子宮腺肌病纖維化形成的機(jī)制研究

王青，鄭興，段華，張穎

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院/北京婦幼保健院婦科微創(chuàng)中心，北京 100006)

子宮腺肌病是一種常見、多發(fā)的婦科疾病，其主要病理表現(xiàn)為子宮內(nèi)膜組織異位到子宮肌層，從而引起子宮肌層的炎癥及增生反應(yīng)，誘發(fā)肌細(xì)胞肥大和增殖。其主要不良影響為月經(jīng)量過多、痛經(jīng)進(jìn)行性加重、慢性盆腔疼痛和性交困難有關(guān)，并可干擾胚胎著床，引起不孕。目前沒有明確的影像診斷標(biāo)準(zhǔn)，各治療方法均具有較高的復(fù)發(fā)率，無法從根本上解決患者問題。目前子宮腺肌病的發(fā)病機(jī)制存在諸多假說，如米勒管殘留組織化生學(xué)說、骨髓干細(xì)胞學(xué)說、肌層內(nèi)淋巴系統(tǒng)基底膜內(nèi)陷學(xué)說，各學(xué)說均未完全闡明其發(fā)病機(jī)制。子宮腺肌病的臨床類型可分為彌漫性腺肌病和局灶性腺肌瘤兩種，其病理特點(diǎn)均表現(xiàn)為病變部位膠原纖維含量明顯增加，提示纖維化參與疾病進(jìn)展過程[1]。子宮腺肌病纖維化的特征是改變子宮內(nèi)膜-肌層交界區(qū)的屏障功能，對肌層肌纖維母細(xì)胞的損傷和啟動做出異常反應(yīng)。纖維化參與多種腫瘤的發(fā)病機(jī)制[2-3]，子宮腺肌病雖為一種良性婦科病變，但因異位內(nèi)膜侵襲、遷移、抗凋亡能力增強(qiáng)，具有類似惡性腫瘤的生物學(xué)行為,目前研究表明纖維化參與子宮腺肌病的發(fā)生與進(jìn)展。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激相互作用，共同參與子宮腺肌病纖維化的調(diào)控?，F(xiàn)對子宮腺肌病纖維化相關(guān)發(fā)病機(jī)制及病理特點(diǎn)進(jìn)行綜述，以掌握各相關(guān)發(fā)病機(jī)制間相互作用，為臨床治療研究提供新思路。

