殖系統(tǒng)的形成、維持生理特征和功能中扮演關鍵角色，而近年大量關于EMT在生殖系統(tǒng)疾病調控機制的研究，促進了對如子宮內膜異位癥（endometriosis，EMs）、宮腔粘連（intrauterine adhesions，IUA）及女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤等疾病發(fā)生機制的認識，提示EMT可能是女性生殖系統(tǒng)疾病防治的重要靶點?，F(xiàn)對EMT的特點以及在女性生殖系統(tǒng)中的作用和調控機制進行綜述，為女性生殖系統(tǒng)疾病提供新的防治靶點和理論依據。

1 EMT的概述

EMT是指上皮細胞經歷細胞骨架重構后失去細胞極性、黏合連接、細胞橋接，由此獲得遷移和侵襲能力等間質細胞特征的生物學過程，其在多種生理病理過程中的重要性被不斷發(fā)現(xiàn)和探討，包括胚胎發(fā)育、胚胎干細胞分化、創(chuàng)傷修復、組織再生、器官纖維化以及腫瘤發(fā)生與進展[1]。根據EMT發(fā)生的生物學環(huán)境，可將其分為3種類型。Ⅰ型EMT與胚胎著床、胚胎發(fā)育和器官形成有關，細胞的間質表型在組織發(fā)生中適應不同功能需求。Ⅱ型EMT與創(chuàng)傷修復、組織再生和器官纖維化有關。在創(chuàng)傷或炎癥刺激下，細胞發(fā)生EMT以進行創(chuàng)傷修復，但若存在持續(xù)的炎癥刺激，EMT將最終導致器官的纖維化。Ⅲ型EMT發(fā)生在上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞，細胞由此獲得侵襲遷移能力，從而促進細胞浸潤和癌癥全身播散[2]。EMT受到多種細胞信號轉導通路和轉錄因子調控，它們之間形成了一個復雜的調控網絡。轉錄因子SNAIL、TWIST、ZEB在EMT調控中發(fā)揮了重要作用[3-5]，并且參與多種信號傳導通路，如轉化生長因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）信號通路、Wnt/β-連鎖蛋白（Wnt/β-catenin）信號通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activate protein kinase，MAPK）通路等針對于轉錄水平的調控來調節(jié)EMT相關蛋白的表達[6-9]。另外，非編碼的微小RNA（miRNAs）選擇性地結合mRNAs，從而抑制其翻譯或促進其降解來參與EMT[10]。

2 EMT在女性生殖系統(tǒng)發(fā)育與功能中的調控作用

2.1 EMT與女性生殖系統(tǒng)發(fā)育 女性生殖道大多來源于中胚層，生殖細胞為內胚層來源。卵巢由卵巢表面上皮細胞（ovarian surface epithelial cell，OSEC）、基質細胞、生殖細胞和性索細胞組成。OSEC是體腔上皮來源的，體腔上皮向卵巢皮質表面內陷形成了性索，后進一步形成苗勒管。有研究證實EMT參與了苗勒管演變成輸卵管、子宮和陰道的過程[11-13]。在女性生殖系統(tǒng)發(fā)育過程中，EMT被認為是各種組織重塑事件的基礎，中胚層形成是早期胚胎發(fā)育過程中EMT的代表。從原始外胚層形成中胚層的第一步是上皮細胞的內陷，其特征為上皮細胞發(fā)生劇烈形態(tài)變化，包括其頂端變窄、細胞器向頂端重新分布以及基底凸出。當上皮細胞內陷時，基底膜局部破裂。此時，上皮細胞間失去其緊密的細胞聯(lián)系，并且僅通過稀疏分布的連接點附著于相鄰細胞。隨后，這些細胞經歷間充質分化并沿著外胚層下的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）遷移。這種外胚層來源的上皮細胞獲得在ECM中遷移能力的過程標志著中胚層形成期間EMT的完成[14]。

2.2 EMT與卵泡發(fā)生與排卵 動物實驗證實了EMT參與了初級卵泡形成的多個階段，OSEC通過EMT內陷進入卵巢間質中，后形成兩種不同的原始卵泡池：髓質卵泡池和皮質卵泡池[15-17]。在卵泡發(fā)生過程中，顆粒細胞經歷EMT后才有基膜的破裂和黃體最終形成[18]。在排卵后，破出的卵泡周圍的OSEC發(fā)生EMT。這個EMT事件使細胞表現(xiàn)出一種類似成纖維細胞的表型，其可以促進運動、遷移、增殖以及重組細胞外基質以修復排卵后的傷口，并起到平衡作用，使在排卵時被捕獲在卵巢內的OSEC轉化為成纖維細胞并進入到卵巢基質中去[19]。

