TGF-β/Smads信號通路在婦科疾病中的作用機(jī)制及中醫(yī)藥干預(yù)的研究進(jìn)展

吳肖男，陳樂，王葉，劉祎，喬江

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，湖南 長沙 410007)

據(jù)《關(guān)于我國婦女健康狀況的報(bào)告》等相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前我國婦女常見婦科病的發(fā)病率在87.5%以上，超過90%的成年女性患有種類不同、程度相異的婦科疾病[1]，是影響廣大婦女的身心健康和生活質(zhì)量的重要因素之一。

TGF-β(轉(zhuǎn)化生長因子-β)在調(diào)控細(xì)胞增殖與分化、纖維化形成、炎癥產(chǎn)生、免疫反應(yīng)等過程中具有關(guān)鍵作用，主要通過TGF-β/Smads信號通路發(fā)揮效應(yīng)，在婦科許多疾病的生理病理變化中具有重要作用。隨著研究的深入，中醫(yī)藥干預(yù)TGF-β/Smads信號通路在治療婦科疾病中的研究也不斷得到充實(shí)和豐富，其具有療效佳、副作用小、經(jīng)濟(jì)便捷等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于臨床?，F(xiàn)就TGF-β/Smads信號通路在婦科疾病中的作用機(jī)制及中醫(yī)藥干預(yù)的研究進(jìn)展作一綜述。

1 TGF-β/Smads信號通路的組成

1.1 配體水平

多種形態(tài)及功能相關(guān)的多肽生長因子組成TGF-β家族，發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。TGF-β超家族主要包括TGF-β、激活素、抑制素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、生長和分化因子(GDF)等。哺乳動物的TGF-β基因組編碼主要存在三種亞型，即TGF-β1,TGF-β2和TGF-β3,三種亞型均通過相同的細(xì)胞表面受體發(fā)出信號，并具有相似的細(xì)胞靶標(biāo)[2]。其中，TGF-β1的存在最為普遍，是組織纖維化的發(fā)展過程中最主要的細(xì)胞因子。

1.2 受體水平

受體復(fù)合物的形成對于TGF-β超家族信號啟動至關(guān)重要。TGF-β受體主要在細(xì)胞外與TGF-β結(jié)合，使TGF-β發(fā)揮效應(yīng)。目前TGF-β/Smads信號通路主要通過I型受體(TGF-βRI)和II型受體(TGF-βRII)發(fā)揮功能[3]。TGF-β使TGF-βRII二聚化后募集TGF-βRI，結(jié)合成異源四聚體TGF-βRI-TGF-βRII復(fù)合物，發(fā)揮其活性[4]。此外，TGF-β還有包括III型受體β-聚糖和內(nèi)皮糖蛋白這兩類表面共受體，可以作為輔助受體并可能通過I型和II型受體調(diào)節(jié)信號傳導(dǎo)[5]。

1.3 信號傳導(dǎo)水平

Smads是TGF-β家族成員的關(guān)鍵細(xì)胞內(nèi)核效應(yīng)子，各種類型的Smad分子周密協(xié)調(diào)與配合，共同發(fā)揮TGF-β的生物學(xué)效應(yīng)。哺乳動物中的Smads蛋白可根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能的不同分為三種亞型[6]：①受體激活型(R-Smads)：為I型受Smads體激酶的底物，活化TGF-β/信號通路的胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)，包括smad1/2/3/5/8，其中，smad2/3被TGF-β磷酸化，BMP受體使Smad1/5/8磷酸化[7]；②共同介質(zhì)型(Co-Smads)，起輔助TGF-β/Smads信號通路進(jìn)行胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，主要為smad4；③抑制型(I-Smads)，能競爭性抑制受體激活型Smad與受體結(jié)合，主要對TGF-β受體信號傳遞起主要的負(fù)調(diào)控作用，包括Smad6/7。

2 TGF-β/Smads信號通路傳導(dǎo)

TGF-β家族成員通過I型和II型受體的異源復(fù)合物發(fā)出信號，配體誘導(dǎo)的具有固有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的TGF-β家族受體激活會觸發(fā)R-Smads的磷酸化，Smad2/3被TGF-β磷酸化后，激活素I型受體Smad1/5/8作用于BMPI型受體的下游，活化的R-Smads與Co-Smads形成異源復(fù)合物，后者可以有效地轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，并與其他轉(zhuǎn)錄因子，共激活因子和共加壓因子協(xié)同調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。

