子宮內(nèi)膜異位癥纖維化相關(guān)重要信號(hào)通路的研究進(jìn)展

姚瑩，武露明，何曉，張學(xué)紅

(蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅省生殖醫(yī)學(xué)與胚胎重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000)

子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EMs)的特征是子宮外子宮內(nèi)膜組織的存在，是一種常見的婦科疾病，10%～15%的女性深受其害，其中35%～50%的患者伴有骨盆疼痛和/或不孕[1-2]。在所有類型子宮內(nèi)膜異位癥(腹膜、卵巢、深部浸潤(rùn)型、子宮內(nèi)膜相關(guān)粘連)發(fā)展過程中，異位的子宮內(nèi)膜及其周圍的纖維組織都可能導(dǎo)致周圍結(jié)構(gòu)的粘連、解剖畸變、慢性疼痛及不孕等癥狀[3]。目前，EMs纖維化過程中存在多種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常，正是這些通路的啟動(dòng)和相互作用促進(jìn)了纖維化的形成。本文主要綜述與內(nèi)異癥纖維化相關(guān)的重要信號(hào)傳導(dǎo)通路，如TGF-β1/Smad 信號(hào)通路、Wnt/β-catenin 信號(hào)通路、Notch 信號(hào)通路，旨在闡明子宮內(nèi)膜異位癥中纖維化的發(fā)生機(jī)制，為研發(fā)抗纖維化藥物及豐富臨床治療策略提供新思路。

子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)纖維化的生物學(xué)過程類似于其他纖維化疾病，它的特征是在子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)周圍過多的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)[如α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)、I型膠原蛋白(Col-1)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)和纖連蛋白(FN)]沉積，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)破壞和子宮內(nèi)膜功能受損。雖然實(shí)質(zhì)細(xì)胞以及間質(zhì)細(xì)胞中的單核巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等也可以產(chǎn)生ECM，但是被激活的肌成纖維細(xì)胞是ECM的主要來源，是纖維化的關(guān)鍵介質(zhì)細(xì)胞[4]。有研究報(bào)道，子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化(fibroblast-to-myofibroblast transdifferentiation，F(xiàn)MT)有助于子宮內(nèi)膜異位癥中肌成纖維細(xì)胞的存在和纖維化的發(fā)展[3，5]。

一、TGF-β1/Smad信號(hào)通路

TGF-β1及其兩個(gè)受體[轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體I(TGFβRI)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體II(TGFβRII)]在 EMT和纖維化形成中起關(guān)鍵作用。參與TGF-β1誘導(dǎo)的EMT下游分子包括smad2、smad3、smad4和smad7，而TGF-β1激活下游介質(zhì)(包括Smad2和Smad3)發(fā)揮的生物學(xué)效應(yīng)受Smad7表達(dá)的負(fù)調(diào)控。在病理?xiàng)l件下，Smad2和Smad3表達(dá)上調(diào)，而Smad7表達(dá)下調(diào)。TGF-β1/Smad級(jí)聯(lián)由三元信號(hào)復(fù)合物組成，當(dāng)TGF-β1與TGFβRII相互作用時(shí)被激活，TGF-βRII磷酸化TGFβRI，進(jìn)而使細(xì)胞質(zhì)介體即Smad2和/或Smad3磷酸化，磷酸化的Smad2/3與Smad4形成異源三聚體復(fù)合物，該復(fù)合物易位至細(xì)胞核結(jié)合共有序列，調(diào)節(jié)目的基因轉(zhuǎn)錄[6]。

