雌激素與孕激素對(duì)子宮內(nèi)膜異位癥及不孕癥病因的分子機(jī)制研究進(jìn)展

劉天澤

佳木斯大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154000

子宮內(nèi)膜異位癥（Endometriosis，EMs）是一種長(zhǎng)期的慢性疾病，相關(guān)癥狀主要包括不孕以及慢性盆腔疼痛。子宮內(nèi)膜的異位病變受到雌激素孕激素代謝的影響。雌激素與孕激素通過它們的同源核受體，雌激素受體（Estrogen receptors，ESR）與孕激素受體（Progesterone receptor，PGR）不僅調(diào)控子宮內(nèi)膜的周期性變化，還是早期成功妊娠的重要決定因素。雌激素在月經(jīng)周期的增殖期誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增殖以增加子宮內(nèi)膜厚度，孕激素在分泌期抑制雌激素誘導(dǎo)的增殖并使得基質(zhì)細(xì)胞在分泌期開始蛻膜化，為受精卵著床做準(zhǔn)備。當(dāng)受到嚴(yán)格調(diào)控的雌激素與孕激素信號(hào)平衡喪失時(shí)，激素對(duì)子宮內(nèi)膜正常的生理調(diào)控作用喪失，子宮內(nèi)膜異位癥以及相關(guān)不孕癥隨之產(chǎn)生。

1 孕激素

孕激素是調(diào)節(jié)女性正常生殖系統(tǒng)的類固醇激素，調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞的成熟、排卵、形成月經(jīng)、促進(jìn)著床和蛻膜化等一系列女性生殖系統(tǒng)的功能。生理情況下，孕激素可以刺激羥類固醇脫氫酶17β2抗體（HSD17B2），將生物活性強(qiáng)的雌激素雌二醇（E2）轉(zhuǎn)化為雌激素弱雌酮（E1）。相比于正常女性，子宮內(nèi)膜異位癥女性孕激素的傳導(dǎo)的信號(hào)通路會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致孕激素反應(yīng)性降低，這導(dǎo)致了雌激素優(yōu)勢(shì)與孕激素抵抗［1］。而當(dāng)雌孕激素平衡被打破時(shí)，子宮內(nèi)膜異位癥間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)低水平的PGR，使得其鄰近的上皮細(xì)胞表達(dá)HSD17B2 下降，導(dǎo)致雌激素E2 過量。從表觀遺傳學(xué)的角度上看，與孕激素轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)的基因，經(jīng)過甲基化和組蛋白的乙酰化等修飾，以及受到microRNAs（miRNAs）的翻譯干預(yù)，會(huì)異常表達(dá)，從而對(duì)整個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)通路產(chǎn)生影響［2］。

1.1 孕激素失調(diào)子在宮內(nèi)膜異位癥產(chǎn)生過程中的分子生物學(xué)機(jī)制

1.1.1 孕激素受體PGR 孕激素的作用由PGR介導(dǎo)，分為2 個(gè)亞型，PRA 和PRB。在子宮內(nèi)膜異位的各種類型的細(xì)胞中，PRA和PRB的表達(dá)普遍較低，導(dǎo)致了孕激素對(duì)受體的反應(yīng)性降低。PGR表達(dá)與PGR基因的高甲基化修飾以及異常乙?；揎椣嚓P(guān)。除此之外，一些調(diào)控PGR基因的轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)異常也會(huì)導(dǎo)致孕激素失調(diào)［3］。眾多PGR相關(guān)的調(diào)節(jié)因子中2種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)因子以及相關(guān)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制。

1.1.2 STAT3 STAT3 是參與PGR 表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活因子，參與受精卵著床以及早期妊娠的建立。STAT3在患有子宮內(nèi)膜異位癥的女性以及靈長(zhǎng)類動(dòng)物中異常增高。其發(fā)生機(jī)制可能是由粒細(xì)胞集落刺激因子以及白介素6（IL-6）、白介素10（IL-10）上調(diào)STAT3 及其下游信號(hào)分子缺氧誘導(dǎo)因子1α（H1F1A）所介導(dǎo)。IL-6以及IL-10都與子宮內(nèi)膜異位癥子宮內(nèi)膜異位基質(zhì)細(xì)胞促纖維化表型的激活相關(guān)［4-6］。在表觀遺傳學(xué)方面，STAT3 的激活還受到非編碼RNA調(diào)控，包括長(zhǎng)鏈非編碼RNA （lncRNA）以及微RNA（microRNA，miRNA）［7］。近年來，研究發(fā)現(xiàn)的可上調(diào)STAT3介導(dǎo)的子宮內(nèi)膜異位增殖以及組織重塑miRNA包括miR-202-3p、miR-424-5p 等［8-9］。已被證實(shí)的miRNA 可以成為子宮內(nèi)膜異位癥潛在的生物學(xué)標(biāo)志，但這些非編碼RNA作用于STAT3的方式涉及多種表觀遺傳學(xué)機(jī)制，仍有待進(jìn)一步研究。

