上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病機(jī)制中的作用

馬雪松，張宗峰

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）是一種慢性炎癥性、雌激素依賴性的良性婦科疾病，其特征是在宮腔外的其他部位存在功能性子宮內(nèi)膜組織（間質(zhì)和腺體）。EMs發(fā)病率約為10%～15%，其臨床癥狀通常與慢性盆腔疼痛和不孕癥等相關(guān)，嚴(yán)重影響著廣大女性的身心健康及生活質(zhì)量[1]。有研究表明，所有EMs病變的形成具有相同的共性，那就是重復(fù)組織損傷和修復(fù)，最終導(dǎo)致纖維化[2]。關(guān)于EMs發(fā)病機(jī)制最廣為接受的是經(jīng)血逆行和種植理論[3]，最近這一理論的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)表明上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）可能是其發(fā)病機(jī)制之一。上皮細(xì)胞發(fā)生EMT后不再為基底層和管腔間隙之間提供片狀保護(hù)屏障，由于缺乏間皮屏障，子宮內(nèi)膜細(xì)胞很容易黏附在腹膜基質(zhì)上，最后形成EMs病變。同時(shí)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在腹膜和卵巢EMs病變中，上皮細(xì)胞的上皮表型表達(dá)缺失，而間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)上調(diào)。此外，對(duì)Sampson的經(jīng)血逆流假說(shuō)的一個(gè)補(bǔ)充研究發(fā)現(xiàn)EMT在EMs的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用，當(dāng)細(xì)胞脫離細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）或黏附在不合適的位置時(shí)，細(xì)胞會(huì)死亡，這就是所謂的失巢凋亡（Anoikis），但EMT存在一個(gè)與失巢凋亡對(duì)抗性相關(guān)的特征，這有助于異位病變的擴(kuò)散[4]。此外，Matsuzaki等[5]提出在泌尿生殖系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中，來(lái)自中胚層的子宮內(nèi)膜細(xì)胞發(fā)生間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET），由于其間質(zhì)來(lái)源的一些印跡被保留下來(lái)，子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞可能傾向于通過(guò)EMT恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

近年來(lái)EMT的研究主要集中在腫瘤領(lǐng)域，而其在EMs中的研究甚少。到目前為止，大多數(shù)研究都沒(méi)有解釋闡明EMs究竟發(fā)生哪種類(lèi)型的EMT，在現(xiàn)有文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，推測(cè)可能有兩種類(lèi)型參與其中。另外，缺氧和雌激素這兩種刺激信號(hào)可通過(guò)不同的途徑激活EMT過(guò)程，促進(jìn)EMs的形成。這些途徑涉及許多細(xì)胞因子和細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞增殖和遷移。現(xiàn)從EMT類(lèi)型、刺激信號(hào)、細(xì)胞因子及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面綜述EMT在EMs發(fā)病機(jī)制中的重要作用。

1 參與EMs發(fā)病機(jī)制的EMT類(lèi)型

EMT是在人的整個(gè)生命過(guò)程中起著至關(guān)重要作用的生理過(guò)程，除了在胚胎發(fā)育中促進(jìn)各種組織的生長(zhǎng)發(fā)育外，在機(jī)體成年后還負(fù)責(zé)傷口愈合和組織再生，同時(shí)伴隨著一系列細(xì)胞結(jié)構(gòu)和行為上的復(fù)雜變化?，F(xiàn)通常將其分為3種不同的生物亞型：①1型EMT發(fā)生在脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育過(guò)程中，主要參與組織和器官的生成，這是一個(gè)正常的生理過(guò)程，與其他異常功能（如炎癥、纖維化或侵襲）無(wú)關(guān)；②2型EMT通常發(fā)生在慢性創(chuàng)傷或炎性損傷的反應(yīng)中，將會(huì)導(dǎo)致組織纖維化和其他組織器官的破壞；③3型EMT被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)移的主要發(fā)生機(jī)制并伴隨誘導(dǎo)血管生成，可強(qiáng)烈促使腫瘤細(xì)胞發(fā)生一系列具有轉(zhuǎn)移級(jí)聯(lián)特征的程序。調(diào)控這3種EMT類(lèi)型的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚，但其功能差異是顯著的。

