Snail介導的上皮-間質轉化及其與子宮內膜異位癥關系的研究進展

余　星，陳　雄

(1.九江市第一人民醫院總院婦產科，江西 九江 332000； 2.上海市第一人民醫院寶山分院婦產科，上海 200940)

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Snail介導的上皮-間質轉化及其與子宮內膜異位癥關系的研究進展

余星1，陳雄2

(1.九江市第一人民醫院總院婦產科，江西 九江 332000； 2.上海市第一人民醫院寶山分院婦產科，上海 200940)

子宮內膜異位癥是婦科的常見病和多發病，在育齡期婦女中的發病率日益上升,是引起生育年齡婦女盆腔痛和不孕癥的主要原因之一。目前其發病機制尚不清，且治療效果不理想，復發率高。上皮-間質轉變(EMT)賦予細胞遷移和侵襲性,一個建立子宮內膜異位病灶的先決條件。Snail蛋白是EMT的重要轉錄調節因子，可誘發EMT。本文對近年來snail的結構及功能、對EMT調節作用及其對子宮內膜異位癥發生、發展、浸潤、轉移特點的研究進展進行綜述，為進一步為子宮內膜異位癥的發病機制及治療策略提供重要的理論基礎。

上皮間質轉化； snail； 子宮內膜異位癥

子宮內膜異位癥是一種雌激素依賴的良性婦科疾病，特點是子宮內膜組織生長在子宮腔外，痛經、性交痛、不孕等是其重要特征。子宮內膜異位癥的流行范圍在生育年齡婦女為2%～22%，且在痛經患者中可能達到40%～60%；此外，大約25%～50%的不孕婦女有子宮內膜異位癥[1]。上皮-間質轉變(EMT)的機制為上皮細胞失去極性，細胞間黏附下降，獲得遷移性及侵襲性增加，轉化為間質細胞的外觀并具有其功能。EMT及其逆過程間質-上皮轉變(MET)，是胚胎發育中必不可少的發展事件，參與原腸胚的形成、神經管到神經嵴細胞的形成、中胚層的形成、心臟瓣膜形成和腭發生[2]。EMT的特點之一是上皮型鈣黏蛋白(E-cadherin)(編碼CDH1)功能的喪失，而snail是EMT的主要誘導因子且能強烈抑制E-cadherin表達式[3]，除了誘導EMT之外，snail家族成員還參與不同的重要發展過程，包括神經分化、細胞運動等。在過去十年中，EMT和癌癥細胞轉移已經被廣泛的研究，然而，主要的作用機制仍不確定。近來研究[4]發現在深部浸潤子宮內膜異位癥的上皮細胞樣表型可能更有助于細胞的生長和浸潤，提示EMT和MET可能在盆腔子宮內膜異位癥的發病中起重要作用。本文對近年來snail的結構及功能、對EMT調節作用及其對子宮內膜異位癥發生、發展、浸潤、轉移特點的研究進展進行綜述，為進一步為子宮內膜異位癥的發病機制及治療策略提供重要的理論基礎。

1　EMT的概念及機制

EMT的概念被首次發現在胚胎學領域。它是指細胞從始基與神經嵴脫落并遷移到達既定部位形成中胚層與神經管發揮作用，其定義了一個平穩的發展過程即極化的上皮細胞轉化為高度能動的間質細胞，這使單個細胞突破基底膜，侵襲性生長和區域內外擴散性轉移。此現象同時伴隨有細胞形態與相關基因的改變，其使上皮標記基因如E-Cadherin表達下調，而上皮型鈣黏蛋白的表達缺失與上皮細胞的轉移有關[5]，間質標記基因如纖維連接蛋白 (fibronectin)、波形蛋白 (vimentin)等表達增加、且細胞的運動與侵襲力增強[6]。發生EMT后，上皮細胞可以恢復和重新獲得屬性，而其逆向過程(MET)也有助于在發展過程中組織和器官的形成。在成人組織中，EMT可以重新激活，如在組織損傷后實現傷口愈合。EMT也發生在纖維化等疾病或癌癥的進展中。癌細胞可以通過EMT從原發腫瘤部位解離，通過血液或淋巴轉移，侵入周圍組織，并最終種植于其他部位。轉移性細胞可以通過MET過程重新獲得上皮特性類似于原發性腫瘤細胞[7]。在EMT中，上皮細胞失去細胞間的相互作用，包括粘附連接，緊密連接和橋粒，從而促進細胞發生個體化。EMT還使細胞獲得侵入性，從而降解細胞外基質和重新合成細胞外基質蛋白。EMT的潛在分子和細胞機制，是依賴于生理或病理情況下由復雜的多種細胞外信號、轉錄因子和信號通路形成，其中snail(snail/slug)家族為其主要的轉錄控制因子，此外還有ZEB (ZEB1/ZEB2)和Twist(如Twist1等)家族。