1.1.3 HOXA10 另一個(gè)重要的PGR 靶點(diǎn)是Homebox 蛋白（HOXA10），它是同源盒基因家族的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)其下游的靶基因PGR基因有重要的調(diào)節(jié)作用。HOXA10已被證實(shí)在Ems女性中呈現(xiàn)基因沉默。機(jī)制包括HOXA10基因的甲基化對(duì)轉(zhuǎn)錄的阻遏作用以及組蛋白對(duì)HOXA10基因的轉(zhuǎn)錄阻遏作用［10-11］。研究［12］表明，在HOXA10 的啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)組蛋白H3/H4 在病變子宮內(nèi)膜中的乙酰化程度較正常的正位子宮內(nèi)膜更低。這說明，HOXA10的低表達(dá)可能是基因的甲基化修飾以及組蛋白去乙酰化對(duì)轉(zhuǎn)錄阻遏作用的共同結(jié)果。除了轉(zhuǎn)錄過程的異常，HOXA10的轉(zhuǎn)錄后翻譯修飾過程在正常女性與子宮內(nèi)膜異位癥的女性中也存在差異。研究顯示，一種在子宮內(nèi)膜異位癥女性中過表達(dá)的蛋白PCAF ，為HOXA10 相互作用蛋白，并通過在K338和K339 處乙?；疕OXA10 蛋白來抑制HOXA10 介導(dǎo)的ITGB3 轉(zhuǎn)錄［13］。除了以上兩種機(jī)制外，HOXA10 還受到miRNA 的調(diào)節(jié)。在研究正位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞（EuESC）中分離出的外泌體中miRNA時(shí)發(fā)現(xiàn)，相比于正常的女性，子宮內(nèi)膜異位癥女性HOXA10 mRNA 相關(guān)的miRNA含量顯著降低［14］。

HOXA10蛋白對(duì)PGR的調(diào)控重點(diǎn)體現(xiàn)在表觀遺傳學(xué)機(jī)制的多個(gè)方面，包括轉(zhuǎn)錄以及翻譯過程中的甲基化，乙?；揎椧约癿iRNA 的調(diào)控。除了以上兩種PGR 的重要靶點(diǎn)，一些其他的重要靶點(diǎn)：WNT4、、MIG6、FOXO1 和CRISPLD2、SOX17、IHH在子宮內(nèi)膜異位癥的正位子宮內(nèi)膜中減少，尤其是在分泌期［15］。這些靶點(diǎn)都子宮內(nèi)膜異位癥以及不孕癥的共同潛在作用靶點(diǎn)。

1.2 孕激素失調(diào)在子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)不孕癥中的分子生物學(xué)機(jī)制

1.2.1 孕激素對(duì)受體的反應(yīng)性下降 子宮內(nèi)膜異位癥患者中，合并不孕癥的患者占比20%～40%。導(dǎo)致不孕的重要原因?yàn)樵屑に氐姆磻?yīng)性下降，受體數(shù)量減少，在分泌期所誘導(dǎo)褪膜化作用減弱，抑制雌激素能力降低，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位癥患者合并不孕癥的概率增加。PGR的兩個(gè)受體基因的異常表達(dá)和受體比例失衡也是導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位癥以及相關(guān)不孕癥的重要原因。PRA的過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致子宮內(nèi)膜增生以及不孕癥［16］。所以，孕激素自身生理功能的喪失、受體表達(dá)的異常以及與雌激素平衡之間的破壞都將導(dǎo)致不孕。

1.2.2 孕激素相關(guān)候選基因表達(dá)水平下降 目前很多研究證實(shí)，大多數(shù)子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)候選基因的下調(diào)直接對(duì)應(yīng)著不孕癥的產(chǎn)生。WNT4、HOXA10、MIG6、FOXO1、FOX17、IHH 這幾種重要的PGR 靶點(diǎn)或介質(zhì)，在子宮內(nèi)膜異位癥的正位子宮內(nèi)膜分泌期顯著減少，并非?？赡苡绊懥伺咛サ闹?、腺體的發(fā)育和褪膜化［15，17］。很多轉(zhuǎn)錄因子或調(diào)控蛋白已被證實(shí)是介導(dǎo)子宮內(nèi)膜異位癥和不孕癥的共同靶點(diǎn)。例如，一種可以與PRA 直接結(jié)合的蛋白ARID1A，與PRA 共定位于子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞。子宮內(nèi)膜異位癥的女性子宮內(nèi)膜中的ARID1A 水平顯著降低，PGR信號(hào)丟失而無法生育［18-19］。