3 TGF-β/Smads信號通路在婦科疾病中的作用機(jī)制及中醫(yī)藥干預(yù)

3.1 宮腔粘連

子宮內(nèi)膜纖維化的發(fā)展是宮腔粘連形成的重要發(fā)病機(jī)制，而TGF-β1是目前公認(rèn)的最強(qiáng)的促纖維化因子，是致組織纖維瘢痕形成通路中的關(guān)鍵介導(dǎo)因子[8]。臨床研究結(jié)果顯示[9]，TGF-β1-Smad3/7信號通路是致宮腔粘連的主要途徑之一，宮腔粘連患者的血液和子宮組織中TGF-β1、Smad3、Smad7的蛋白表達(dá)水平明顯高于正常子宮內(nèi)膜組織，且表達(dá)的高低與宮腔粘連的嚴(yán)重程度的趨勢呈正相關(guān)。Smad3作為TGF-β1生物學(xué)效應(yīng)發(fā)揮的關(guān)鍵下游介質(zhì)，可調(diào)控子宮內(nèi)膜纖維化的形成，Smad7作為抑制性Smad，通過其負(fù)反饋機(jī)制負(fù)調(diào)節(jié)Smad3。另有學(xué)者認(rèn)為，子宮內(nèi)膜上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是宮腔粘連的又一重要機(jī)制，而TGF-β1是誘導(dǎo)EMT發(fā)生的主要因素。TGF-β1首先與受體結(jié)合形成復(fù)合物，隨后結(jié)合Smad蛋白家族并磷酸化，最后進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行相互作用，調(diào)節(jié)與EMT發(fā)生發(fā)展相關(guān)的下游基因的轉(zhuǎn)錄，最終誘導(dǎo)EMT。研究亦證實(shí)[10]，miR-29b可通過阻斷TGF-β1/Smad途徑以減少COL1A1和α平滑肌肌動蛋白表達(dá)，增加E-鈣粘蛋白表達(dá)，從而抑制子宮內(nèi)膜纖維化。

侯建峰[11]等結(jié)合現(xiàn)代中醫(yī)對黏附分子和痰邪關(guān)系的研究，認(rèn)為痰凝血瘀腎虛是本病病機(jī)的現(xiàn)代基礎(chǔ)，采用祛痰化瘀補(bǔ)腎法治療20例宮腔粘連分離術(shù)后患者，發(fā)現(xiàn)患者治療后子宮內(nèi)膜組織中的TGF-β1和Smad2、Smad3的水平均較治療前顯著下降，表明調(diào)控TGF-β1-Smad2/3信號通路是祛痰化瘀補(bǔ)腎法治療宮腔粘連的現(xiàn)代作用機(jī)制之一。鄒芝香等[12]應(yīng)用補(bǔ)腎化瘀方治療宮腔粘連模型家兔，發(fā)現(xiàn)治療后組織中TGF-β1、Smad3蛋白減少，而Smad7表達(dá)上升，且優(yōu)于補(bǔ)佳樂組，表明補(bǔ)腎化瘀方通過介導(dǎo)TGF-β/Smads通路來降低子宮內(nèi)膜細(xì)胞纖維化的發(fā)生, 防止宮腔粘連的形成，且其對于宮腔粘連子宮內(nèi)膜的修復(fù)及預(yù)防較補(bǔ)佳樂效果更好。張洪濤等[13]將助膜養(yǎng)宮湯聯(lián)合防粘連膜治療效果與單純應(yīng)用防粘連膜治療腎虛血瘀型重度宮腔粘連術(shù)后患者的治療效果作出比較，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用治療后TGF-β1水平較單純應(yīng)用顯著降低，且宮腔粘連評分、子宮內(nèi)膜厚度、凝血功能指標(biāo)均有所改善。張曉紅等[14]在研究中發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)腎活血防粘湯可通過下調(diào)TGF-β1等因子的表達(dá)來以延緩纖維化，從而有效預(yù)防宮腔粘連分離術(shù)后患者宮腔再次粘連。湯鍶鍶[15]采用補(bǔ)腎活血方聯(lián)合丹參注射液灌注法、戊酸雌二醇口服法分別治療30例宮腔粘連患者，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)腎活血方聯(lián)合丹參宮腔灌注組治療后TGF-β1、Smad2/3的水平均明顯低于戊酸雌二醇口服治療組，表明補(bǔ)腎活血方聯(lián)合丹參宮腔灌注可通過下調(diào)TGF-β1、Smad2/3表達(dá)水平而改善宮腔粘連血流參數(shù)，有效阻斷細(xì)胞外基質(zhì)的沉積以及內(nèi)膜纖維化發(fā)展,從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜再生修復(fù),預(yù)防宮腔粘連的再次發(fā)生。