1 EMT

EMT是指上皮細(xì)胞首先失去極性和細(xì)胞間黏附，然后獲得遷移能力，最后轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)表型[4]，以胚胎發(fā)育、腫瘤轉(zhuǎn)移和纖維化疾病表現(xiàn)為特征。在細(xì)胞形態(tài)上，上皮細(xì)胞彼此分離，細(xì)胞骨架重塑，與相鄰細(xì)胞基底膜黏附的作用下降,在形態(tài)上接近成纖維細(xì)胞，細(xì)胞運(yùn)動和遷移性增強(qiáng)[5]。EMT可分為3種亞型，其中2型EMT在持續(xù)的炎癥反應(yīng)下誘導(dǎo)上皮細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞向組織成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化。如果損傷輕微且急性，則認(rèn)為其愈合過程為修復(fù)性纖維化；相反在持續(xù)的慢性炎癥中，異常肌成纖維細(xì)胞的形成導(dǎo)致進(jìn)行性纖維化，隨后通過過度的細(xì)胞外基質(zhì)沉積導(dǎo)致器官實(shí)質(zhì)的破壞。盡管子宮腺肌病是一種良性疾病，但EMT使細(xì)胞侵襲力增強(qiáng)，子宮腺肌病內(nèi)膜細(xì)胞侵入肌層的過程與惡性腫瘤相似。上皮細(xì)胞特異性緊密和黏附連接蛋白(如上皮鈣黏素)的下調(diào)，以及波形蛋白和神經(jīng)鈣黏素的過表達(dá)，是對EMT的標(biāo)志性反應(yīng)。EMT過程中涉及多種分子及信號通路的啟動，包括磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β、表皮生長因子、肝細(xì)胞生長因子、促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、核因子κB、雌激素受體-α、缺氧誘導(dǎo)因子-1α等均參與EMT上調(diào)。其中最經(jīng)典的為TGF-β/Smad信號通路。TGF-β是最有效和普遍存在的促纖維化細(xì)胞因子，幾乎參與所有器官系統(tǒng)纖維化的發(fā)展[6-7]，TGF-β1及其亞型對膠原和結(jié)締組織生長因子的表達(dá)亦有明顯促進(jìn)纖維化發(fā)生的誘導(dǎo)作用[8-9]。這一廣泛的纖維化可能繼發(fā)于基底子宮內(nèi)膜浸潤到肌層，異位子宮內(nèi)膜組織誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞肥大和增殖，在子宮腺肌病的發(fā)展和進(jìn)展過程中，過度纖維化常導(dǎo)致子宮腺肌病患者難以忍受的腹痛，疾病的輕重取決于子宮腺肌瘤灶的數(shù)量以及異位子宮內(nèi)膜最深灶與子宮內(nèi)膜下緣的距離。Shen等[10]通過對小鼠子宮腺肌病模型的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)，與損傷修復(fù)相關(guān)因子的分泌增加，使得對TGF-β1和磷酸化的Smad3的免疫反應(yīng)性逐漸升高，誘導(dǎo)細(xì)胞EMT和成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化進(jìn)展，加快子宮內(nèi)膜細(xì)胞侵襲與遷移，最終導(dǎo)致腺肌病病變纖維化。另外，TGF-β1可上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)及增加微血管密度等，促進(jìn)子宮腺肌病病灶微血管形成，為病灶的浸潤、種植及轉(zhuǎn)移提供生存條件[11]。同時有研究表明，在子宮腺肌病病變過程中，TGF-β1可通過細(xì)胞Smad2/3依賴的信號通路表達(dá)誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜源性成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠原，促進(jìn)EMT和成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，引起膠原生成增加和平滑肌化生增多，導(dǎo)致子宮腺肌病病灶纖維化[12]。此外，在許多類型的腫瘤和纖維化疾病中黏著斑激酶上調(diào)，黏著斑激酶是一種細(xì)胞質(zhì)蛋白酪氨酸激酶，介導(dǎo)整合素和各種細(xì)胞表面受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與細(xì)胞黏附、遷移、增殖和成活的調(diào)節(jié)過程。黏著斑激酶可通過作用于子宮內(nèi)膜細(xì)胞中黏著斑激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt信號通路的下游，影響EMT相關(guān)分子的表達(dá)，促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移，從而介導(dǎo)子宮腺肌病中子宮內(nèi)膜細(xì)胞的EMT；且黏著斑激酶可以調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)和分泌，降解細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白成分，從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移，提示黏著斑激酶可能是阻止子宮腺肌病進(jìn)展的潛在靶點(diǎn)。有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，表皮生長因子也是主要的EMT誘導(dǎo)因子，其可增加細(xì)胞的流動性，并可以通過提高分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的活性，獲得成纖維細(xì)胞樣形態(tài)[13]。