1.2.3 孕激素相關(guān)基因表觀遺傳學(xué)改變 子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)不孕癥的病因也可以從表觀遺傳學(xué)角度闡述。其中，基因的甲基化仍是重要的機(jī)制之一。轉(zhuǎn)錄因子HOXA10的啟動(dòng)子區(qū)域基因在子宮內(nèi)膜異位癥女性子宮內(nèi)膜中呈現(xiàn)高度甲基化，對(duì)應(yīng)基因的沉默［20］?；虺聊脑蚩赡苁窃谘装Y免疫因素誘導(dǎo)下，在其上游miRNA、DNA甲基轉(zhuǎn)移酶對(duì)其調(diào)控的結(jié)果。組蛋白低乙?；彩侵匾獧C(jī)制。子宮內(nèi)膜異位癥女性的子宮內(nèi)膜整體底乙?；瑢?dǎo)致了基因沉默。而這種低乙?；脚c組蛋白去乙?；赶嚓P(guān)。有研究［21］表明，組蛋白去乙?；? （HDAC3）在患有子宮內(nèi)膜異位癥的女性子宮內(nèi)膜中下調(diào)，并促進(jìn)子宮內(nèi)膜的纖維化，并導(dǎo)致容受缺陷。

2 雌激素

據(jù)報(bào)道，子宮內(nèi)膜異位癥患者的子宮內(nèi)膜基底層干細(xì)胞脫位和增殖能力增強(qiáng)。這種異常增強(qiáng)的增殖能力很可能與雌激素的大量表達(dá)高度相關(guān)，因?yàn)榇萍に乜纱龠M(jìn)子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的遷移、黏附、增殖，以及誘導(dǎo)血管生成，并且大量產(chǎn)生的雌激素可以介導(dǎo)炎性物質(zhì)、金屬蛋白酶、前列腺素產(chǎn)生，促進(jìn)子宮內(nèi)膜異位并調(diào)控細(xì)胞凋亡。研究證實(shí)，具有干細(xì)胞樣特性的表觀遺傳缺陷和抗孕激素的正位子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞可能通過月經(jīng)逆行到達(dá)盆腔，可持續(xù)大量分泌雌激素［22］。雌激素的大量表達(dá)還與雌激素組有關(guān)（雌激素組是腸道微生物組中參與雌激素代謝的基因的集合）。當(dāng)腸道微生物組失調(diào)時(shí)，大量產(chǎn)生的雌激素可通過循環(huán)從腸道轉(zhuǎn)移到子宮內(nèi)膜以及腹膜微環(huán)境［23］。這是雌激素分泌異常增加的典型環(huán)境因素。因此，雌激素的大量表達(dá)不僅與子宮內(nèi)膜細(xì)胞自身異常有關(guān)，還很可能與除生殖系統(tǒng)以外的其他靶器官異常相關(guān)。

2.1 雌激素失調(diào)子在宮內(nèi)膜異位癥產(chǎn)生過程中的分子生物學(xué)機(jī)制

2.1.1 雌激素過表達(dá) 雌激素大量表達(dá)的子宮內(nèi)膜細(xì)胞內(nèi)機(jī)制為：子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞可以分泌更多的芳香化酶P450.這種酶可以促進(jìn)雄激素向雌激素轉(zhuǎn)化。而雌激素的大量產(chǎn)生誘導(dǎo)環(huán)加氧酶（COX-2）進(jìn)一步產(chǎn)生雌激素，同時(shí)，COX-2 的大量產(chǎn)生使得前列腺素E2 水平上升，進(jìn)一步加強(qiáng)了芳香化酶P450 的活性，這個(gè)正反饋過程是誘導(dǎo)雌激素大量產(chǎn)生的重要閉合環(huán)路。此外，雌激素的大量產(chǎn)生還與生殖系統(tǒng)細(xì)胞以外物質(zhì)有關(guān)，包括血源性、免疫原性調(diào)控因子，以及多種靶器官的調(diào)控因子。例如，血小板可以通過激活NF-κB 和TGF-1 上調(diào)與雌激素產(chǎn)生相關(guān)物質(zhì)在子宮內(nèi)膜異位基質(zhì)細(xì)胞中產(chǎn)生［24］。這些外源性物質(zhì)是促使雌激素大量產(chǎn)生的重要媒介，并可以為子宮內(nèi)膜異位癥的治療提供了新思路。

