腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在子宮內(nèi)膜異位癥及其相關(guān)疼痛中的研究進展

李金銘，王琳

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）是由功能性的子宮內(nèi)膜組織在宮腔外的種植和侵襲性生長所導(dǎo)致的一類慢性進行性炎癥疾病，影響了全球約6%～10%的育齡期女性，與疼痛和不孕密切相關(guān)[1]。疼痛是EMs 最主要的臨床特征，常表現(xiàn)為痛經(jīng)、慢性盆腔痛、性交困難及其他形式的疼痛，嚴重影響了婦女的日常工作和家庭生活，并背負了沉重的經(jīng)濟和心理包袱。EMs 的患病率和經(jīng)濟負擔(dān)都很高，但其發(fā)病機制尤其是導(dǎo)致疼痛的病理生理學(xué)過程尚不清楚[2]。然而隨著對EMs 及其相關(guān)疼痛研究的不斷深入，越來越多的證據(jù)表明EMs 的發(fā)生及其相關(guān)疼痛是炎癥和神經(jīng)綜合作用的結(jié)果。而腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）作為連接炎癥反應(yīng)與神經(jīng)發(fā)生的重要橋梁，通過參與炎癥反應(yīng)、促進細胞黏附和血管生成等多個方面參與EMs 的發(fā)生發(fā)展，同時在反映軀體疼痛方面也具有高度的敏感性[3]。本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對BDNF 在EMs 發(fā)病過程中的作用及與EMs 相關(guān)疼痛的關(guān)系做一綜述。

1 EMs 的發(fā)病機制

目前對于EMs 發(fā)病機制尚無統(tǒng)一的認識，在眾多的學(xué)說中最廣為接受的是桑普森提出的逆行月經(jīng)理論，該理論認為，月經(jīng)期脫落的子宮內(nèi)膜細胞和碎片可逆行通過輸卵管轉(zhuǎn)運至腹腔內(nèi)，從而在腹膜表面及盆腔內(nèi)廣泛種植及生長[1]，EMs 僅在有月經(jīng)來潮的動物和人類中出現(xiàn)是支持該理論的強有力論點。初潮年齡過早、月經(jīng)量過多、經(jīng)期時間長及未生育等作為EMs 發(fā)病的危險因素[4]，也從側(cè)面支持了月經(jīng)逆行理論。但是該理論無法解釋將近有90%的女性會出現(xiàn)月經(jīng)逆行的現(xiàn)象，而只有10%左右患EMs，也無法說明異位的子宮內(nèi)膜在盆腹腔以外的部位出現(xiàn)[5]。轉(zhuǎn)移學(xué)說認為異位的子宮內(nèi)膜或組織可以通過淋巴管或血液循環(huán)轉(zhuǎn)移擴散至遠處組織，并進一步增殖和發(fā)展，為盆腔外EMs 的發(fā)生提供了合理的解釋。雖然月經(jīng)逆行理論和轉(zhuǎn)移學(xué)說回答了盆腹腔內(nèi)外病變的存在，但不能闡明全子宮切除術(shù)后發(fā)生EMs 的機制。有學(xué)者進一步提出了子宮內(nèi)膜干細胞學(xué)說，該學(xué)說認為EMs 可能由子宮內(nèi)膜或外源性骨髓干細胞的遷移和植入導(dǎo)致[6]。此外，體腔上皮化生假說提出子宮內(nèi)膜細胞和組織起源于腹膜和間皮細胞的分化，這可能是苗勒管發(fā)育不全患者發(fā)生EMs的原因。誘導(dǎo)理論提出因腹膜組織長期受到免疫細胞等各種炎性因子的刺激導(dǎo)致其分化為子宮內(nèi)膜細胞。EMs 具有明顯的家族聚集傾向，EMs 患者的一級親屬中患病的風(fēng)險較一般人群增加了10%左右，遺傳因素占EMs 發(fā)病風(fēng)險的51%，目前已發(fā)現(xiàn)了14個與EMs 易感性相關(guān)的基因組位點[7]。

