子宮腺肌病纖維化形成的機制研究

王青，鄭興，段華，張穎

(首都醫科大學附屬北京婦產醫院/北京婦幼保健院婦科微創中心，北京 100006)

子宮腺肌病是一種常見、多發的婦科疾病，其主要病理表現為子宮內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，誘發肌細胞肥大和增殖。其主要不良影響為月經量過多、痛經進行性加重、慢性盆腔疼痛和性交困難有關，并可干擾胚胎著床，引起不孕。目前沒有明確的影像診斷標準，各治療方法均具有較高的復發率，無法從根本上解決患者問題。目前子宮腺肌病的發病機制存在諸多假說，如米勒管殘留組織化生學說、骨髓干細胞學說、肌層內淋巴系統基底膜內陷學說，各學說均未完全闡明其發病機制。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，其病理特點均表現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展過程[1]。子宮腺肌病纖維化的特征是改變子宮內膜-肌層交界區的屏障功能，對肌層肌纖維母細胞的損傷和啟動做出異常反應。纖維化參與多種腫瘤的發病機制[2-3]，子宮腺肌病雖為一種良性婦科病變，但因異位內膜侵襲、遷移、抗凋亡能力增強，具有類似惡性腫瘤的生物學行為,目前研究表明纖維化參與子宮腺肌病的發生與進展。上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、內質網應激、氧化應激相互作用，共同參與子宮腺肌病纖維化的調控。現對子宮腺肌病纖維化相關發病機制及病理特點進行綜述，以掌握各相關發病機制間相互作用，為臨床治療研究提供新思路。

1 EMT

EMT是指上皮細胞首先失去極性和細胞間黏附，然后獲得遷移能力，最后轉化為間充質表型[4]，以胚胎發育、腫瘤轉移和纖維化疾病表現為特征。在細胞形態上，上皮細胞彼此分離，細胞骨架重塑，與相鄰細胞基底膜黏附的作用下降,在形態上接近成纖維細胞，細胞運動和遷移性增強[5]。EMT可分為3種亞型，其中2型EMT在持續的炎癥反應下誘導上皮細胞或內皮細胞向組織成纖維細胞轉化。如果損傷輕微且急性，則認為其愈合過程為修復性纖維化；相反在持續的慢性炎癥中，異常肌成纖維細胞的形成導致進行性纖維化，隨后通過過度的細胞外基質沉積導致器官實質的破壞。盡管子宮腺肌病是一種良性疾病，但EMT使細胞侵襲力增強，子宮腺肌病內膜細胞侵入肌層的過程與惡性腫瘤相似。上皮細胞特異性緊密和黏附連接蛋白(如上皮鈣黏素)的下調，以及波形蛋白和神經鈣黏素的過表達，是對EMT的標志性反應。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)、轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β、表皮生長因子、肝細胞生長因子、促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、核因子κB、雌激素受體-α、缺氧誘導因子-1α等均參與EMT上調。其中最經典的為TGF-β/Smad信號通路。TGF-β是最有效和普遍存在的促纖維化細胞因子，幾乎參與所有器官系統纖維化的發展[6-7]，TGF-β1及其亞型對膠原和結締組織生長因子的表達亦有明顯促進纖維化發生的誘導作用[8-9]。這一廣泛的纖維化可能繼發于基底子宮內膜浸潤到肌層，異位子宮內膜組織誘導平滑肌細胞肥大和增殖，在子宮腺肌病的發展和進展過程中，過度纖維化常導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量以及異位子宮內膜最深灶與子宮內膜下緣的距離。Shen等[10]通過對小鼠子宮腺肌病模型的連續觀察發現，與損傷修復相關因子的分泌增加，使得對TGF-β1和磷酸化的Smad3的免疫反應性逐漸升高，誘導細胞EMT和成纖維細胞-肌成纖維細胞轉化進展，加快子宮內膜細胞侵襲與遷移，最終導致腺肌病病變纖維化。另外，TGF-β1可上調血管內皮生長因子的表達及增加微血管密度等，促進子宮腺肌病病灶微血管形成，為病灶的浸潤、種植及轉移提供生存條件[11]。同時有研究表明，在子宮腺肌病病變過程中，TGF-β1可通過細胞Smad2/3依賴的信號通路表達誘導子宮內膜源性成纖維細胞產生膠原，促進EMT和成纖維細胞-肌成纖維細胞轉化，引起膠原生成增加和平滑肌化生增多，導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，黏著斑激酶是一種細胞質蛋白酪氨酸激酶，介導整合素和各種細胞表面受體的信號轉導，參與細胞黏附、遷移、增殖和成活的調節過程。黏著斑激酶可通過作用于子宮內膜細胞中黏著斑激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt信號通路的下游，影響EMT相關分子的表達，促進子宮內膜細胞的遷移，從而介導子宮腺肌病中子宮內膜細胞的EMT；且黏著斑激酶可以調節基質金屬蛋白酶的表達和分泌，降解細胞外基質的蛋白成分，從而促進子宮內膜細胞遷移，提示黏著斑激酶可能是阻止子宮腺肌病進展的潛在靶點。有實驗證據表明，表皮生長因子也是主要的EMT誘導因子，其可增加細胞的流動性，并可以通過提高分泌的基質金屬蛋白酶2和基質金屬蛋白酶9的活性，獲得成纖維細胞樣形態[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發率，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量卻保持不變，成為病變難治、癥狀復發的根源。EMT以及被廣泛證實的涉及纖維化的轉導通路，在子宮腺肌病組織纖維化過程中起重要作用，這提示應深入研究早期識別纖維化的預警信號，以期通過阻斷靶向節點信號分子向下游轉導的級聯效應，阻止子宮腺肌病的纖維化。