2.1.2 雌激素相關(guān)基因表觀遺傳學(xué)改變 在表觀遺傳學(xué)水平，一些參與雌激素生成的重要轉(zhuǎn)錄因子的表觀遺傳學(xué)改變會(huì)促使雌激素表達(dá)大量增加。參與膽固醇向雌二醇轉(zhuǎn)化的孤兒核受體類固醇生成因子SF1，其啟動(dòng)子CpG 島的低甲基化促進(jìn)了SF1 激活因子對(duì)SF1 的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)作用，從而促進(jìn)了雌激素的大量生成。卵巢中的異位子宮內(nèi)膜SF1的過表達(dá)還與microRNA23a/b 對(duì)SF1 的抑制失調(diào)有關(guān)［25-26］。這說明，與雌激素表達(dá)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子表觀遺傳學(xué)異常是導(dǎo)致雌激素大量表達(dá)的重要原因。

2.1.3 ESR異常表達(dá) 產(chǎn)生雌激素的效應(yīng)主要通過雌激素受體ESRα和ESRβ實(shí)現(xiàn)。研究表明，子宮內(nèi)膜異位癥患者分泌期的ESRα水平明顯升高，且ESRα的表達(dá)受到雌激素的直接調(diào)控［27］。子宮內(nèi)膜異位癥患者的α、β受體比例也存在異常，這與轉(zhuǎn)錄因子GATA-6的甲基化以及雌激素生長(zhǎng)調(diào)節(jié)抑制因子RERG的甲基化有關(guān)［28］。

2.2 雌激素在子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)不孕癥中的分子生物學(xué)機(jī)制

子宮內(nèi)膜異位癥患者的不孕癥與雌激素大量表達(dá)以及所介導(dǎo)的炎癥免疫反應(yīng)直接相關(guān)。雌激素依賴和孕激素抵抗是導(dǎo)致子宮內(nèi)膜細(xì)胞異位著床、減少細(xì)胞凋亡和增加氧化應(yīng)激、炎癥和神經(jīng)血管生成的重要因素。另外，一些環(huán)境毒物如雙酚A、雌激素組（腸道微生物組中編碼雌激素代謝酶的基因的集合），以及陰道菌群的破壞都可以影響雌激素的信號(hào)傳導(dǎo)通路以及產(chǎn)生表觀遺傳學(xué)改變從而導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位癥以及不孕癥的產(chǎn)生［29］。大量雌激素所介導(dǎo)的正反饋機(jī)制以及大量雌激素所介導(dǎo)的孕激素反應(yīng)性降低是導(dǎo)致不孕的重要機(jī)制

雌激素的大量產(chǎn)生的正反饋環(huán)路中，雌激素是異位子宮生長(zhǎng)的必要條件，PGE-2和細(xì)胞因子介導(dǎo)疼痛、炎癥和不孕的重要因素，高濃度的COX-2 導(dǎo)致高細(xì)胞增殖、低水平細(xì)胞凋亡、高侵襲、血管生成、子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)疼痛和不育。一項(xiàng)研究［30］表明，COX-2 編碼基因的祖先等位基因啟動(dòng)子CpG島的異常甲基化（-765G/C）與中度/重度子宮內(nèi)膜異位癥的病理進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)增加以及生育能力有關(guān)，這可能導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)的不孕癥。還有研究［31］表明，編碼芳香化酶的基因CYP19A1 在患有子宮內(nèi)膜異位癥的不孕女性卵丘細(xì)胞中的表達(dá)降低。以上表明，雌激素正反饋閉合環(huán)路中的每種物質(zhì)都參與了子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)不孕癥的產(chǎn)生。

3 總結(jié)與展望

作為一種長(zhǎng)期有關(guān)痛經(jīng)、盆腔疼痛和不孕癥相關(guān)的慢性婦科疾病，子宮內(nèi)膜異位癥與孕激素的反應(yīng)性降低以及雌激素的大量產(chǎn)生高度相關(guān)。在雌、孕激素以及各種細(xì)胞因子、微生物等多種調(diào)控因子的共同作用下，子宮內(nèi)膜得以遷移并異位定植。在表觀遺傳學(xué)水平，雌激素、孕激素及其受體的基因異常修飾以及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子基因的異常修飾在更加微觀的層面調(diào)控雌、孕激素的表達(dá)。

明確子宮內(nèi)膜異位癥的分子生物學(xué)發(fā)病機(jī)制有助于對(duì)診斷的早期明確以及治療方法的改進(jìn)。提高診斷的準(zhǔn)確率和尋找侵入性診斷的替代方法是目前的重要研究方向。在表觀遺傳學(xué)水平上，一些與雌激素、孕激素表達(dá)高度相關(guān)的基因受到異常修飾，還受到miRNA等非編碼RNA的異常調(diào)控，從而表達(dá)異常。然而，這種異常改變的可逆性也帶來了表觀遺傳重編程的嘗試機(jī)會(huì)，讓我們看到了通過非侵入性成像技術(shù)診斷子宮內(nèi)膜相關(guān)不孕癥的可能性。