uPA/uPAR系統(tǒng)在子宮內(nèi)膜異位癥病程進(jìn)展中的作用

劉夢娜，許天敏，張 琨※

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 a.研究中心， b.婦產(chǎn)科，長春 130041)

子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EMs)是育齡婦女的常見疾病，發(fā)病率占育齡婦女的10%～15%，近年來有年輕化趨勢，臨床主要表現(xiàn)為痛經(jīng)、性交痛等，常引起不孕，不僅嚴(yán)重影響患病女性的生活質(zhì)量，還造成巨大的醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。EMs是一種良性病變，但存在浸潤、轉(zhuǎn)移等惡性行為。EMs的發(fā)病大多具有與惡性腫瘤類似的侵襲和種植行為。腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞與宿主細(xì)胞相互作用的多步驟連續(xù)過程，包括腫瘤的局部浸潤、降解細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)、進(jìn)入血液循環(huán)以及在新部位種植生存，該過程由細(xì)胞因子、生長因子及腫瘤相關(guān)蛋白水解酶共同參與。尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator，uPA)系統(tǒng)是其中重要的蛋白酶水解系統(tǒng)。uPA作為絲氨酸蛋白酶家族成員之一，參與機(jī)體許多正常生理活動(dòng)，如細(xì)胞溶解、傷口愈合、胚胎發(fā)生和組織重建[2]。uPA/尿激酶型纖溶酶原激活物受體(urokinase-type plasminogen activator receptor，uPAR)系統(tǒng)不僅激活纖溶酶原，還參與和纖溶酶無關(guān)的活動(dòng)，如刺激細(xì)胞增生、加強(qiáng)細(xì)胞遷移、改變細(xì)胞黏附和催化特殊細(xì)胞因子[血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和肝細(xì)胞生長因子][3-4]?，F(xiàn)就uPA/uPAR系統(tǒng)在EMs病程進(jìn)展中的作用予以綜述，以期為評估臨床EMs病程進(jìn)展及預(yù)后提供參考。

1 uPA/uPAR系統(tǒng)概述

1.1uPA uPA是一種特異性較強(qiáng)的絲氨酸蛋白水解酶，最初分泌為無活性的單鏈酶原結(jié)構(gòu),可在158賴氨酸-159異亮氨酸位點(diǎn)酶解形成由二硫鍵連接的雙鏈活性結(jié)構(gòu)，該活性結(jié)構(gòu)包括生長因子結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域和Kringle結(jié)構(gòu)域3個(gè)功能相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域，其中生長因子結(jié)構(gòu)域?qū)PAR有高度親和力，Kringle結(jié)構(gòu)域參與細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及細(xì)胞移行，而催化結(jié)構(gòu)域保留了纖溶酶原激活物的功能[5]。雙鏈uPA可由纖溶酶降解形成羧基端低分子量uPA和氨基端片段，低分子量uPA可激活纖溶酶原及基質(zhì)金屬蛋白酶，進(jìn)而催化降解ECM中的層粘連蛋白、纖維蛋白及Ⅲ型膠原等[6]。

