盆底功能障礙中膠原蛋白代謝機(jī)制及電針對膠原蛋白的調(diào)節(jié)

冉津川,胡靜,陳炳力,李超楠,阮鑠荃,楊夢伊,屈之榆,侯文光

(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,上海 200437)

盆底功能包括封閉骨盆出口、承載和支持盆腔內(nèi)器官、增加性快感、分娩、排大小便等,當(dāng)盆底受到解剖損傷、功能退化或神經(jīng)功能失調(diào)時(shí),就可能會發(fā)生盆底疾病(pelvic floor disorders, PFDs)[1-2]。PDFs的患病率高,盆腔臟器脫垂(pelvic organ prolapse,POP)、壓力性尿失禁(stress urinary incontinence,SUI)最為常見,給患者帶來自卑、社交困難等影響,增加了社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[3-5]。隨著研究的深入,盆底功能障礙發(fā)病機(jī)制的研究逐漸從盆底整體理論、吊床理論等解剖結(jié)構(gòu)的改變聚焦到超微結(jié)構(gòu)和功能的研究,目前基礎(chǔ)和臨床研究顯示,盆底支持組織韌帶和筋膜主要細(xì)胞成分成纖維細(xì)胞合成和分泌的Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白結(jié)構(gòu)變化、含量減少和其比例失調(diào)是盆底韌帶、筋膜解剖結(jié)構(gòu)張力降低并最終引發(fā)PFDs的原因之一[6-9]。研究顯示,電針治療盆底功能障礙疾病有效[10-11],可通過調(diào)節(jié)盆底支持組織中賴氨酰氧化酶(lysyl oxidase,LOX)、核心蛋白聚糖(decorin, DCN)、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor, TGF)-β、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)和組織金屬蛋白酶抑制物(TIMPs)、鈣蛋白酶(calpain)來改變膠原結(jié)構(gòu),增加盆底支持組織中Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白的含量,改善盆底支持組織中Ⅰ型/Ⅲ型膠原蛋白比例,以此達(dá)到改善盆底功能障礙的目的[12-17]。盆底組織中膠原蛋白代謝和電針對膠原的調(diào)節(jié)情況如下。

1 盆底支持組織中膠原蛋白結(jié)構(gòu)與代謝的影響

膠原蛋白是三股螺旋結(jié)構(gòu),膠原分子與分子之間通過醛縮合交聯(lián)、醛胺縮合交聯(lián)和醛醇組氨酸交聯(lián),作為細(xì)胞外基質(zhì)的成分,對肌腱和韌帶的功能均有影響,使膠原具有相應(yīng)的力學(xué)性能[9,18-19]。Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白是膀胱、尿道韌帶、盆底筋膜的主要蛋白成分,Ⅰ型膠原直徑粗,具有高抗張強(qiáng)度,Ⅲ型膠原蛋白直徑細(xì),與彈性相關(guān)[6-9,20]。膠原蛋白合成和分解是膠原代謝的過程,膠原蛋白由成纖維細(xì)胞合成和分泌,通過糖基化、羥基化等,最終由膠原蛋白酶分解。LOX可調(diào)節(jié)膠原纖維的形成和形態(tài)[9,21],TGF-β能合成膠原蛋白并抑制膠原蛋白分解,DCN能通過與TGF-β結(jié)合抑制膠原蛋白合成[7,22],Calpain、MMPs和TIMPs主要分解盆底支持組織中膠原蛋白[23-24]。詳見圖1。

圖1 膠原蛋白代謝示意

1.1 盆底支持組織中的LOX

LOX是一種銅依耐性的氧化酶,可介導(dǎo)不同類型膠原端肽和三螺旋結(jié)構(gòu)域之間的共價(jià)交聯(lián),有助于提高組織的硬度和力學(xué)性能[9,21]。LOX可參與膠原和彈性蛋白交聯(lián)的第一步,催化底物中賴氨酰殘基和羥基賴氨酰殘基氧化脫氨形成α-氨基己二酸δ-半醛,這些活性醛基可自發(fā)地與其他活性醛基或賴氨酰殘基和羥基賴氨酰殘基形成共價(jià)交聯(lián),進(jìn)一步縮和形成三向、四向、五向交聯(lián)產(chǎn)物,形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高ECM和組織的機(jī)械性能、膠原蛋白的拉伸強(qiáng)度[9,21]。

