PTEN發(fā)揮生物學(xué)功能的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及與子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病關(guān)系研究進(jìn)展

吳承倩，張慧林，朱巧英

南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院婦科南京市婦幼保健院婦科，南京210004

第10號(hào)染色體同源丟失性磷酸酶—張力蛋白基因（PTEN）是第一個(gè)具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因，存在較高頻率的缺失或突變，導(dǎo)致PTEN表達(dá)“沉默”，喪失其原有的抑癌功能，這與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［1-3］。PTEN的表達(dá)改變涉及多種子宮內(nèi)膜相關(guān)的疾病，因而被看作是子宮內(nèi)膜的“看家基因”［4］。子宮內(nèi)膜異位癥（EMs）是指有活性的子宮內(nèi)膜組織出現(xiàn)在宮腔以外的部位，發(fā)病率為2%～10%，雖為良性疾病，但生物學(xué)行為卻表現(xiàn)為惡性特征，包括侵襲性、黏附性和轉(zhuǎn)移性，流行病學(xué)證據(jù)認(rèn)為EMs可引起惡性腫瘤，是多種類型的上皮性卵巢癌的癌前病變［5-6］。EMs的病因及發(fā)病機(jī)制尚不明確，其發(fā)病可能與經(jīng)血逆流、性激素紊亂、自身免疫、遺傳因素等相關(guān)［7］。EMs的發(fā)病涉及了絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（AKT）/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、IκB激酶（IKK）/核因子-κB（NF-κB）途徑，而PTEN對(duì)上述途徑的調(diào)節(jié)中至關(guān)重要［8］。異位子宮內(nèi)膜中PTEN表達(dá)降低缺失，而PTEN作為子宮內(nèi)內(nèi)膜的“看家基因”，一旦表達(dá)降低或發(fā)生缺失，會(huì)導(dǎo)致異位的內(nèi)膜增殖能力增強(qiáng)，凋亡水平下降，且PTEN在EMs發(fā)展為EMs相關(guān)的卵巢癌中發(fā)揮重要作用［9-10］。現(xiàn)就PTEN發(fā)揮生物學(xué)功能的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及與子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病的關(guān)系研究進(jìn)展情況綜述如下。

1 PTEN發(fā)揮生物學(xué)功能的途徑

PTEN不僅在胚胎的生長(zhǎng)、發(fā)育及細(xì)胞黏附、遷移、分化、衰老、凋亡和維護(hù)免疫系統(tǒng)穩(wěn)定等多種生理活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，而且具有調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡以及抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲轉(zhuǎn)移的功能［11-12］。目前認(rèn)為，PTEN主要通過調(diào)節(jié)MAPK/ERK、PI3K/AKT/mTOR、IKK/NF-κB途徑發(fā)揮生物學(xué)功能，并影響EMs的發(fā)生與發(fā)展。

1.1 MAPK/ERK途徑 MAPK是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的一種，其參與的級(jí)聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)了包括增殖、分化、凋亡和應(yīng)激反應(yīng)在內(nèi)的多種細(xì)胞生理與病理過程。而ERK作為細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，在Ras/Raf/MAPK/ERK途徑中發(fā)揮重要作用，在正常或病理?xiàng)l件下均可調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，ERK的過度激活在癌癥的發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用，不僅參與了細(xì)胞增殖，侵襲和轉(zhuǎn)移過程，而且參與了細(xì)胞外基質(zhì)降解和血管生成的過程，可誘發(fā)多種疾病［13］。PTEN通過抑制MAPK途徑中原癌基因Shc的磷酸化以及ERK、RAS基因的活化，負(fù)調(diào)節(jié)ERK/MAPK信號(hào)途徑，此外PTEN亦能抑制MAPK激酶的磷酸化，使細(xì)胞生長(zhǎng)周期停滯于G1期，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)［14-16］。