EMs 病變的發(fā)展是一種復(fù)雜的病理生理過程，研究發(fā)現(xiàn)異位的子宮內(nèi)膜組織主要是由腺細胞、基質(zhì)細胞、巨噬細胞、神經(jīng)和血管等組成[8]，巨噬細胞可與基質(zhì)細胞相互作用，促進病灶在腹腔的植入和浸潤，同時異位病變可募集大量炎性細胞和免疫細胞，如中性粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞和樹突狀細胞等，分泌和釋放白細胞介素（IL）、生長因子和趨化因子等炎癥介質(zhì)，營造適合異位病灶生長的腹腔炎癥微環(huán)境[9]。雌激素是EMs 病變的營養(yǎng)支持因子，與健康女性相比，EMs 患者腹腔液和經(jīng)血中的雌激素水平較高[10]。雌激素通過結(jié)合和激活其受體不僅參與免疫細胞的募集，而且介導(dǎo)異位病變中神經(jīng)纖維的變化并促進EMs 相關(guān)的疼痛[11]。新生血管生成是EMs 的主要特征，主要是通過骨髓衍生的內(nèi)皮祖細胞（EPC）募集和整合來進行的[12]?？梢姡珽Ms 是一種多因素疾病，炎癥、免疫、內(nèi)分泌和血管生成等都是EMs 病變發(fā)展過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。

2 BDNF 的生理學(xué)特性及在EMs 中的研究現(xiàn)狀

BDNF 是由德國科學(xué)家Barde 等[13]于1982 年從豬腦中分離提純得到的。研究發(fā)現(xiàn)，BDNF 是由位于人類第11 號染色體短臂1 區(qū)3 帶（11p13）上的BDNF 基因編碼形成的堿性蛋白質(zhì)，主要由119 個氨基酸殘基組成，在人體內(nèi)主要以二聚體的形式存在，是神經(jīng)營養(yǎng)因子（NGF）家族的重要成員，在促進神經(jīng)元的生長和分化方面發(fā)揮重要作用[14]。在人體中，BDNF 有前神經(jīng)營養(yǎng)因子（pro-BDNF）和成熟神經(jīng)營養(yǎng)因子（m-BDNF）兩種表達形式，pro-BDNF 可在胞質(zhì)內(nèi)通過內(nèi)切酶或在細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的作用下裂解為m-BDNF[15]。pro-BDNF 優(yōu)先選擇與營養(yǎng)神經(jīng)性質(zhì)的受體即P75 受體結(jié)合，而m-BDNF 則選擇性與酪氨酸激酶受體B（tryosine receptor kinase B，TrKb）結(jié)合，BDNF 與受體特異性結(jié)合后通過激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）和磷脂酶Cλ（PLC-λ）等級聯(lián)反應(yīng)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[16]。BDNF 作為重要的神經(jīng)營養(yǎng)因子，不僅在神經(jīng)元中表達，而且在其他類型的細胞中也有表達，包括內(nèi)皮細胞、白細胞、血管平滑肌細胞和血小板[17]。在對人類和靈長類動物的研究中發(fā)現(xiàn)，BDNF 主要在血小板前體巨核細胞的α 顆粒中合成并儲存[18]，參與多種免疫、炎癥和代謝性疾病的發(fā)病機制。