如前所述，EMs是一個(gè)重復(fù)的組織損傷和修復(fù)過(guò)程，其組織學(xué)特征是病變周?chē)嬖诿芗睦w維組織[1]，這在深部浸潤(rùn)型子宮內(nèi)膜異位癥（DIE）中表現(xiàn)更為顯著，其中約10%~15%的患者會(huì)形成致密瘢痕[6]。EMs一直被認(rèn)為是一種炎癥性疾病，研究顯示在大量EMs患者中存在免疫反應(yīng)失調(diào)的情況[7]。因此推測(cè)2型EMT可能通過(guò)參與慢性炎癥反應(yīng)促進(jìn)EMs的纖維化過(guò)程。此外，EMs區(qū)別于其他良性疾病的最大特點(diǎn)之一是3型EMT誘導(dǎo)的類(lèi)似惡性轉(zhuǎn)移能力，這種能力通常與血管生成有關(guān)，其可以促進(jìn)內(nèi)皮功能、血管通透性及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中EMs的發(fā)展[8]。因此，僅僅關(guān)注EMs的部分特征來(lái)制定有效的治療方法是不夠的，還需要進(jìn)一步研究EMs不同階段所發(fā)生不同類(lèi)型的EMT。

2 EMs相關(guān)EMT分子發(fā)病機(jī)制

2.1 EMs的刺激信號(hào)

2.1.1 缺氧信號(hào) 暴露在缺氧環(huán)境下的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄反應(yīng)改變會(huì)引起缺氧誘導(dǎo)因子（HIFs）的表達(dá)升高。HIF-1是細(xì)胞對(duì)缺氧反應(yīng)最具特征的調(diào)節(jié)因子，由HIF-1α和HIF-1β亞基組成。與穩(wěn)定表達(dá)的HIF-1β亞基相比，HIF-1α亞基的表達(dá)和活性受細(xì)胞內(nèi)氧濃度的精確調(diào)控。在正常內(nèi)膜、在位及異位內(nèi)膜組織中，均可觀察到HIF-1α的過(guò)表達(dá)及與EMT相關(guān)的形態(tài)學(xué)改變，同時(shí)在健康內(nèi)膜和在位內(nèi)膜組織中，缺氧和缺血狀態(tài)均可誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜細(xì)胞發(fā)生EMT[9]。根據(jù)經(jīng)血逆流假說(shuō)，推測(cè)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞可能適應(yīng)種植過(guò)程中的低氧等特殊微環(huán)境，發(fā)生EMT從而導(dǎo)致侵襲能力增強(qiáng)，促進(jìn)異位病變的發(fā)生。但這一過(guò)程同時(shí)需要血管生成，這是EMs中缺氧誘導(dǎo)的最基本過(guò)程。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）在EMs患者在位和異位內(nèi)膜組織中均呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)，且腹腔液中的表達(dá)水平增高，VEGF/NRP-1（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子/神經(jīng)纖毛蛋白1）軸可能與EMT增強(qiáng)和轉(zhuǎn)移過(guò)程中核因子 κB（NF-κB）和 β-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)[10]。繼HIF-1α和VEGF依賴的信號(hào)通路之后，也有研究報(bào)道活性氧簇（ROS）可刺激發(fā)生EMT過(guò)程并增強(qiáng)多種人類(lèi)惡性腫瘤細(xì)胞的侵襲能力。在EMs細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的內(nèi)源性氧化應(yīng)激反應(yīng)，可能導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生增加和過(guò)氧化氫酶水平降低[11]。賴氨酸氧化酶亞型（LOX和LOXL2）也被認(rèn)為是缺氧EMT的調(diào)節(jié)因子，其可能通過(guò)與某些轉(zhuǎn)錄抑制因子相互作用而增強(qiáng)上皮細(xì)胞的可塑性。研究發(fā)現(xiàn)，LOX在EMs病變組織中的表達(dá)高于正常子宮內(nèi)膜[12]，而與EMT相關(guān)的其他因子，如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）、NF-κB、Tswist1和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）在缺氧條件下表達(dá)也被上調(diào)[11]。Notch信號(hào)通路還通過(guò)增加細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性和侵襲性參與缺氧誘導(dǎo)的EMT過(guò)程。