目前對于子宮腺肌病的治療手段雖然可在一定程度上延緩疾病的發(fā)生，但子宮腺肌病保留子宮，尤其是保留生育功能的治療具有較高的復(fù)發(fā)率，治療效果差，無法從根本上解決患者問題，改善患者的生命質(zhì)量。單純的藥物治療僅可暫時緩解子宮腺肌病的臨床癥狀，無法阻斷及逆轉(zhuǎn)纖維化，如在臨床中最常使用的促性腺激素釋放激素激動劑治療后，雖患者的臨床癥狀可短暫緩解，但病灶中肌層纖維化的數(shù)量卻保持不變，成為病變難治、癥狀復(fù)發(fā)的根源。EMT以及被廣泛證實(shí)的涉及纖維化的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在子宮腺肌病組織纖維化過程中起重要作用，這提示應(yīng)深入研究早期識別纖維化的預(yù)警信號，以期通過阻斷靶向節(jié)點(diǎn)信號分子向下游轉(zhuǎn)導(dǎo)的級聯(lián)效應(yīng)，阻止子宮腺肌病的纖維化。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器,主要功能是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)以及降解有缺陷的蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能受到多種因素的密切調(diào)控[14]，當(dāng)細(xì)胞受到各種強(qiáng)烈的刺激因素，如營養(yǎng)缺乏、Ca2+代謝失衡、毒素刺激、持續(xù)的氧化應(yīng)激時，細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)被打破，會導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，開啟細(xì)胞凋亡程序。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激包括整合應(yīng)激反應(yīng)、非折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性死亡3個密切相關(guān)的動態(tài)過程，目前有相關(guān)證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的啟動在許多內(nèi)臟器官的纖維化中起重要作用[15]，且參與多種炎癥反應(yīng)性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)病變、糖尿病及惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在子宮腺肌病中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與抑制子宮內(nèi)膜細(xì)胞凋亡及促進(jìn)細(xì)胞增殖侵襲的過程，其中起最主要作用的是UPR[16]，UPR是一種重要的適應(yīng)性細(xì)胞內(nèi)信號通路，主要目標(biāo)是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄和翻譯程序，以恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，為細(xì)胞成活提供必要條件。葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78/免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白(glucose regulated protein 78/immunoglobulin heavy chain binding protein,GRP78/bip)位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)膜，屬于熱激蛋白70多基因家族，主要功能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)環(huán)境下的UPR相關(guān)。UPR是由GRP78/bip和3個內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白組成，分別為RNA依賴的蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶、肌醇酶-1和激活轉(zhuǎn)錄因子(activating transcription factor,ATF)6，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激情況下，GRP78/bip從3種跨膜應(yīng)激感受蛋白上解離，解離后的感受蛋白被活化并通過蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶-真核翻譯起始因子2A信號通路、1型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)膜蛋白激酶-X盒結(jié)合蛋白1信號通路和ATF6信號通路，減少蛋白質(zhì)合成、增加錯誤折疊蛋白去除和提高蛋白質(zhì)折疊能力來平衡UPR,GRP78/bip的誘導(dǎo)表達(dá)可作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的啟動標(biāo)志[17]。Hsu等[18]研究發(fā)現(xiàn)，UPR能與TGF-β1相互作用，TGF-β1可上調(diào)GRP78，誘導(dǎo)α-平滑肌肌動蛋白和Ⅰ型膠原的表達(dá)，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制劑4-苯基丁酸可減少TGF-β1誘導(dǎo)的UPR和成纖維細(xì)胞分化。GRP78/bip在子宮腺肌病患者在位及異位病灶的腺上皮中表達(dá)升高，其可與蛋白酶抑制劑結(jié)合，促進(jìn)ERK和Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活化，增加DNA和蛋白質(zhì)合成，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖，并增強(qiáng)子宮內(nèi)膜細(xì)胞的抗凋亡作用，降低細(xì)胞對凋亡的敏感性，使異位細(xì)胞仍具有很強(qiáng)的侵襲與生長能力，形成異位病灶。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑衣霉素誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長因子，為UPR在異位子宮內(nèi)膜種植病灶血管生成中的作用提供證據(jù)，表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過促進(jìn)異位子宮內(nèi)膜血管生成、細(xì)胞成活和組織生長，從而參與子宮腺肌病的發(fā)生發(fā)展過程。Matsuzaki等[19]研究認(rèn)為，輕度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可改變成纖維細(xì)胞的特性，促進(jìn)損傷部位成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化。相反，過量的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會導(dǎo)致組織中許多細(xì)胞的凋亡和丟失，從而導(dǎo)致維持組織的細(xì)胞短缺。歐陽煜宏等[20]研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜異位癥患者異位子宮內(nèi)膜GRP78和胱天蛋白酶12、胱天蛋白酶3信使RNA及蛋白表達(dá)水平較在位子宮內(nèi)膜顯著降低，提示GRP78參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑下調(diào)可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)病的機(jī)制之一，子宮腺肌病可以認(rèn)為是一種特殊類型的子宮內(nèi)膜異位癥，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以通過不同的分子機(jī)制作用于子宮腺肌病纖維化的發(fā)生發(fā)展。

目前，已有研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與肝、腎、心、肺及皮膚等多種器官纖維化密切相關(guān)[21-23]，并參與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作為細(xì)胞一種自身應(yīng)答機(jī)制，具有獨(dú)特的生理功能，但是過度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激則會在多重因素的共同作用下?lián)p傷細(xì)胞，直接或間接誘導(dǎo)組織纖維化。子宮腺肌病具有類似于惡性腫瘤的侵襲行為，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與子宮腺肌病纖維化的機(jī)制有待進(jìn)一步研究，深入研究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與腺肌病纖維化的關(guān)系及其病理學(xué)機(jī)制有助于揭示該病發(fā)生發(fā)展的亞細(xì)胞機(jī)制并尋找新的防治措施。

