局部高雌激素在子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病機制中的作用

程冀妍，陳喆，江春花綜述 曹穎審校

子宮內(nèi)膜異位癥是子宮內(nèi)膜間質(zhì)及腺體生長在子宮外其他組織或器官，如腹壁、卵巢、宮骶韌帶等部位，引起以進行性痛經(jīng)、慢性盆腔痛、性交困難、不孕等為主要臨床表現(xiàn)的一種疾病。嚴重的子宮內(nèi)膜異位癥可導(dǎo)致盆腔解剖結(jié)構(gòu)改變，形成廣泛粘連。該病在育齡期女性中的患病率可達1%～6.8%[1-2]，甚至更高，嚴重影響了育齡期女性身體健康及生活質(zhì)量[3]。雖然子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)生的病理機制尚未闡明，但大量的流行病學(xué)及臨床研究均表明，子宮內(nèi)膜異位癥是一種雌激素依賴性疾病。雌二醇(estradiol, E2)具有促進異位病灶細胞黏附、侵襲、增殖，抑制凋亡，維持炎性反應(yīng)的作用[4-6]。現(xiàn)階段的藥物治療，主要以降低循環(huán)中雌激素水平為主，其帶來的不良反應(yīng)限制了藥物的長期應(yīng)用[7]。更有研究表明，腹膜型及深部浸潤型子宮內(nèi)膜異位癥病灶局部雌激素水平不隨月經(jīng)發(fā)生周期性變化[8]，子宮內(nèi)膜異位癥患者異位病灶中雌激素水平升高，而血液循環(huán)中雌激素水平并未升高[6]，以上均說明局部雌激素代謝在子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。子宮內(nèi)膜異位癥理想治療方案為靶向抑制病灶局部產(chǎn)生的雌激素，因此充分認識病變局部的雌激素代謝及其作用，可能為研究新的子宮內(nèi)膜異位癥治療藥物提供思路。

1 異位病灶中雌激素的來源

絕經(jīng)期前女性體內(nèi)雌激素主要來源于卵巢，卵泡膜細胞在各種酶的催化作用下，將血液中的膽固醇轉(zhuǎn)化為雄烯二酮和睪酮。芳香化酶是雌激素的主要合成酶，在排卵前其將雄烯二酮轉(zhuǎn)化為雌酮(estrone， E1)，將睪酮轉(zhuǎn)化為E2。除卵巢外，一些非性腺器官和組織，如外周皮膚和脂肪組織也可將腎上腺分泌的雄烯二酮轉(zhuǎn)化為E1，E1還可在類固醇脫氫酶的作用下轉(zhuǎn)化為E2。異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞自身也可合成雌激素，且合成能力較在位內(nèi)膜、正常內(nèi)膜明顯增強[9]。因此異位病灶中的雌激素來源有4種：(1)排卵前卵泡分泌的 E2隨血液循環(huán)進入異位組織；(2)排卵期卵泡破裂，卵泡液中的E2直接進入腹腔；(3)周圍組織如脂肪、皮膚、骨骼肌等，通過旁分泌和自分泌生成雌激素；(4)異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞將膽固醇轉(zhuǎn)化為 E2，經(jīng)旁分泌作用于異位病灶[4]。

