巨噬細胞與子宮內膜異位癥關系的研究進展

廖婷婷 林燕燕 周 彤 許張曄

子宮內膜異位癥是一種慢性、炎癥性婦科疾病，影響5%～15%的育齡女性，其病理特征是子宮腔外基質和子宮內膜腺體的生長[1]。病變部位多樣，可見于卵巢、盆腔腹膜、直腸陰道隔膜、肺、輸尿管、甚至大腦[2]。常見臨床癥狀為慢性盆腔疼痛、痛經、性交困難、早產、不育等。由此導致的身體不適、工作天數的減少、外科手術干預和頻繁使用輔助生殖技術消耗了高昂的社會成本[3]。因此，子宮內膜異位癥是亟待解決的醫學難題，關于其發病機制當前有許多理論，包括：①上皮細胞和基質細胞通過輸卵管到達腹膜，然后擴散并植入腹膜腔內[4]；②組織化生；③遷移到異位部位的子宮內膜干細胞；④表觀遺傳變化導致促炎微環境；⑤環境有毒物質對女性生殖系統造成內分泌干擾。然而，這些理論還是無法解釋某些現象。例如有90%的女性發生經血逆流，但只有10%患者發生子宮內膜異位癥[5]。這表明有遺傳、免疫、生化因素導致疾病的發展。近年來，許多研究者試圖闡明免疫系統在子宮內膜異位癥中的作用，并且已經報道了幾種免疫的現象。免疫穩態被干擾可以使異位子宮內膜組織植入、增殖和血管發生[6]。巨噬細胞可能通過影響腹膜炎性因子，如單核細胞趨化蛋白(monocyte chemotactic protein，MCP)、纖溶酶原激活物、黏附分子、血紅素加氧酶、細胞因子和環加氧酶COX-2起作用[7]。本文將從巨噬細胞的數量變化、功能變化、細胞因子的變化3個方面來闡述巨噬細胞是如何參與異位子宮內膜的生長和發展。

一、巨噬細胞的來源及極化

巨噬細胞(macrophages)的表面有很多皺壁和偽足，內含溶酶體和其他細胞器，具有較強的吞噬能力。巨噬細胞代表先天免疫系統的一個整體部分，是正常穩態的關鍵細胞[8]。單核細胞從骨髓釋放,遷移到身體的大部分組織后再分化為成熟的巨噬細胞。巨噬細胞極化為不同功能狀態的類型。

巨噬細胞具有顯著的可塑性，它可以隨著周圍環境的變化而改變自己的形式和功能。根據周圍環境的不同，巨噬細胞一般分為活化的M1型和活化的M2型。組織炎癥的程度取決于促炎性M1巨噬細胞和抗炎性M2巨噬細胞之間的平衡[9]。M1巨噬細胞由IFN-γ和LPS刺激極化后產生，而M2a巨噬細胞通過IL-4或IL-13刺激后極化形成，而M2b巨噬細胞由IL-1β或LPS刺激后極化形成。暴露于IL-10、TGF-β或糖皮質激素則會產生M2c巨噬細胞[10]。極化后的巨噬細胞也可產生大量細胞因子，M1巨噬細胞可產生大量促炎性細胞因子，如TNF-α、COX-2、IL-6、NO、ROS等。相反，M2巨噬細胞可產生大量的IL-10、IL-4受體，發揮出抗炎和組織修復作用。

