鈣調節信號通路在子宮內膜組織病理狀態下調控研究進展

陳丹偉

廣東醫科大學，湛江 524000

子宮內膜的主要生理功能是為準備著床、著床后維持妊娠、未懷孕時形成月經。因此，子宮內膜在我們生理周期和物種繁殖中起著關鍵作用。子宮內膜破裂和脫落后的子宮內膜修復涉及炎癥的消退、血管生成、組織重塑和新組織的形成。存在涉及內分泌和免疫系統的動態信號生成、傳導與接收，確保有效的子宮內膜脫落和隨后的上皮再生（修復受損的黏膜表面）至關重要［1］，機體信號與離子通道關系密不可分，離子通道是一組跨膜蛋白，允許離子流過細胞器膜。離子通過離子通道流動可以改變細胞膜電位、離子梯度、pH值和第2信使信號。這些特征使得離子通道對于許多生理過程至關重要，例如神經元信號傳遞、肌肉收縮、細胞容積調節、酸堿平衡和上皮分泌/吸收，以及細胞增殖、凋亡和遷移，特別是與癌癥發展有關的［2］。目前的研究表明，鈣離子與月經周期中的子宮內膜變化息息相關，鈣調節信號通路異常在子宮腺肌?。ˋM）、子宮內膜異位癥（EM）、子宮內膜癌發生發展中起了重要作用［3］。

本文就鈣調節信號通路在子宮內膜相關疾病中生理病理性表達和調控的研究進展作一綜述，探究子宮內膜相關腫瘤疾病發病機制、病情進展、疾病預后中鈣調節信號通路的異常，為治療婦科子宮內膜相關腫瘤疾病提供新的方向，減少女性病痛。

鈣調控結構特點

鈣引起復雜的細胞內信號級聯和細胞內信使的激活。鈣是調節許多生理過程的重要元素，包括骨形成、肌肉收縮、神經元興奮性和細胞內信號傳導。到目前為止，在子宮內膜中已發現兩類Ca2+通道，即電壓依賴性Ca2+通道和瞬時受體電位（TRP）通道。主要的鈣通道包括頂端質膜上2個高選擇性的鈣通道，TRP陽離子通道亞家族Ⅴ成員6和5。在鈣離子對體內功能的調節中，活性鈣轉運蛋白在3個功能步驟中發揮關鍵作用：（1）鈣內流，（2）通過胞質溶膠轉運，（3）擠壓進入血液；由3種蛋白介導：（1）外膜鈣通道蛋白，（2）胞質緩沖或轉運蛋白，（3）排泄泵蛋白［1］。此外，在眾多的細胞內鈣調節蛋白中，S100、鈣結合蛋白1［7］、鈣結合蛋白9k和28k可能參與鈣離子從頂端向基底側膜的穿梭，而鈉鈣交換劑和質膜Ca2+?ATPase 1b在鈣離子的擠出過程中起重要作用［5］。鈣離子通過促進細胞間黏附在子宮內膜上皮細胞的生長過程中起著關鍵作用，因為許多細胞黏附分子，如整合素、鈣黏附素、選擇素和細胞外基質蛋白需要鈣離子來維持其活性［6?7］。