TGF-β1是纖維化和炎癥發(fā)展的關(guān)鍵介質(zhì)，是一種穩(wěn)態(tài)因子，起一定的免疫監(jiān)視作用，并協(xié)調(diào)所有器官受傷或感染后復(fù)雜組織修復(fù)過程[7]。TGF-β1在正常生理?xiàng)l件下可以抑制EMT的發(fā)生以及上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的增殖，但在惡性腫瘤條件下卻可以刺激轉(zhuǎn)化的上皮細(xì)胞生長(zhǎng)，因?yàn)樵谀[瘤早期受TGF-β1抑制的具有轉(zhuǎn)移潛能的癌細(xì)胞隨著疾病發(fā)展逐漸逃避了這種抑制作用，反而利用轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移[8]。因此，TGF-β1在同一細(xì)胞上發(fā)揮何種作用主要取決于周圍微環(huán)境。眾所周知，子宮內(nèi)膜異位癥是一種復(fù)雜的慢性炎癥性疾病[2]，并且經(jīng)歷反復(fù)損傷和修復(fù)[9]。病變所在微環(huán)境出現(xiàn)缺氧、炎癥因子或者血小板聚集都會(huì)促進(jìn)異位內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞合成、分泌TGF-β1，使其在EMs 患者腹腔液和異位內(nèi)膜病灶處高表達(dá)[10]，TGF-β1可以使盆腔微環(huán)境呈現(xiàn)出一種免疫耐受狀態(tài)，通過TGF-β1/Smad信號(hào)通路促進(jìn)EMs疾病的發(fā)展[7]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，激活 TGF-β1/Smad 信號(hào)通路，異位病灶中上皮細(xì)胞標(biāo)志蛋白上皮型鈣黏蛋白(E-cadherin)表達(dá)下降，而間質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志蛋白波形蛋白(Vimentin)表達(dá)升高[11]，因此認(rèn)為，內(nèi)異癥中存在 EMT 過程，使ECM分泌過度并沉積從而導(dǎo)致粘連。另有學(xué)者進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，納入42位卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫患者的卵巢囊腫壁的切片作為實(shí)驗(yàn)組，29位成熟畸胎瘤患者的瘤壁的切片作為對(duì)照組，Masson’s染色提示實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比有明顯的纖維化；此實(shí)驗(yàn)又利用免疫組織化學(xué)染色、免疫印跡分析以及熒光原位雜交的方法確定了是子宮內(nèi)膜異位細(xì)胞特異性地合成了 TGF-β1，并且引起實(shí)驗(yàn)組Smad2 和Smad3以及相關(guān)纖維蛋白陽(yáng)性表達(dá)，從而明確了TGF-β1/Smad信號(hào)通路的促纖維化作用[12]。Zhang等[13]發(fā)現(xiàn)組織損傷后，來自受損或血管滲漏的活化血小板可以誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜異位細(xì)胞發(fā)生EMT及FMT改變，從而發(fā)生大量ECM沉積，并且與活化血小板共培養(yǎng)后TGF-β1的基因和蛋白質(zhì)表達(dá)以及磷酸化的Smad3(而非總的Smad3)水平顯著升高。隨后此團(tuán)隊(duì)用抗血小板藥物干預(yù)，造成TGF-β1/p-Smad3表達(dá)降低，引起TGF-β1/Smad通路活化減弱，導(dǎo)致異位病變大小、EMT、FMT和纖維化程度降低[14]。此外，越來越多的證據(jù)表明，缺氧參與子宮內(nèi)膜異位癥的形成，缺氧的主要調(diào)節(jié)因子HIF-1α在子宮內(nèi)膜異位病變中過表達(dá)[15]，內(nèi)異癥小鼠模型中可檢測(cè)到較高的HIF-1α、TGF-β1和整聯(lián)蛋白表達(dá)，并且在人造缺氧環(huán)境中添加TGF-β1受體抑制劑，可以抑制子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞(endometrial stromal cells，ESC)的粘附，沉默HIF-1α可以減弱TGF-β1/Smad信號(hào)的激活和整聯(lián)蛋白的表達(dá)，進(jìn)而降低了ESC的粘附，最終得出低氧微環(huán)境可以通過刺激ESC產(chǎn)生過量的TGF-β1并激活TGF-β1/Smad信號(hào)通路增強(qiáng)整聯(lián)蛋白的表達(dá)和ESC的粘附能力[16]。

二、Wnt/β-catenin信號(hào)通路

細(xì)胞膜上的Wnt受體與不同配體結(jié)合后可激活下游經(jīng)典或非經(jīng)典信號(hào)通路。Wnt/β-catenin通路作為高度保守的經(jīng)典Wnt細(xì)胞信號(hào)通路。在沒有Wnt配體的情況下，β-catenin會(huì)被APC/Axin/GSK-3β復(fù)合物降解。Wnt配體與卷曲跨膜蛋白受體(FZD)及其低密度脂蛋白相關(guān)受體(LRP)結(jié)合導(dǎo)致糖原合成激酶3β(GSK-3β)去磷酸化而失活，同時(shí)抑制細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin降解，升高的胞質(zhì)β-catenin轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子——T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子(TCF/LEF)家族成員相互作用，誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄激活[17-18]。