二、子宮內膜異位癥時巨噬細胞的變化

1.巨噬細胞數量和功能改變：子宮內膜異位癥是一種慢性炎癥疾病，具有抗炎功能的巨噬細胞數量的改變勢必會對其產生影響。有研究者研究了巨噬細胞和子宮內膜細胞的相互作用誘導子宮腺肌病中的上皮-間充質轉變樣過程，發現巨噬細胞的數量多少會影響此過程[11]。Gou等研究了22例深部浸潤性子宮內膜異位癥患者與14例正常人子宮內膜組織和基質細胞，發現前者的巨噬細胞數量多于正常組，且巨噬細胞已經發生極化。被募集到異位部位的巨噬細胞反過來可以促進異位子宮內膜基質細胞的增殖和侵襲[12]。子宮內膜異位癥患者除巨噬細胞數量增多外，關鍵是其吞噬功能的減弱，給異位內膜提供了良好的微環境。Qing等研究阿魏酸(ferulic,FA)、川芎嗪(ligustrazine,LZ)和四氫巴馬汀(tetrahydropalmatine,THP)對異位子宮內膜的療效，將子宮內膜異位癥大鼠隨機分為5組:第1組用0.5%羧甲基纖維素鈉處理作為陰性對照;第2組接受了治療，以孕三烯酮0.500mg/kg 每天作為陽性對照進行給藥; 3～5組為實驗組(FA+LZ+THP)分別為0.045、0.090和0.180mg/kg每天進行給藥，對它們灌胃(FA+LZ+THP)4周，測定腹腔巨噬細胞活性的增殖和吞噬能力。結果表明，FA+LZ+THP治療組腹腔巨噬細胞吞噬功能增強，內膜細胞增殖無變化。實驗組的異位子宮內膜生長受到限制，這個研究從側面反映了巨噬細胞的吞噬能力減弱促進了子宮內膜的生長[13]。同時，有研究還評估了子宮內膜異位癥組和對照組的腹膜巨噬細胞，發現子宮內膜異位癥組的巨噬細胞吞噬能力低于對照組[14]。

2.巨噬細胞亞型的轉換：在慢性炎癥條件下，體內巨噬細胞表型的改變已被認為是異物逃避免疫監視的一種方式。M1和M2巨噬細胞的異常分布可能有助于子宮內膜異位癥的發展，維持異位細胞生長。Takebayashi等[15]對36例子宮內膜異位癥患者和37例無子宮內膜異位癥患者進行分析，對子宮內膜組織連續切片，并用CD68(泛巨噬細胞標志物)和CD163(M2巨噬細胞標志物)進行免疫染色。他們發現子宮內膜異位癥組CD68陽性細胞數明顯高于對照組，M2巨噬細胞在整個月經周期中子宮內膜異位癥組明顯低于正常組M2巨噬細胞。有研究者卻認為M2巨噬細胞過多才會導致子宮內膜異位癥的發展，研究者將子宮內膜組織移植到表達巨噬細胞特異性綠色熒光蛋白(green fluorescent protein，GFP)的免疫缺陷小鼠中。盡管GFP陽性巨噬細胞的數量在移植后4、7、10和14天的病變中相似，但它們的表面炎性標志物隨著時間的變化發生改變。炎性標志物與從經典M1巨噬細胞活性到替代M2譜的轉變一致，其與最初急性炎癥的組織學標志相關[16]。另一方面，子宮內膜異位癥的發展也是組織修復和纖維發生不斷反復的過程，M2巨噬細胞的浸潤逐漸增加，導致病變進一步發展。Duan等[17]進行了3個小實驗，在實驗1中，連續收集來自具有誘導的子宮內膜異位癥的雌性小鼠的子宮內膜異位組織樣品以評估巨噬細胞在纖維發生中的作用。在實驗2和實驗3中，CD11b啟動子控制下表達人白喉毒素受體的雌性轉基因小鼠，在誘導子宮內膜異位癥后通過白喉毒素注射消耗巨噬細胞，實驗3還在巨噬細胞耗盡后進行不同巨噬細胞亞群的過繼轉移。他們發現伴隨進行性上皮間質轉化過程中，M2巨噬細胞不斷的增加，導致M1和M2巨噬細胞的異常分布。總的來說，巨噬細胞亞型轉換分布異常，促進了子宮內膜異位癥的進一步發生。