鈣調節與激素調節協調作用

在哺乳動物中，Ca2+在控制子宮肌肉收縮和胚胎著床中起著關鍵作用。離子通道在許多生理過程中的作用是通過大量激素反映，包括卵巢激素、孕酮和雌二醇（E2）以及生長因子［8］。內分泌?外分泌理論解釋了雌激素在母體妊娠識別中的作用，即雌激素誘導前列腺素（PG）F2α的分泌模式從子宮血管向子宮腔轉移。雌激素還會增加許多子宮內膜基因的表達，包括重組人醛糖還原酶（AKR1B1）、成纖維生長因子7（FGF7）、白細胞介素1受體輔助蛋白（IL1RAP）、溶血磷脂酸受體3（LPAR3）、S100鈣結合蛋白a7a（S100A7A）、S100鈣結合蛋白g（S100G）、分泌性磷蛋白1（SPP1）、斯鈣素1（STC1）和TRP陽離子通道亞家族Ⅴ成員6（trpv6），其中大多數在妊娠第12天表達最高。這些由子宮內膜表達的基因在調節子宮內膜功能以建立豬妊娠中起關鍵作用［9］。Geisert等［10］的研究表明雌激素促進子宮內膜鈣質分泌到子宮腔。鈣質分泌到子宮腔涉及到子宮內膜上的鈣擠壓調節分 子，包括質膜鈣ATPases（ATP2Bs）、鈉/鈣交換器（SLC8As）、鉀依賴性鈉/鈣交換器（SLC24As），其參與調節鈣分泌［11］。Pietras和Szego［12］發現只有當鈣離子載體a23817與E2結合使用時，才觀察到前列腺素F2α的合成。其他研究人員觀察到，E2的影響常常與細胞溶膠中游離鈣濃度增加有關。胚胎移植受體中有較高濃度的蛋白激酶C和磷脂酶A2（PLA2）會增加前腺素F2α的濃度，而鈣離子載體a23817對蛋白激酶C和PLA2有刺激作用。E2處理的子宮內膜外植體中，較高濃度的PLA2可能會在蜂毒素存在下促進前列腺素F2α的合成。這可以解釋為鈣可能是激活PLA2的主要限制因素。當鈣離子載體a23817存在時，E2處理的外植體中存在較高濃度的蛋白激酶C（PKC）和PLA2，這些酶促進了前列腺素F2α的合成。細胞合成前列腺素F2α的研究［12］所描述合成前列腺素F2α的細胞模型表明，鈣是激活PKC和PLA2等酶的促進因素，這些酶對子宮內膜細胞合成前列腺素F2α至關重要。用鈣離子載體治療可以刺激母豬、豚鼠、母羊和奶牛子宮內膜組織中前列腺素F2α的合成。鈣離子載體以劑量依賴的方式刺激了子宮內膜細胞中前列腺素F2α的合成。其他研究證實了鈣離子載體對子宮內膜中外植體合成前列腺素F2α具有劑量依賴性。E2增加了子宮內膜細胞對鈣離子的敏感性［13］。

子宮內膜中鈣調節在女性婦科疾病的作用

1、AM的鈣調節

AM中鈣離子相關蛋白研究最廣泛的是鈣離子結合蛋白S100。在一項病例對照研究顯示，病例組在位子宮內膜和異位子宮內膜組織中S100A6的表達水平均高于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。AM患者相關組織中表達異常增高的S100A6與患者痛經程度存在正相關。同時，病例組在位內膜S100A6的表達水平與病例組異位內膜相似，差異無統計學意義（P＞0.05）。S100A6的表達可作為診斷AM的重要參考指標，亦可根據其表達程度評估患者病情嚴重程度［14］。不盡相同的是，Peng等［15］的一項研究中，與在位和正常子宮內膜組織相比，在異位子宮內膜組織中觀察到S100A6的mRNA和蛋白質表達水平顯著更高。異位子宮內膜基質細胞（ESC）中S100A6的沉默顯著抑制細胞活力、遷移和侵襲。此外，S100A6的敲低抑制了異位ESC中的p38絲裂原活化蛋白激酶（p38/MAPK）活性，這可以通過CacyBP/SIP磷酸化抑制劑部分減弱［15］，說明S100A6可激活p38/MAPK并抑制由半乳糖凝集素?1介導cAMP依賴性蛋白激酶A/肌漿網Ca2+ATPase2（PKA/SERCA2）信號傳導［16］。17β?E2通過內源性鈣庫釋放Ca2+和細胞膜L?型鈣通道介導的Ca2+內流導致AM患者子宮內膜?肌層交界區平滑肌細胞內游離［Ca2+］i異常增高，［Ca2+］i調節異常導致的子宮收縮功能障礙可能參與AM的發生發展［17］。

鈣調節蛋白在AM發生發展中起重要作用。T?鈣黏蛋白（T?cad）、血管內皮鈣黏蛋白（VE?cad）與AM及EM，相比于正常子宮內膜、腺肌病組、異位囊腫組及合并組在位內膜T?cad表達水平均明顯下調（均P＜0.05），說明其主要與子宮內膜獲得侵襲性相關，提示AM及EM在位內膜相比正常子宮內膜發生改變，具有向別處遷徙的能力。隨著病情的加重，T?cad蛋白表達進一步下調，可能與內膜細胞的遷移侵襲能力升高，參與異位病灶的進展而加重病情相關［18］。在正常內膜中E?cad主要表達在腺上皮細胞外側面；在腺肌病病灶的表達明顯減少（P＜0.01）。原位雜交顯示，E?cad的mRNA表達在腺肌病病灶低于正常內膜，鈣黏蛋白E在腺肌病病灶中低表達可能是AM發病機制中的一個較重要因素［19］。AM患者在位子宮內膜和異位內膜E?cad表達顯著增高，且異位內膜高于在位內膜，提示其粘附性增強，易于發生異位種植和生長而形成AM［20］。