2 病灶局部雌激素水平升高

相較于血清中E2、E2/E1比值的周期性變化，異位病灶中的 E2 及 E2/E1比值遠高于同期血清，且不隨月經(jīng)周期而改變，E2始終是異位病灶微環(huán)境中的優(yōu)勢激素[8]。大量基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)[10-12]，在異位組織中多種性激素受體及參與性激素合成代謝的酶基因表達失調(diào)，如雌激素受體α(estrogen receptor alpha， ERα)表達下調(diào)，ERβ表達上調(diào)，雌激素合成相關(guān)酶如芳香化酶、17β羥化類固醇脫氫酶(17beta-hydroxysteroid dehydrogenase,17β-HSD)基因表達增加。一種高雌激素依賴性基因Cyr61在子宮內(nèi)膜異位癥患者的在位內(nèi)膜及異位病灶中表達上調(diào)[13]。此外，在雌激素刺激下，子宮內(nèi)膜下肌層的蠕動波顯著增強。子宮內(nèi)膜異位癥患者外周血中雌激素水平正常，其子宮肌層蠕動波卻增強，與控制性超促排卵卵巢過度刺激時類似[14]。以上證據(jù)均表明，在子宮內(nèi)膜異位癥病灶局部存在高雌激素環(huán)境，其與病灶組織微環(huán)境對雌激素合成代謝的調(diào)控密切相關(guān)，減少異位病灶微環(huán)境中 E2合成對于治療子宮內(nèi)膜異位癥具有重要意義。

3 局部高雌激素形成機制

芳香化酶是將雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素的限速酶，其在正常子宮內(nèi)膜中不表達，在子宮內(nèi)膜異位癥患者異位內(nèi)膜及在位內(nèi)膜中均高表達，這是導(dǎo)致異位病灶雌激素合成增加的重要原因[4]。芳香化酶可將卵巢及腎上腺來源的雄烯二酮轉(zhuǎn)化為E1，E1在17β-HSD作用下被轉(zhuǎn)化為E2。環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)類似物或前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)能夠上調(diào)異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中芳香化酶的表達，而PGE2的合成由環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase type 2, COX-2)所調(diào)控。此外，PGE2能夠上調(diào)性激素合成急性調(diào)節(jié)蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, StAR)表達，后者能夠促進膽固醇進入線粒體合成性激素[15]。以上研究表明炎性反應(yīng)環(huán)境能夠有利于異位病灶合成E2。類固醇生成因子-1 (steroidogenic factor-1, SF-1) 在正常子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)細胞中幾乎無表達，在異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中高表達，SF-1與芳香化酶及StAR基因的啟動子區(qū)結(jié)合，可激活上述基因轉(zhuǎn)錄[16]。另有研究認為異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中上游刺激因子2(upstream stimulatory factor 2, USF2)及轉(zhuǎn)錄因子21(transcription factor 21，TF21)表達明顯高于在位內(nèi)膜間質(zhì)細胞，USF2與TF21能夠協(xié)同作用,與SF-1基因上游的E-box元件相結(jié)合，從而激活SF-1轉(zhuǎn)錄[17]。過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1 ( peroxisome proliferator-activated receptor γ coactiva-tor-1,PGC-1) 是一種調(diào)節(jié)類固醇合成的轉(zhuǎn)錄共激活劑，在卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫中高表達，可以激活芳香化酶的轉(zhuǎn)錄活性。由腹腔巨噬細胞和異位病灶產(chǎn)生的主要致炎因子腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)可以激活異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中PGC-1α轉(zhuǎn)錄[18]，這一發(fā)現(xiàn)也證明病灶局部炎性反應(yīng)環(huán)境與高雌激素狀態(tài)密切相關(guān)。

4 局部高雌激素對子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)生發(fā)展的影響

雌激素通過與雌激素受體(estrogen receptor，ER)結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用。ER存在于細胞核、細胞質(zhì)及細胞膜上。雌激素激活核受體ER后，能夠激活多種基因轉(zhuǎn)錄。此外，雌激素還可以與細胞質(zhì)及細胞膜上的ER或G蛋白偶聯(lián)雌激素受體1(G-protein coupled estrogen receptor 1, GPER)結(jié)合，通過非基因組方式發(fā)揮作用[19]。ERα和ERβ是2種最經(jīng)典的雌激素受體。在正常子宮內(nèi)膜中，以ERα占主導(dǎo)，特別是子宮內(nèi)膜增殖主要依賴ERα的作用。子宮內(nèi)膜異位癥病灶中呈現(xiàn)ERα表達下調(diào)，ERβ表達上調(diào)的表現(xiàn)，ERα/ERβ的比值下降[20-21]。在異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中ERα表達下調(diào)與3′端附近啟動子高甲基化有關(guān)。此外，在卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫間質(zhì)細胞中，ERβ可以直接抑制ERα表達。然而在異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中，ERβ啟動子CpG島的甲基化程度很低；正常內(nèi)膜間質(zhì)細胞中，該段序列呈現(xiàn)高甲基化[20]。病灶局部高雌激素及雌激素受體的變化，使異位組織細胞在增殖、凋亡、黏附、侵襲、血管新生、炎性反應(yīng)等諸多方面異常，有利于子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)生發(fā)展。