三、子宮內膜異位癥時巨噬細胞相關因子的變化

1.巨噬細胞分泌因子的增加：隨著巨噬細胞數量不斷增多，分泌的細胞因子和促炎因子的量也顯著上升，從而促進異位內膜的黏附、侵襲等[18]。IL-1β和TNF-α是眾所周知的促炎因子，有研究發現在子宮異位內膜細胞和單核-吞噬細胞體外共培養體系中，可顯著促進IL-1β和TNF-α的分泌。促炎細胞因子IL-1β或TNF-α可通過p38 / ERK1/ERK2信號通路協同促進ESCs中IL-8和VEGF的表達，最終促進子宮內膜異位癥新生血管的生成[19]。 Nematian等通過質粒轉染子宮內膜異位癥患者血清，發現miRNA 125b水平與TNF-α，IL-1β和IL-6呈正相關，而miRNA Let-7b水平與TNF-α呈負相關。同時用miRNA 125b模擬物或Let-7b抑制劑轉染的巨噬細胞中，TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8顯著上調[18]。巨噬細胞和子宮內膜基質細胞(endometrial stromal cells，ESCs)的共培養單位中，IL-10水平也出現升高現象。在IL-10協同作用下，異位病灶的生長、黏附和深部浸潤明顯增加。有研究者通過在小鼠模型中證明了IL-10和子宮內膜異位的關系[20]。IL-17A是一種有效的血管生成和促炎性細胞因子，有報道M2巨噬細胞產生大量的IL-17A，通過激活分子伴侶介導的自噬從而抑制細胞凋亡，使得異位內膜細胞逃過人體免疫系統，維持異位子宮內膜存活[21]。Ahn等[22]通過研究發現組織固有免疫細胞是子宮內膜異位癥患者的IL-17A的來源，IL-17A具有通過VEGF和IL-8介導的途徑增強病變的血管形成的潛力。它有可能通過刺激子宮內膜異位病變細胞，產生趨化因子如G-CSF、CCL11、CXCL1、CX3CL1，從而通過募集免疫細胞來促進炎癥發生。

2.巨噬細胞抑制因子(macrophage inhibitor，MIF):MIF由異位子宮內膜細胞釋放，消除了糖皮質激素對單核細胞分泌TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8的抑制作用，這些細胞因子是免疫和炎性反應的重要誘導因子。Zhang等[23]將育齡期女性分成子宮內膜異位組(n=55)和對照組(n=47)，用刮宮術獲得不同時期的內膜組：子宮內膜異位增殖期(n=26)、子宮內膜異位分泌期(n=29)、對照增殖期(n=24)和對照分泌期(n=23)。研究發現MIF可能在子宮內膜異位癥疼痛和不孕癥中起作用，并且是通過抑制巨噬細胞遷移的途徑產生的影響。同時，有研究者使用MIF基因敲除模型和子宮內膜異位癥的對照小鼠模型，將子宮內膜組織注入腹腔并允許植入和生長，結果顯示MIF缺失顯著減緩子宮內膜組織向腹膜宿主組織的生長速度，導致子宮內膜植入物數量和大小也顯著減少。MIF基因缺失通過下調VEGF、COX-2，Bcl-2等因子，導致異位子宮內膜組織明顯的萎縮和壞死[24]。

3.趨化因子：有研究報道子宮內膜異位癥環境中產生的趨化因子可能會形成級聯反應，加速白細胞向子宮內膜異位癥患者腹腔內的募集。例如FKN是一種特異性趨化因子，能夠吸引和激活單核-吞噬細胞。在位ESCs分泌的FKN可以改變巨噬細胞分泌IL-10和IL-12的釋放,打破了IL-10和IL-12之間的平衡。此外，FKN可誘導巨噬細胞M2極化，使CD86表達下調。 FKN可以通過激活p38MAPK和整合素β1信號通路，增加基質金屬蛋白酶9的表達，降低金屬蛋白酶組織抑制因子1(tissue inhibitor of metalloproteinase1,TIMP1)和金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase2，TIMP2)的表達，進而增強了ESCs的侵襲性[25]。單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein -1,MCP-1)是另外一種趨化因子，它能吸引和激活巨噬細胞的趨化因子。MCP-1在子宮內膜異位癥患者的腹膜環境中升高，刺激巨噬細胞分泌生長因子和細胞因子，維持異位內膜組織生長和促進病變的進一步發展。

