自噬與子宮內膜異位癥的發生發展

梁怡婳，張清學

(中山大學孫逸仙紀念醫院生殖中心，廣州 510120)

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·綜述·

自噬與子宮內膜異位癥的發生發展

梁怡婳，張清學*

(中山大學孫逸仙紀念醫院生殖中心，廣州 510120)

子宮內膜異位癥是育齡期婦女的常見良性疾病，但其具有種植、侵襲、轉移等惡性生物學行為特征，其發病機制至今仍未明確。內膜異位癥難治愈、復發率高一直是婦科的棘手難題。自噬是細胞的一種自我維穩機制，廣泛參與多種生理、病理過程。最近研究發現內膜異位癥患者的在位及異位內膜細胞自噬水平皆異于正常內膜，故自噬可能與內膜異位癥的發生發展存在密切關系，自噬也許能成為內膜異位癥治療的一個新切入點。

自噬； 子宮內膜異位癥

(JReprodMed2016，25(11)：1031-1034)

子宮內膜異位癥是指子宮內膜組織(腺體和間質)在子宮內膜以外的部位出現、生長、浸潤、反復出血，可形成結節及包塊。內膜異位癥可引起慢性盆腔痛、痛經、不孕等，育齡期婦女內膜異位癥發病率約為15%，約20%～50%不孕癥婦女患有子宮內膜異位癥，且近年來內膜異位癥的發病年齡有年輕化的趨勢[1]。內膜異位癥的病因至今仍未明確，多年來廣大學者都致力于探究內膜異位癥發病機制，從經典的“子宮內膜種植學說”到“在位內膜決定論”、“子宮內膜干細胞學說”[2]，目的皆在于希望能得到更有效的內膜異位癥治療方法。隨著對自噬研究的逐漸深入，人們發現自噬與子宮內膜異位癥的發生發展存在密切聯系，自噬也許能成為內膜異位癥治療的一個新切入點。

一、自噬的概念與特征

自噬(autophagy)，意如其名“自己吃自己(self-eating)”，是真核細胞生物進化過程中一個高度保守的過程。自噬發生在細胞質中，指一些需降解的蛋白質和細胞器等胞漿成分被包裹，并最終運送至溶酶體降解的過程，降解產生的氨基酸和其他小分子物質可被再利用或產生能量。自噬作為細胞自身的“資源回收站”，可被視為細胞的一種生存防御機制，當細胞處于營養缺乏或氧化應激狀態時，通過移除錯誤折疊及無用的蛋白質、受損的細胞器及某些細胞內病原體，為細胞提供能量及維持細胞內物質合成代謝，維持細胞內環境的穩態。

自噬可分為三種：巨自噬(macro-autophagy)、微自噬(micro-autophagy)及分子伴侶介導的自噬(chaperone-mediated autophagy)。其中巨自噬即現今眾多研究中的“自噬”，研究最為廣泛，以自噬體的形成為特征，指細胞內過多或異常的細胞器及其周圍的蛋白質和部分細胞質被雙層膜所包裹形成自噬體(autophagosome)，隨后自噬體與溶酶體融合并降解其所包裹的內容物[3]。自噬有5大關鍵過程：(1)自噬泡(phagophore)的形成；(2)Atg5-Atg12-Atg16L復合物形成并與自噬泡融合；(3)微管相關蛋白輕鏈3(microtubule-associated protein light chain 3，LC3)由可溶形式(LC3-I)轉變為脂溶形式(LC3-II)，與結合自噬泡形成自噬體；(4)自噬體捕獲需降解或清除的蛋白質、細胞器等物質；(5)自噬體與溶酶體結合形成自噬溶酶體(Autolysosomes)，在自噬溶酶體內自噬體內層膜，內容物在溶酶體內被降解[4]。