盆底支持結(jié)構(gòu)組織中 LOX含量減少,可能影響膠原纖維結(jié)構(gòu)和形態(tài),引起PDFs。研究顯示,SUI、POP、SUI＋POP患者陰道前壁組織中 LOX蛋白較非 SUI或POP患者含量減少,可能促使膠原質(zhì)量、數(shù)量下降,使盆底支持作用和控尿能力減弱[25]。POP患者子宮主韌帶中彈性蛋白mRNA及蛋白的表達(dá)與LOX水平表達(dá)呈直線正相關(guān)[26]。

1.2 盆底支持組織中的TGF-β和DCN

TGF-β是一組具有多種功能的蛋白多肽,有TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2 共 4 種亞型,能促進(jìn)成纖維細(xì)胞大量合成、分泌膠原蛋白,并抑制膠原蛋白酶的分泌、刺激膠原蛋白酶抑制劑的表達(dá)來抑制組織中膠原蛋白分解[7]。TGF-β可上調(diào)膠原蛋白的產(chǎn)生,加強(qiáng)肌肉的修復(fù)[27]。DCN是一種小分子硫酸軟骨素類蛋白聚糖,主要分布于膠原蛋白豐富的組織,能通過結(jié)合 TGF-β抑制其活性,延遲膠原的組裝,阻止膠原三股螺旋間正常融合,抑制膠原纖維的進(jìn)一步增粗[7,22]?；颊吲璧字С纸M織中 TGF-β含量變化、DCN增高會引起盆底支持組織中膠原蛋白的含量變化,引起 PDFs[28]。研究發(fā)現(xiàn),POP、SUI患者陰道前壁組織中Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白均減少,且陰道前壁組織中TGF-β1含量較非SUI患者降低[29-30]。中老年女性SUI患者盆底組織中Ⅰ型膠原蛋白含量減少,TGF-β1含量亦減少[31]。且 SUI越嚴(yán)重,Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白含量越少,TGF-β1表達(dá)越多[32]。有研究發(fā)現(xiàn)SUI患者尿道周圍結(jié)締組織中Ⅲ型膠原含量減少,且 SUI患者尿道周圍結(jié)締組織中Ⅲ型膠原蛋白含量與DCN mRNA表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)[14]。激活尿道組織中TGF-β1信號傳導(dǎo),可增加Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原和彈性蛋白合成,改善尿道功能[33]。

1.3 盆底組織中Calpain

Calpain是一族鈣離子依耐性水解酶,依據(jù)其激活時(shí)需要的濃度可分為 Calpain-1、Calpain-2,其廣泛存在于盆底支撐性結(jié)締組織中。在病理狀態(tài)下,鈣蛋白酶被過度激活,導(dǎo)致起細(xì)胞支撐作用的膠原蛋白被破壞,降解肌原纖維,引起盆底組織松弛[23]。

患者 Calpain-2的表達(dá)增高,或可減少盆底支持組織中膠原蛋白含量,引起PDFs。女性SUI患者尿道周圍組織中 Calpain-2表達(dá)較非 SUI患者高,Calpain-1則無明顯差異。SUI患者尿道周圍組織中Calpain-1 mRNA未見明顯異常,Calpain-2 mRNA高于非SUI患者[34]。

1.4 盆底組織中MMPs和TIMPs

MMPs家族是ECM降解過程中的重要酶類,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 28種,可降解盆底基質(zhì)中的膠原蛋白,降低盆底組織的機(jī)械功能,從而誘發(fā)盆底功能障礙,正常穩(wěn)定狀態(tài)組織中MMPs表達(dá)極少[24,35]。TIMPs是MMPs的天然抑制劑,主要通過與活化的MMPs分子以1:1比例非共價(jià)結(jié)合,抑制MMPs對Ⅰ型、Ⅲ型膠原的降解[24,35]。

