細胞因子調控子宮內膜異位癥發病的研究進展

戎蓓蕾 趙曉麗 夏天

子宮內膜異位癥，簡稱為內異癥(endometriosis，EMs)，指具有活性的子宮內膜組織(腺體和間質細胞)在子宮腔被覆內膜以外的部位生長、浸潤而引起的一種具有惡性生物學能力的良性病變[1,2]。主要的臨床表現為繼發性、進行性加重的痛經，慢性盆腔疼痛及不孕等。有數據表明，EMs的高發人群為育齡期女性，發病率為10%～15%[3]，并且隨著時代的發展，發病呈現出年輕化及逐年上升的趨勢。有關EMs的研究最早可追溯到1860年，但截至目前，異位的子宮內膜組織是如何逃避機體正常的免疫監視，在缺氧的微環境下實現黏附、侵襲和血管再生的機制，至今尚未明確[4,5]。目前認可度較高的學說有經血逆流學說、體腔上皮化生學說、免疫學說及干細胞學說[6]，但并未有任何一個學說能夠完全解釋其發病機制，有待于我們進一步的深入研究。細胞因子(cytokine,CK)主要是免疫原、絲裂原或其他刺激劑誘導多種細胞產生的低分子量可溶性蛋白質，是一類可與自身或者鄰近的細胞產生多種生物學效應的多肽物質，具有調節固有免疫和適應性免疫、造血、細胞生長以及損傷組織修復等多種功能。機體中的細胞因子之間相互作用，相互影響，通過旁分泌、自分泌等方式在體內發揮作用，參與人體多種重要的生理功能。有研究結果顯示，EMs患者的血清以及腹腔液中的細胞因子的含量與正常人群相比有顯著差異[7]。近年來，隨著分子生物學的迅速發展，越來越多的研究表明，EMs與細胞因子的含量存在一定的相關性，細胞因子在EMs的發生發展過程中發揮著重要作用[4-7]。本文現將細胞因子調控EMs發生發展的機制綜述如下。

1 白細胞介素-1(interleukin 1，IL-1)

IL-1主要由巨噬細胞和單核細胞產生，主要有IL-1α和IL-1β兩個激動因子以及受體拮抗因子IL-1R。IL-1是一種非特異性的免疫效應物質，可激活淋巴細胞，趨化中性粒細胞，使病損部位炎癥細胞因子聚集。IL-1R與配體相結合形成復合物，形成TIR結構，該結構可以募集髓樣分化因子(myeloid differentiation primary response gene 88,MyD88)繼而構成低聚物,MyD88募集白細胞介素-1受體相關激酶(interleukin-1 receptor-activated protein kinase,IRAK),IRAK分子經過磷酸化、泛酸化等募集腫瘤壞死因子受體相關因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6),TRAF6被激活后導致TAK1分子的活化，激活下游蛋白激酶IKK/MKK/MAPK，作用于AP-1及NF-κB，調控炎性反應基因的表達[8]。有研究報道IL-1β可以刺激成纖維細胞、表皮角化細胞以及血管平滑肌細胞等分泌大量的細胞間黏附分子(intercelluar adhesion molecular,ICAM-1)，而ICAM-1的活躍表達，可以促進異位子宮內膜細胞的侵襲與黏附功能。IL-1β通過激活p38-MAPK途徑，對單核細胞趨化蛋白MCP-1的分泌起到促進作用，進而加劇了局部的炎癥微環境，同時加快異位子宮內膜細胞的黏附及種植進程[9]。在對EMs基質細胞進行研究中發現，IL-1β可通過介導部分NF-κB和JNK通路，誘導細胞成纖維化發展，從而加重EMs患者盆腔黏連的情況[10]。IL-1β可以增強基因轉錄起始區上游NF-κB位點磷酸化的功能，啟動IL-8、RANTES基因的轉錄，使EMs患者在位及異位內膜IL-8、RANTES高表達，其趨化中性粒細胞及巨噬細胞等，引發盆腔微環境的改變，從而釋放更多炎性細胞因子，形成一種惡性循環，促進異位病灶的侵襲及種植，進而加速EMs的發生與發展[11]。IL-1β可以提高基質金屬蛋白酶-3(matrix met alloproteinase,MMP-3)的表達水平，可促進細胞突破基質及血管壁的轉移，促進新生血管的生成，從而有利于異位病灶的黏附及種植。IL-1可以激活T細胞，刺激單核巨噬細胞分泌趨化因子，刺激血管內皮細胞的表達，對于EMs的發生發展起推動作用。過量表達的IL-1β可以通過p38MAPK通路促進異位間質細胞中環氧化合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表達，間接促進血管內皮生長因子的表達，同時COX-2在前列腺素(prostaglandin,PG)的合成中起到重要作用，引起疼痛的產生。

2 核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)