適度的自噬可維持細胞穩態，異常的自噬則與某些疾病的發生、發展有關。神經退行性疾病的發生都與細胞內異常物質累積過多相關，如亨廷頓舞蹈病的突變亨廷頓蛋白(Huntingtin，Htt)、帕金森病中由α-synuclien蛋白組成的Lawy小體，由于自噬機制的缺陷，使這些異常蛋白質不能被及時清除，逐漸在神經元中積聚，最終神經元功能受損，引起疾病[5]。自噬在腫瘤疾病中的作用仍有爭議，一方面認為自噬作為細胞的一種自我維穩機制可及時將細胞內的致癌、有害物質清除，具有防癌、抑癌作用；另一方面認為自噬可保護癌細胞，使其可在缺氧、缺血、營養缺乏等惡劣環境中生存或抵抗細胞毒性藥物，進而癌細胞種植、浸潤及化療耐受，具有促癌作用[6]。因此關于腫瘤疾病自噬的研究近年來頗受關注。

二、自噬的調控機制

現今研究發現自噬受到眾多機制的調控，是一個龐大而復雜的網絡結構。自噬調控機制根據雷帕霉素敏感蛋白(mammaliantarget of rapamycin，mTOR)的作用可大致分為依賴與非依賴mTOR的自噬調控機制。

mTOR為一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是調節細胞生長、增殖、運動、存活等上游通路的匯合點。根據對雷帕霉素(rapamycin)敏感性不同可分為兩種不同的mTOR復合物：mTORC1、mTORC2。mTORC1是目前研究最廣泛、深入的自噬調節中心。mTORC1為自噬的負性調節因子，當mTORC1的上游因子結節性硬化復合物(tuberous sclerosis，TSC)被激活后或使用雷帕霉素，活性TCS1/2能直接抑制mTORC1活性，促進自噬發生[7]。mTORC1能從多個方面抑制自噬：(1)磷酸化自噬激活激酶(autophagy-initiating UNC-5 like autophagy activating kinas，ULK)中的Ser758位點，抑制ULK激活[8]；(2)抑制AMBRA1(autophagy/beclin 1regulator 1)活性而降低ULK1復合物穩定性，阻止自噬發生[9]；(3)抑制VPS34復合物(class Ⅲ PI3K，VPS34 complex)活性，VPS34復合物是自噬體形成的關鍵[10]；(4)可影響轉錄因子EB(transcription factor EB，TFEB)的活性和表達分布抑制自噬相關基因的表達[11]。

磷酸肌醇通路是在哺乳動物細胞中首個被發現的非mTOR自噬調節通路。G蛋白偶聯受體激活磷脂酶C(PLC)可使二磷酸磷酸酯肌醇(PIP2)水解為三磷酸肌醇(IP3)和甘油二脂(DAG)，IP3具有抑制自噬作用[5]。因鋰離子制劑具有神經元保護作用而被廣泛運用至精神及神經疾病的治療中，尤其是神經退行性疾病。在研究鋰離子作用機制中發現鋰離子可促進細胞自噬，有助于清除細胞內異常物質[12]。鋰離子可通過減少肌醇單磷酸酶(inositol monophosphatase，IMPase)致使細胞內游離磷脂肌醇(inositol)含量降低，隨之IP3減少，自噬增加，而添加雷帕霉素后IP3的水平并無明顯變化，提示鋰離子的誘導自噬作用并不依賴mTOR[12]。另外，還發現p38MAPK[13]、Ca2+通路[14]等非mTOR依賴性自噬調節通路。

三、自噬與子宮內膜異位癥的發生發展

內膜異位癥盡管為良性疾病，卻有惡性腫瘤疾病的特征：種植、侵襲、轉移，其特點表現為[15]：(1)癥狀和體征與疾病嚴重程度不成比例；(2)病變廣泛，形態多樣；(3)具浸潤性，可形成廣泛而嚴重的粘連；(4)具激素依賴性，易復發。隨著自噬與腫瘤疾病關系研究的深入，科研工作者們由此得到啟發，希望通過對內膜異位癥自噬的研究進一步了解內膜異位癥的發病機制，為內膜異位癥治療帶來新的突破。