1.2uPAR uPAR在各種腫瘤(如肝癌、乳腺癌、卵巢癌等)細(xì)胞中過表達(dá)，也存在于一些腫瘤細(xì)胞的輔助細(xì)胞中，如巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等[7]。uPAR作為uPA的細(xì)胞表面受體，對uPA結(jié)構(gòu)的A鏈有高度親和力。uPAR氨基酸序列的氨基端由兩個(gè)柔性連接肽連接后折疊成3個(gè)胞外同源結(jié)構(gòu)域(D1、D2和D3)[8]。uPAR是一種單鏈膜糖蛋白受體，由于缺少跨膜區(qū)，其3個(gè)結(jié)構(gòu)域與羧基端的糖基磷脂酰肌醇共價(jià)結(jié)合錨定于細(xì)胞表面，并在磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C的作用下釋放[9]。uPAR主要通過D1與其配體結(jié)合，其余的結(jié)構(gòu)域則具有增強(qiáng)uPAR和uPA親和力的作用，游離的D1氨基端只有約1/500的固有受體親和力。此外，uPAR還在腫瘤生長以及與許多關(guān)鍵信號分子相互作用的細(xì)胞中起重要作用，uPAR與各種細(xì)胞表面蛋白相互作用[如G蛋白偶聯(lián)受體、極低密度脂蛋白受體、酪氨酸激酶受體(包括血小板衍生生長因子受體、上皮生長因子受體和整合素)]，可改變細(xì)胞黏附和細(xì)胞信號傳導(dǎo)[5]。研究指出，uPAR幾乎參與包括細(xì)胞黏附、遷移、新生血管形成及細(xì)胞侵襲等腫瘤轉(zhuǎn)移的全過程[10-11]。

1.3纖溶酶原激活物抑制物(plasminogen activator inhibitors，PAIs) PAIs包括PAI-1和PAI-2，前者由內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等生成，主要儲存于血小板并分泌到血液中；后者由腫瘤細(xì)胞、單核細(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞生成[12]。PAI-1和PAI-2是兩個(gè)主要的抑制uPA催化活性的內(nèi)源性抑制劑，都屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族。體外實(shí)驗(yàn)證明，PAI-1與uPA迅速反應(yīng)形成1∶1等量復(fù)合物，較PAI-2反應(yīng)快10～100倍[8]。PAI-1與uPA-uPAR復(fù)合物結(jié)合后形成uPAR-uPA-PAI-1三元復(fù)合物被內(nèi)吞入細(xì)胞，從而啟動(dòng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞增殖[13]。該過程需要與內(nèi)吞作用受體相互作用，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的復(fù)合物被降解，然后將游離形式的uPAR部分再循環(huán)到細(xì)胞膜[14]。PAI-1可抑制uPA/uPAR，從而抑制細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移；此外，PAI-1與uPAR又可與ECM的玻連蛋白及整合素結(jié)合，影響細(xì)胞黏附和遷移，從而促進(jìn)腫瘤生長和新生血管形成；而PAI-2不參與細(xì)胞黏附及遷移，但具有抑制細(xì)胞凋亡的作用[15-16]。

2 uPA/uPAR系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生過程中作用

2.1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞ECM降解 ECM的降解是促進(jìn)腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的重要過程。uPAR與其他特異性纖溶酶原受體聚集在腫瘤細(xì)胞表面,uPAR與uPA結(jié)合后催化纖溶酶原活化成纖溶酶；反之，與uPAR結(jié)合的uPA又可被纖溶酶激活。可見，uPA和纖溶酶在細(xì)胞表面相互激活形成正反饋，極大地提高了細(xì)胞表面uPA和纖溶酶的濃度。纖溶酶屬絲氨酸蛋白酶，但可非特異性地降解層粘連蛋白、基膜聚糖、Ⅳ型膠原等，也可通過激活潛在的基質(zhì)金屬蛋白酶和生長因子破壞基膜和ECM，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞向受破壞的ECM移動(dòng)。uPA以依賴基質(zhì)成纖維細(xì)胞的方式參與基質(zhì)金屬蛋白酶2的活化，基底表皮和毛囊中過度表達(dá)uPA和uPAR，引起基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的激活，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞局部浸潤性生長及轉(zhuǎn)移[7,14,17]。