BDNF 是EMs 各種炎癥反應(yīng)、病理反應(yīng)形成和維持的調(diào)節(jié)劑，在Wessels 等[19]進行的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，早期EMs 患者血漿BDNF 水平較正常對照組明顯升高，且經(jīng)過治療后血漿BDNF 水平明顯降低，這表明BDNF 可能參與了EMs 病變的發(fā)生及發(fā)展過程，而且有望成為EMs 早期診斷及反映預(yù)后的良好生物學(xué)標(biāo)志物。異位內(nèi)膜在宮腔外存活是EMs 病變發(fā)生發(fā)展的第一步，BDNF 在慢性雌激素的刺激下可通過激活信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3（STAT3）及TrKb 信號通路誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜的增殖[20]，促進在位和異位子宮內(nèi)膜的生長。此外，異位子宮內(nèi)膜上皮和間質(zhì)細胞刺激了大量免疫細胞和炎性細胞因子向腹腔浸潤[8]，炎性細胞因子與TrKb 結(jié)合后激活MAPK信號通路，反過來刺激炎癥因子的產(chǎn)生和環(huán)氧合酶（COX）的激活，形成積極的前饋反應(yīng)環(huán)，維持異位內(nèi)膜的存活和增殖，促進EMs 病變的發(fā)展[21]。抑制細胞的凋亡在促進異位內(nèi)膜的生存中也占有重要地位，BDNF 與TrKb 受體結(jié)合后，激活MAPK 和PI3K 信號通路，增強蛋白激酶B（AKT）活性，活化抗凋亡蛋白B 細胞淋巴瘤-2（Bcl-2），誘導(dǎo)細胞的增殖并抑制凋亡[21-22]。新生血管的形成是EMs 病變發(fā)展和持續(xù)所必需的，而BDNF 具備雙重機制來支持血管生成，其一是通過激活內(nèi)皮細胞上表達的TrKb 受體，釋放促血管生成因子，誘導(dǎo)新生血管生成和重塑[23]；其二是通過招募骨髓源性細胞促進新生血管形成[24]。雖然EMs 是良性病變，但卻具有惡性腫瘤性行為，如增殖、黏附、浸潤和侵襲等特性，近年研究證實，BDNF 及其TrKb 受體在多種腫瘤中表達上調(diào)，支持腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移過程[25]。洪瑋等[26]研究發(fā)現(xiàn)，與EMs 患者在位內(nèi)膜相比，異位內(nèi)膜BDNF 及TrKb表達水平顯著增高，且伴隨EMs 分期的增高，異位病灶中BDNF 及TrKb 表達也越來越強。BDNF 及TrKb 的高表達可能更進一步地促使異位病變處細胞的侵襲、增殖及新生血管的構(gòu)建，以致異位病灶的不斷生成及加重。總之，隨著對BDNF 的各項研究不斷深入，其在EMs 病變進展過程中的作用也逐漸被認識到，但其能否成為EMs 臨床診斷的有效生物標(biāo)志物需要更進一步的研究。

3 EMs 相關(guān)疼痛的研究現(xiàn)狀

EMs 是臨床上相對常見但難以治愈的一類疾病，EMs 相關(guān)的疼痛是該病的一大特色，包括痛經(jīng)、性交困難、慢性盆腔痛、二便困難及其他不典型的疼痛癥狀，有高達70%的慢性盆腔痛女性患有EMs[27]。EMs 相關(guān)的疼痛不僅嚴重影響患者日常工作，降低生活質(zhì)量，因EMs 所承受的經(jīng)濟壓力就等同于高血壓、糖尿病等慢性疾病[28]。手術(shù)和藥物治療是EMs 治療的主要方法，均可在一定程度上緩解EMs 帶來的疼痛癥狀并改善患者的預(yù)后，然而部分患者術(shù)后疼痛仍持續(xù)存在，且長期的藥物治療會引起如不規(guī)則出血、體質(zhì)量增加和更年期癥狀等不良反應(yīng)。目前已認識到EMs 和疼痛的關(guān)系密切，但關(guān)于EMs 相關(guān)疼痛持續(xù)和進展的病理生理學(xué)機制尚未明確。