2　Snail的結構及調節機制

2.1Snail結構

Snail第一次被描述是作為中胚層形成的調節器在果蠅中。隨后，snail同系物被發現在從無脊椎動物到脊椎動物，如線蟲、軟體動物和人類的許多物種中。三個snail家族在脊椎動物蛋白質已確定:snail1(snail)，snail2(slug)和snail3(Smuc)，含類似的組織結構，一個高度保守的羧基末端，包含4～6個C2H2鋅指結構和能夠結合到E-box (5′-CANNTG-3′)的目標基因[8]。所有脊椎動物的snail成員的氨基末端包含了SNAG(snail/Gfi)，其能控制轉錄復合物。果蠅中snail不包含SNAG，但它有一個的共同的組成P-DLS-K通過CtBP發揮著抑制功能。在snail中間組成部分，SRD和NES被發現能調節蛋白的穩定性和snail亞細胞定位。

2.2Snail的調節機制

Snail由多種信號通路及調節因子共同作用。在轉錄水平,snail可以被不同的生長因子直接激活啟動子，如TGF-β、FGF2和EGF以及不同的信號分子如ILK、H-ras、v-Akt和NF-κB/p65。在翻譯后水平，snail在細胞核內表達降低的同時細胞質中也迅速被蛋白酶體降解。翻譯后，磷酸化，泛素化，和賴氨酸氧化都能影響snail蛋白穩定性，亞細胞定位和活性。Snail在GSK-3β依賴性磷酸化和β-Trcp介導的泛素化后蛋白酶中表達降低。Snail的兩個磷酸化途徑，一個是蛋白質降解，另一個是亞細胞定位，雙重調節其功能?？梢栽O想GSK-3β和磷酸化的snail結合從而誘導其核表達通過由脯氨酰異構酶PIN1介導的構象改變。隨后磷酸化GSK-3β導致snail與β-Trcp相關結合，從而導致了snail在細胞質中的降解。GSK-3β磷酸化由SCP控制，其可穩定snail蛋白在細胞核。Snail的另一個調節因子是p21激活的蛋白激酶(PAK1)，其磷酸化snail(Ser246)，從而增加snail蛋白積聚于細胞核。此外，磷酸化的snail(Ser11和92)，分別由PKA和絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶CK2介導，能穩定調節snail的功能。此外，Lats2激酶與snail相互作用，直接使snail發生磷酸化在蘇氨酸203殘基，并且維持snail在細胞核且提高其穩定性。

3　Snail介導的EMT相關信號通路

EMT是一個動態的過程，通過引發微環境的改變，包括細胞外基質(如膠原蛋白和透明質酸)和多種分泌因子，如表皮生長因子(EGF)、纖維母細胞生長因子(FGF)、肝細胞生長因子(HGF)、骨形成蛋白(bmps)、轉換生長因子-β(TGF-β)、Notch、Wnt、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和細胞因子。在這些EMT過程中均可發現存在snail的表達，不同的腫瘤細胞中許多信號分子已被證明能誘導snail的表達。

