低氧對子宮內(nèi)膜異位癥影響的研究進展

王甜，鄭晶瑩，彭嫄晴，王楠，趙淑華

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）表現(xiàn)為宮腔外子宮內(nèi)膜生長，其病因復雜，是育齡期女性最常見的婦科疾病之一。EMs影響6%～10%的育齡期女性，臨床癥狀主要為慢性盆腔疼痛、不孕和痛經(jīng)等，這顯著降低了患者的生活質(zhì)量并為患者帶來巨大的經(jīng)濟壓力。EMs的起源可以通過多個理論解釋，桑普森提出的經(jīng)血逆流學說目前被普遍接受[1]，然而經(jīng)血逆流理論不足以解釋90%育齡期女性經(jīng)血逆流，其中只有10%～15%的婦女會發(fā)生EMs，因此經(jīng)血逆流后必然存在一些其他關(guān)鍵因素促進子宮內(nèi)膜在盆腔種植[2-3]。根據(jù)經(jīng)血逆流理論，脫落的子宮內(nèi)膜組織失去血液供應后將面臨低氧環(huán)境，低氧是控制多種生理和病理過程的主要調(diào)節(jié)因素，其中大部分是通過調(diào)控缺氧誘導因子（hypoxia inducible factor，HIF）的轉(zhuǎn)錄進行調(diào)節(jié)。HIF在人體內(nèi)分泌和生殖器官中發(fā)揮許多重要功能，其在子宮內(nèi)膜細胞中的存在最早是在本世紀初發(fā)現(xiàn)的。有研究報道了HIF在EMs中的病理作用，缺氧是EMs發(fā)生的驅(qū)動力[2,4]。本文重點關(guān)注3個關(guān)鍵的過程，即缺氧對類固醇激素作用、血管網(wǎng)絡形成以及自噬的影響，以闡述缺氧在EMs病理過程中的重要調(diào)控作用。

1 缺氧與EMs

根據(jù)經(jīng)血逆流理論，脫落的子宮內(nèi)膜組織首先會失去血液供應而面臨缺氧。研究發(fā)現(xiàn)，EMs病變微環(huán)境中的許多非子宮內(nèi)膜異位細胞，例如血小板、巨噬細胞、神經(jīng)纖維等也參與了病變的發(fā)展[4-5]。然而最新研究發(fā)現(xiàn)，激活的血小板可以誘導HIF-1α的表達，從而有效地誘導子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞的低氧狀態(tài)[5]。當氧氣輸送被破壞或減少時，生物體將發(fā)展出多種適應性機制，以促進細胞在低氧條件下存活。如果持續(xù)存在低氧應激（慢性缺氧）或發(fā)生循環(huán)性正常氧-缺氧現(xiàn)象（間歇性缺氧），將啟動缺氧介導的基因調(diào)控網(wǎng)絡，隨后導致細胞功能和行為改變，發(fā)生不可逆的過程[6]，可能導致生理紊亂甚至發(fā)生病理性后果，如EMs。在EMs中，低氧上調(diào)丙酮酸脫氫酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1），重新編程代謝來適應缺氧微環(huán)境，從而在惡劣的腹膜微環(huán)境中提供生存優(yōu)勢[7]。缺氧可以通過多個方面促進EMs進展。