2.1.2 雌激素信號(hào) EMs作為一種激素依賴性疾病，受雌激素的密切調(diào)控，與正常子宮內(nèi)膜相比，EMs病變存在雌二醇合成上調(diào)和失活水平低下的現(xiàn)象。雌激素受體有2種亞型——ERα和ERβ，每種ER亞型在EMs組織中均有其獨(dú)特的表達(dá)模式。在女性生殖系統(tǒng)中，ERα主要在子宮中表達(dá)，而ERβ主要在卵巢中表達(dá)。以往的研究認(rèn)為無(wú)論是卵巢還是腹膜，ERβ的表達(dá)均高于ERα，這在許多EMs動(dòng)物模型中也有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)。但最近的一項(xiàng)研究表明，與正常子宮內(nèi)膜相比，卵巢EMs病變組織中ERα的表達(dá)增高[13]。這些錯(cuò)綜復(fù)雜的研究結(jié)果表明，學(xué)者們需要進(jìn)行更詳細(xì)地研究以了解ER在EMs進(jìn)展中的確切作用機(jī)制。

ERα可直接與HGF啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞發(fā)生EMT，還可通過(guò)激活Snail和Slug的啟動(dòng)子活性從而使其表達(dá)上調(diào)[14]。沒(méi)有直接的證據(jù)表明ERβ可以調(diào)節(jié)EMs細(xì)胞發(fā)生EMT。但在其他疾病，特別是惡性腫瘤組織中，ERβ的表達(dá)通常與EMT的發(fā)生、發(fā)展呈負(fù)相關(guān)。例如，在三陰性乳腺癌中，ERβ與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移基因的啟動(dòng)子結(jié)合可抑制突變型p53的轉(zhuǎn)錄活性[15]。在基底樣乳腺癌細(xì)胞中，EMT的抑制與ERβ介導(dǎo)的miR-200a/b/429上調(diào)和ZEB1和SIP1的抑制相關(guān)，最后導(dǎo)致E-cadherin的表達(dá)增加[16]，但ERβ并不是在所有條件下都抑制EMT過(guò)程，如在肺腺癌中[17]。

缺氧和雌激素是在EMs病變中發(fā)現(xiàn)的2種主要刺激信號(hào)，兩者都可通過(guò)各種途徑參與EMT形成過(guò)程。由于在多數(shù)腫瘤病變中存在缺氧環(huán)境，對(duì)缺氧在EMT中的研究比對(duì)雌激素信號(hào)的研究更廣泛，但雌激素高表達(dá)是EMs的獨(dú)特特征，因此對(duì)雌激素的研究將為EMs的治療提供更有效的途徑。

2.2 EMs中參與EMT的相關(guān)信號(hào)分子及信號(hào)通路

2.2.1 EMs中參與EMT的相關(guān)信號(hào)分子 EMT的特征是上皮細(xì)胞表型的缺失、間質(zhì)特性的獲得、基底膜的破壞以及細(xì)胞移動(dòng)性和侵襲性的增強(qiáng)，這些變化通常是由各種細(xì)胞信號(hào)分子所驅(qū)動(dòng)。EMT相關(guān)的分子變化包括 E-cadherin、Desmoplakin、Mucin-1、occludin和claudin等上皮標(biāo)志物的表達(dá)缺失，以及獲得N-cadherin、平滑肌肌動(dòng)蛋白、vimentin和纖維連接蛋白等間質(zhì)細(xì)胞特性，這些分子變化都與細(xì)胞功能改變相關(guān)，如遷移增強(qiáng)、侵襲增強(qiáng)和凋亡抵抗等。參與EMT的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子還包括轉(zhuǎn)錄因子，如具有鋅指結(jié)構(gòu)的 Snail家族 （Snail、Slug、Smuc）和δEF1家族（SIP1/ZEB1和 δ/ZEB2），以及堿性螺旋-環(huán)-螺旋因子Twist和E12/E47。除Twist外，這些轉(zhuǎn)錄因子均與E-cadherin啟動(dòng)子上的E-盒位點(diǎn)直接結(jié)合從而抑制E-cadherin的表達(dá)。微小RNA（miRNA）也與這些轉(zhuǎn)錄的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)緊密相關(guān)，例如miR-200家族成員可使細(xì)胞維持上皮狀態(tài)，還通過(guò)抑制ZEB1和ZEB2來(lái)阻礙EMT進(jìn)程，反之，miR-200家族成員在轉(zhuǎn)錄水平上受ZEB因子和Snail1的抑制，從而形成一個(gè)雙向負(fù)反饋環(huán)，使細(xì)胞保持在上皮或間質(zhì)狀態(tài)[18]。此外，p53可通過(guò)誘導(dǎo)miR-34a/b/c的表達(dá)上調(diào)來(lái)抑制Snail1和Snail2，反之，Snail1和Snail2在轉(zhuǎn)錄水平上抑制miR-34a/b/c[19]。這些負(fù)反饋通路調(diào)控著細(xì)胞的轉(zhuǎn)變方向，很好地解釋了EMT過(guò)程的復(fù)雜性。