盆底支持組織中MMPs和TIMPs表達(dá)的變化會引起膠原蛋白代謝改變,引起PDFs。POP和SUI患者盆底組織中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-4表達(dá)增加,TIMP-1、TIMP-2在盆底支持組織中降低[24]。SUI患者尿道周圍陰道壁組織和培養(yǎng)的陰道成纖維細(xì)胞中總膠原蛋白濃度和Ⅰ型膠原蛋白含量較正常人明顯降低,TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3的表達(dá)水平顯著降低,MMP-1、MMP-2、MMP-9的mRNA表達(dá)顯著增加[36]。且SUI越嚴(yán)重,MMP-1、MMP-2含量越多,TIMP-1含量越少[32]。而內(nèi)括約肌缺乏的女性SUI患者尿道下組織中MMP2 mRNA明顯高于尿道過度活動(dòng)的患者[37]。

1.5 雌激素受體(ER)與盆底支持組織

雌激素可影響纖維母細(xì)胞對膠原代謝酶的表達(dá)[9,38],絕經(jīng)后女性POP患者陰道前壁組織中ER、Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白均減少[39]。在SUI、POP患者盆底組織中ER降低時(shí),其膠原代謝酶也有相關(guān)變化。SUI和POP患者陰道前壁中ER與TGF-β1均減少,且雌激素受體(ER)與Ⅰ型膠原蛋白表達(dá)呈正相關(guān)[31];絕經(jīng)前后的SUI、POP、SUI合并POP患者與對照組相比陰道前壁組織中LOX蛋白減少與ER表達(dá)量減少顯著相關(guān)[40];絕經(jīng)后 SUI患者陰道前壁組織中 TGF-β1及 ER降低[41],ERβ表達(dá)與MMP-2 mRNA呈正相關(guān)[42]。因此,ER與膠原代謝酶可能存在某種聯(lián)系,但研究尚不深入。因此,探究雌激素受體與盆底組織中膠原代謝酶的關(guān)系及電針的作用仍需進(jìn)一步探究。

綜上所述,LOX、TGF-β、DCN、Calpain、MMPs、TIMPs、ER含量的變化會引起人體盆底支持組織中膠原蛋白含量和結(jié)構(gòu),引起PDFs的發(fā)生。

2 電針對盆底支持組織中膠原代謝的影響

電針能通過不同電針參數(shù)刺激如關(guān)元、氣海、腎俞、曲骨、膀胱俞、腎俞、三陰交等穴位,增加盆底組織中 LOX的表達(dá),抑制 Calpain、DCN的表達(dá),影響TIMP-1/MMP-1、TIMP-2/MMP-2、TIMP-3/MMP-3的比值來增加盆底組織中膠原的合成,抑制膠原蛋白的分解,可能強(qiáng)化膠原蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,從而改善盆底功能。

