水通道蛋白在子宮內(nèi)膜異位癥中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

楊東霞，張良，蔣志恒，姚慧，李紅梅,2

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院婦二科，哈爾濱 150001；3.湖北中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，湖北 荊州 434000)

子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EMS)是指具有活性的子宮內(nèi)膜細(xì)胞出現(xiàn)在子宮內(nèi)膜被覆以外的部位，有淺表EMS、卵巢EMS和深部浸潤(rùn)型EMS三種亞型。近年研究發(fā)現(xiàn)，EMS的發(fā)病率呈逐年升高趨勢(shì)，在育齡期婦女中的發(fā)病率為5%～10%[1]，主要表現(xiàn)為慢性盆腔痛及不孕，其易復(fù)發(fā)性是臨床治療的難題，給患者的生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。EMS在組織學(xué)上雖然呈現(xiàn)良性腫瘤的病理狀態(tài)，但具有內(nèi)膜細(xì)胞遷移、黏附和新生血管生成等惡性腫瘤的特點(diǎn)。目前，公認(rèn)的EMS發(fā)病機(jī)制為在位子宮內(nèi)膜組織和細(xì)胞逆流至盆腔后，經(jīng)過黏附、侵襲、血管生成進(jìn)而種植生長(zhǎng)形成異位病灶。但此過程受多種因素影響，是否存在關(guān)鍵的調(diào)控因子及調(diào)控因子的作用靶點(diǎn)尚未闡明。目前從哺乳動(dòng)物中鑒定出的水通道蛋白(aquaporin,AQP)共有13種亞型(AQP0～12)。水通道是水分子選擇性通過的孔道，AQP參與跨膜運(yùn)輸流體、細(xì)胞遷移、神經(jīng)興奮細(xì)胞增殖、腦水腫等生物學(xué)功能。AQP存在于在女性生殖器官中的子宮、卵巢、輸卵管等部位，參與卵泡的排卵、月經(jīng)的形成以及惡性腫瘤或具有惡性行為的良性婦科疾病的發(fā)生發(fā)展，而子宮內(nèi)膜發(fā)生變異時(shí)AQP表達(dá)出現(xiàn)異常[2]。因此，AQP可能是EMS發(fā)生發(fā)展的調(diào)控因子或調(diào)控因子的作用靶點(diǎn)，然而針對(duì)AQP與EMS的相關(guān)性，尤其是與EMS發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性研究報(bào)道較少?，F(xiàn)就AQP在EMS發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 AQP

水分子及其他小分子物質(zhì)通過細(xì)胞膜的運(yùn)動(dòng)是生物學(xué)上的普遍現(xiàn)象。AQP1于1991年被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典AQP的作用主要是水的運(yùn)輸[3]，AQP形成的同四聚體通道可促進(jìn)水通過生物膜的導(dǎo)入，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞遷移和增殖，調(diào)節(jié)水鹽平衡和脂肪代謝以及神經(jīng)信號(hào)的傳遞等[4]。由于女性生理的特殊性，在病理生理過程中卵泡的排出、月經(jīng)周期的形成以及惡性腫瘤疾病均涉及液體的流動(dòng)和細(xì)胞容積表型的改變，而水的運(yùn)輸也可能通過改變細(xì)胞體積來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。AQP屬于疏水性蛋白質(zhì)，是一類能促進(jìn)水轉(zhuǎn)運(yùn)的小分子跨膜蛋白家族，作為水分子選擇性通過的孔道，其廣泛參與女性生殖器官生理和婦科疾病病理機(jī)制的發(fā)生。AQP是維持體液平衡的基本物質(zhì)，同時(shí)AQP及其信使RNA(messenger RNA,mRNA)參與細(xì)胞遷移，促進(jìn)新血管生成、增殖等生理病理過程。此外，EMS與子宮相關(guān)的AQP部分亞型的異常表達(dá)有關(guān)[5]。

2 AQP與EMS的發(fā)病機(jī)制

目前，EMS公認(rèn)的發(fā)生機(jī)制是在位內(nèi)膜發(fā)生異地黏附-侵襲-血管生成及免疫系統(tǒng)功能異常。1927年Sampson提出經(jīng)血逆流學(xué)說(shuō)，1940年Sampson提出了第二種EMS發(fā)病理論和機(jī)制，即內(nèi)膜組織可沿著輸卵管逆行流動(dòng)，并可能植入腹膜或卵巢表面，驗(yàn)證了EMS的發(fā)病機(jī)制[6]。