3.2 卵巢儲備功能下降

TGF-β/Smad信號通路的主要效應(yīng)分子在卵巢組織中廣泛表達(dá)，并參與卵巢功能衰退的內(nèi)在調(diào)控[16]。TGF-β1可作用于卵巢顆粒細(xì)胞、卵泡膜細(xì)胞和卵母細(xì)胞，增強(qiáng)卵巢FSH刺激LH受體的表達(dá)，從而調(diào)控卵泡的發(fā)育，并促進(jìn)了排卵前卵泡的存活[17]。通過口服雷公藤丸連續(xù)2周建立卵巢儲備減少大鼠模型，2周后大鼠卵巢組織中的發(fā)育卵泡、成熟卵泡和黃體減少，TGF-β1R、Smad2、Smad3蛋白表達(dá)水平降低，而Smad7蛋白表達(dá)水平升高，上調(diào)卵巢儲備減少模型大鼠卵巢中TGF-β1R，Smad2、Smad3蛋白，下調(diào)Smad7蛋白，可以促進(jìn)模型大鼠卵泡的生長發(fā)育，改善卵巢儲備功能[18]。TGF-β1、Smad4廣泛表達(dá)于卵巢及其顆粒細(xì)胞，在卵巢功能下降的過程中起正向調(diào)節(jié)作用，基礎(chǔ)研究顯示[19]，敲除Smad4，會引起小鼠卵巢中內(nèi)分泌的失調(diào)并引起卵泡閉鎖的增多。臨床研究也證實(shí)[20]，卵泡中的Fas/FasL細(xì)胞凋亡途徑與Smad5有關(guān)，Smad5蛋白表達(dá)的變化會影響卵巢功能。

袁麗娟[21]在研究中發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)過渡期卵巢功能衰退模型大鼠卵巢及顆粒細(xì)胞內(nèi)的TGF-β1、Smad4的蛋白表達(dá)水平均有顯著下降，證實(shí)了TGF-β1/Smad4信號通路介導(dǎo)了卵巢功能衰退的過程。劉慧萍[22]等在研究中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用補(bǔ)腎活血方治療后，小鼠卵巢皮質(zhì)內(nèi)可見大量初級卵泡及竇狀卵泡，較多近成熟卵泡, 黃體增多且生長良好，小鼠卵巢卵泡壁顆粒細(xì)胞TGF-β1和Smad2/3蛋白強(qiáng)表達(dá)且顯著升高，表明補(bǔ)腎活血方可以通過激活TGF-β1-Smad2/3信號通路來調(diào)控卵泡的生長發(fā)育，促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞增殖，從而改善免疫性卵巢早衰小鼠的卵巢功能。李麗美等[23]運(yùn)用加減益經(jīng)湯治療卵巢儲備功能下降模型大鼠，發(fā)現(xiàn)加減益經(jīng)湯組能通過改善卵巢局部分泌的TGF-β1等相關(guān)因子，從而抑制卵泡募集，調(diào)控卵泡的成長發(fā)育及成熟。孫玉英等[24]通過雷公藤多苷片建立卵巢準(zhǔn)備減少大鼠模型，并采取滋陰補(bǔ)陽序貫療法，在模型大鼠動情前期運(yùn)用滋陰方治療，動情后期運(yùn)用補(bǔ)陽方治療，發(fā)現(xiàn)治療后模型大鼠TGF-β1、Smad2蛋白表達(dá)均明顯上升，Smad7蛋白表達(dá)水平明顯下降，治療組與模型組模型大鼠相比較，治療組黃體數(shù)、生長及成熟卵泡數(shù)均有所增多,閉鎖卵泡數(shù)減少，表明通過調(diào)控TGF-β/Smads通路可改善卵泡的生長發(fā)育，提高卵巢儲備功能。陳淑萍[25]應(yīng)用坤泰膠囊治療早發(fā)性卵巢功能不全模型大鼠，藥物干預(yù)后大鼠卵巢組織中的Smad2/3蛋白表達(dá)水平上升,Smad7蛋白表達(dá)水平下降，表明坤泰膠囊可通過調(diào)控大鼠Smad蛋白的表達(dá),從而在一定程度上修復(fù)卵巢功能。