2 缺氧對類固醇激素的影響

EMs是一種激素依賴性疾病，而缺氧可通過多個途徑促進雌激素產(chǎn)生，見圖1，其中HIF-1α在這個過程中發(fā)揮了重要的作用[6]。HIF-1α是細胞適應低氧環(huán)境的關(guān)鍵介質(zhì)，受細胞氧張力的高度調(diào)控，其過表達是缺氧的一個標志，并且HIF-1α水平高低可以衡量缺氧程度。環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）是前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）化合物合成的限速酶，在EMs中COX-2過度表達可以促進PGE2生成[8]。COX-2/PGE2激活會導致子宮內(nèi)膜異位間質(zhì)細胞類固醇激素合成急性調(diào)節(jié)蛋白（steroidogenic acute regulatory protein，StAR）、芳香化酶等類固醇激素生成酶表達上調(diào)[6,9]。研究發(fā)現(xiàn)，EMs患者子宮內(nèi)膜上皮、子宮內(nèi)膜間質(zhì)和腹腔液中COX-2的表達均高于健康婦女，缺氧促進炎癥因子COX-2生成增多[8]。Wu等[9]發(fā)現(xiàn)了HIF-1α抑制雙重特異性磷酸酶2（dual-specificity phosphatase-2，DUSP2），DUSP2 是一種能特異性去磷酸化細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）的核磷酸酶，DUSP2水平降低導致ERK/p38 MAPK激活下游信號通路的時間延長，因此COX-2基因表達增加。同時ERK又可以增強HIF-1α的核積聚，因此，HIF-1α的升高和ERK活性的升高形成正反饋環(huán)，進一步增加了異位內(nèi)膜的生存概率。此外，缺氧還可直接抑制雞卵清蛋白上游啟動子-轉(zhuǎn)錄因子Ⅱ（chicken ovalbumin upstream promoter-transcription factor Ⅱ，COUP-TFⅡ）表達，COUP-TFⅡ通常被稱為轉(zhuǎn)錄抑制因子，在正常子宮內(nèi)膜組織中COUP-TFⅡ直接與COX-2啟動子結(jié)合來抑制其轉(zhuǎn)錄并且減少白細胞介素1（interleukin-1β，IL-1β）誘導的COX-2過度表達[10]。在EMs中，缺氧抑制COUP-TFⅡ的功能，因此解除了COUP-TFⅡ?qū)OX-2表達的抑制[11]。缺氧抑制DUSP2可以引起異位基質(zhì)細胞COX-2基因?qū)L-1β刺激的敏感性增加[9]。研究發(fā)現(xiàn)，缺氧還會促進YES相關(guān)蛋白1（Yes-associated protein 1，YAP1）激活，YAP1過度激活后引起StAR和COX-2過表達[12]。綜上，缺氧可以從多個途徑促使COX-2過表達，從而導致雌激素生成增多，局部雌激素增多亦可激活COX-2而加快了PGE2的合成，從而形成了增強雌激素形成和增強炎癥反應的正反饋回路，加重EMs。然而，缺氧還可以作用于雌孕激素受體，而影響雌孕激素的作用效率。

圖1 低氧促進雌激素生成

雌激素受體有2種亞型：雌激素受體α（estrogen receptor α，ERα）和ERβ，分別由雌激素受體1（ESR1）和ESR2基因編碼，它們屬于核受體超家族，以多種方式發(fā)揮生物學功能。在正常子宮內(nèi)膜中，雌激素作用的主要受體ERα的表達顯著高于ERβ的表達，從而維持正常的生理活動[13-14]。研究發(fā)現(xiàn)缺氧通過HIF-1α可以調(diào)節(jié)ERα和ERβ的轉(zhuǎn)錄，缺氧可增加ERβ mRNA的表達，抑制ERα mRNA的表達，同時HIF-1α基因敲除可逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象[15-16]。EMs患者子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞中ERα與ERβ比值的降低會減少雌二醇（E2）對PR表達的誘導，從而導致孕激素抵抗[17]。雌激素還有一種G蛋白耦聯(lián)受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30），E2可以通過GPR30上調(diào)并穩(wěn)定HIF-1α，從而促進其下游靶基因的表達，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）[18]。綜上，缺氧通過作用于雌、孕激素及其受體，促進了子宮內(nèi)膜異位病變建立。

3 缺氧對EMs侵襲及血管生成的影響

脫落的子宮內(nèi)膜組織在逆行到腹腔的過程中會遇到缺氧的情況，導致大多數(shù)細胞會因為惡劣的微環(huán)境而死亡。然而，一些細胞可能通過適應性改變獲得侵襲能力，如上調(diào)β-連環(huán)蛋白（β-catenin）等[19]。同時逆行的子宮內(nèi)膜組織如果要在腹腔內(nèi)獲取氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)而侵入腹腔長期存活，面臨的最大問題就是形成血管網(wǎng)絡。為了克服這種有限的氧氣水平的約束，細胞必須募集和調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞并組裝形成血管[13]。缺氧是血管生成因子上調(diào)的有效刺激之一，其可以防止HIF-1α的蛋白酶體降解，這在腫瘤形成中有過報道[1,20]。