免疫系統(tǒng)功能異常是EMS發(fā)病的機(jī)制之一，EMS中的慢性局部炎癥與自身免疫性疾病有相似之處。研究表明，巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞及自然殺傷T細(xì)胞的數(shù)量和(或)功能異?？赡軐?dǎo)致異位子宮內(nèi)膜種植，其中巨噬細(xì)胞是EMS患者腹腔液中發(fā)現(xiàn)的主要細(xì)胞群[7]。T細(xì)胞的反應(yīng)活性和自然殺傷T細(xì)胞的細(xì)胞毒性降低，可激活效應(yīng)T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，刺激局部炎癥環(huán)境，促進(jìn)血管生成，導(dǎo)致EMS的發(fā)展，說(shuō)明EMS具有明顯的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的炎癥特征環(huán)境[8]。同時(shí)，EMS是雌激素依賴性疾病，局部高雌激素環(huán)境有利于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞黏附-侵襲-血管生成，促進(jìn)異位病灶的發(fā)生發(fā)展[9]。

2.1AQP與子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移 AQP在惡性腫瘤等疾病中所表現(xiàn)出的對(duì)細(xì)胞遷移、侵襲以及新生血管生成的促進(jìn)效果已經(jīng)得到證實(shí)，雖然EMS具有惡性腫瘤的特點(diǎn)，但AQP對(duì)EMS的遷移過程尚未完全確定。有研究比較EMS在位子宮內(nèi)膜、異位子宮內(nèi)膜以及非EMS子宮內(nèi)膜的AQP表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，在位子宮內(nèi)膜細(xì)胞中的AQP表達(dá)水平明顯高于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞，且各組AQP9表達(dá)水平比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[10]。體外研究發(fā)現(xiàn)，AQP9參與胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶/p38促分裂原活化的蛋白激酶途徑，可刺激基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)2和MMP9的表達(dá)，而MMP可降解基膜和細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，同時(shí)與整合素相互活化，增強(qiáng)細(xì)胞間的黏附作用[11]。因此，MMP表達(dá)增強(qiáng)可刺激子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移和侵襲能力進(jìn)而促進(jìn)EMS的發(fā)生。Jiang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在位子宮內(nèi)膜細(xì)胞中的AQP2、AQP5和AQP8表達(dá)水平明顯高于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞，且在位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移活性高于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞，提示AQP促進(jìn)在位子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移的作用更強(qiáng)。Zou等[13]研究發(fā)現(xiàn)，AQP2還能通過改變F肌動(dòng)蛋白和膜聯(lián)蛋白2的表達(dá)以及F肌動(dòng)蛋白的重組來(lái)調(diào)控內(nèi)膜細(xì)胞的遷移和侵襲。雌激素是EMS調(diào)控的關(guān)鍵。而AQP2受雌激素的調(diào)控，故子宮內(nèi)膜細(xì)胞中雌激素的表達(dá)水平變化可影響細(xì)胞的遷移能力[14]。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AQP2能通過降低雌激素的活性而抑制細(xì)胞侵襲，且AQP2敲低可下調(diào)雌激素的表達(dá)，而雌激素可誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜細(xì)胞形態(tài)改變[15]；另外，AQP4敲低能降低雌孕激素水平，進(jìn)而抑制細(xì)胞的侵襲[16]。因此，AQP2、AQP4可能通過調(diào)控雌激素的表達(dá)影響細(xì)胞遷移，而雌激素由神經(jīng)傳遞調(diào)控分泌，故AQP與神經(jīng)傳遞之間可能存在一定關(guān)系。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)EMS痛經(jīng)癥狀突出患者的異位內(nèi)膜組織中存在背根神經(jīng)節(jié)的瞬時(shí)受體電位香草酸1型mRNA表達(dá)，當(dāng)瞬時(shí)受體電位香草酸1型的活性被激發(fā)，AQP1與P物質(zhì)和瞬時(shí)受體電位香草酸受體1型共定位導(dǎo)致EMS患者出現(xiàn)痛經(jīng)[17]。神經(jīng)傳遞在EMS中具有重要作用，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制神經(jīng)傳遞和激素分泌，同時(shí)AQP4在大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表達(dá)水平最高，所以AQP4與神經(jīng)傳遞相互作用可能會(huì)影響子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移、侵襲能力，但仍需要更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證。肖新春等[18]采用自體移植的造模方法，觀察桂枝茯苓膠囊對(duì)大鼠異位子宮內(nèi)膜AQP1、AQP2、AQP5表達(dá)水平的影響，結(jié)果顯示AQP1 mRNA在模型組異位內(nèi)膜呈高表達(dá)，AQP2、AQP5 mRNA在模型組異位內(nèi)膜呈低表達(dá)，并推測(cè)AQP1高表達(dá)可促進(jìn)在位內(nèi)膜的遷移和異位病灶血管的生長(zhǎng)，黏附力增強(qiáng)形成異位病灶，AQP2、AQP5 mRNA低表達(dá)可導(dǎo)致異位內(nèi)膜腺上皮細(xì)胞的遷移能力下降，促使異位內(nèi)膜細(xì)胞的流動(dòng)性下降，利于內(nèi)膜黏附在異位病灶。且桂枝茯苓膠囊高劑量組異位內(nèi)膜AQP1 mRNA表達(dá)顯著減少，AQP2、AQP5 mRNA表達(dá)顯著增加，提示桂枝茯苓膠囊治療EMS的機(jī)制與大鼠異位內(nèi)膜中AQP1 mRNA表達(dá)下調(diào)和AQP2、AQP5 mRNA表達(dá)上調(diào)有關(guān)。