2.3 EMT與子宮內膜的周期性變化 子宮內膜是一種高度動態(tài)的組織，其隨著性激素水平呈周期性變化，經歷包括增殖、分化和經期的脫落的過程[20-21]。在月經期，2/3的子宮內膜被損失，子宮內膜上皮細胞如何在月經周期中進行自我修復，推測EMT和間質-上皮轉化（mesenchymal-epithelialtransition，MET）在其中發(fā)揮重要作用。Cousins等[22]在小鼠月經模型中發(fā)現(xiàn)，人工蛻膜化和孕激素撤退后，間質細胞中檢測到了同時表達上皮細胞和間質細胞標記物的細胞，且隨著時間的推移，其定位更接近腺上皮的恢復區(qū)域。孕激素撤退和子宮內膜蛻膜化的24 h內，間質細胞標記物[如波形蛋白（Vimentin）、神經型鈣黏蛋白（N-Cadherin）]mRNA表達顯著降低，而上皮細胞標記物[如上皮型鈣黏蛋白（E-Cadherin）、細胞角蛋白18（Keratin 18）]mRNA表達顯著升高，提示MET在子宮內膜損傷修復機制中的作用。

2.4 EMT與胚胎著床 當胚胎發(fā)育到胚泡期并脫去透明膜后，在同步發(fā)育的、對胚胎具備容受性的子宮內膜上開始著床稱為胚胎著床，這個過程分為定位、黏附、植入3個順序發(fā)展的過程[23]。胚泡在植入前細胞分離成內細胞團（inner cell mass，ICM）和滋養(yǎng)外胚層，后者將在植入過程中與子宮內膜上皮相互作用。滋養(yǎng)外胚層表達與非胚胎上皮細胞相同的特征，例如頂端-基底極性，E-Cadherin、Ⅳ型膠原蛋白（CollagenⅣ）的表達，與基底膜基于纖連蛋白的黏附以及與相鄰細胞相對穩(wěn)定的側向連接。在黏附和植入的過程中，滋養(yǎng)外胚層細胞與內膜腺上皮中的整合素（如α5β1）通過信號因子 [如骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、纖維連接蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）]的相互作用介導滋養(yǎng)外胚層細胞表型和功能的變化，包括伸展能力和運動能力的增加、細胞間連接的減少以及E-Cadherin表達的下調，與EMT一致，而后滋養(yǎng)外胚層細胞侵入母體蛻膜并最終建立功能性胎盤。因此，滋養(yǎng)外胚層通過EMT獲得間質特性的能力是胚胎著床的必要條件[24-26]。另一方面，正如滋養(yǎng)外胚層必須調整其上皮特征以黏附和植入母體子宮內膜，母體子宮內膜上皮在胚胎著床期間也經歷EMT。其中，miRNA作為關鍵的信號分子介導EMT，從而影響子宮內膜容受性[27]。Li等[28]發(fā)現(xiàn)著床期小鼠腺上皮中miR-429的下調，該miRNA靶基因原鈣黏蛋白（Protocadherin 8，Pcdh8）是參與細胞間黏附和細胞結構的鈣黏蛋白家族的成員，miR-429的下調介導EMT，間質細胞標志物增加，使子宮內膜表現(xiàn)出足夠的運動性和遷移能力以適應滋養(yǎng)層侵入。

3 EMT與女性生殖系統(tǒng)相關疾病的發(fā)生

3.1 EMT與EMsEMs是一種良性病變，但具有惡性腫瘤的侵襲轉移潛質。近年研究表明，EMT在EMs形成的侵襲轉移過程中起著重要作用。Chen等[29]發(fā)現(xiàn)，子宮內膜異位種植過程中，雌激素能介導子宮內膜上皮細胞發(fā)生EMT，促進子宮內膜上皮細胞侵襲、轉移及重新定位。該研究發(fā)現(xiàn)，子宮正常子宮內膜及子宮腺肌病病變組織中雌二醇與E-cadherin的表達水平呈負相關。而在體外實驗中，雌激素可促進雌激素受體陽性的子宮內膜上皮細胞形態(tài)呈成纖維細胞樣改變；分子水平上，上皮細胞標志物E-cadherin表達下調，間質細胞標記物及調控轉錄因子Slug表達上調，提示雌激素可介導子宮內膜細胞發(fā)生EMT，為EMs的發(fā)病機制提供了新的思路，也為抗雌激素治療EMs提供了理論基礎。