越來越多的證據(jù)表明EMs 疼痛是由炎癥和神經(jīng)等多種因素綜合作用的復(fù)雜過程。眾所周知，在EMs 患者異位病變和腹腔液中存在大量炎性細胞因子，如IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）和NGF 等炎癥介質(zhì)，釋放的炎癥介質(zhì)通過刺激異位病變中的感覺神經(jīng)纖維可激活傳入神經(jīng)元的傷害感受器，敏化感覺神經(jīng)元，觸發(fā)疼痛信號的級聯(lián)反應(yīng)從而引起相關(guān)疼痛反應(yīng)[29]。因子宮內(nèi)膜異位病灶長期受到炎癥因子的刺激，不僅放大了疼痛信號，而且會在大腦中形成異常強烈的疼痛記憶，即便病灶和炎癥消失，而疼痛卻持續(xù)存在，這可能是EMs 患者術(shù)后疼痛未能緩解的合理解釋。2017 年Ding 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，由三磷酸腺苷（ATP）門控的嘌呤能受體P2X 配體門控的離子通道3（P2X3）是一種重要的傷害感受器，可在子宮內(nèi)膜上皮細胞和異位內(nèi)膜處廣泛表達，主要通過細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶信號通路參與了EMs 相關(guān)疼痛，且其表達強度與EMs 相關(guān)疼痛程度呈正相關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)位于非選擇性陽離子通道的瞬時受體電位香草酸1（TRPV1）是主要的傷害性整合因子，在異位內(nèi)膜中表達上調(diào)，激活Ca2+信號通路，促進COX-2 和炎性因子的釋放，導(dǎo)致神經(jīng)源性炎癥和EMs相關(guān)疼痛的持續(xù)[31]。前列腺素（PG）作為介導(dǎo)疼痛和傷害感受器的關(guān)鍵介質(zhì)，在COX-2 的誘導(dǎo)下產(chǎn)生，與EMs 相關(guān)的疼痛尤其是痛經(jīng)關(guān)系密切，研究發(fā)現(xiàn)，EMs 婦女腹腔液中前列腺素E2（PGE2）和PGF2α明顯高于無EMs 的婦女，兩者分別與陰道痛覺過敏和痛經(jīng)程度有明顯的正相關(guān)關(guān)系，與在EMs 大鼠模型中的發(fā)現(xiàn)類似[32]。已有的對動物和人類的研究均提示異位病變中有大量的新生血管和神經(jīng)纖維生成，新生血管為異位病灶的生長提供養(yǎng)分，神經(jīng)纖維則深深地浸潤于異位病變中，促進EMs 的發(fā)展并導(dǎo)致疼痛，而神經(jīng)纖維密度越高，疼痛程度越重[33]。EMs 帶來的疼痛對患者的心理造成了嚴重的傷害，研究發(fā)現(xiàn)，伴慢性盆腔痛的EMs 患者患焦慮癥和抑郁癥的風(fēng)險更高，而高水平的抑郁和焦慮水平反過來會加劇疼痛的嚴重程度并形成惡性循環(huán)[34]。大腦長期處于慢性疼痛的刺激下也會發(fā)生改變，有研究發(fā)現(xiàn)，在長期伴有疼痛的EMs 患者中，其丘腦、殼核和扣帶回等關(guān)鍵疼痛調(diào)節(jié)區(qū)域的灰質(zhì)體積（GMV）明顯減少，且與疼痛程度呈負相關(guān)，而在不伴疼痛的EMs患者中沒有發(fā)現(xiàn)這種變化[35]。