2.2AQP與血管生成 新血管的生成是EMS發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵，且在EMS患者的異位病灶中發(fā)現(xiàn)AQP1高表達(dá)[19]，初步證明AQP與EMS的血管生成密切相關(guān)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子家族廣泛參與腫瘤的形成，缺氧誘導(dǎo)因子在低氧條件下高表達(dá)可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。Chen等[20]研究發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導(dǎo)因子1α高表達(dá)可介導(dǎo)促卵泡生成素驅(qū)動(dòng)卵巢癌細(xì)胞增殖。在EMS患者的異位內(nèi)膜中存在缺氧誘導(dǎo)因子1α的高表達(dá)[21]，且痛經(jīng)癥狀越嚴(yán)重，缺氧誘導(dǎo)因子1α的表達(dá)水平越高。AQP的表達(dá)水平與缺氧誘導(dǎo)因子1α的穩(wěn)定性密切相關(guān)，而AQP1和AQP5蛋白及其mRNA低表達(dá)保證了缺氧誘導(dǎo)因子1α的穩(wěn)定性[22]。因此推測(cè)，AQP1和AQP5可能能通過干擾缺氧誘導(dǎo)因子家族的穩(wěn)定性而促進(jìn)異位內(nèi)膜組織中血管的形成。Zhang等[23]證實(shí)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子/核因子κB信號(hào)通路可以促進(jìn)EMS患者血液和組織中miR-138誘導(dǎo)外源體介導(dǎo)的炎癥和細(xì)胞凋亡的發(fā)生。Wang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的分泌與AQP5的表達(dá)呈正相關(guān)，因此AQP5基因沉默可能能降低EMS血管形成能力，從而抑制EMS的形成。Narváez-Moreno等[25]研究了不同種類血管瘤中AQP1的表達(dá)，證實(shí)AQP1在良性病變中的表達(dá)水平高于惡性病變。有實(shí)驗(yàn)證明AQP1主要分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞，若AQP1減少則會(huì)導(dǎo)致微血管密度降低，說(shuō)明AQP1能夠促進(jìn)血管生成，可作為EMS侵襲的標(biāo)志物[26]。王運(yùn)賢[27]采用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，EMS模型大鼠在位內(nèi)膜、異位內(nèi)膜組織及正常大鼠子宮內(nèi)膜組織中均有AQP1表達(dá)，其中內(nèi)膜微血管表達(dá)最強(qiáng)。且異位內(nèi)膜組織中AQP1的表達(dá)水平高于在位內(nèi)膜組織，在位內(nèi)膜組織的表達(dá)水平明顯高于正常子宮內(nèi)膜組織，提示AQP1可能通過促進(jìn)微血管形成參與促進(jìn)EMS的發(fā)生發(fā)展。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)EMS模型大鼠在位內(nèi)膜組織中MMP9的表達(dá)水平高于正常子宮內(nèi)膜組織，表明MMP9具有促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞出芽，形成新生血管的作用，但未對(duì)AQP1與MMP9的相關(guān)性進(jìn)行探討。血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移是EMS血管生成的關(guān)鍵，也是侵襲、轉(zhuǎn)移的解剖學(xué)和生理學(xué)基礎(chǔ)，AQP參與血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移以及功能異常的發(fā)展過程，與EMS的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

2.3AQP與子宮內(nèi)膜細(xì)胞增生 子宮內(nèi)膜細(xì)胞異位植入后，經(jīng)過增生、分泌一系列變化過程形成過度增殖的異常表達(dá)，增殖性細(xì)胞核抗原是細(xì)胞DNA合成期不可或缺的因子[28]，相較于在位子宮內(nèi)膜，異位子宮內(nèi)膜存在大量的增殖性細(xì)胞核抗原。AQP5基因沉默可抑制血管細(xì)胞黏附分子1，從而降低異位子宮內(nèi)膜腺上皮細(xì)胞的增殖和遷移能力，其機(jī)制可能與蛋白激酶B活化有關(guān)[29]。AQP3在管腔和腺上皮細(xì)胞中高表達(dá)，且是一種水和甘油轉(zhuǎn)運(yùn)的AQP亞型，參與細(xì)胞增殖和遷移等功能。Bründl等[30]研究表明，AQP3表達(dá)與腫瘤等級(jí)存在相關(guān)性，隨著惡性腫瘤分化程度的增加，AQP3的表達(dá)進(jìn)行性下調(diào)，說(shuō)明AQP3能抑制細(xì)胞的分化并促進(jìn)細(xì)胞增殖。AQP5能夠刺激雌激素分泌，有利于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞植入，促進(jìn)EMS的異位細(xì)胞增生，進(jìn)而促進(jìn)異位病灶的形成[31]。在卵巢癌的臨床研究中，高滲應(yīng)激能夠刺激AQP5表達(dá)水平升高，增加順鉑的敏感性，從而抑制癌細(xì)胞增殖[32]。在曾有或存在組織學(xué)證據(jù)的EMS患者中，卵巢癌的發(fā)病率為1.90%～18.70%，而在無(wú)EMS患者中發(fā)病率為0.77%～0.89%[33]。