在常氧條件下，HIF-1α亞單位迅速降解，但在缺氧環(huán)境下，HIF-1α可穩(wěn)定表達，并通過核移位進入細胞核內(nèi)，與HIF-1β結(jié)合形成二聚體，形成的二聚體與靶基因啟動子區(qū)域的缺氧反應元件（hypoxia response elements，HRE）結(jié)合，導致缺氧調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄激活，這些基因包括促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）、VEGF和COX-2[4]，這些基因是已知促進血管生成的基因，有助于EMs進展。缺氧可以誘導VEGF生成，異位內(nèi)膜組織中VEGF蛋白及mRNA的表達明顯高于正常子宮內(nèi)膜，該因子可激活微血管靜態(tài)內(nèi)皮細胞釋放MMP，這些蛋白水解酶降解血管的基底膜，從而促進血管生成[1,21]。在腹腔鏡檢查中，活動性子宮內(nèi)膜異位病灶周圍可見大量腹膜血管，鏡下子宮內(nèi)膜異位病變的典型表現(xiàn)可分為紅色、黑色和白色病變，與黑色和白色病變相比，紅色病變表現(xiàn)出較高的微血管密度和有絲分裂活性，含有更高比例的未成熟微血管[11]。因此，紅色病變非?；钴S，預示著疾病的早期階段，在這個階段，異位子宮內(nèi)膜組織迅速建立自己的血液供應，這是其成功植入和長期存活的先決條件。臨床研究顯示，VEGF在EMs紅色病變中特異性表達，這表明VEGF表達與EMs病變的活性和疾病的發(fā)展階段有關(guān)[1]。動物實驗表明，抑制VEGF的表達和阻斷血管生成均可縮小小鼠異位內(nèi)膜病變的大小[22]。子宮內(nèi)膜基質(zhì)通常不表達瘦素，在缺氧條件下HIF-1α與瘦素啟動子中的功能性HRE結(jié)合誘導瘦素基因表達，瘦素以自分泌/旁分泌方式刺激基質(zhì)和上皮細胞增殖[9,23]。缺氧引起DUSP2功能降低不僅會增加COX-2表達，而且可以上調(diào)IL-8表達，促進血管生成[24]。有研究發(fā)現(xiàn)了新的血管生成因子血管生成素（angiopoietin，Ang），其是子宮內(nèi)膜異位細胞分泌的真正的血管生成因子，Ang2可刺激血管外壁的血管周壁細胞分離，血管內(nèi)皮細胞遷至周圍組織中，促進血管芽的形成[1]。Fu等[11]通過微陣列實驗和生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，Ang是子宮內(nèi)膜異位細胞分泌的真正的血管生成因子，而其不是HIF-1α或HIF-2α的直接靶標，因為Ang啟動子區(qū)未發(fā)現(xiàn)HRE調(diào)控的一個新的靶基因。在常氧條件下，COUP-TFⅡ可以結(jié)合到Ang啟動子以抑制其表達，而在缺氧條件下，轉(zhuǎn)錄抑制因子COUP-TFⅡ受到抑制，進而促進了Ang的表達和血管生成[11]。綜上，缺氧對子宮內(nèi)膜異位病變的建立具有重大意義。