3.1受體酪氨酸激酶(RTKs)信號通路

被HGF、EGF、FGF激活，通過RAS-MAPK或PI3K-Akt途徑導致snail的激活。通過MAPK信號或PI3K一直是必要且充分的在調節EMT與TGF-β結合，同時也參與snail的激活。TGF-β是多功能的細胞因子，能調節細胞增殖、分化和凋亡。它抑制腫瘤發展的早期階段；然而，它促進腫瘤發展當細胞對TGF-β產生抗藥性。Snail在介導腫瘤免疫逃逸中發揮著重要作用。在最后階段，TGF-β能誘導EMT通過依賴Smad上調snail的表達。它也表明TGF-β，通過Smad通路，誘導HMGA2的表達和抑制E-cadherin的表達。Smads和HMGA2共同結合于snail啟動子并誘導snail的表達，抑制E-cadherin表達和促進EMT表型。在TGF-β誘導EMT過程中，snail與SAMD3/4形成轉錄阻遏復合物。這個復合物的靶基因與E-boxes相連并且和Smad結合編碼粘連蛋白如E-cadherin、CAR和閉合蛋白，從而抑制轉錄。Ohlsson Teague等[9]通過基因芯片技術分析異位及在位子宮內膜組織中miRNA表達水平發現，TGF-β可通過靶向作用轉錄因子snail、ZEB1及ZEB2等影響子宮內膜上皮細胞發生EMT，從而可能促進EMs的形成。

3.2Wnt信號通路

β-catenin是Wnt信號通路的關鍵調節分子，β-catenin通過與TCF/LEF結合作為轉錄因子，是誘導上皮細胞發生EMT和循環系統的關鍵。在人類乳腺癌細胞，Wnt信號通路通過激活細胞內蛋白質Axin2的表達導致EMT的發生以及穩定snail的功能。Snail和β-catenin的協同效應為腫瘤細胞提供了生存和侵入的能力。Snail翻譯后穩定由GSK-3β調節。例如，通過刺激LOXL2穩定snail的功能，能阻斷FBXL14與snail的結合。無論是磷酸或非磷酸化形式的snail都可與FBXL14結合，導致snail泛素化和蛋白酶體降解。Snail穩定由TNF-α/NF-κB途徑控制，其阻斷snail的磷酸化和泛素化通過破壞其結合到GSK-3β和β-Trcp。最近，Wnt/Snail的一個新的功能在調節腫瘤進展中被發現。通過β-catenin/TCF4/snail信號通路，Wnt能抑制線粒體呼吸作用通過抑制細胞色素氧化酶(COX)活性和通過增加葡萄糖消耗和乳酸生成誘發糖酵解的發生[10]。近來研究發現在子宮內膜異位癥中，通過激活Wnt信號通路，能誘導上皮細胞表型消化轉化為間質表型，使得在位內膜細胞易于從原發部位發生解離種植其他部位形成內異病灶[11]。

3.3NF-κB信號通路

Li等[12]研究發現，在果蠅中可以直接激活NF-κB同系物Dorsal來激活snail的表達。NF-κB還可以與人類snail啟動子78～194 bp結合，增加snail的轉錄。另外，Akt可以通過直接磷酸化激活IKKα來激活NF-κB信號通路，從而上調snail的表達,而PI3K/AKt通路激活存在于子宮內膜異位癥。AKT(Ser473)表達水平在異位內膜間質細胞中較高,PI3K/AKt過度刺激導致子宮內膜異位間質細胞蛻膜化減少，蛻膜化減少以及IGFBP-1分泌也被觀察到在其他部位的異位內膜間質細胞和子宮內膜異位癥在位內膜間質細胞。子宮內膜蛻膜化是一個重塑事件發生在月經周期的孕酮的分泌階段，以利于子宮內膜胚胎的植入。眾所周知,孕酮和CAMP能減少AKt磷酸化水平和增加核FOXO1的表達水平在正常子宮內膜間質細胞中，有趣的是,抑制PI3K和AKt通路導致核FOXO1和IGFBP1表達水平增加，支持PI3K /AKt途徑參與子宮內膜異位癥中蛻膜反應的減少,為子宮內膜異位癥提供了一個很好的描述特征[13]。