2.2增加腫瘤組織新生血管形成 uPA主要參與新生血管壁纖維蛋白的降解破壞過程，是原發(fā)腫瘤生長、播散轉(zhuǎn)移的前提[18]。新生血管形成過程中，uPA對ECM有降解作用，還可誘導(dǎo)釋放不同類型的促血管生成生長因子，如VEGF、成纖維細(xì)胞生長因子，參與內(nèi)皮細(xì)胞增殖及侵襲[19]。實(shí)驗(yàn)證明，野生型單鏈uPA被uPAR轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，直接與造血表達(dá)同源結(jié)構(gòu)域蛋白/富含脯氨酸同源結(jié)構(gòu)域蛋白的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，并干擾其功能，從而介導(dǎo)VEGF促血管生成過程[20]。VEGF可誘導(dǎo)uPAR再分布到遷移的內(nèi)皮細(xì)胞前緣，使其具有局部蛋白水解能力，以降解基膜并在血管出芽期間侵入周圍組織，uPAR還可抑制磷酸酶-張力蛋白同源物的關(guān)鍵血管生成調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，從而促進(jìn)血管生成[19,21]。

2.3參與腫瘤細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) uPA/uPAR系統(tǒng)參與細(xì)胞增殖與凋亡、細(xì)胞黏附與遷移等多種生理途徑的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。uPA介導(dǎo)的細(xì)胞遷移需要整合不同的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。Rho-Rho激酶途徑協(xié)同促進(jìn)RAS蛋白/胞外信號調(diào)節(jié)激酶激活，胞外信號調(diào)節(jié)激酶可控制細(xì)胞分裂。肌球蛋白輕鏈激酶作為RAS蛋白/胞外信號調(diào)節(jié)激酶的下游，參與uPA介導(dǎo)的細(xì)胞遷移[7]。p38促分裂原活化的蛋白激酶途徑也參與uPA分泌，p38促分裂原活化的蛋白激酶在免疫應(yīng)答、細(xì)胞存活和分化調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。uPAR可與酪氨酸激酶家族中的表皮生長因子受體廣泛交流，從而介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞從休眠到增殖的轉(zhuǎn)變。通過與α5β1整合素的相互作用，uPAR可以誘導(dǎo)非配體依賴的表皮生長因子受體信號，引起RAS蛋白/胞外信號調(diào)節(jié)激酶高度激活，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖[11]。采用短發(fā)夾RNA抑制uPA及uPAR功能的研究發(fā)現(xiàn)，粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子和VEGF均可抑制血管生成信號的傳導(dǎo)；抑制uPA及uPAR可削弱Notch-1的表達(dá)，使Notch-1與核因子κB及磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信號通路的交流受損，從而通過細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制細(xì)胞侵襲及新生血管生成[19]。

3 uPA/uPAR系統(tǒng)與EMs病程進(jìn)展的關(guān)系

目前，EMs的發(fā)病機(jī)制尚不明確，病因?qū)W說主要包括經(jīng)血逆流子宮內(nèi)膜種植學(xué)說、血液和淋巴播散學(xué)說、體腔上皮化生學(xué)說、免疫學(xué)說、內(nèi)分泌及遺傳學(xué)說[22]。其中，經(jīng)血逆流子宮內(nèi)膜種植學(xué)說被廣泛接受，認(rèn)為經(jīng)期宮腔內(nèi)的內(nèi)膜腺上皮和間質(zhì)可隨經(jīng)血逆流，經(jīng)輸卵管進(jìn)入盆腔，在卵巢和鄰近的腹膜等處種植、生長、浸潤，形成異位病灶[23]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，亞洲女性患EMs的風(fēng)險(xiǎn)較歐美白種女性增加了9倍，且5年復(fù)發(fā)率高達(dá)45%[24-25]。

EMs難以早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，較難控制復(fù)發(fā)且具有惡性轉(zhuǎn)化可能，給臨床診治帶來困難。有研究推測，EMs在位內(nèi)膜的異位種植需要經(jīng)歷內(nèi)膜細(xì)胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[26]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是在位內(nèi)膜獲得侵襲轉(zhuǎn)移能力的關(guān)鍵步驟，需要與多種細(xì)胞活動(dòng)共同完成，在某種程度上由ECM降解酶的表達(dá)增加介導(dǎo)，如絲氨酸蛋白酶(uPA系統(tǒng))和基質(zhì)金屬蛋白酶。uPA系統(tǒng)參與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的啟動(dòng)以及新生血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[27]。有研究證實(shí)，腫瘤轉(zhuǎn)移過程中存在上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的可逆性轉(zhuǎn)變，相似的轉(zhuǎn)變也出現(xiàn)在EMs患者中，uPA/uPAR系統(tǒng)成分的表達(dá)改變不僅涉及EMs子宮內(nèi)膜的黏附、轉(zhuǎn)移及異位病灶的形成，在一定程度上也促進(jìn)了EMs病程的進(jìn)展[8,28]。

