細(xì)胞自噬在子宮腺肌病發(fā)病機(jī)制中作用的研究進(jìn)展

謝云凱，劉 威，白藝璇，關(guān)紅衛(wèi)，鄒永輝

子宮腺肌?。╝denomyosis）是一種雌激素依賴的子宮內(nèi)膜于子宮肌壁層生長(zhǎng)所引發(fā)的疾病，在我國(guó)成年女性中具有較高發(fā)病率，常導(dǎo)致盆腔疼痛甚至不孕等癥狀，以至于常需要手術(shù)治療[1]。目前廣泛接受的理論是子宮基底膜內(nèi)陷學(xué)說(shuō)，也有學(xué)者提出化生學(xué)說(shuō)、苗勒管殘留學(xué)說(shuō)和組織重構(gòu)等學(xué)說(shuō)，基因、免疫、炎癥因子及環(huán)境因素等也證明與子宮腺肌病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[1-3]。自噬（autophagy）是一種由細(xì)胞內(nèi)溶酶體介導(dǎo)的細(xì)胞自我降解過(guò)程，細(xì)胞通過(guò)調(diào)控自噬以幫助各種原因損傷的細(xì)胞維持自身平衡[4]。自噬可能在包括女性生殖道在內(nèi)的各種組織的正常發(fā)育和維持體內(nèi)平衡中發(fā)揮重要作用[5]。隨著相關(guān)研究的不斷深入，細(xì)胞自噬在子宮腺肌病發(fā)生、發(fā)展中的作用被不斷認(rèn)識(shí)，其在子宮腺肌病的發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮著重要作用。

1 細(xì)胞自噬的概念、作用及分子機(jī)制

1.1 細(xì)胞自噬的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制及意義自噬是指細(xì)胞自身由溶酶體介導(dǎo)的細(xì)胞自我降解，即細(xì)胞在自噬相關(guān)基因（autophagy related gene，Atg）的調(diào)控下利用溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)受損細(xì)胞器和大分子物質(zhì)的過(guò)程。自噬過(guò)程包括：①亞細(xì)胞膜的重新排列隔離底物形成自噬小體（autophagosome）；②隨后自噬小體與溶酶體融合形成自噬溶酶體（autolysosome）；③底物在自噬溶酶體中進(jìn)行降解和回收（見(jiàn)圖1）[6-7]。根據(jù)底物進(jìn)入溶酶體的過(guò)程不同，可把自噬分為巨自噬（macroautophagy）、微自噬（microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）。但幾種方式在底物進(jìn)行降解的最后步驟和降解物質(zhì)的最終回收方面基本相同[6]。自噬在細(xì)胞對(duì)于環(huán)境變化的反應(yīng)以及對(duì)細(xì)胞新陳代謝起著重要作用。同時(shí)，自噬已被證實(shí)與腫瘤增殖及抑制存在密切關(guān)系，但其作用目前尚存在爭(zhēng)議。有研究表明自噬可能參與腫瘤細(xì)胞應(yīng)對(duì)放化療損傷的過(guò)程[8-9]，因此某些情況下抑制自噬可能作為抑制腫瘤生長(zhǎng)的治療靶點(diǎn)[10]。

1.2 細(xì)胞自噬的基本過(guò)程及其分子機(jī)制自噬是細(xì)胞對(duì)各種應(yīng)激的反應(yīng)行為，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中應(yīng)激刺激對(duì)自噬的調(diào)控主要發(fā)生在翻譯后水平，即需要翻譯后修飾酶的參與[11]。自噬的整個(gè)過(guò)程都受到某些特定的自噬復(fù)合體的調(diào)控。其作用機(jī)制可概括如下（見(jiàn)圖1）。

UNC-51樣激酶（ULK）復(fù)合體由蛋白激酶ULK1和ULK2組成，結(jié)合了FAK家族相互作用蛋白（FIP200）以及調(diào)控亞基Atg13和Atg101，這些亞基可以通過(guò)誘導(dǎo)構(gòu)象改變來(lái)激活ULK蛋白，進(jìn)而將應(yīng)激信號(hào)傳遞至自噬小體形成的部位[12]?；罨腢LK1通過(guò)磷酸化BECN1基因相關(guān)蛋白（Beclin-1）來(lái)提高空泡分選蛋白34（VPS34）復(fù)合體的活性，VPS34復(fù)合體Ⅰ由Ⅲ類磷脂酰肌醇 3 激酶（PI3K）VPS34、Beclin-1、Atg4以及催化調(diào)控亞基組裝所需的VPS15支架蛋白組成，這種復(fù)合物促進(jìn)磷脂酰肌醇3磷酸（PI3P）形成，而PI3P可募集自噬前體膜成核所需的自噬因子，促進(jìn)自噬前體的形成[13-14]。因此ULK1對(duì)Beclin-1的磷酸化是哺乳動(dòng)物自噬起始的必要條件。