另外，補充維生素D可能會改善AM女性的代謝參數。高維生素D攝入量可能有助于預防EM［21］，鈣調節功能的正常亦是EM癥重要的預防條件。

2、EM的鈣調節

EM被認為是一種慢性盆腔炎性疾病，可能與細胞凋亡有關［22］。一項110名伊朗育齡婦女的對照研究中，對對照組與EM患者血清25（OH）D、鈣、甲狀旁腺激素和腹膜液的25（OH）D水平進行了評估。EM患者血清和腹膜液中25（OH）D水平顯著低于對照組（P=0.001、0.030）。血清25（OH）D水平低于20μg/L的受試者患EM的風險是25（OH）D血清水平高于20μg/L（非缺乏）受試者的2.7倍（P=0.01）。與對照組相比，EM患者血清鈣和甲狀旁腺激素水平分別顯著降低和升高（P＜0.001，P=0.02）。這些發現表明，缺乏維生素D、血清鈣、斯鈣素1［23］的人患EM的風險更高［24］。

一項有關于EM患者中S100B水平研究，在36例EM患者血清樣本中顯示S100B基礎水平升高，中度至嚴重慢性骨盆疼痛的女性S100B水平增加更為明顯。S100B作為EM診斷及炎癥程度的生物標志物是可能的［25?26］。

TRPM2通道在Nudix box結構域（c結構域）具有ADP核糖（ADPR）焦磷酸酶活性。Ros誘導的DNA損傷導致中性粒細胞中的多聚ADPR聚合酶?1（PARP?1）激活，從而激活TRPM2通道。因此，TRPM2通道在中性粒細胞中被ADPR和氧化應激激活［27］。此外，通過TRPM2調節細胞內Ca2+的進入，可以減少細胞凋亡和線粒體活性氧產生，從而用于治療EM［28］。

前列腺素E2（PGE2）（一種炎癥因子）與鈣離子通道Cav1.3（與細胞凋亡相關）在子宮內膜異位組織和原代子宮內膜基質細胞中高表達。用PGE2處理迅速抑制了細胞凋亡并增加Cav1.3表達。沉默Cav1.3后促進細胞凋亡，而PGE2未能逆轉。表明PGE2通過Cav1.3影響EM的發生發展［29］。

由于EM復發率居高不下，一些中醫中藥的研究為我們加深了對EM認知，同時，為EM治療提供更多可能。白楊素通過改變細胞周期比例、增加細胞溶質鈣水平和活性氧的產生來抑制EM的增殖并誘導程序性細胞死亡［30］。飛燕草素處理降低了異位子宮內膜細胞中的線粒體膜電位并增加了細胞溶質鈣水平，可用于治療和控制EM［31］。水飛薊賓對人EM細胞通過上調細胞質和線粒體基質中的鈣濃度，導致線粒體功能障礙，誘導氧化應激和脂質過氧化發揮抗增殖和凋亡作用［32］。

3、子宮內膜癌的鈣調節

子宮內膜癌在發達國家是女性生殖系統最常見的惡性腫瘤，在我國居女性生殖系統惡性腫瘤的第2位，據2015年國家癌癥中心統計，我國發病率為63.4/10萬，病死率21.8/10萬。近年子宮內膜癌發病率逐年上升，并呈年輕化趨勢［33］。

鈣離子結合蛋白中S100蛋白家族與子宮內膜癌的發生發展關系密切，S100家族的多個成員與子宮內膜癌的發生發展有關。S100A4的表達與子宮內膜癌的生物學特征密切相關，S100A4基因表達增強可促進子宮內膜癌KLE細胞增殖并抑制細胞凋亡［34］，同時與子宮內膜癌上皮間質化轉變有關［35］。S100A8蛋白在子宮內膜癌組織和腺癌細胞中高水平表達，特別是G1和G2期。S100A8基因敲低可抑制Akt磷酸化，并誘導促凋亡基因的表達，導致HEC?1A細胞的細胞增殖能力下降，誘導細胞凋亡［36］。S100P亦在子宮內膜鱗癌和腺鱗癌中高表達，并隨著疾病從正常子宮內膜到非典型增生，再到子宮內膜癌，S100P信號逐漸升高。敲低S100P后，F?肌動蛋白聚集在細胞核或局部細胞膜上，降低子宮內膜癌細胞侵襲能力［37］。S100P可能是通過PI3KAKT和MAPK通路促進癌細胞的增殖、侵襲和轉移，減少癌細胞調亡，S100P可能成為子宮內膜癌治療的生物學靶點，尤其是鱗癌和腺鱗癌［38］。