4 缺氧介導自噬在EMs發(fā)病中的作用

自噬是一個進化上高度保守的過程，其是通過溶酶體降解生物體內(nèi)損壞的胞質(zhì)成分，以維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。在自噬過程中，最大特征是形成一個稱為自噬體的雙層膜結(jié)構(gòu)，包裹損壞的蛋白、細胞器等非必要的細胞成分，與溶酶體融合成自溶體，自噬能夠?qū)锝到鉃榘被峒捌渌恍┬》肿游镔|(zhì)[25]。自噬有兩條信號轉(zhuǎn)導通路：一條是磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（PI3KAKT-mTOR）的經(jīng)典信號通路，另一條則是長鏈非編碼RNA肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（lncRNA MALAT1）和HIF-1α的非經(jīng)典信號通路。在壓力條件下（如缺氧），通過激活自噬使細胞適應缺氧等應激條件的保護機制。低氧環(huán)境下HIF-1α穩(wěn)定表達，通過核轉(zhuǎn)位進入細胞核激活下游相互作用蛋白3基因（BNIP3），BNIP3和Bcl-2/Bcl-xL競爭與Beclin-1結(jié)合來激活自噬。EMs雖然是一種良性疾病，但具有類似于惡性腫瘤種植、侵襲、轉(zhuǎn)移生長的行為[3]。近年越來越多的研究關(guān)注于自噬在EMs發(fā)病過程中的作用和機制。

Liu等[3]研究發(fā)現(xiàn)，與在位子宮內(nèi)膜相比，異位內(nèi)膜病變中HIF-1α和自噬基因LC3的表達增加，并應用Transwell實驗檢測細胞侵襲和轉(zhuǎn)移能力，觀察到低氧能夠促進人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞（human endometrial stromal cell，HESC）的遷移和侵襲，而轉(zhuǎn)染HIF-1α小干擾RNA（siRNA）則可逆轉(zhuǎn)這一作用，提示低氧通過誘導自噬促進了HESC的遷移和侵襲。HIF-1α還可以誘導lncRNA MALAT1升高而激活自噬，從而減少EMs中的細胞凋亡[26]。最新研究發(fā)現(xiàn)MALAT1還可通過miR-126-5p/CREB1軸介導的PI3K/AKT途徑調(diào)控HESC的凋亡[27]。PI3K-AKT-mTOR是自噬激活的經(jīng)典信號通路，其中PI3K/AKT參與非經(jīng)典途徑lncRNA-MALAT1激活自噬的過程，推測自噬激活的兩條信號通路可相互激活，從而導致自噬進一步強化，促進EMs的進展。

另有研究也證實了EMs中低氧促進了自噬水平的增高，同時還發(fā)現(xiàn)了HIF-1α、自噬標志物LC3與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)標志物E-鈣黏蛋白（E-cadherin）和波形蛋白（Vimentin）具有相關(guān)性[28]。在腫瘤發(fā)生中，自噬對上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的影響既有促進也有抑制，這種差異可以用以下事實來解釋：自噬是一個高度調(diào)控的過程，其在腫瘤轉(zhuǎn)移中具有雙重作用，是通過促進還是逆轉(zhuǎn)EMT過程，取決于不同的細胞類型和（或）疾病進展階段。異位子宮內(nèi)膜中LC3的表達上調(diào)與HIF-1α及Vimentin呈正相關(guān)，而與E-cadherin呈負相關(guān)，這些分子的表達變化與EMT的分子標志相吻合。EMT是指上皮細胞轉(zhuǎn)變?yōu)殚g質(zhì)細胞，使細胞獲得運動能力，從而具有轉(zhuǎn)移和侵襲的能力。異位子宮內(nèi)膜組織中自噬標志物LC3表達與EMT過程呈正相關(guān)，抑制自噬顯著逆轉(zhuǎn)了低氧誘導的EMT并降低子宮內(nèi)膜細胞的遷移和侵襲能力，表明自噬能夠促進低氧誘導的子宮內(nèi)膜上皮細胞的EMT發(fā)生和細胞遷移、侵襲。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)EMs中自噬水平呈降低狀態(tài)[28]。目前關(guān)于EMs的自噬水平尚存在爭議，但有學者提出，自噬也存在于所有的子宮內(nèi)膜細胞中，并在不同的過程和疾病中發(fā)揮不同的功能，但僅在子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞和上皮細胞中檢測到自噬，對子宮內(nèi)膜免疫細胞和血管內(nèi)皮細胞中自噬水平的闡明尚缺乏研究，可能研究子宮內(nèi)膜免疫細胞的自噬也更加重要[29]。再者，自噬影響同一疾病或同類細胞中的不同生物活性，這些影響可能是相互矛盾的。這些效應之間的平衡和關(guān)系，或者在某些特定條件下自噬的綜合作用仍是難以理解的。因此，確定自噬的規(guī)律對于提高子宮內(nèi)膜相關(guān)疾病的治療水平和促進藥物開發(fā)具有重要意義。