1.2 PI3K/AKT/mTOR途徑 PI3K是PI3K/AKT/mTOR途徑中的上游脂質(zhì)激酶，生理?xiàng)l件下，受體酪氨酸激酶和G蛋白偶聯(lián)受體激活PI3K，活化的PI3K催化PIP2磷酸化生成PIP3。PIP3作為第二信使可以通過募集含有脂質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)域的蛋白以放大PI3K信號(hào)，這些募集而來(lái)的蛋白中包含有AKT和PDK1，PDK1通過磷酸化AKT的Thr 308位點(diǎn)激活A(yù)KT從而參與或激活100多個(gè)效應(yīng)因子，而AKT需要Ser 473位點(diǎn)發(fā)生磷酸化才能最大程度上發(fā)揮其功能，Ser 473的磷酸化依賴于受PIP3調(diào)控的mTOR。PTEN是PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路的主要負(fù)調(diào)節(jié)劑，與包括細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)在內(nèi)的多種細(xì)胞過程相關(guān)。PTEN在該途徑中的作用是作為脂質(zhì)磷酸酶，導(dǎo)致30個(gè)PIP3磷酸基團(tuán)去磷酸化，將在PI3K作用下生成的磷酸化的PIP3轉(zhuǎn)換為PIP2，從而抑制PI3K信號(hào)的激活［2，17］。PTEN的突變或缺失使其對(duì)PIP3的調(diào)節(jié)降低，PI3K途徑過度激活引起活化的AKT結(jié)合，激活A(yù)KT后不僅導(dǎo)致G1細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶被進(jìn)一步激活，使細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，促進(jìn)細(xì)胞增殖［1，18］，而且還影響了由血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）介導(dǎo)的血管生成［19］。此外，前凋亡因子BAD、Caspase-9以及Forkhead轉(zhuǎn)錄因子的核轉(zhuǎn)位亦可被活化的AKT抑制，從而減少細(xì)胞凋亡［20-22］。PTEN編碼的具有脂質(zhì)磷酸酶活性的蛋白，可使PIP3去磷酸化，下調(diào)PI3K調(diào)控的生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，使細(xì)胞停滯于G1期并促進(jìn)細(xì)胞凋亡［23］。王兵等發(fā)現(xiàn)，野生型PTEN可使處于G1期的細(xì)胞比例上升，出現(xiàn)G1阻滯現(xiàn)象，由此證明PTEN可通過G1期阻滯作用實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制［24］。

1.3 IKK/NF-κB途徑 NF-κB主要參與炎癥刺激信號(hào)通路，參與調(diào)節(jié)EMs的微環(huán)境，過度激活將導(dǎo)致炎癥失衡、氧化應(yīng)激等一系列改變。NF-κB由兩組蛋白質(zhì)組裝而成，最常見的NF-κB復(fù)合物為p50/p65異源二聚體，一般狀態(tài)下NF-κB與其抑制劑IκB結(jié)合從而被阻隔在細(xì)胞質(zhì)中，而當(dāng)NF-κB途徑激活時(shí)NF-κB與IκB分離，活化的NF-κB易位入細(xì)胞核中并引起轉(zhuǎn)錄［25］。NF-κB的過度激活導(dǎo)致EMs的婦女盆腔微環(huán)境改變明顯，異位的內(nèi)膜細(xì)胞分泌趨化因子刺激免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，這將導(dǎo)致促炎因子和前列腺素分泌增多而抗炎因子分泌則減少，最終引起盆腔微環(huán)境炎性失衡，NF-κB途徑是參與EMs微環(huán)境失衡主要分子機(jī)制之一，而PTEN的缺乏會(huì)導(dǎo)致NF-κB途徑的轉(zhuǎn)錄激活［8，26］。

2 PTEN與EMs發(fā)病的關(guān)系

EMs是指有活性的子宮內(nèi)膜組織出現(xiàn)在宮腔以外的部位，PTEN在異位內(nèi)膜組織中表達(dá)缺失，表達(dá)缺失促進(jìn)了內(nèi)膜細(xì)胞增殖能力和抗凋亡能力，改變了盆腔微環(huán)境，并促進(jìn)異位內(nèi)膜組織建立血液供應(yīng)。

2.1 PTEN的缺失促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖 PTEN在正常內(nèi)膜組織分泌期的表達(dá)較增生期更高［27］，表明PTEN在子宮內(nèi)膜周期性變化發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，即增殖期表達(dá)水平低，有利于內(nèi)膜組織自基底層增殖修復(fù)；分泌期表達(dá)水平升高，調(diào)節(jié)內(nèi)膜細(xì)胞凋亡水平，引起內(nèi)膜組織脫落。異位內(nèi)膜中的PTEN表達(dá)水平顯著低于正常內(nèi)膜，且不隨月經(jīng)周期的改變而發(fā)生顯著表達(dá)波動(dòng)，PTEN的表達(dá)缺失或許是EMs的發(fā)病機(jī)制之一［17，28］。PTEN的缺失使MAPK、PI3K信號(hào)通路激活，從而使其喪失原有的抑制子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖的功能。

2.2 PTEN缺失增強(qiáng)子宮內(nèi)膜細(xì)胞抗凋亡能力內(nèi)膜組織保持正常結(jié)構(gòu)和功能有賴于子宮內(nèi)膜細(xì)胞的自發(fā)性凋亡，凋亡異常可致使異位的內(nèi)膜細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)，使其在宮腔外種植并存活。異位內(nèi)膜細(xì)胞的抗凋亡能力增強(qiáng)，打破了增殖和凋亡之間的平衡，生存時(shí)間延長(zhǎng)，促發(fā)了EMs［29］。PTEN可下調(diào)MAPK和PI3K信號(hào)傳導(dǎo)途徑使內(nèi)膜細(xì)胞有絲分裂受抑制，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而PTEN表達(dá)下降解除了對(duì)MAPK和PI3K信號(hào)傳導(dǎo)通路的抑制作用，使異位內(nèi)膜細(xì)胞的細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的改變，抗凋亡性增強(qiáng)，導(dǎo)致逆流的子宮內(nèi)膜得以異位存活和種植［30］。此外，PTEN在細(xì)胞質(zhì)中還可通過調(diào)節(jié)1，4，5三磷酸肌醇受體的活性從而調(diào)節(jié)Ca2+介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［31］。另有研究［32］表明，PTEN可直接使自身和其他幾種蛋白底物的殘基脫磷酸化，例如可以抑制黏著斑激酶1調(diào)節(jié)的整合素介導(dǎo)的細(xì)胞黏附過程，降低細(xì)胞粘附能力，使低表達(dá)PTEN的異位內(nèi)膜細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。