子宮內(nèi)膜異位癥所致纖維化受Wnt信號(hào)通路的調(diào)節(jié)[19]。Matsuzaki等[20]通過體外靶向異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中的Wnt/β-catenin途徑，可顯著降低α-SMA、Col-1、CTGF和FN mRNA的表達(dá)，并且在建立的小鼠模型中使用Tcf/β-catenin復(fù)合物的小分子拮抗劑，不僅可抑制子宮內(nèi)膜異位癥中成纖維細(xì)胞遷移、增殖和膠原蛋白收縮，而且具有逆轉(zhuǎn)已存在的纖維化病變的效果。另有文獻(xiàn)提出，從子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞獲得的條件培養(yǎng)基可以通過經(jīng)典Wnt/β-catenin通路顯著增強(qiáng)成纖維細(xì)胞的存活，促進(jìn)細(xì)胞因子和ECM的產(chǎn)生或分泌，并對(duì)Wnt1促進(jìn)異位病灶纖維化作用進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證[21]。2018年Shao等[22]發(fā)現(xiàn)EMs異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中FOXP1基因表達(dá)上調(diào)，用siRNA沉默F(xiàn)OXP1會(huì)降低Wnt信號(hào)傳導(dǎo)活性和纖維化標(biāo)記基因(CTGF、Col-1、α-SMA和FN)的表達(dá)，而過表達(dá)FOXP1會(huì)增強(qiáng)Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)以及間質(zhì)細(xì)胞的增殖和遷移，這一作用又可被Wnt信號(hào)抑制劑XAV939阻斷，證明FOXP1是通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與子宮內(nèi)膜異位癥的纖維化。

已知基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類調(diào)節(jié)成纖維生長(zhǎng)因子和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白降解的主要蛋白酶，纖維化的發(fā)展與MMPs和組織蛋白酶抑制劑(TIMP)之間的失衡有關(guān)[23]。體外研究發(fā)現(xiàn)，雌激素在EMs中可激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，間接調(diào)節(jié)MMP9的表達(dá)和活性[24]。此外，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)作為Wnt/β-catenin通路的下游靶基因，其表達(dá)受β-連環(huán)蛋白調(diào)節(jié)，在雌激素激活Wnt/β-catenin通路作用下，EMS異位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞中VEGF表達(dá)增加有利于異位病灶新血管的形成[25]。另有研究表明，Wnt1、TGF-β1、VEGF、MMP和其他細(xì)胞因子之間的平衡與從血管生成向纖維化的轉(zhuǎn)變有關(guān)[26]。最近，在子宮內(nèi)膜異位癥的臨床前模型中發(fā)現(xiàn)，ICG-001和C-82可以通過特異性結(jié)合環(huán)狀A(yù)MP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白CREBBP(CBP)來抑制β-catenin/TCF信號(hào)傳導(dǎo)，這項(xiàng)研究認(rèn)為抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路是改善纖維化和逆轉(zhuǎn)子宮內(nèi)膜異位病變的有吸引力的治療靶標(biāo)[27]。

三、Notch 信號(hào)通路

Notch信號(hào)通路進(jìn)化保守，可調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、侵襲、分化和凋亡[28]，以上每一個(gè)過程都在子宮內(nèi)膜重構(gòu)中發(fā)揮重要作用。在哺乳動(dòng)物中，Notch信號(hào)家族包括4個(gè)Notch受體(Notch1～4)、5個(gè)配體，其中3個(gè)Delta-like蛋白(DLL1、3、4)和2個(gè)鋸齒蛋白(JAG1，2)。Notch受體和配體都是單向跨膜蛋白，因此，Notch信號(hào)通路在細(xì)胞與細(xì)胞接觸后被激活[29]。Notch受體激活后發(fā)生分裂，釋放NICD(Notch蛋白的活性形式)，NICD易位進(jìn)入細(xì)胞核，直接參與導(dǎo)致纖維化的核靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[30]。