邢艷麗等[12]研究發(fā)現(xiàn)電針可使大鼠盆底恥骨聯(lián)合和尾骨之間走行的恥骨肌和尿道下陰道壁、恥骨尿道韌帶和尿道周圍結(jié)締組織中 LOX表達(dá)明顯上調(diào),且盆底Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白含量明顯增加,SUI大鼠最大膀胱容量增大。夏夢[14]使用膀胱圍刺及電針療法后發(fā)現(xiàn)SUI大鼠恥骨肌中LOX表達(dá)明顯上升,且最大膀胱容量增大;即電針或可通過增加盆底組織中LOX的含量,提高膠原蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,以此達(dá)到改善壓力性尿失禁的癥狀。但該研究只對膠原蛋白含量進(jìn)行檢測,未對膠原蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加深入的研究。張淑靜等[15]研究發(fā)現(xiàn)電針治療可降低SUI大鼠尿道下陰道壁、恥骨尿道韌帶、恥骨尾骨肌和尿道周圍結(jié)締組織中DCN mRNA表達(dá),表明針灸可通過減少盆底組織中DCN的含量,以此增加膠原蛋白的合成減少膠原蛋白結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,以此增加盆底組織的支持作用,改善盆底功能。但目前對電針治療盆底功能障礙的 TGF-β1研究較少。邢艷麗等[13]研究顯示電針治療后發(fā)現(xiàn)SUI大鼠盆底組織恥骨肌和尿道下陰道壁、恥骨尿道韌帶和尿道周圍結(jié)締組織中Calpain表達(dá)較SUI模型大鼠明顯下降,同時(shí)盆底筋膜與韌帶中Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白表達(dá)明顯上升。針灸能減少盆底組織中 Calpain酶的表達(dá),減少Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白的分解,以此來改善盆底功能。電針能影響盆底組織中MMPs和TIMPs的表達(dá)。張淑靜等[15]研究發(fā)現(xiàn)電針治療可降低SUI大鼠尿道下陰道壁、恥骨尿道韌帶、恥骨尾骨肌和尿道周圍結(jié)締組織中MMP-1 mRNA的表達(dá)。湯康敏等[16]研究發(fā)現(xiàn)電針治療后 SUI大鼠尿道下陰道前壁組織中 MMP-1 mRNA、MMP-2 mRNA、MMP-3 mRNA、TIMP-1 mRNA、TIMP-2 mRNA、TIMP-3 mRNA表達(dá)水平降低,其中,TIMP-1/MMP-1、TIMP-2/MMP-2基因表達(dá)比值均升高,而TIMP-3/MMP-3基因表達(dá)因穴位不同而出現(xiàn)表達(dá)差異?？傮w而言,電針可降低盆底組織中 MMPs和 TIMPs的含量,影響TIMPs/MMPs的比值,減少膠原蛋白的降解,增加盆底組織的支持作用,從而改善控尿能力。詳見圖2。

圖2 電針對盆底膠原蛋白代謝的影響示意圖

3 討論

在盆底功能障礙中,盆底支持組織中膠原蛋白代謝異常將導(dǎo)致膠原蛋白含量減少和結(jié)構(gòu)異常。電針調(diào)的含量,促進(jìn)膠原蛋白合成、抑制膠原蛋白分解,改善盆底功能。目前,盆底功能障礙疾病的治療多局限在癥狀管理和手術(shù)療法[43-45],對盆底組織膠原代謝及電針對膠原代謝的調(diào)節(jié)的研究為盆底功能障礙疾病的科研和臨床提供了更豐富的思路。

盡管盆底功能障礙中盆底支持組織中膠原代謝及電針對膠原的研究取得了很大的進(jìn)展,但仍可進(jìn)一步研究。首先,SUI的治療選穴多樣,但現(xiàn)針對電針的膠原代謝研究穴位多采用局部選穴,而研究發(fā)現(xiàn)不同穴位對膠原代謝相關(guān)酶影響不同,如電針會陽穴較腎俞穴對 TIMPsMMPs調(diào)控更為明顯[16,46-48],今后應(yīng)針對不同組穴,如遠(yuǎn)端選穴和局部取穴對膠原代謝的影響展開探究。第二,電針治療SUI效果長期有效,電針治療盆底功能障礙疾病的膠原代謝研究雖取材時(shí)間不一,部分揭示了電針治療盆底功能障礙的近、遠(yuǎn)期療效,為電針改善壓力性尿失禁的近期療效提供了依據(jù),但尚不全面,缺乏對治療結(jié)束后隨訪的觀察,遠(yuǎn)期療效仍需進(jìn)一步研究[12-17,49];動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可增加觀察的時(shí)間節(jié)點(diǎn),探索電針治療的時(shí)效性,在治療結(jié)束后增加隨訪期的觀察。最后,當(dāng)前對于盆底功能障礙的電針治療研究進(jìn)展緩慢,文獻(xiàn)研究較少,今后應(yīng)積極開展相關(guān)研究,科學(xué)設(shè)計(jì)方案,為揭示針灸學(xué)在盆底疾病中的作用,提供可靠依據(jù)。