自噬泡膜的延長(zhǎng)則需要Atg9以及包括微管相關(guān)蛋白3（LC3）和伽馬氨基丁酸A型受體相關(guān)蛋白（GABARAP）亞族在內(nèi)的酵母Atg8基因家族參與。含有跨膜蛋白Atg9的囊泡穿梭于高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和自噬泡之間[15]，可能為自噬泡提供細(xì)胞膜來(lái)源；LC3、GABARAP和高爾基體相關(guān)ATP酶增強(qiáng)子16（GATE16）對(duì)自噬泡膜的延長(zhǎng)和融合發(fā)揮著不同的功能，其中LC3是Atg8同源家族中最具代表性的一個(gè)，也是目前研究最為透徹的。在自噬過(guò)程中，LC3的膜結(jié)合及半融合行為可以調(diào)控自噬小體的大小[16]，同時(shí)，LC3可能還與自噬小體的選擇性降解有關(guān)[17]。

最后，參與調(diào)控自噬小體與溶酶體融合的蛋白與細(xì)胞胞吞途徑的蛋白存在共同之處。它們包括VPS34 復(fù)合物Ⅱ、Beclin-1、VPS34、VPS15、Ras相關(guān)蛋白7（RAB7）效應(yīng)蛋白以及同源融合和液泡蛋白分選復(fù)合物（HOPS）等分子[11]。

圖1 自噬基本過(guò)程

1.3 自噬的調(diào)控細(xì)胞自噬的調(diào)控機(jī)制極其復(fù)雜，主要包括：①哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途徑。mTOR蛋白激酶是自噬主要負(fù)調(diào)控因子，在細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)充足條件下，氨基酸和生長(zhǎng)因子可以通過(guò)激活mTOR激酶復(fù)合體中的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1（mTORC1）靶點(diǎn)，進(jìn)而抑制ULK復(fù)合體，從而抑制自噬；而在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，mTOR信號(hào)通路會(huì)被抑制，進(jìn)而激活ULK1及下游自噬靶點(diǎn)，誘導(dǎo)自噬[18]。②肝激酶 B1（LKB1）/腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）途徑。AMPK作為細(xì)胞主要能量感受器，當(dāng)能量缺乏時(shí)，升高的磷酸腺苷（AMP）/三磷酸腺苷（ATP）比值可激活LKB1/AMPK通路，AMPK通過(guò)在多個(gè)位點(diǎn)磷酸化ULK1激活自噬。同時(shí)AMPK也可通過(guò)抑制mTORC1中調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白（Raptor）激活mTORC1抑制劑馬鈴薯球蛋白（TSC2）來(lái)抑制mTOR活性，間接激活自噬[19]。③蛋白激酶A（PKA）途徑。細(xì)胞能量充足時(shí)，PKA能促進(jìn)ULK1和Atg13磷酸化，阻止Atg13定位到自噬前體結(jié)構(gòu)（PAS）。另外，PKA也能磷酸化并激活TORC1或通過(guò)抑制AMPK間接激活mTORC1，從而抑制自噬[20]。④c-Jun氨基末端激酶（JNK）途徑。當(dāng)能量缺乏時(shí)可激活JNK-1激酶，進(jìn)而阻礙Beclin-1與B細(xì)胞淋巴瘤蛋白2（Bcl-2）間的相互作用，釋放游離Beclin-1，進(jìn)而促進(jìn)自噬發(fā)生[21]。此外，鈣離子途徑、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78）蛋白途徑、三磷酸肌醇（IP3）途徑、真核生物翻譯起始因子 2α 激酶 2（EIF2AK2）/蛋白激酶 R（PKR）依賴途徑等通路同樣對(duì)自噬起調(diào)控作用。同時(shí)，值得注意的是近年轉(zhuǎn)錄因子家族的轉(zhuǎn)錄因子EB（TFEB）和轉(zhuǎn)錄因子E3（TFE3）被認(rèn)為是參與自噬下游調(diào)控的重要因子，在胞質(zhì)中TFEB可被mTORC1直接磷酸化并減少入核，調(diào)控溶酶體和自噬相關(guān)基因表達(dá)，增強(qiáng)自噬活性[22]。