2.4AQP與免疫系統(tǒng)功能異常 EMS的發(fā)生與免疫系統(tǒng)功能異常密切相關(guān)，在不同時(shí)期(Ⅰ～Ⅱ期和Ⅲ～Ⅳ期)各種細(xì)胞亞型存在明顯差異，在Ⅰ～Ⅱ期EMS患者的在位子宮內(nèi)膜中，aDC、CD4 T細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、M1型巨噬細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)[34]；在Ⅲ～Ⅳ期EMS患者的在位子宮內(nèi)膜中，主要含有M2型巨噬細(xì)胞和自然殺傷T細(xì)胞，而AQP4抑制T細(xì)胞改變T淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)模式使趨化因子受體表達(dá)減少，以抑制不良免疫反應(yīng)的發(fā)生[35]。此外，巨噬細(xì)胞能夠增加EMS患者基質(zhì)細(xì)胞的侵襲活性，且巨噬細(xì)胞中含有AQP3，表明AQP3可能通過免疫細(xì)胞調(diào)控內(nèi)膜細(xì)胞的遷移[36]。研究證明，自噬能夠調(diào)節(jié)EMS子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移和侵襲，低氧處理的人子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞顯示出較高的自噬水平和較強(qiáng)的遷移、侵襲能力，提示自噬在EMS發(fā)生發(fā)展中有重要作用[37]。誘導(dǎo)自噬機(jī)制在女性整個(gè)生理性月經(jīng)周期的腺上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中存在，然而在EMS中發(fā)生了異常自噬，即通過促進(jìn)子宮內(nèi)膜異位組織和基質(zhì)細(xì)胞的增生，限制細(xì)胞凋亡，是一種異常的免疫應(yīng)答機(jī)制。Meng等[38]進(jìn)行肺癌相關(guān)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，小檗堿與肉桂醛聯(lián)合可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，并協(xié)同減少AQP1的表達(dá)以阻止肺癌的發(fā)生，說(shuō)明自噬機(jī)制與AQP1共同調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的饑餓，提示AQP可能通過自噬對(duì)EMS進(jìn)行調(diào)控。T細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞需要AQP3介導(dǎo)參與人體的生理病理等活動(dòng)[36，39]，炎性脫髓鞘性綜合征是自身免疫性疾病，其髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白抗體與AQP4抗體對(duì)相關(guān)免疫性疾病的嚴(yán)重發(fā)作頻率和復(fù)發(fā)率相似[40]，髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白抗體主要分布在病變的微血管以及血管周圍間隙，其與AQP4分子結(jié)合，并激活巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等一類免疫相關(guān)的細(xì)胞和分子，促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的外周免疫反應(yīng)[41]，因此AQP3、AQP4的穩(wěn)定表達(dá)在免疫應(yīng)答中具有重要作用。

3 結(jié) 語(yǔ)

AQP作為一種細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)蛋白參與EMS的發(fā)生發(fā)展，在位子宮內(nèi)膜細(xì)胞在子宮黏膜被覆之外的部位進(jìn)行遷移、黏附、增殖和形成異位灶血管等一系列病理活動(dòng)與AQP的跨膜運(yùn)輸活動(dòng)高度一致。AQP可促進(jìn)水分子以及甘油等小分子快速被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓平衡環(huán)境，促使細(xì)胞遷移和增生，血管形成及傳遞神經(jīng)信號(hào)等。目前EMS相關(guān)AQP的研究尚處于起步階段，AQP各亞型調(diào)控EMS形成過程的作用機(jī)制尚不完全清楚，仍需要進(jìn)一步研究。AQP參與EMS發(fā)病的主要機(jī)制為參與黏附-侵襲-血管生成及免疫異常，AQP調(diào)節(jié)劑可抑制子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移、增殖、血管生成以及調(diào)控免疫，可能成為潛在的治療EMS及其相關(guān)并發(fā)癥的新策略。