5 治療

EMs目前常用的治療方法包括藥物治療和手術(shù)治療。EMs是激素失衡性疾病，主要表現(xiàn)為雌激素表達上調(diào)和孕激素抵抗，因此激素治療的主旨是抑制雌激素分泌及其受體活性以及激活孕激素受體。激素治療的藥物包括促性腺激素釋放激素激動劑（gonadotropin-releasing hormone agonist，GnRHa）及其拮抗劑、復方口服避孕藥（combined oral contraceptive，COC）和孕激素，以及雄激素和非甾體抗炎藥（nonsteroidal anti-inflammatory drug，NSAID）。盡管這些激素藥物均可治療或緩解EMs，但是這些藥物因為嚴重的不良反應或不甚滿意的治療效果，導致其使用受到限制，如：COC長時間使用可導致肝腎功能損害及血栓形成；孕激素類藥物可引起陰道不規(guī)則出血、經(jīng)期延長，還可以引起非墜生性卵巢囊腫等。此外，激素類藥物，包括GnRH和COC，不適合試圖受孕的患者，因為它們可抑制排卵[30]。手術(shù)治療可切除病灶，但手術(shù)可影響生育力，同時較高的復發(fā)率需再次手術(shù)，因此手術(shù)治療需要結(jié)合患者及其實際情況慎重考慮[31]。因此，發(fā)掘更好的治療方法勢在必行。

綜上所述，活化的血小板、PGE2/COX-2、Ang這些均參與缺氧促進EMs形成的過程，抗血小板療法作為EMs的非激素療法在理論上是可行的，血小板可以通過核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）及轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號通路引起HIF-1α增多，促進EMs發(fā)展[5]，因此抗血小板治療有潛力用于臨床治療，但仍需進一步研究。動物實驗表明，中醫(yī)利用內(nèi)異方可抑制EMs病灶生長，減少盆腔粘連，改善盆腔內(nèi)微環(huán)境，提高EMs小鼠的生殖力。祝燕莉等[32]對內(nèi)異方治療EMs的機制進行研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)異方可抑制NF-κB/COX-2信號通路和HIF-1α/COX-2信號通路，顯著改善EMs炎癥反應和缺氧微環(huán)境，從而改善EMs的病情。缺氧可在EMs的發(fā)展中發(fā)揮著不可估量的作用，改善異位病灶缺氧狀態(tài)對治療有重要意義，仍需要進一步深究。

6 結(jié)語

EMs是一種激素依賴性疾病，缺氧通過多種信號轉(zhuǎn)導途徑促進類固醇激素合成酶生成，進而上調(diào)雌激素表達，并逆轉(zhuǎn)ERα/ERβ比值而增強其作用效率，為EMs提供了激素支持。缺氧也促進血管生成、細胞凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學行為，這些改變導致患者產(chǎn)生疼痛、不孕等臨床表現(xiàn)，給患者生理、心理帶來極大的痛苦。近年低氧影響EMs的病理機制越來越受到學者們的關(guān)注，但仍有許多問題亟待解決，目前低氧調(diào)控異位內(nèi)膜細胞自噬的方式尚存在爭議，同時也需更多關(guān)注異位病灶中不同類型細胞的自噬水平；其次，阻斷低氧的信號傳導通路可以作為一個潛在的治療靶點，可為重新認識EMs的發(fā)生、發(fā)展，為EMs的治療提供新的視角。未來還需深入探索EMs的發(fā)生機制，為臨床早期診斷、治療提供新的途徑。