NF-κB為細胞內多條信號通路轉導途徑的交匯點和重要的轉錄因子，是由NF-κB Rel蛋白家族中的兩個亞單位P50和RelA(p65)構成的二聚體復合物，在EMs的發展過程中起著宏觀調控的重要作用。正常情況下，細胞質中的NF-κB與其抑制劑IκB-α結合，形成1個無活性的三聚體，然后以三聚體形式存在于細胞中[12]。當受到多種因素刺激時可以通過多條信號通路使IκB磷酸化、泛素化并降解，NF-κB被攝取釋放，從而啟動一系列免疫相關基因的轉錄程序，引發炎性細胞因子表達水平的上調，募集大量炎性細胞浸潤，有利于異位病灶的形成。NF-κB活化后與核內DNA結合，后與多種炎性細胞因子啟動子區域中κB序列結合，促進TNF-α、MMPS、MIF等細胞因子表達，參與啟動并調節機體免疫和炎性反應、細胞的增殖及凋亡，為EMs的發生發展創造條件[13]。NF-κB在正常子宮內膜組織中微弱表達,而NF-κB在EMs患者在位及異位內膜中表達水平異常增高，說明在EMs患者內膜細胞中的NF-κB被異常激活，NF-κB可調控趨化因子及血管生長因子等基因轉錄，進而對異位子宮內膜的侵襲、黏附及血管生成具有促進作用。NF-κB被異常激動后會影響子宮內膜異位癥中多種細胞因子的表達，升高的細胞因子水平會進一步上調IL-10的表達水平，進而激活MMPs，導致細胞外基質的過度降解和新生血管的生成，提高異位內膜組織的黏附力及侵襲力[14]。

3 腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)

TNF-α是一種主要由巨噬細胞和單核細胞產生的促炎細胞因子，參與于免疫應答之中，對于炎性反應的發生、新生血管的生成、間質細胞的增殖等起到促進作用[15]。研究表明，腹腔液中TNF-α的水平與EMs的嚴重程度存在一定的相關性[15]。TNF-α在低表達時主要表現為免疫調節作用，高表達時即引發病理性損傷，誘導炎性細胞因子及趨化因子的聚集與釋放，促進內膜細胞組織的增殖及新生血管的生成等，推動異位病灶的形成與發展。TNF-α可以加重IL-8等炎性因子對于內膜間質細胞的損傷，從而對內膜腺體的侵襲起到了促進作用[16]。同時TNF-α促進間質細胞中IL-8的分泌，還可以促進血小板凝集因子(platelet activating factor,PAF)的生成，進而促進血管的再生。EMs發生時，TNF-α過度表達，細胞內蛋白質磷酸化和脫磷酸化，激活核轉錄因子NF-κB，NF-κB被活化后調控下游靶基因，又可以促進炎性細胞因子的表達，從而加重EMs的炎性反應。TNF-α可以通過NF-κB信號通路提高細胞凋亡抑制蛋白(cellular inhibitor of apoptosis protein,cIAP)在異位子宮內膜細胞中的表達，從而抑制細胞凋亡，促進細胞增殖，進而加速EMs的發展[17]。TNF-α能夠促進異位子宮內膜組織IL-6的釋放，促進異位子宮內膜細胞的增殖以及盆腔的黏連發展。TNF-α能夠促進異位內膜細胞的單細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的釋放，促進異位內膜細胞及基質細胞的增殖，炎癥細胞的浸潤，使得局部的炎性反應加重，利于異位病灶的形成[18,19]。TNF-α可以激動小膠質細胞內的谷氨酰胺攝取蛋白(glutamate uptake protein,GLT-1)的表達，增強神經元興奮的電信號的頻率，降低中樞神經的痛覺閾值，從而使EMs患者產生痛感[20]。

4 血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)

新生血管的形成是異位子宮內膜成功種植的重要前提，VEGF對于血管的生成有著直接或間接的調控功能。VEGF為目前最強效的促血管生成的細胞因子，EMs患者的血清和腹膜組織中VEGF濃度明顯升高，促進血管內皮細胞的增殖與分化，增加血管壁的通透性，利于新生血管的生成及異位病灶的生長，擴大了病灶的范圍和浸潤深度[21]。高表達水平的VEGF在自分泌和旁分泌的作用下，可以促進異位病灶新生血管的形成，有利于其種植在盆腔及腹腔內的其他部位，可使流入腹腔的內膜碎片附著在其他臟器或者腹膜表面形成新生血管,有利于以異位子宮內膜細胞的種植和存活，同時這種情況促使VEGF表達水平增高，從而形成一個惡性循環。VEGF對誘導血管內皮細胞有絲分裂具有高度特異性，可以促進血管生成和內皮細胞增生；可以趨化中性粒細胞和巨噬細胞使其釋放血管生成因子間接促進血管生成；增加血管壁通透性，為新生血管提供基質成分；增加重組人尿型纖溶酶原激活劑等，促進內皮細胞表達組織因子，改變細胞外基質成分，促進新生血管形成[22]。使用VEGF-A抑制劑對子宮內膜異位癥模型大鼠進行干預，凋亡相關因子指標發生改變，促進了內膜組織的凋亡，間接反映了VEGF有利于子宮內膜組織的增殖與分化。