四、子宮內膜異位癥時巨噬細胞與其他因素相互作用

1.吲哚胺2,3-雙加氧酶-1(indoleamine 2,3-dioxygenase-1，IDO1):吲哚胺2,3-雙加氧酶-1是色氨酸沿犬尿酸途徑分解代謝的限速酶，其高表達能導致微環境的免疫耐受。Xun等用質粒轉導異位子宮內膜細胞和在位子宮內膜細胞上調IDO1，并使其與巨噬細胞共培養48h。與在位子宮內膜細胞比較，異位子宮內膜細胞共培養的外周血單核細胞驅動的巨噬細胞表現出較低的吞噬能力， ESCs增殖能力顯著增強。Mei等發現通過激活IL-33，異位ESCs中IDO1表達的增加減弱了巨噬細胞的吞噬能力。綜上所述，受IDO1激活的巨噬細胞可促進逆行子宮內膜組織的存活，并參與子宮內膜異位癥的發病機制。

2.巨噬細胞和 NK細胞之間的關系:子宮內自然殺傷細胞(natural killer cell，NK)是正常子宮內膜中主要的白細胞群，在月經周期中，NK細胞水平是變化的，NK細胞功能障礙有助于月經期子宮內膜碎片回流腹腔的免疫逃逸，導致子宮內膜異位癥。Yang等[20]通過體外模擬異位微環境，發現巨噬細胞與ESCs之間的相互作用可能會通過刺激IL-10和TGF-β的分泌來下調NK細胞的細胞毒性，并進一步觸發異位片段的免疫逃逸，促進子宮內膜異位的進一步發生和發展。

3.巨噬細胞鐵超載:月經期間，逆流的經血使得血紅素過量和鐵超負荷，并進一步通過核因子激活誘導細胞損傷和增加促炎性基因的表達，引起氧化損傷和炎性反應；同時涉及腹膜巨噬細胞時，使其清除異物功能減弱，從而促進了子宮內膜組織的存活。在芬頓反應(Fenton reaction)中，超載的鐵可以作為催化劑，當巨噬細胞的鐵代謝在子宮內膜異位癥中增強時，通過產生大量的活性氧來增強氧和氮的毒性，從而誘導細胞氧化損傷。在女性子宮內膜異位癥的腹腔液中過量的NO可能在鐵超負荷誘導的線粒體和死亡受體凋亡途徑中起作用以促進子宮內膜異位癥的進展。

4.巨噬細胞促進新生血管的生成：在人類子宮內膜和淺表子宮內膜異位病變中，表達CD163+/CD206+的巨噬細胞能分泌基質金屬蛋白酶27，巨噬細胞浸潤的嚴重性與基質金屬蛋白酶27表達相一致[23]。同時，巨噬細胞能分泌表達GM-CSF和GM-CSFR mRNAs，其中GM-CSF通過自分泌或旁分泌循環誘導子宮內膜異位癥的增殖，經Stat3通路的激活，促進新生血管的生成。有研究者通過熒光激活細胞分選檢測巨噬細胞表型，并通過酶聯免疫吸附測定法測定趨化因子的分泌，發現巨噬細胞能促進內皮細胞遷移和新生血管形成。

五、展 望

綜上所述，免疫系統的巨噬細胞與子宮內膜異位癥存在顯著性關系。NK細胞功能的下調和巨噬細胞分化的異常導致免疫監視功能下降，IDO1表達的上升和逆流經血引起的巨噬細胞鐵超載減弱了巨噬細胞吞噬能力，以上兩點造成了子宮內膜碎片逃脫免疫監視。異位癥環境中產生的趨化因子加劇免疫細胞的募集，隨著巨噬細胞數量的增多，分泌因子和MIF打破病灶處促炎和抗炎的平衡，引起了子宮內膜異位癥。同時，巨噬細胞分泌金屬基質蛋白酶等促進新生血管的生成，促進了內異癥的發展。但是，巨噬細胞造成子宮內膜異位癥的具體機制尚未闡述清楚，還需進一步探究。