3.3 子宮內(nèi)膜異位癥

TGF-β是負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化、血管生成和免疫反應(yīng)的主要炎性因子之一，TGF-β蛋白的活性失調(diào)與子宮內(nèi)膜異位癥的形成息息相關(guān)[26]。有研究顯示[27]，TGF-β在啟動多能轉(zhuǎn)錄因子OCT4的表達(dá)中起關(guān)鍵作用，該因子可能通過刺激子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移而促進(jìn)異位子宮內(nèi)膜生長。研究亦證實(shí)[28]，TGF-β1可以在轉(zhuǎn)錄水平上抑制血管內(nèi)皮生長因子的分泌和表達(dá)，誘導(dǎo)血管生成，從而對異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞產(chǎn)生影響，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位癥病灶的形成。TGF-β1通過活化Smad2蛋白而促進(jìn)TGF-β/Smad2信號通路傳導(dǎo)，通過調(diào)節(jié)αV，α6，β1和β4的整合素，直接誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜細(xì)胞與間皮細(xì)胞的粘附[29]。低氧微環(huán)境能夠刺激子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生過量的TGF-β1并激活TGF-β1 /Smad信號通路，促進(jìn)了體外ESC的黏附和遷移，從而上調(diào)了ESC的黏附特性[30]。

李冰冰等[31]應(yīng)用溫腎暖肝消癥方治療子宮內(nèi)膜異位癥模型小鼠，經(jīng)中藥方劑治療后模型小鼠異位病灶組織中TGF-β1、Smad2/3的蛋白表達(dá)水平上調(diào)，Smad7作為抑制性因子則表達(dá)降低，表明溫腎暖肝消癥方可通過調(diào)控TGF-β/Smads通路來減緩子宮內(nèi)膜異位癥模型小鼠異位病灶的生長，抑制異位病灶纖維化形成和進(jìn)展，從而發(fā)揮“消癥”的作用。沈曉婷[32]在臨床研究中發(fā)現(xiàn)，30例子宮內(nèi)膜異位囊腫患者服用溫腎消癥湯治療后，25例患者臨床癥狀有顯著改善，血清CA125的水平降低，總有效率達(dá)83.33%，并在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，溫腎消癥湯治療組患者腹腔液中的TGF-β1水平明顯下降，表明溫腎消癥湯的作用可能是通過抑制TGF-β信號傳導(dǎo)通路來阻斷子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)展，由此達(dá)到對子宮內(nèi)膜異位癥的治療效果。李田田[33]等采用自身移植的方式建立子宮內(nèi)膜異位癥盆腔粘連大鼠模型，并用活血消異方進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)中藥治療后模型大鼠粘連腹膜組織TGF-β1、Smad3基因和蛋白表達(dá)量較模型組均顯著降低，且中藥表現(xiàn)出中藥越早干預(yù)，盆腔粘連評分越低的趨勢，表明活血消異方能通過調(diào)控TGF-β1/Smad3信號通路的傳導(dǎo)來達(dá)到減輕子宮內(nèi)膜異位癥患者盆腔粘連程度的作用，且越早進(jìn)行中藥干預(yù)，療效越顯著。

3.4 多囊卵巢綜合征

有學(xué)者在臨床研究中發(fā)現(xiàn)[34]，多囊卵巢綜合征患者卵泡液中的顆粒細(xì)胞與正常卵巢中的顆粒細(xì)胞相比，其miR-423的表達(dá)下調(diào)，從而抑制了Smad7蛋白的表達(dá)，miR-33b和miR-142的表達(dá)水平上調(diào)，促進(jìn)了TGF-β1的受體的上升。研究也證實(shí)[35]，TGF-β是雄激素產(chǎn)生作用的關(guān)鍵介質(zhì)之一，雄激素對卵泡的生長和基因表達(dá)有直接作用，可導(dǎo)致異常早期卵泡發(fā)育。亦有研究發(fā)現(xiàn)[36]，卵泡抑制素可與TGF-β超家族成員結(jié)合是激活素功能下降，從而導(dǎo)致卵泡發(fā)育加快，雄激素及胰島素分泌增多，此外，由于TGF-β的上調(diào)使卵巢纖維化的形成導(dǎo)致纖維性增厚，在多囊卵巢綜合征患者卵巢基質(zhì)的變化中發(fā)揮著重要作用。有學(xué)者用西格列汀干預(yù)卵巢纖維化PCOS大鼠模型，發(fā)現(xiàn)其治療后空腹血糖水平、睪丸激素水平均顯著下降，且模型大鼠卵巢基質(zhì)中TGF-β1、Smad2/3蛋白表達(dá)明顯下調(diào)，表明調(diào)控TGF-β1/Smad2/3信號通路相關(guān)的因子水平可有效降低PCOS大鼠空腹血糖，減輕PCOS大鼠的高雄激素狀態(tài)并延遲卵巢纖維化進(jìn)程[37]。