5 單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)

研究顯示，MCP-1的表達水平與EMs的發展階段呈正相關[23]。MCP-1在異位內膜組織表達增強，而在在位內膜組織表達降低[23]。MCP-1可以分泌多種生長因子，趨化單核細胞及纖維細胞，對整合素依賴性細胞的黏附具有促進作用，促進細胞成纖維化，利于盆腔的黏連形成，加速EMs的進一步發展[24]。MCP-1可以和血中的單核巨噬細胞結合，誘導其活化，參與機體免疫應答，逆流的子宮內膜的黏附以及炎性細胞的浸潤，使得子宮內膜細胞侵襲到其他部位；腹腔中的巨噬細胞表達水平增加，可以分泌促進血管生成相關因子，另外MCP-1濃度的升高也可以刺激異位內膜間質細胞的形成，提高異位內膜的植入速度，從而加速異位病灶的形成和發展。MCP-1可趨化單核細胞活化為巨噬細胞，從而導致腹腔液中巨噬細胞的數量增加及活性增強，而巨噬細胞分泌的細胞因子又可促進異位間質細胞分泌更多的MCP-1，形成一個惡性循環。過表達的MCP-1可導致異位內膜細胞反流至腹腔中,引起腹腔內局部組織中MCP-1濃度上升，腹腔內過多的巨噬細胞得到趨化激活,從而產生多種可參與細胞侵襲、粘附及血管形成的細胞因子。MCP-1可促進MMP-2的表達，激活PI3K/Akt、ERK1/2信號通路，從而促進內膜間質細胞的增殖與侵襲。

6 轉化生長因子β(transforming growth factor-beta，TGF-β)

研究數據顯示，在EMs患者的腹膜、血清以及腹腔液中，TGF-β1表達水平增加[25]。TGF-β可增強OCT4、N-鈣黏蛋白及Snail蛋白的功能，刺激子宮內膜細胞的遷移及侵襲，誘導EMs的發生及發展[26]。TGF-β1可以通過增加DNA結合抑制劑1(ID1)的表達上調VEGF的表達水平，激活腹膜間質細胞中的VEGF-A的表達，維持病變的血管化[27]。TGF-β表達的阻斷會導致與間質細胞轉化相關的分子標志物的表達下調，降低腹膜的黏連度[28]。TGF-β可以誘導蛋白激酶受體2(protease activated receptor 2,PAR2)月經期的表達增加，從而有利于逆行的內膜細胞在腹腔種植。TGF-β1表達水平上調，導致VEGF啟動子結構的熒光素酶活性增加，共同促進子宮內膜基質細胞中的VEGF的表達，進而促進EMs的發展[29]。TGF-β1能促進纖溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)的表達，導致纖溶系統的局部紊亂，同時TGF-β1和IL-13的相互作用，共同對盆腔黏連的形成起到推動作用。TGF-β1 激活 TGF-β/Smad 通路，能夠形成利于異位病灶發展的腹腔微環境，從而使TGF-β1促進細胞外基質的沉積，纖維蛋白的生成及纖維母細胞的增生，進一步加重盆腔黏連情況。低氧的微環境下，TGF-β1分泌增加，提高整合素介導的細胞間的黏附作用，促進異位子宮內膜細胞的侵襲與黏附[30]。TGF-β可以抑制NK細胞、巨噬細胞等細胞活性，同時還可通過Fas途徑誘導T細胞凋亡，從而有利于異位內膜細胞的黏附及種植。TGF-β可通過改變PMC破壞腹膜結構的完整性，導致腹膜纖維化的形成，利于異位病灶的生長。

7 缺氧誘導因子-1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)