3.2 EMT與IUA 除EMs外，IUA也是導致不孕癥的常見病因，據Evans-Hoeker等[30]報道，IUA占不孕癥發(fā)病原因的8%。子宮內膜纖維化是IUA的主要病理表現(xiàn)，其特征是ECM的過度沉積和重組取代了正常的子宮內膜。病例活檢顯示IUA患者子宮肌壁的50%～80%為纖維組織，顯著高于正常組織（13%～20%）[31]。而EMT被證實參與到子宮內膜纖維化的過程中，Li等[32]運用機械和感染雙重法構建的大鼠IUA模型中發(fā)現(xiàn)子宮內膜纖維化，表現(xiàn)為Ⅰ型膠原蛋白、α-平滑肌肌動蛋白的表達增加，并伴有E-cadherin表達下降，而在子宮內膜損傷前過表達miR-29b可防止子宮內膜纖維化的發(fā)生和EMT相關蛋白的差異表達，延遲過表達miR-29b治療直到子宮內膜纖維化在第4天也可阻止纖維化進展和EMT的發(fā)生，提示EMT過程與IUA的發(fā)生、發(fā)展關系密切。

3.3 EMT與女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤 女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤組織中發(fā)生EMT的分子學機制與其他惡性腫瘤相同，癌變的上皮細胞在特定環(huán)境下發(fā)生EMT，從而喪失細胞極性，使細胞間黏附力下降，并獲得向遠端侵襲轉移的能力。研究表明子宮內膜癌細胞標記物表達量的改變與腫瘤的分期、肌層浸潤深度、預后等因素有關[33-35]。Sakuragi等[36]對E-cadherin的表達水平與子宮內膜癌的組織病理學特征關系進行研究發(fā)現(xiàn)，E-cadherin表達水平隨著分化程度的減少而顯著下降，且其表達量與肌層浸潤深度以及主動脈旁淋巴結轉移呈負相關。此外，E-cadherin表達降低導致的癌細胞解離促進了子宮內膜腫瘤細胞的侵襲。2018年Amǎlinei等[37]的研究發(fā)現(xiàn)，E-cadherin表達降低與侵襲性表型增加有關。另有研究發(fā)現(xiàn)上皮及間質細胞標志物在子宮內膜癌組織中的異常表達程度是決定子宮內膜癌預后的重要因素之一[38]。

在卵巢癌方面，有研究表明EMT相關分子不僅在卵巢癌中能促進并維持著腫瘤微環(huán)境，為腫瘤的發(fā)展和轉移提供更有利的條件，還參與了卵巢癌化療藥物耐藥性的發(fā)生[39]。Haslehurst等[40]在關于卵巢癌順鉑耐藥性的研究顯示，耐藥細胞株中EMT相關轉錄因子包括Snail、Slug、Twist2和ZEB2表達上調，上皮細胞標志物E-cadherin表達下調；而減少Snail和Slug的表達能直接恢復耐藥性，表明基因與EMT共同參與了卵巢癌順鉑耐藥性的過程，并且發(fā)揮重要的調控作用。

4 結語

綜上，EMT不僅參與了女性生殖系統(tǒng)的形成、發(fā)育與正常生理功能，還與多種生殖系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展有關。在生殖系統(tǒng)的形成、發(fā)育與正常生理功能的過程中EMT受到高度調控，相反病理狀態(tài)下細胞缺乏對抗EMT的調控機制，使細胞獲得遷移和侵襲能力，增加了癌細胞的化療藥物耐藥性，進而成為疾病進展的驅動因素。目前的研究對其調控的機制進行了探討，但仍未闡明，因此深入研究EMT在女性生殖系統(tǒng)病理生理中的作用機制，發(fā)現(xiàn)調節(jié)EMT進程的關鍵靶點，可為一些還未解決的不孕癥及惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的難題提供潛在的診療思路、實驗基礎和理論依據。