2.3 PTEN缺失促進(jìn)異位內(nèi)膜組織新生血管的形成 新生血管的生成是EMs發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，新生血管的建立是維持異位內(nèi)膜細(xì)胞的存活關(guān)鍵，VEGF作為目前公認(rèn)的最關(guān)鍵的促血管形成因子與EMs之間的關(guān)系密切［33］。有研究者發(fā)現(xiàn)，EMs患者血液及腹腔液中VEGF水平高于對(duì)照組，并且與r-AFS評(píng)分呈正相關(guān)，提示VEGF在EMs發(fā)生發(fā)展中起重要作用，刺激淋巴管新生和內(nèi)膜的淋巴轉(zhuǎn)移，以及異位病灶區(qū)的毛細(xì)血管新生，從而促進(jìn)EMs的發(fā)生和發(fā)展，可能是VEGF調(diào)節(jié)異位內(nèi)膜血管生成的基礎(chǔ)［34］。PI3K/AKT信號(hào)通路的激活是正常血管生成的基礎(chǔ)，而當(dāng)VEGF與VEGFR結(jié)合后便可激活PI3K，促進(jìn)PIP2磷酸化生成PIP3，而PIP3通過PI3K/AKT信號(hào)通路作用下游靶蛋白，從而促進(jìn)血管的形成。一項(xiàng)通過人參皂苷Rg3作用于EMs大鼠模型的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，VEGF與VEGF受體2結(jié)合受到阻斷后，影響了VEGF介導(dǎo)的PI3K/AKT/mTOR途徑，導(dǎo)致異位內(nèi)膜凋亡水平升高且生成血管的能力被抑制［19］。PTEN與VEGF、VEGFR之間直接或間接的相互作用，在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展、血管新生、腫瘤浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用［35］。已有研究證明，PTEN突變?cè)谘苌杉罢T導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞血管生成中有重要作用，不僅能作為調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)途徑，亦在VEGF介導(dǎo)的血管生成這一生理過程中發(fā)揮重要作用［36］。

2.4 PTEN缺失導(dǎo)致盆腔微環(huán)境失衡 NF-κB過度激活時(shí)，免疫細(xì)胞可被異位的內(nèi)膜細(xì)胞分泌的趨化因子刺激而浸潤(rùn)盆腔，引起促炎因子和前列腺素分泌增多而抗炎因子分泌則減少，最終導(dǎo)致盆腔微環(huán)境失衡。最近研究發(fā)現(xiàn)，PTEN可通過募集E3連接酶刺激染色質(zhì)重塑蛋白CHD1酶體降解，而PTEN的缺乏會(huì)導(dǎo)致CHD1蛋白穩(wěn)定存在進(jìn)而抑制組蛋白H3第4賴氨酸甲基化最終引起NF-κB途徑的轉(zhuǎn)錄激活，該途徑是EMs發(fā)病的重要機(jī)制之一［8，26］。NF-κB途徑參與調(diào)節(jié)多種生理過程和病理過程，目前已有包括BAY 11-7085，對(duì)甲苯磺酰基-L-苯丙氨酸氯甲基酮，吡咯啶二硫代氨基甲酸銨在內(nèi)的多種NF-κB途徑的抑制劑表現(xiàn)出良好的降低子宮內(nèi)膜異位病灶大小的作用［8］。而這些抑制劑僅通過作用于NF-κB途徑便表現(xiàn)出較為良好的治療結(jié)局，PTEN作為一種可調(diào)節(jié)IKK/NF-κB途徑，MAPK/ERK途徑，PI3K/AKT/mTOR途徑的基因可能成為治療EMs行之有效的生物靶標(biāo)。

綜上所述，PTEN主要通過調(diào)節(jié)MAPK/ERK、PI3K/AKT/mTOR、IKK/NF-κB途徑發(fā)揮生物學(xué)功能，并影響EMs的發(fā)生與發(fā)展；PTEN在異位內(nèi)膜組織中表達(dá)缺失，表達(dá)缺失促進(jìn)了內(nèi)膜細(xì)胞增殖能力和抗凋亡能力，改變了盆腔微環(huán)境，并促進(jìn)異位內(nèi)膜組織建立血液供應(yīng)。