3.1促進(jìn)EMs內(nèi)膜細(xì)胞黏附 在位子宮內(nèi)膜發(fā)生異位首先需經(jīng)歷內(nèi)膜細(xì)胞對ECM的黏附。在位內(nèi)膜細(xì)胞間黏附能力下降，且與ECM黏附能力增強(qiáng)是在位內(nèi)膜異位的前提。在位內(nèi)膜細(xì)胞表面的細(xì)胞黏附分子與ECM成分結(jié)合介導(dǎo)在位內(nèi)膜與ECM的黏附過程，此外，整合素家族也在此過程中起重要作用。uPAR與整合素結(jié)合形成uPAR-整合素復(fù)合物，整合素與ECM成分中玻連蛋白、纖連蛋白等結(jié)合，引導(dǎo)信號從整合素到細(xì)胞內(nèi)部，介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)的黏附作用，從而增強(qiáng)整合素介導(dǎo)的在位內(nèi)膜對ECM的黏附能力[29]。對在位內(nèi)膜與異位子宮內(nèi)膜的基因表達(dá)模式進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，有許多非正常表達(dá)的基因參與異位內(nèi)膜的細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞黏附及緊密連接，還作用于促分裂原活化的蛋白激酶、轉(zhuǎn)化生長因子-β、Wnt信號通路等[30]。uPAR可通過與整合素的相互作用激活多種細(xì)胞內(nèi)信號分子(如絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、黏著斑激酶及胞外信號調(diào)節(jié)激酶/促分裂原活化的蛋白激酶)，導(dǎo)致異位內(nèi)膜細(xì)胞增殖、黏附的劇烈變化[9]。

3.2促進(jìn)EMs異位內(nèi)膜浸潤及生長 EMs異位內(nèi)膜植入卵巢表面上皮產(chǎn)生了一種獨(dú)特的微環(huán)境，其中誘導(dǎo)增殖的生長因子、促進(jìn)細(xì)胞活化和增殖的細(xì)胞因子以及介導(dǎo)細(xì)胞遷移的趨化因子等是主要的生物調(diào)節(jié)劑。有研究證實(shí)，以上分子介質(zhì)及遺傳因素的共同作用可加速EMs的病程進(jìn)展[31]。有研究發(fā)現(xiàn)，卵巢惡性腫瘤、卵巢交界性腫瘤和良性卵巢囊腫的uPA、PAI-1和PAI-2水平比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與良性卵巢囊腫患者相比，惡性及交界性卵巢腫瘤患者血清中uPA和PAI-1的水平更高；而PAI-1蛋白表達(dá)的增加可能有助于限制疾病晚期子宮內(nèi)膜異位組織的侵襲能力。與血清或其他類型囊腫相比，卵巢巧克力樣囊腫的囊液所含的細(xì)胞損傷介導(dǎo)因子、炎癥分子、蛋白水解酶系統(tǒng)(如uPA)的濃度更高[28]。過度表達(dá)的uPA增強(qiáng)異位內(nèi)膜蛋白水解能力，破壞其周圍的基膜及ECM成分，從而促進(jìn)EMs在位內(nèi)膜發(fā)生侵襲和種植、異位內(nèi)膜形成浸潤和侵襲。