2.2.2 促進(jìn)EMs發(fā)生的EMT主要信號(hào)通路

2.2.2.1 TGF-β/Smad信號(hào)通路 在EMT眾多誘導(dǎo)因子中TGF-β一直備受關(guān)注，主要是其在誘導(dǎo)惡性腫瘤相關(guān)EMT中的作用。TGF-β與其級(jí)聯(lián)受體TGFβRⅠ和TGFβRⅡ結(jié)合發(fā)生磷酸化，激活Smad2/3。Smad2/3可以與Smad4形成三聚復(fù)合體并易位至細(xì)胞核，最終調(diào)節(jié)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。Smad可激活轉(zhuǎn)錄因子，如 Snail1、Snail2/Slug、ZEB1、ZEB2、E12/E42 和Twist1，最終導(dǎo)致橋粒丟失，細(xì)胞間緊密連接喪失，并獲得間質(zhì)表型。TGF-β也可誘導(dǎo)非Smad信號(hào)通路，導(dǎo)致RhoGTPases、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇 3激酶（PI3K）-蛋白激酶 B（Akt）-哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路的激活[20]。這些非Smad信號(hào)通路通常與Smad介導(dǎo)的基因表達(dá)相互協(xié)作，調(diào)節(jié)Smad的穩(wěn)定性和活性。

在EMs患者的病灶中經(jīng)?？梢杂^察到腹膜、血清及腹腔液中TGF-β表達(dá)增加，這顯示其在EMs的建立或維持中可能具有關(guān)鍵作用[21]。TGF-β1能抑制腹腔液中自然殺傷（NK）細(xì)胞活性，同時(shí)促進(jìn)卵巢EMs的血管生成和細(xì)胞增殖。在腹膜間皮細(xì)胞中TGF-β1還可激活VEGF-A的表達(dá)，以維持病變的血管化[22]。在動(dòng)物模型中，與野生型小鼠相比，缺乏TGF-β1的小鼠腹膜EMs病灶更少、更小[23]。但有關(guān)TGF-β1濃度升高是如何導(dǎo)致EMs的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚。

最新的研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β信號(hào)啟動(dòng)的多功能轉(zhuǎn)錄因子OCT4通過(guò)刺激子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移，進(jìn)而調(diào)節(jié)TGF-βⅠ/TGF-βRⅠ誘導(dǎo)的EMs生長(zhǎng)。在人EMs基質(zhì)細(xì)胞中，TGF-β1呈劑量依賴性地上調(diào)OCT4、SNAIL和N-cadherin的基因和蛋白水平，而沉默內(nèi)源性O(shè)CT4可顯著抑制TGF-β1誘導(dǎo)的Snail和N-cadherin的表達(dá)[24]，這提示TGF-β與OCT4之間協(xié)同作用可能參與EMT進(jìn)程，促進(jìn)EMs發(fā)展。