4 BDNF 與EMs 疼痛的關(guān)系

BDNF 是一種分布廣泛的營養(yǎng)神經(jīng)的蛋白質(zhì)，不僅分布于外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在女性生殖系統(tǒng)中也發(fā)現(xiàn)了BDNF，其除了促進神經(jīng)元生長、分化和發(fā)育的作用外，在疼痛的產(chǎn)生和致敏過程中也發(fā)揮著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)BDNF 是各種慢性疾病中疼痛形成和維持的重要調(diào)節(jié)因子，主要從初級傳入纖維釋放，是介導(dǎo)急性疼痛向慢性疼痛過渡及維持的重要因素，與傷害性信號密切相關(guān)[36]。傷害性信號可促進興奮性神經(jīng)遞質(zhì)BDNF 在脊髓背角的釋放，之后與Trkb 受體相結(jié)合，最終導(dǎo)致中樞敏化，而中樞敏化與EMs 相關(guān)的慢性盆腔痛及痛經(jīng)緊密相關(guān)，這在病例對照研究和動物實驗也得到了證明[37-38]。一項關(guān)于卵巢型EMs 的研究表明，BDNF 及其TrKb 受體在長期雌激素暴露下表達上調(diào)，促進異位病灶及神經(jīng)纖維的生長和維持[39]。在人體和動物異位病變中的神經(jīng)支配以無髓鞘（C）感覺神經(jīng)纖維和有髓鞘（Aδ）感覺神經(jīng)纖維為主，高密度的神經(jīng)纖維又能刺激炎性因子的釋放，兩者共同作用致使慢性盆腔痛及痛經(jīng)的發(fā)生。Stefani 等[40]對既往的研究進行系統(tǒng)性回顧發(fā)現(xiàn)，BDNF 是N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體依賴性神經(jīng)元可塑性和感覺傳遞途徑中神經(jīng)元活動的重要調(diào)節(jié)因子，在伴慢性盆腔痛的EMs 患者中BDNF 表達水平明顯升高，在動物研究中，BDNF 抗體的使用可緩解熱痛覺過敏和機械性痛覺過敏帶來的疼痛。降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）是控制炎癥和疼痛的重要傷害性神經(jīng)遞質(zhì)，BDNF 可通過其下游信號通路PLC-λ 增加CGRP 神經(jīng)纖維的數(shù)量與密度，使傷害感受器致敏并誘發(fā)疼痛發(fā)生，在異位病變附近也發(fā)現(xiàn)了CGRP 的高表達[41]。BDNF 及其受體除了參與疼痛的發(fā)生及維持外，以其為靶點可能也會使疾病得到緩解。BDNF 與TrKb 受體及其下游靶點磷酸-c-AMP-反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（p-CREB）參與了傷害性信號的傳遞及慢性疼痛的維持，通過對Wistar大鼠構(gòu)建的EMs 動物模型研究發(fā)現(xiàn)，人參皂甙Rf不僅可以降低EMs 大鼠血清和腹腔液中BDNF 水平，還可下調(diào)EMs 大鼠異位內(nèi)膜種植體中BDNF、TrKb 和p-CREB 的mRNA 表達水平，顯著減少異位病變的體積，減輕炎癥反應(yīng)和疼痛程度，這表明人參皂甙Rf 可能通過BDNF-TrKb-p-CREB 途徑延緩疾病的進展并緩解EMs 相關(guān)疼痛的不適癥狀[42]。

總之，BDNF 的高表達不僅促成了EMs 病變的發(fā)展及維持，而且也導(dǎo)致了EMs 相關(guān)疼痛的延續(xù)及加劇，因疼痛是EMs 最主要的癥狀，當(dāng)前對于其治療最關(guān)鍵的是緩解疾病帶來的痛苦并延緩進展，以BDNF 為靶點來治療EMs 可能是未來研究的重點。

5 結(jié)語

盡管對EMs 及其相關(guān)疼痛發(fā)生的病理生理學(xué)過程尚未有清晰的認識，但BDNF 在EMs 的發(fā)生發(fā)展及其相關(guān)疼痛的產(chǎn)生中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是EMs發(fā)病過程中不可缺少的重要部分。EMs 作為臨床上常見且影響廣泛的一類疾病，更重要的是早期的發(fā)現(xiàn)、診斷和治療，緩解患者因疾病帶來的痛苦并保存生育能力。BDNF 在EMs 患者血清及組織中的高表達，尤其是在EMs 早期即可發(fā)現(xiàn)，可能是未來早期診斷的生物標(biāo)志物之一。而BDNF 與EMs 相關(guān)疼痛的關(guān)系密切，通過降低BDNF 表達水平可明顯緩解EMs 患者的疼痛，以BDNF 為靶點可能會有效改善EMs 的癥狀并延緩疾病的進展。但BDNF 在EMs 中的研究尚處于起步階段，未來重點探究BDNF 在EMs 及其相關(guān)疼痛中的確切機制，為EMs 的早期精確診治開創(chuàng)新篇章。