Notch信號(hào)通路在其它疾病和器官纖維化中的作用已被證實(shí)，如作為典型的纖維化疾病的系統(tǒng)性硬化癥。Wasson等[30]研究表明，Notch信號(hào)通路的激活可以促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞活化產(chǎn)生Col-1和α-SMA等纖維蛋白，進(jìn)而引起系統(tǒng)性硬化癥的皮膚和內(nèi)部器官的組織和血管纖維化。但是Notch信號(hào)通路在內(nèi)異癥纖維化中的研究較少。González-Foruria等[31]發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜異位癥患者的Notch通路過度激活可引起纖維化標(biāo)記物如α-SMA和Col-1高表達(dá)，促進(jìn)病灶纖維化，但是用DAPT和FLI-06(阻止Notch裂解和NICD釋放的γ-分泌酶抑制劑)處理后可減少異位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的纖維化。González-Foruria的研究正如在其他促纖維化疾病中已經(jīng)觀察到的一樣，證明Notch信號(hào)通路在內(nèi)異癥纖維化過程中同樣起著重要作用。另有研究表明，EMs 中Notch 信號(hào)通路的激活可發(fā)生EMT，上皮細(xì)胞經(jīng)過EMT后失去了細(xì)胞極性和細(xì)胞間聯(lián)系，不僅具有間質(zhì)細(xì)胞的侵襲力和遷移力，還具有間質(zhì)成纖維細(xì)胞分泌ECM的特性，進(jìn)而有利于纖維化的形成[32]。

四、與子宮內(nèi)膜異位癥纖維化相關(guān)的其它信號(hào)通路

Nasu等[33]的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中膠原蛋白收縮性增強(qiáng)，α-SMA、RhoA、ROCK-I和ROCK-II蛋白表達(dá)均增加，肝素的應(yīng)用可明顯減弱膠原蛋白收縮，抑制EMs纖維化相關(guān)蛋白表達(dá)，認(rèn)為 Rho/ROCK 通路的激活可能參與EMs 相關(guān)的纖維化發(fā)生。此外，核因子κB(NF-κB)作為一種模式識(shí)別受體，可與高遷移率族蛋白(HMGB1)結(jié)合促進(jìn)EMs 纖維化發(fā)展[34]。炎癥因子白介素6(IL-6)基因啟動(dòng)子上有 NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)[35]，而且 IL-6誘導(dǎo)的Notch1表達(dá)可促進(jìn)子宮內(nèi)膜異位病變的發(fā)展[36]，由此可推斷NF-κB信號(hào)通路和Notch 信號(hào)通路在EMs 纖維化發(fā)生中可能存在交叉作用。另有文獻(xiàn)提出，絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化因3(JAK/STAT3)通路在EMs發(fā)病機(jī)制中也起重要作用[19]。值得注意的是，Rho-ROCK通路、NF-κB通路、MAPK通路、JAK/STAT3通路與EMs纖維化發(fā)生相關(guān)的機(jī)制研究較少，未來應(yīng)重視此方面研究對(duì)臨床工作的指導(dǎo)意義。

5、總結(jié)與展望

各種疾病中存在的纖維化問題日益突出，但是纖維化發(fā)生機(jī)制以及如何治療纖維化仍未得到闡明和解決。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，對(duì)EMs纖維化的分子基礎(chǔ)有了更深層次的了解，本綜述著重提供了與子宮內(nèi)膜異位癥纖維相關(guān)的TGF-β1/Smad、Wnt/β-catenin、Notch 信號(hào)通路的系統(tǒng)評(píng)價(jià)。因?yàn)門GF-β1在生理狀態(tài)下對(duì)機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育起著同樣重要的作用，所以直接靶向TGF-β1不太可能產(chǎn)生可行的抗纖維化療法，那么從促纖維化的微環(huán)境著手進(jìn)行抗纖維化治療或許可行，如抗血小板治療。此外Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制劑的抗EMs纖維化作用在動(dòng)物模型中已見成效，但是畢竟動(dòng)物模型無法準(zhǔn)確反映人類EMs的狀況而且腹膜內(nèi)給予的高劑量抑制劑可能與臨床劑量不符，所以仍需要更多的臨床前基礎(chǔ)研究提供支持性數(shù)據(jù)。Notch信號(hào)通路相關(guān)的上下游分子機(jī)制在EMs纖維化中的作用還需要更多體外或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。本綜述雖然以單個(gè)信號(hào)通路的形式進(jìn)行闡述，但是EMS纖維化的發(fā)生是一個(gè)多因素、多階段、受多基因調(diào)控的復(fù)雜過程，各個(gè)信號(hào)通路之間并非完全獨(dú)立發(fā)揮作用，而是構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜相互作用網(wǎng)絡(luò)，這使得EMS纖維化的治療變得更加復(fù)雜，所以多靶點(diǎn)聯(lián)合用藥抗纖維化也將成為治療的熱點(diǎn)研究方向，為抗EMs纖維化治療開拓一個(gè)廣闊的前景。總之目前的研究現(xiàn)狀對(duì)未來針對(duì)EMs纖維化的應(yīng)用既提供了思路也提出了特別的挑戰(zhàn)。