劉衛(wèi)紅[38]應(yīng)用祛痰化瘀方干預(yù)脫氫表雄酮誘導(dǎo)多囊卵巢綜合征大鼠模型，經(jīng)中藥干預(yù)后模型大鼠卵泡膜細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞中的TGF-β1水平明顯降低，表明祛痰化瘀方可通過調(diào)控TGF-β1蛋白的表達(dá)水平來減輕卵泡膜及卵巢間質(zhì)的纖維化程度，從而延緩病情的發(fā)展。樓雪莉等[39]在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，毓麟珠合桂枝茯苓丸可下調(diào)患者血清中的TGF-β1、IGF-1、瘦素水平，改善因多囊卵巢綜合征所致的排卵障礙性不孕患者的性激素水平，促進(jìn)卵泡的生長發(fā)育及卵子的排出，提高妊娠率。黃碧琴[40]使用疏肝補(bǔ)腎祛痰法對PCOS模型大鼠進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)中藥治療后模型大鼠卵巢組織中TGF-β1、Smad3/4的蛋白表達(dá)水平顯著降低，Smad7的蛋白表達(dá)水平顯著升高，表明中藥疏肝補(bǔ)腎祛痰法可抑制TGF-β1/Smads信號通路的傳導(dǎo)，從而達(dá)到對抗卵巢纖維化發(fā)展的作用。雒芙蓉[41]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，中藥干預(yù)組及卵巢顆粒細(xì)胞中Smad3、Cyp19al及CCND2mRNA的表達(dá)升高，補(bǔ)腎化痰法可能通過促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞TGF-β/Smad3信號轉(zhuǎn)導(dǎo),進(jìn)而增強(qiáng)Cyp19almRNA的表達(dá),促進(jìn)雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素分泌,維持機(jī)體性激素穩(wěn)態(tài);及可能通過調(diào)節(jié)卵巢顆粒細(xì)胞TGF-β/Smad3信號轉(zhuǎn)導(dǎo),進(jìn)而增強(qiáng)CCND2的表達(dá),促進(jìn)顆粒細(xì)胞增殖以及卵泡發(fā)育與成熟，改善卵泡發(fā)育障礙。

4 小結(jié)與展望

綜上所言，TGF-β/Smads信號通路各個(gè)環(huán)節(jié)的改變與宮腔粘連、卵巢儲備功能下降、子宮內(nèi)膜異位癥、多囊卵巢綜合征等眾多婦科臨床常見疾病的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)，對這些疾病發(fā)生發(fā)展過程中TGF-β/Smads信號通路上的相關(guān)因子表達(dá)的改變進(jìn)行介紹使婦科眾多疾病的發(fā)病機(jī)制得到更為深入的闡釋。該通路在婦科疾病中的重要作用已讓其成為臨床治療婦科疾病的重要潛在靶點(diǎn)之一，中醫(yī)藥具有療效肯定、副作用小、治療個(gè)體化等諸多優(yōu)勢，對TGF-β/Smads信號通路的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效干預(yù)將為中醫(yī)藥治療臨床婦科疾病提供切實(shí)可行的思路及方案。

盡管目前國內(nèi)外對于TGF-β/Smads信號通路的研究已較為深入、廣泛與成熟，但仍然存在著許多問題亟待解決，婦科各類疾病的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)多基因、多細(xì)胞因子參與的復(fù)雜過程，其體系精密且龐大，包括基因調(diào)控、生物學(xué)調(diào)節(jié)等多個(gè)環(huán)節(jié)，故僅僅單一進(jìn)行TGF-β/Smads信號通路的研究是遠(yuǎn)不足夠的，尋找TGF-β/Smads與其他通路之間的相互對話交叉點(diǎn)，明確各條通路間的互相影響機(jī)制，并在微觀領(lǐng)域深入觀察TGF-β/Smads信號通路對細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制，在此基礎(chǔ)上用中醫(yī)藥加以干預(yù)將為婦科疾病的臨床治療提供更多的方法與途徑。