自噬可發生于子宮內膜腺細胞和間質細胞胞漿中，通過比較不同時期的子宮內膜發現早、中、晚分泌期子宮內膜自噬標記蛋白LC3-II表達水平分別是早增殖期內膜的2.85、4.22、5.88倍，晚增殖期內膜LC3-II蛋白表達量亦高于早增殖期內膜，表示內膜細胞自噬水平隨著子宮內膜周期性改變而變化，且內膜細胞自噬變化趨勢與內膜細胞凋亡相一致[16]。子宮內膜的周期性改變是由于體內雌、孕激素水平改變直接引起的，故內膜細胞自噬隨著月經周期而變化這一現象提示雌、孕激素參與調控子宮內膜細胞自噬，這一猜想通過體外實驗得到了證實：Choi等[17]在內膜間質細胞體外培養體系中添加雌、孕激素模擬月經周期激素變化，發現雌、孕激素共培養組(分泌期)及雌、孕激素撤退組(月經期)的內膜間質細胞胞漿中自噬小體數量明顯多于單純雌激素培養組(增殖期)。

正常上皮細胞的存活依賴于細胞間和細胞與細胞間質的信號傳遞，上皮細胞自原位脫落后便會發生細胞凋亡，此現象稱為“失巢凋亡(anoikis)”[18]。內膜異位癥患者的內膜細胞從子宮內膜脫落后能繼續存活并在“異地”成功種植可能與其自噬機制異常有關：將月經周期中各階段正常內膜與異位內膜相比較，正常內膜細胞的自噬水平可因雌孕激素周期性改變而變化，而異位內膜組織細胞自噬水平在增殖期和分泌期皆未見明顯改變，即異位內膜組織失去了對雌孕激素的正常反應性，說明異位內膜細胞的自噬機制可能異于正常內膜[17]；Beclin-1由BECN1基因編碼，是酵母Atg6基因的同源，參與哺乳動物自噬體的形成過程，可視為一種自噬標記物，有研究發現異位內膜組織的Beclin-1 mRNA、蛋白表達量皆顯著低于正常內膜組織[19]；Ruiz等構建內膜異位癥小鼠模型后比較模型鼠異位內膜和在位內膜組織的差異，發現異位內膜的LC3-II蛋白及Atg4b(Autophagy related gene 4b)、Atg5、Beclin-1等多種與自噬過程相關的基因表達遠遠低于其在位內膜[20]；Mei等[21]通過遷移電鏡觀察細胞質中自噬體數量評估自噬水平，發現源于異位內膜的基質細胞自噬體數量明顯少于正常內膜基質細胞。上述研究結果表明相較于正常內膜組織，異位內膜細胞自噬水平是下降的，低水平的細胞自噬可能有助于減少細胞凋亡，使細胞逃脫免疫系統的追捕，從而內膜細胞在“異位”得以生存。另一方面，Allavena等[22]發現卵巢子宮內膜異位癥組織LC3-II蛋白及多種自噬相關基因mRNA(如Atg7、Atg14、Belcin-1)表達皆明顯高于正常內膜，他們認為自噬水平增加可為在“異位”的內膜細胞提供物質和能量，有助于內膜細胞適應子宮以外的環境，維持細胞存活，進而發生種植、浸潤。

郎景和教授根據內膜異位癥患者在位內膜與正常人在位子宮內膜基因表達等方面存在的差異，提出“在位內膜決定論”，認為不同個體(患者與非患者)經血逆流或經血中的內膜碎片能否在“異地”黏附、侵襲、生長，在位內膜是關鍵，在位內膜的差異是根本差異，是發生內膜異位癥的決定因素，經血逆流只是實現這一由潛能到發病的橋梁[2]。近年關于內膜異位癥自噬的研究從側面體現了這一理論：已有多個研究結果皆提示內膜異位癥患者的在位內膜細胞自噬水平明顯低于正常內膜細胞[17，19，21]，且在位內膜組織的Beclin-1 蛋白表達量與患者的血清CA125值呈負相關，即CA125越高，在位內膜組織細胞自噬水平越低[19]。