有研究數據表明，異位子宮內膜組織中的HIF-1α的蛋白含量明顯高于正常在位子宮內膜組織；異位子宮內膜間質細胞組織中的HIF-1α基因表達是正常子宮內膜間質細胞的2～3倍[31]。EMs早期新生血管還未形成，血液供應不足，導致機體處于缺氧狀態，這種缺氧微環境，激活HIF-1α的表達，HIF-1α可與CD105啟動子上的反應元件結合，加速VEGF的高表達，進而加速了新生血管的形成，利于異位子宮內膜的種植與存活。在缺氧的微環境下，EMs患者在位內膜間質細胞遷移、侵襲能力明顯增強，利用SiRNA轉染沉默HIF-1α表達水平可以減弱細胞的遷移、侵襲能力，間接說明高表達的HIF-α對于細胞的黏附與侵襲呈正相關關系。在位及異位子宮內膜細胞中均可發現HIF-1α的過度表達。HIF-1α可以誘導子宮內膜細胞的上皮-間充質轉化，增強血管內皮生長因子的表達。另外，HIF-1α可以結合于miR20a的啟動區，激活miR20a轉錄，而二者的表達可以下調雙特異性磷酸酶2(dual-specificity phosphatase-2,DUSP2)的表達水平,DUSP2下調導致IL-6表達增加，IL-6進一步誘導信號轉錄及激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3,STAT3),減少caspase-3的活化，從而促進內膜細胞的增殖，減少細胞凋亡[32]。HIF-1可以結合于VEGF基因啟動子區的低氧反應元件(hypoxia response element，HRE),直接激活VEGF進行轉錄，從而促進血管生成[30]。另外，HIF-1α可活化β-catenin/TCF通路，增強VEGF基因的表達，間接促進新生血管的形成。缺氧微環境下，HIF-1α結合于瘦素啟動子區，參與瘦素轉錄的過程，上調瘦素表達水平，瘦素是一種有效的血管生成因子，高表達的瘦素促進新生血管的生成，利于異位內膜細胞的增殖與分化。在一項研究中發現，在缺氧的狀態下，子宮內膜間質細胞上調HIF-1α的表達水平，可以激活自噬通路，加速間質細胞的遷移和侵襲[33]。數據顯示，HIF-1α的抑制劑棘霉素能夠降低抗凋亡蛋白的表達，從而加快細胞凋亡，這也從側面說明HIF-1α的高表達水平能夠起到抑制細胞凋亡的作用，進而加快內膜細胞的分化[34]。

8 巨噬細胞移動抑制因子(macrophage migration inhibition factor,MIF)

研究表明高濃度MIF使得巨噬細胞聚集在異位內膜細胞組織的周圍,增強腹腔炎癥環境,并且促進其他炎性因子聚集。MIF的高表達使得異位內膜組織具有很強的黏附及侵襲能力,易于在盆腹、腹腔及腹膜進行進一步種植。細胞遷移是多種生理病理過程的前提，細胞的遷移受到細胞骨架重構、黏著斑及胞外信號通路等多種過程的精密調控，其中Rho家族GTP酶(Rho family of GTPases)在細胞遷移信號傳導通路網絡中發揮著重要的協調作用，MIF通過失活巨噬細胞胞膜上的Rho-GTP酶,從而抑制巨噬細胞的遷移活動,使腹腔液中巨噬細胞的運動速度顯著下降,巨噬細胞被滯留于局部,同時MCP-1 的趨化作用也起到了重要的協同作用，使巨噬細胞在腹腔液中聚集。MIF表達水平與巨噬細胞運動速率間呈負相關,表明MIF表達水平越高,巨噬細胞遷移速率被抑制越顯著,其被滯留的幾率越高。MIF還具有促進血管生成、活化巨噬細胞的作用，活化的巨噬細胞分泌功能增強,其分泌的大量促炎性介質和細胞因子，炎癥細胞的浸潤利于異位內膜組織的增殖，同時MIF濃度升高進一步活化巨噬細胞，形成一個惡性循環。MIF可明顯增強基質金屬蛋白酶分解細胞外基質的生理功能，進而有利于異位子宮內膜組織的侵襲及黏附。另外，MIF可抑制P53的表達水平，進而抑制細胞凋亡，間接說明MIF可促進內膜組織的增殖與分化。

綜上所述，EMs發病機制十分復雜，有多個細胞因子網絡參與其中，這些細胞因子之間相互影響，相互作用，并參與多條細胞通路，彼此之間的聯系是密不可分的[35]。正常狀態下，體內的細胞因子是處于一種平衡狀態，一旦平衡被打破，這些細胞因子就會發揮瀑布式效應，從而導致一系列的癥狀產生。IL-1、NF-κB、TNF-α、VEGF、MCP-1、TGF-β、HIF-1及MIF通過調控子宮內膜細胞增殖與凋亡的失衡、炎性反應的發生、新生血管的生成、子宮內膜間質細胞的侵襲與黏附等參與EMs的發生發展。細胞因子直接或間接影響EMs的發生發展，一方面直接促進異位內膜細胞的侵襲及種植；另一方面可以通過激活其他細胞因子的釋放而改變局部的細胞環境，從而加速EMs的形成進程。但目前對于細胞因子及機制的相關研究與EMs的關系仍研究的不夠透徹，有待于進一步的探討。子宮內膜異位癥的存在嚴重影響著女性的身心健康，降低生活質量，對家庭及社會產生一系列的負面影響，對細胞因子的進一步深入研究有望為未來EMs的治療提供新的思路。