4.1 雌激素對異位病灶細胞增殖及凋亡影響 E2誘導(dǎo)ERβ在RAS樣雌激素調(diào)節(jié)生長抑制因子(ras-like and estrogen-regulated growth inhibitor, RERG)基因啟動子區(qū)域富集，促進其轉(zhuǎn)錄。PGE2介導(dǎo)蛋白激酶A可以使RERG磷酸化并發(fā)生核轉(zhuǎn)位，從而誘導(dǎo)異位內(nèi)膜細胞增殖[21]。ERβ還可抑制由腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)誘導(dǎo)的凋亡。凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1,ASK1)是TNF-α誘導(dǎo)凋亡的關(guān)鍵蛋白，異位病灶中ERβ與ASK1相互作用，從而抑制凋亡發(fā)生。應(yīng)用ERβ特異性抑制劑PHTPP能夠顯著抑制子宮內(nèi)膜異位癥模型小鼠異位病灶生長[22]。

4.2 雌激素對異位內(nèi)膜細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響 Sampson經(jīng)血逆流學(xué)說被廣泛接受，即月經(jīng)期破碎的子宮內(nèi)膜組織通過輸卵管逆流進入腹腔，黏附并種植形成異位病灶。在此過程中，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition， EMT)可能是實現(xiàn)內(nèi)膜異位種植的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[23-24]。EMT是指上皮細胞失去細胞骨架和細胞間接觸的極性，具備了更強的遷移及侵入能力，向高運動性的間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化。在子宮內(nèi)膜異位癥患者的腹膜異位病灶及周圍腹膜組織中，上皮細胞標志物表達下調(diào)而間葉細胞標志物表達上調(diào)。隨著腹膜間皮細胞的EMT改變，破碎的子宮內(nèi)膜更容易黏附于腹膜基質(zhì)，開始異位生長[25]。細胞質(zhì)中大量豐度的β-catenin可以發(fā)生核轉(zhuǎn)位，激活EMT過程中多種蛋白的基因轉(zhuǎn)錄。而雌激素作用下ER能夠與β-catenin的雌激素反應(yīng)元件結(jié)合，啟動β-caternin轉(zhuǎn)錄[26]。因此，雌激素可能通過上調(diào)β-catenin的表達促進異位內(nèi)膜細胞EMT進程。肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor， HGF)是激活EMT信號的重要蛋白，有研究證實雌激素能夠促進卵巢子宮內(nèi)膜異位病灶細胞中HGF基因轉(zhuǎn)錄，并上調(diào)多種間質(zhì)細胞標志蛋白的表達，促進細胞遷移[27]。此外，子宮內(nèi)膜細胞在遷移和侵襲過程中發(fā)生組織重構(gòu)時，需要破壞細胞外基質(zhì)。基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallopeptidases，MMPs )在腹膜組織破壞及子宮內(nèi)膜異位生長中發(fā)揮重要作用。雌二醇干預(yù)下，異位內(nèi)膜間質(zhì)細胞中MMP9的表達上調(diào)[28]。以上研究說明雌激素在子宮內(nèi)膜遷移、黏附、侵襲種植過程中發(fā)揮著重要調(diào)節(jié)作用。