4　EMT在EMs中的表達

子宮內膜來源于間充質中胚層并隨著泌尿生殖系統的發生而發展。通過保留一些間充質來源的印記、子宮內膜上皮細胞可能特別容易回到這個狀態，通過EMT，即破壞上皮的全部極性和建立間充質及細胞的遷移。EMT過程提出了一個強有力的機制即抑制子宮內膜細胞從原發部位游離。作為轉移的重要前提，EMT已經被考慮在相關研究的過程中。因此，阻止轉移發生的早期階段將是研究的關鍵。EMs的發病機制與上皮細胞和間質細胞相關粘附分子密切相關，其中上皮細胞相關蛋白被間質細胞相關蛋白取代是形成EMT的關鍵。作為上皮細胞的標志粘附分子E-cadherin，其下調可能是一個分子機制，它能使子宮內膜細胞從原始部位分離、粘附、侵襲、種植盆腔形成子宮內膜異位病灶。然而近來的研究表明不是細胞間粘附能力的下降導致轉移，而是E-cadherin表達的缺失，它能通過激活特定的下游信號轉導途徑來誘導刺激，即snail的C2H2-型鋅指結構的高度保守的羧基末端可與E-cadherin調節元件E-box結合，充當轉錄抑制因子在轉錄水平上抑制E-cadherin的表達，細胞膜上的E-cadherin表達下調、缺失、錯位能引起胞質中β-catenin的增加，從而使β-catenin易至胞核促進細胞增殖和EMT。E-cadherin與子宮內膜異位癥的關系可被RT-PCR利用退化的引物確定。有研究[14]發現在人類子宮內膜細胞中，snail表達的上調導致E-cadherin表達缺失，使子宮內膜上皮細胞之間以及子宮內膜上皮細胞與細胞外基質之間的粘附作用降低，細胞的侵襲能力增強，使得內膜細胞易于從在位解離、脫落并侵襲、種植于其他部位形成內異病灶，因此E-cadherin表達的缺失可能是使子宮內膜細胞侵襲植入盆腔的本質。Shaco Levy 等[15]發現在EMs患者的在位子宮內膜中E-cadherin周期性表達的消失，而且強度低于正常子宮在位內膜，提示E-cadherin的表達異?？赡芘c子宮內膜異位癥有關。Chen等[16]研究提示在分子水平上調控上皮標志蛋白的轉錄因子snail表達上調抑制了上皮標志蛋白的表達，使得子宮內膜細胞的遷移和侵襲轉移能力增強。劉杰等[17]研究表明在EMS患者的異位內膜組織和在位內膜組織中，上皮標志物E-cadherin表達降低而間質標志物vimentin表達升高，提示子宮內膜細胞可能存在EMT過程。Bartley等[18]研究表明EMT可能在子宮內膜異位癥和子宮內膜有著不同的調節機理，在子宮內膜異位癥和子宮內膜中的相關蛋白的表達如E-cadherin、snail等，其中E-cadherin強表達于上皮細胞，但單個E-cadherin陰性細胞經常出現在子宮內膜異位癥，與子宮內膜比在子宮內膜異位癥snail表達上調。因此未來的研究應該進一步闡明 EMT在子宮內膜和子宮內膜異位癥中的調控。

5　展望

關于EMT研究的共同特點是其能下調E-cadherin的表達或抑制其功能，因此研究EMT的作用是基于E-cadherin表達的缺失，而snail過表達與E-cadherin表達降低密切相關，同時與正常子宮內膜相比子宮內膜異位灶的上皮和基質細胞中snail表達升高，因此可通過研究核轉綠因子snail的表達情況來實現。雖然有許多研究得到了關于snail信號通路的相關實驗數據，但snail作為轉錄抑制因子，對其轉錄調控的直接靶點以及相關的上游和下游信號傳導通路尚需進一步研究。因此， 子宮內膜異位癥的研究仍任重道遠，但這也勢必成為子宮內膜異位癥侵襲、轉移機制研究的新熱點。

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(責任編輯：況榮華)

2015-09-02

R711.32

A

1009-8194(2016)06-0104-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.06.038