2 內質網應激

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

目前，已有研究發現，內質網應激與肝、腎、心、肺及皮膚等多種器官纖維化密切相關[21-23]，并參與多種惡性腫瘤的發生發展。內質網應激作為細胞一種自身應答機制，具有獨特的生理功能，但是過度的內質網應激則會在多重因素的共同作用下損傷細胞，直接或間接誘導組織纖維化。子宮腺肌病具有類似于惡性腫瘤的侵襲行為，內質網應激參與子宮腺肌病纖維化的機制有待進一步研究，深入研究內質網應激與腺肌病纖維化的關系及其病理學機制有助于揭示該病發生發展的亞細胞機制并尋找新的防治措施。

3 氧化應激

氧化應激是指體內促氧化和抗氧化平衡的紊亂，導致大量活性氧產生,大量的活性氧積聚可破壞生物膜的完整性和流動性，引起細胞結構和功能的改變；通過破壞蛋白質結構使其變性和喪失功能；破壞DNA分子結構，引起基因突變[24]，增加細胞對氧化介導的細胞死亡或生長的敏感性。有證據表明，細胞內的活性氧參與多種疾病的病理生理過程[25-26]。活性氧通過受體酪氨酸激酶的反式活化和ERK的活化而增強細胞的增殖。TGF-β1能刺激不同細胞類型的活性氧產生，并通過活化活性氧介導相關信號通路誘導成纖維化細胞分化為肌成纖維細胞并分泌胞外基質。同時活性氧可進一步誘導TGF-β1的產生，形成惡性循環，加速纖維化的進展[27]。研究證實，活性氧參與子宮腺肌病的發生發展過程，其可以啟動巨噬細胞，促進異位內膜細胞侵襲和生長，引起炎癥反應。氧化應激時，巨噬細胞還可以分泌過量的脂質過氧化物，與蛋白質中的游離氨基相互作用,造成蛋白質結構受損，導致細胞損傷、功能受損，并使其抗氧化酶(如超氧化物歧化酶)活性降低，加重氧化應激，使活性氧產生增加，炎癥因子水平提高，引起腺肌病患者的疼痛及不孕癥狀[28]。慢性氧化應激及其相關炎癥反應參與多種器官的纖維化，與子宮內膜異位癥一樣，子宮腺肌病組織在月經初發時反復出血，細胞外血紅蛋白、血紅素和游離鐵為環境毒素/氧化劑，可誘導活性氧和自由基的產生。

血紅素加氧酶系統具有重要的調節特性，在細胞保護、細胞凋亡、炎癥等生理和病理生理過程中起關鍵作用。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，該酶在細胞內穩態中具有重要功能，包括調節氧化負荷、凋亡和炎癥。血紅素加氧酶具有兩種亞型：誘導型血紅素加氧酶-1和構成型血紅素加氧酶-2，在正常人類子宮內膜中表達，并在整個月經周期中發揮作用。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膜和異位子宮內膜的表達和分布及其在月經周期中的周期性變化，誘導血紅素加氧酶-1可能具有抗氧化應激的細胞保護作用，并在子宮內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，降低患者的氧化應激反應，顯著改善了患者的疼痛及不孕癥狀[30]。此外，在一項氧化應激劑過氧化氫與內質網應激抑制劑牛磺酸脫氧膽酸對子宮內膜異位癥患者顆粒細胞影響的研究中發現，顆粒細胞中內質網應激被活性氧啟動，UPR基因ATF4、ATF6、sXBP1、HSPA5、CHOP表達上調，并伴隨活性氧啟動水平的升高而升高；而內質網應激也可以通過啟動胱天蛋白酶8和胱天蛋白酶3介導活性氧誘導細胞凋亡[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內質網應激的潛力，長時間的內質網應激啟動也會導致氧化應激[33]，且為應對氧化和炎癥微環境，成纖維細胞向肌成纖維細胞表型轉化過程中釋放的活性氧會刺激細胞外基質沉積的產生，從而促進過度的纖維化。

4 小 結

目前子宮腺肌病的主要治療方法包括藥物治療、保守手術治療及根治性子宮切除術，但這對于有強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行為的疾病，其發病機制復雜，臨床亟須尋找個性化的治療方法。EMT、內質網應激及氧化應激等在子宮腺肌病發生和進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控機制，以為臨床治療提供新的靶點及策略，為針對分子機制角度的藥物研發提供理論依據。