4.3 雌激素促進血管生成 與其他組織相比，子宮內(nèi)膜的血管生長呈現(xiàn)復(fù)雜的周期性變化。增殖期雌激素促進血管增殖，分泌期孕激素促進血管成熟[29]。異位病灶在腹腔種植成功后，其進一步生長需要依賴血管新生，這一過程需雌激素的參與。與正常倉鼠相比，去勢后倉鼠子宮內(nèi)膜異位癥病灶血管化程度低，說明性激素能夠促進異位病灶血管新生[30]。體外實驗表明，雌激素作用下，血管內(nèi)皮祖細胞的遷移和成管能力增強[31]。雌激素可以上調(diào)β-caternin轉(zhuǎn)錄，β-caternin的穩(wěn)定表達激活了Wnt/β-catenin 信號通路，后者能夠直接促進血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)轉(zhuǎn)錄[26]。

4.4 雌激素促進炎性反應(yīng)發(fā)生 子宮內(nèi)膜異位癥被認為是一種慢性炎性反應(yīng)。大量證據(jù)表明，在異位病灶及子宮內(nèi)膜異位癥患者腹腔液中，巨噬細胞數(shù)量增加[32]。有研究認為，病灶局部及腹腔液中巨噬細胞以ERβ表達為主[33]。在雌激素干預(yù)下，脊髓背角神經(jīng)節(jié)中趨化因子(C-C基序)配體2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL-2]、集落刺激因子1(colony-stimulating factor-1，CSF-1)基因表達增加，從而促進巨噬細胞的募集、生存及活化，被認為是神經(jīng)源性炎性反應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著巨噬細胞數(shù)量的增加，腹腔液中TNFα、IL-6、IL-1β等促炎因子表達增加。此外，雌激素能夠激活COX-2基因轉(zhuǎn)錄[34]。而COX-2是PGE2合成過程中必不可少的催化酶，花生四烯酸在COX-2催化下轉(zhuǎn)化為前列腺素G2，后者在PGE2合成酶作用下轉(zhuǎn)化為PGE2。一項在人胎盤絨毛血管內(nèi)皮細胞中的研究表明，雌激素受體β(ERβ)為COX-2表達所必需[35]。因此有學(xué)者推測，在異位病灶中，E2激活COX-2轉(zhuǎn)錄的過程至少有一部分需要通過介導(dǎo)ERβ來完成。由此看來，炎性介質(zhì)PGE2通過激活StAR、芳香化酶轉(zhuǎn)錄，促進E2合成；E2與ERβ結(jié)合后激活了COX-2轉(zhuǎn)錄，又能夠促進PGE2的產(chǎn)生。因此在異位病灶中形成了一個炎性反應(yīng)—雌激素相互作用的惡性循環(huán)，被稱為 PGE2-E2正反饋環(huán)[4,36]。

5 小 結(jié)

綜上所述，子宮內(nèi)膜異位癥是一種雌激素依賴性疾病，病灶局部高雌激環(huán)境是子宮內(nèi)膜異位癥不容忽視的病理改變，其形成與病灶局部慢性炎性反應(yīng)狀態(tài)息息相關(guān)。高雌激素微環(huán)境可促進子宮內(nèi)膜異位組織增殖、黏附、侵襲、血管生成過程，是組織異位種植的基礎(chǔ)；有利于慢性炎性反應(yīng)狀態(tài)的持續(xù)，為病變的進展提供條件。異位病灶高雌激素微環(huán)境又幾乎不受循環(huán)中雌激素變化的影響，因此降低病灶局部雌激素水平可能是制約子宮內(nèi)膜異位癥藥物療效提高的難點。高雌激素環(huán)境與慢性炎性反應(yīng)狀態(tài)相互影響，以炎性反應(yīng)為靶點的藥物研究可能會成為子宮內(nèi)膜異位癥治療藥物研發(fā)的重點。