3 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)促氧化和抗氧化平衡的紊亂，導(dǎo)致大量活性氧產(chǎn)生,大量的活性氧積聚可破壞生物膜的完整性和流動性，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變；通過破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)使其變性和喪失功能；破壞DNA分子結(jié)構(gòu)，引起基因突變[24]，增加細(xì)胞對氧化介導(dǎo)的細(xì)胞死亡或生長的敏感性。有證據(jù)表明，細(xì)胞內(nèi)的活性氧參與多種疾病的病理生理過程[25-26]?；钚匝跬ㄟ^受體酪氨酸激酶的反式活化和ERK的活化而增強(qiáng)細(xì)胞的增殖。TGF-β1能刺激不同細(xì)胞類型的活性氧產(chǎn)生，并通過活化活性氧介導(dǎo)相關(guān)信號通路誘導(dǎo)成纖維化細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞并分泌胞外基質(zhì)。同時活性氧可進(jìn)一步誘導(dǎo)TGF-β1的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)，加速纖維化的進(jìn)展[27]。研究證實(shí)，活性氧參與子宮腺肌病的發(fā)生發(fā)展過程，其可以啟動巨噬細(xì)胞，促進(jìn)異位內(nèi)膜細(xì)胞侵襲和生長，引起炎癥反應(yīng)。氧化應(yīng)激時，巨噬細(xì)胞還可以分泌過量的脂質(zhì)過氧化物，與蛋白質(zhì)中的游離氨基相互作用,造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受損，導(dǎo)致細(xì)胞損傷、功能受損，并使其抗氧化酶(如超氧化物歧化酶)活性降低，加重氧化應(yīng)激，使活性氧產(chǎn)生增加，炎癥因子水平提高，引起腺肌病患者的疼痛及不孕癥狀[28]。慢性氧化應(yīng)激及其相關(guān)炎癥反應(yīng)參與多種器官的纖維化，與子宮內(nèi)膜異位癥一樣，子宮腺肌病組織在月經(jīng)初發(fā)時反復(fù)出血，細(xì)胞外血紅蛋白、血紅素和游離鐵為環(huán)境毒素/氧化劑，可誘導(dǎo)活性氧和自由基的產(chǎn)生。

血紅素加氧酶系統(tǒng)具有重要的調(diào)節(jié)特性，在細(xì)胞保護(hù)、細(xì)胞凋亡、炎癥等生理和病理生理過程中起關(guān)鍵作用。血紅素加氧酶是一種限速酶，催化血紅素分解為鐵、一氧化碳和膽綠素，該酶在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)中具有重要功能，包括調(diào)節(jié)氧化負(fù)荷、凋亡和炎癥。血紅素加氧酶具有兩種亞型：誘導(dǎo)型血紅素加氧酶-1和構(gòu)成型血紅素加氧酶-2，在正常人類子宮內(nèi)膜中表達(dá)，并在整個月經(jīng)周期中發(fā)揮作用。有研究首次報道了血紅素加氧酶在子宮腺肌癥在位子宮內(nèi)膜和異位子宮內(nèi)膜的表達(dá)和分布及其在月經(jīng)周期中的周期性變化，誘導(dǎo)血紅素加氧酶-1可能具有抗氧化應(yīng)激的細(xì)胞保護(hù)作用，并在子宮內(nèi)膜降解引起的退血性出血的局部控制中起作用[29]。另外，在臨床隨機(jī)雙盲研究中，通過針對性地給予維生素C及維生素E等抗氧化治療，清除過量的活性氧，降低患者的氧化應(yīng)激反應(yīng)，顯著改善了患者的疼痛及不孕癥狀[30]。此外，在一項(xiàng)氧化應(yīng)激劑過氧化氫與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制劑牛磺酸脫氧膽酸對子宮內(nèi)膜異位癥患者顆粒細(xì)胞影響的研究中發(fā)現(xiàn)，顆粒細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被活性氧啟動，UPR基因ATF4、ATF6、sXBP1、HSPA5、CHOP表達(dá)上調(diào)，并伴隨活性氧啟動水平的升高而升高；而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也可以通過啟動胱天蛋白酶8和胱天蛋白酶3介導(dǎo)活性氧誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[31]。子宮腺肌病是一種由高雌激素水平而非孕激素引起的卵巢類固醇激素依賴性紊亂，類似于子宮內(nèi)膜異位癥[32]。因此可以推測在子宮腺肌病中，活性氧還可能具有誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的潛力，長時間的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激啟動也會導(dǎo)致氧化應(yīng)激[33]，且為應(yīng)對氧化和炎癥微環(huán)境，成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化過程中釋放的活性氧會刺激細(xì)胞外基質(zhì)沉積的產(chǎn)生，從而促進(jìn)過度的纖維化。

4 小 結(jié)

目前子宮腺肌病的主要治療方法包括藥物治療、保守手術(shù)治療及根治性子宮切除術(shù)，但這對于有強(qiáng)烈生育要求及保留子宮完整性的女性來說難以接受。子宮腺肌病作為一種具有侵襲、浸潤等類似于惡性腫瘤的生物學(xué)行為的疾病，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，臨床亟須尋找個性化的治療方法。EMT、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及氧化應(yīng)激等在子宮腺肌病發(fā)生和進(jìn)展過程中均起重要作用，亟待深入探討其對子宮腺肌病纖維化的調(diào)控機(jī)制，以為臨床治療提供新的靶點(diǎn)及策略，為針對分子機(jī)制角度的藥物研發(fā)提供理論依據(jù)。