2 自噬與子宮腺肌病

2.1 自噬與子宮腺肌病的發(fā)生發(fā)展目前“在位內(nèi)膜決定論”仍是子宮腺肌病主流學(xué)說(shuō)，認(rèn)為該病是由于基底層子宮內(nèi)膜及基質(zhì)細(xì)胞因各種原因侵入子宮肌層生長(zhǎng)所致[23]，在此過(guò)程中在位內(nèi)膜自身特性起決定性作用。而研究表明，子宮腺肌病患者中在位內(nèi)膜組織自噬的失調(diào)，可能與子宮腺肌病的發(fā)生有關(guān)。一項(xiàng)對(duì)子宮腺肌病患者及正常女性在位內(nèi)膜細(xì)胞的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，子宮腺肌病患者在位內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞及內(nèi)膜組織中Beclin-1表達(dá)水平較正常女性明顯下降，且Beclin-1分子表達(dá)與CA125水平呈明顯負(fù)相關(guān)[24]。該研究提示子宮腺肌病患者內(nèi)膜組織存在自噬紊亂，這種在位內(nèi)膜自噬的下調(diào)可能與子宮腺肌病的發(fā)生密切相關(guān)。自噬同樣參與子宮在位內(nèi)膜細(xì)胞周期的調(diào)控過(guò)程。Li等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜分泌期，正常內(nèi)膜組織中自噬相關(guān)基因LC3-B的表達(dá)較增生期明顯增多；而子宮內(nèi)膜異位癥患者在位內(nèi)膜及異位內(nèi)膜組織中均未檢測(cè)到這種變化；并且異位內(nèi)膜組織中LC3-B表達(dá)水平顯著低于在位內(nèi)膜，提示內(nèi)膜細(xì)胞自噬周期性變化的消失以及異位內(nèi)膜自噬下調(diào)可能與子宮腺肌病的發(fā)生密切相關(guān)。

目前多數(shù)研究?jī)A向于認(rèn)為異位內(nèi)膜細(xì)胞中存在自噬抑制。例如，異位內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞YAP分子表達(dá)的增加可通過(guò)調(diào)控mTOR通路降低細(xì)胞自噬水平[26]。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)高雌激素作為子宮腺肌病重要發(fā)病機(jī)制之一，其可以通過(guò)上調(diào)趨化因子基質(zhì)細(xì)胞衍生因子 12（CXCL12）/趨化因子受體 4（CXCR4）介導(dǎo)的自噬抑制，促進(jìn)人分泌期子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞（HESCs）的存活[27]。但關(guān)于異位內(nèi)膜組織中自噬的作用尚存在爭(zhēng)議，例如Liu等[28]發(fā)現(xiàn)低氧條件可誘導(dǎo)自噬，從而促進(jìn)HESCs的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），進(jìn)而增強(qiáng)HESCs的增殖及侵襲能力，這一過(guò)程可能由低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）所介導(dǎo)，HESCs在低氧處理后自噬增強(qiáng)且表現(xiàn)為增殖及侵襲能力增強(qiáng)，而該自噬過(guò)程依賴HIF-1α，在低表達(dá)HIF-1α下調(diào)自噬后，可檢測(cè)到異位內(nèi)膜細(xì)胞侵襲能力的下降[29]。該研究一定程度上支持子宮腺肌病發(fā)病機(jī)制中的EMT理論。

有研究證實(shí)，PI3K/蛋白激酶 B（AKT）/mTOR 通路激活可以抑制自噬，進(jìn)而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的孕激素抵抗[30]。在子宮內(nèi)膜異位癥異位內(nèi)膜細(xì)胞中尚缺乏相關(guān)研究，提示自噬可能也參與了異位內(nèi)膜細(xì)胞孕激素抵抗過(guò)程。

2.2 自噬與子宮腺肌病的癥狀及并發(fā)癥

2.2.1 自噬與子宮腺肌病患者的不孕癥 子宮腺肌病被認(rèn)為可能導(dǎo)致女性不孕，但其具體機(jī)制尚不明確。子宮腺肌病患者中子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞自噬的降低可以通過(guò)PI3K-AKT-mTOR途徑影響蛻膜化[31]，這可能是子宮腺肌病導(dǎo)致女性不孕的機(jī)制之一。進(jìn)一步的研究中，Mestre Citrinovitz等[32]發(fā)現(xiàn)在人子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞體外蛻膜化過(guò)程中，自噬存在明顯上調(diào)；通過(guò)抑制內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白Atg7和Atg5的表達(dá)可破壞蛻膜化過(guò)程。這些研究表明子宮腺肌病患者內(nèi)膜細(xì)胞的自噬失調(diào)可能導(dǎo)致不孕。