子宮內膜異位癥為激素性依賴疾病，雌激素可促使異位內膜組織細胞增殖、減少細胞凋亡，而內膜異位組織失去對孕激素正常反應性，這一現象稱為“孕激素抵抗”，孕激素抵抗是部分內膜異位癥患者孕激素治療效果欠佳的原因之一。正常內膜組織受到孕激素作用后，內膜間質細胞旁分泌細胞因子作用于上皮細胞，使其表達17β羥固醇脫氫酶，促進E2轉化成雌酮(estrone，E1)。內膜異位組織由于孕激素受體表達異常，在孕激素刺激下細胞因子分泌減少，17β羥固醇脫氫酶表達降低，雌二醇難以轉化為雌酮導致大量雌二醇局部累積，促進內膜異位癥疾病發展[23]。在腫瘤疾病中，CXCR4與其特異性配體CXCL12(stromal-derived factor 1，SDF-1)可通過旁分泌形式作用促進細胞增殖、血管生成及癌細胞轉移。有研究發現異位內膜細胞CXCR4基因及蛋白表達水平明顯高于在位內膜及正常內膜，而且雌激素可誘使內膜基質細胞分泌CXCL12(stromal-derived factor 1，SDF-1)分泌增加，CXCL12與其受體CXCR4結合后，激活NF-κB通路，mTOR活性增加，細胞自噬受到抑制，細胞凋亡率下降[21]。局部雌激素累積、孕激素抵抗及自噬機制異常可能是異位癥疾病浸潤發展、治療效果欠佳的原因。

近年來已有學者嘗試針對自噬過程干擾內膜異位癥疾病發展。新型孕激素類藥物的開發為內膜異位癥治療帶來了新希望，其中地諾孕素(dienogest)對內膜異位癥治療效果尤為受到關注。地諾孕素同時具有19-去甲睪丸酮衍生物和孕酮衍生物雙重效應，有抗雌激素和低的抗雄激素活性，無雌激素、雄激素、糖皮質激素和抗鹽皮質激素活性。在體外細胞培養實驗中，地諾孕素可同時下調PI3K通路和ERK1/2通路，抑制mTOR活性，促使異位內膜組織細胞自噬增強后，細胞凋亡率亦明顯增加，而傳統孕激素藥物孕酮則無此效果[24]。最新的研究發現抗瘧藥物羥氯喹除了有免疫調節作用，還可作為一種自噬調節劑對內異癥產生治療作用。在內異癥小鼠模型中，對比安慰劑組，羥氯喹可增加異位內膜細胞的LC3-II蛋白表達量，減少腹腔內異灶數量及擾亂異位內膜細胞的排列形態[20]。

綜上，子宮內膜異位癥是一種具有惡性腫瘤疾病特征的慢性良性疾病，其發病機制至今仍無明確定論。內膜異位癥的治愈率低、復發率高仍是我們面臨的難題。自噬作為細胞的一種生理性維穩機制，廣泛參與了機體多種生理及病理過程。隨著對自噬研究的深入，我們對內膜異位癥的發生發展有了更新的認識，但自噬在此過程中的確切作用仍需更多深入的研究來明確，也許干預自噬過程能成為內膜異位癥治療的新靶點。

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[編輯：王慧萍]

Autophagy and the development of endometriosis

LIANG Yi-Hua，HANG Qing-Xue*

ReproductiveMedicalCenter，SunYat-senMemorialHospital，SunYat-senUniversity，Guangzhou510120

Endometriosis is a common benign disease among women of reproductive age，while it possesses tumor-like behaviors such as implantation，invasion and metastasis.And its pathogenesis is unclear up to now.It is intractable to handle because of difficult to cure and high recurrence rate.Autophagy is a catabolic process that maintains the cellular homeostasis and participates in a variety of physiological as well as pathological process.Recently，many studies have revealed that autophagy in both eutopic and ectopic endometria of patients with endometriosis was different from normal endometria.Therefore autophagy may play a crucial role in the development of endometriosis，so that intervention of autophagy of endometriosis could be a novel target of endometriosis therapy.

Autophagy； Endometriosis

10.3969/j.issn.1004-3845.2016.11.017

2016-01-11；

2016-02-04

梁怡婳，女，廣東廣州人，婦產科醫師，生殖內分泌方向.(*