此外，TGF-β一直被認(rèn)為是纖維化的主要調(diào)節(jié)因子，如TGF-β1/Smad3誘導(dǎo)的EMT和成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化可導(dǎo)致膠原合成增加、細(xì)胞收縮力增強(qiáng)和平滑肌化生（SMM）。腹膜纖維化組織中同時(shí)存在的另一個(gè)過(guò)程是間皮向間質(zhì)的轉(zhuǎn)化（MMT），即腹膜腔內(nèi)的間皮細(xì)胞（MCs）在病理?xiàng)l件下可轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞。在小鼠模型中，阻斷TGF-β的表達(dá)將導(dǎo)致與間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化相關(guān)的分子標(biāo)志物表達(dá)下調(diào)，顯著降低腹膜粘連度[25]。

2.2.2.2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路 其廣泛存在于EMs等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展中。β-catenin是一種重要的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，與T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)子結(jié)合因子（TCF/LEF）家族的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，募集共激活劑（BCL9、CBP/300、Pygo等）來(lái)啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[26]。正常情況下，胞質(zhì)中β-catenin水平受到GSK-3β磷酸化的嚴(yán)格調(diào)控，并通過(guò)泛素途徑使其降解。Wnt-1/3可抑制GSK-3β的磷酸化，從而阻止β-catenin進(jìn)入泛素化途徑，形成β-catenin池。游離β-catenin可以重新定位到細(xì)胞核中，激活轉(zhuǎn)錄因子LEF-1/TCFs，從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生EMT。

許多研究揭示了Wnt信號(hào)通路與EMs的關(guān)系，在EMs組織中發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的Wnt7A，這可能會(huì)影響細(xì)胞存活，促進(jìn)分散的子宮內(nèi)膜細(xì)胞種植，從而增強(qiáng)EMs的形成。異位間質(zhì)細(xì)胞分泌Wnt2增加可通過(guò)Wnt2/β-catenin信號(hào)通路激活上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)[27]。與TGF-β一樣，Wnt/β-catenin信號(hào)通路在EMs中的另一個(gè)作用是誘導(dǎo)纖維化，阻斷Wnt/β-catenin通路后，EMs間質(zhì)細(xì)胞中α-SMA、Ⅰ型膠原和纖維連接蛋白等肌成細(xì)胞標(biāo)志的表達(dá)降低。TGF-β/Smad和Wnt/β-catenin在EMT和纖維化過(guò)程中還存在協(xié)同作用，在腎小管上皮細(xì)胞中，硫化氫可通過(guò)Wnt/βcatenin通路抑制TGF-β1誘導(dǎo)的EMT過(guò)程[28]。TGF-β還可通過(guò)依賴p38的方式使Wnt拮抗劑Dickkopf-1的表達(dá)下調(diào)，在纖維變性疾病的發(fā)病機(jī)制中，兩種途徑的相互交叉發(fā)揮了重要作用[29]。SOX-2作為EMs的標(biāo)志物，參與了TGF-β和β-catenin的網(wǎng)絡(luò)，SOX2可抑制TIF1γ的表達(dá)，從而促進(jìn)TGF-β誘導(dǎo)的EMT和細(xì)胞侵襲，還能降低E-cadherin的表達(dá)，進(jìn)而降低β-catenin復(fù)合物的結(jié)合能力，最終導(dǎo)致細(xì)胞核中的Wnt信號(hào)元件可以募集更多的β-catenin來(lái)激活下游靶蛋白[30]。EMT的復(fù)雜過(guò)程要求學(xué)者們從網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看待信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，Wnt/β-catenin與其他EMT通路的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)語(yǔ)

EMT現(xiàn)象一直普遍存在于EMs病變中，并在EMs侵襲和纖維化中發(fā)揮重要的作用，但其具體的分子生物學(xué)機(jī)制及作用途徑仍然沒(méi)有闡明。本文筆者推測(cè)可能有2種不同類(lèi)型的EMT參與了EMs的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，并綜述了EMT刺激信號(hào)、相關(guān)的信號(hào)分子及信號(hào)通路，這可能為抑制EMs細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性和侵襲性提供新的治療途徑和方式。進(jìn)一步研究EMT在EMs發(fā)生、發(fā)展中的重要作用及確切機(jī)制，對(duì)于臨床治療EMs提供新的思路和干預(yù)手段有著至關(guān)重要的作用。