2.2.2 自噬與子宮腺肌病患者的盆腔周期性疼痛 子宮腺肌病所導(dǎo)致的周期性疼痛與病灶神經(jīng)及血管的再生關(guān)系密切。子宮腺肌病的神經(jīng)起源假說(shuō)認(rèn)為各種原因造成的子宮神經(jīng)損傷可引起局部神經(jīng)介質(zhì)及神經(jīng)遞質(zhì)釋放，進(jìn)而誘導(dǎo)內(nèi)膜細(xì)胞種植。研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)疼痛的子宮腺肌病患者病灶組織出現(xiàn)大量異常神經(jīng)纖維增生[33]，提示神經(jīng)再生與子宮腺肌病發(fā)病及疼痛癥狀密切相關(guān)。而研究證實(shí)自噬在神經(jīng)元損傷修復(fù)、突觸再生等過(guò)程中發(fā)揮重要作用[34]。同樣，血管生成是子宮腺肌病異位內(nèi)膜細(xì)胞種植的必要條件。研究已證實(shí)子宮腺肌病組織中存在異常的血管再生[35]，而自噬已在神經(jīng)損傷修復(fù)、腫瘤等疾病中被證明可調(diào)控血管的再生、重構(gòu)及遷徙過(guò)程[36]。但目前尚無(wú)相關(guān)研究闡釋自噬在子宮腺肌病病灶神經(jīng)及血管異常增生過(guò)程中的作用機(jī)制，因此有望成為進(jìn)一步研究的方向之一。

2.3 自噬與子宮腺肌病治療促性腺激素釋放激素類似物（GnRHa）是治療子宮腺肌病重要的二線藥物，在該病的保守治療中發(fā)揮了重要作用。Guo等[37]研究發(fā)現(xiàn)在接受GnRHa處理的子宮腺肌病模型小鼠中，檢測(cè)到自噬小體和Beclin-1、LC-3蛋白表達(dá)較未經(jīng)處理的子宮腺肌病模型組顯著提高。提示了GnRHa可逆轉(zhuǎn)子宮腺肌病導(dǎo)致的自噬抑制，進(jìn)而緩解子宮腺肌病相關(guān)癥狀。孕激素類似物如地諾孕素（Dienogest）同樣被證實(shí)可調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬，Choi等[38]使用地諾孕素處理異位內(nèi)膜細(xì)胞后檢測(cè)到LC3-Ⅱ表達(dá)上調(diào)，此過(guò)程是因地諾孕素降低了異位內(nèi)膜細(xì)胞中AKT、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（ERK1/2）以及核糖體S6蛋白激酶（S6K）的活性，進(jìn)而抑制mTOR通路，刺激自噬小體的形成。另有研究發(fā)現(xiàn)，mTOR通路抑制劑替西羅莫司（Temsirolimus）可通過(guò)阻斷mTOR/AKT通路，進(jìn)而治療大鼠深部浸潤(rùn)型子宮內(nèi)膜異位癥（DIE）[39]。這些研究為通過(guò)自噬抑制劑下調(diào)細(xì)胞自噬，進(jìn)而治療和緩解子宮腺肌病提供了可能。

3 結(jié)語(yǔ)

子宮腺肌病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，與該疾病發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的學(xué)說(shuō)眾多，自噬作為細(xì)胞重要的應(yīng)激反應(yīng)及代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，在子宮內(nèi)膜細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝及子宮腺肌病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)有研究表明，子宮腺肌病患者在位內(nèi)膜中Beclin-1表達(dá)下降，伴隨自噬水平的下降；而子宮腺肌病患者異位內(nèi)膜中自噬發(fā)揮的作用目前尚無(wú)定論。在子宮腺肌病的治療方面，GnRHa可通過(guò)上調(diào)Beclin-1、LC-3進(jìn)而激活異位內(nèi)膜細(xì)胞自噬，地諾孕素、替西羅莫司可分別通過(guò) AKT、ERK1/2、S6K途徑抑制 mTOR/AKT通路激活異位內(nèi)膜細(xì)胞自噬，從而緩解子宮腺肌病癥狀。細(xì)胞自噬在子宮腺肌病細(xì)胞周期的作用、神經(jīng)血管再生、孕激素抵抗、子宮腺肌病治療等方面亟待更深入的研究。深入了解自噬與子宮腺肌病的關(guān)系，將為子宮腺肌病的治療提供更多可能性。