TRP家族在子宮內膜癌發生發展中亦具有明顯的相關性。研究顯示，使用內源性大麻素（AEA）、大麻二酚（CBD）等TRPV1抑制劑選擇性地抑制TRPV1通道，癌細胞增殖下降，促進凋亡。TRPV4亦發揮了重要作用，高水平TRPV4參與細胞骨架調控和Rho蛋白通路，從而調節EC細胞遷移。TRPV4和鈣內流通過RhoA/ROCK1途徑作用于細胞骨架，以LIMK/cofilin激活結束，這對F?肌動蛋白和樁蛋白（PXN）水平有影響［39］。TRP的另一個家族成員，TRPV6在內膜癌組織中的表達低于正常子宮內膜組織，TRPV6陽性表達多發生在子宮內膜癌宮頸受侵患者，表明鈣通道蛋白TRPV6與子宮內膜癌有一定的關系。

子宮內膜腺癌組織中BKCa高表達，主要為Ⅰ型子宮內膜癌。在子宮內膜癌細胞系HEC?1B及Ishakiwa下調鈣離子激活的鉀離子通道（BKCa）表達通過增強細胞凋亡和阻斷G1/S轉換來抑制細胞生長，抑制胞遷移和侵襲，并降低p?MEK1/2和p?ERK1的表達。過表達與之相反［40］。另一項研究表明，阻斷鈣激活鉀離子通道KCNN4能使細胞停滯在G0/G1期，抑制細胞增殖［41］。其可能為女性子宮內膜癌提供一種新的治療方法。

鈣離子感受受體（CaSR）在子宮內膜癌的發生發展中發揮重要作用，CaSR表達量較正常內膜組織低，CaSR主要通過調控細胞內外鈣離子濃度變化從而誘導細胞發生轉變。CaSR過表達后，能夠增加鈣離子內流和E?cadherin、β?catenin的表達，導致細胞間的黏附增加，細胞的侵襲性下降。以CaSR為靶向藥物具有廣闊的應用前景［42］。在缺氧環境下抑制CaSR的表達還具有協同促進腫瘤細胞發生上皮?間質轉化（EMT）的作用，CaSR在子宮內膜癌中扮演著抑制腫瘤細胞侵襲轉移的角色。這一情況同樣出現在乳腺癌及骨髓瘤等研究中［43］。

展 望

細胞內Ca2+絕大多數以鈣結合蛋白形式存在阻斷小鼠子宮內膜中的CaBP?d28k，達到完全阻滯小鼠胚胎的植入，CaBP?d28k在人胚泡植入過程是不可缺少的［44］，這為通過阻斷鈣相關調節發展避孕措施提供可能。

新近有學者進行卵胞漿內單精子注射（ICSI）后使用鈣離子載體處理，在受精、卵裂、胚芽形成和著床率以及總體妊娠率和活產率方面具有顯著改善。表明鈣離子載體的使用具有很強的助孕效果，特別是對于僅使用ICSI導致受精率低的夫婦［45］。這為鈣調節對助孕的進一步研究提供強有力證據。

子宮內膜癌組織E?cad表達陽性率明顯低于正常子宮內膜組織（P＜0.001）；E?cad表達陽性率與患者病理分級、分化程度、手術?病理分期、子宮肌層浸潤深度及淋巴結轉移均有關（均P＜0.05）。E?cad可作為子宮內膜腺癌腫瘤標志物之一及判斷預后。

綜上所述，現有資料揭示了鈣調節與女性常見的婦科疾病關系密切，深入闡明其功能，但是不同的鈣調節方式在不同物種、不同生理病理狀態下子宮內膜的表達和活性是不同的，所發揮的作用也不同。控制鈣調節表達和激活的信號通路有待闡明，因此，對于鈣調節在婦科疾病的發病機制、診斷與治療中的應用，還需要通過更深層次、更加全面的研究來明確。