在月經(jīng)周期中，正常子宮內(nèi)膜可因卵巢類固醇水平變化出現(xiàn)周期性生長和消退。EMs患者uPA、uPAR在整個(gè)月經(jīng)周期持續(xù)高表達(dá)而失去正常的周期性，月經(jīng)期大量uPA隨內(nèi)膜碎片逆流至腹腔, 進(jìn)而增強(qiáng)纖溶酶活性，致EMs遷延不愈[32]。uPA可直接激活VEGF，VEGF是血管生成的強(qiáng)力誘導(dǎo)劑，可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)uPA，兩者相互作用形成正反饋調(diào)節(jié)環(huán)，為異位內(nèi)膜的腺上皮細(xì)胞提供賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)了異位內(nèi)膜的生長及侵襲，加速了EMs的病變進(jìn)展[33]。uPA及PAI-1蛋白可在正常子宮內(nèi)膜、EMs內(nèi)膜的間質(zhì)細(xì)胞以及腺上皮細(xì)胞中表達(dá)，但EMs患者子宮內(nèi)膜的uPA水平顯著高于正常對照組[23]。將非EMs子宮內(nèi)膜培養(yǎng)物暴露于EMs患者腹膜液后發(fā)現(xiàn)，VEGF-A與uPA水平變化呈顯著正相關(guān)[34]。

3.3參與EMs相關(guān)的腹膜粘連 EMs患者腹膜受損后，富含纖維蛋白的漿膜滲出液滲出導(dǎo)致腹膜粘連，腹膜粘連源于纖溶系統(tǒng)對纖維蛋白清除不足導(dǎo)致的過多沉積，故纖溶系統(tǒng)活性的降低與腹膜粘連增加相關(guān)。另有研究認(rèn)為，上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化與EMs相關(guān)的盆腔粘連相關(guān)，間皮細(xì)胞是漿膜組織中纖溶酶原激活物和PAI的主要來源，具有調(diào)節(jié)纖維蛋白沉積和分解之間精細(xì)平衡的功能，間皮細(xì)胞修復(fù)受損，平衡將被打破，導(dǎo)致腹膜粘連的形成[35]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化通過多種機(jī)制參與慢性炎癥、腫瘤及EMs侵襲和轉(zhuǎn)移，缺氧作為上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)生的使動(dòng)因素之一，可通過增加uPAR表達(dá)促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的發(fā)生[9]。研究指出，EMs患者腹膜液中PAI-1抗原水平的升高導(dǎo)致腹膜粘連增加，且PAI-1的4G/5G多態(tài)性與EMs相關(guān)性不孕癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[36]。

4 小 結(jié)

EMs發(fā)病過程中有活性的內(nèi)膜細(xì)胞種植在子宮內(nèi)膜以外(如卵巢、腹膜、直腸等)的位置，該過程包括在位內(nèi)膜黏附、轉(zhuǎn)移以及異位內(nèi)膜侵襲、浸潤，涉及ECM的降解、新生血管的形成及相關(guān)細(xì)胞增殖及凋亡信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，需要多種細(xì)胞因子、生長因子的嚴(yán)格調(diào)節(jié)以及蛋白酶水解系統(tǒng)的表達(dá)變化，uPA/uPAR系統(tǒng)作為機(jī)體內(nèi)最重要的蛋白水解系統(tǒng)之一，其成分的表達(dá)改變不僅參與上述過程，還在一定程度上促進(jìn)了EMs病程的進(jìn)展。EMs病程的復(fù)發(fā)或惡變，不僅涉及uPA/uPAR系統(tǒng)的作用，還與相關(guān)炎癥免疫反應(yīng)、氧化應(yīng)激、分子遺傳學(xué)改變、雌激素代謝及相關(guān)血液學(xué)指標(biāo)有關(guān)，但各機(jī)制間的交叉重疊及因果關(guān)系有待進(jìn)一步的探討。期待未來對EMs發(fā)生發(fā)展甚至惡變過程的多因素、多角度聯(lián)合分析探索，為EMs的早期預(yù)防、診斷、干預(yù)和治療提供幫助。