信號通路調控子宮內膜異位癥的研究進展

謝韜，曾薇薇，陸齊天，周華

子宮內膜異位癥（endometriosis，EMs）是指有活性的子宮內膜組織（腺體或間質）種植在子宮體以外的部位并反復出血的一種疾病。臨床上常表現為漸進性加重性痛經、難治性不孕，且極易復發等特點，嚴重影響患者的身心和生殖健康[1]。近年研究表明EMs 的發生發展與異位子宮內膜細胞在組織器官間的變化運動密切相關[2]。具體的病理機制概括：異位內膜細胞經過上皮間質轉化、黏附侵襲、血管生成過程最終導致異位病灶的形成，其中不同的信號通路在具體的某一階段發揮主要的調節作用，現從上述過程進行綜述。

1 子宮內膜上皮間質轉化（epithelial mesenchymal transition，EMT）

子宮內膜EMT 是對“經血逆流異位種植學說”的補充。子宮內膜上皮細胞在轉化中失去上皮表型，獲得間質表型，伴隨著失去了屏障保護作用進而具備了轉移、浸潤和抗凋亡的特性，內膜更容易發生運動遷移。EMT 是異位病灶形成的先決條件，參與EMs 的主要為Ⅱ型EMT（參與慢性炎癥反應，促進組織纖維化）和Ⅲ型EMT（誘導細胞發生惡性轉移），相關的分子變化包括E-鈣黏蛋白（E-cadherin）等上皮標志物的表達缺失，而獲得了N-鈣黏蛋白（N-cadherin）、纖維連接蛋白和肌動蛋白等間質細胞特性。轉化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）通路和Wnt 通路通過調節相關“標志物”蛋白的表達參與EMT 過程[3]。

1.1 TGF-β 信號通路TGF-β 是人體內主要的致纖維化因子，由巨噬細胞合成并分泌，主要作用是調節細胞增殖、分化和凋亡以及組織纖維化、創傷愈合、血管生成過程。其主導的信號通路有兩條：經典的Smad 依賴通路和非Smad 依賴通路。前者Smad蛋白為通路的關鍵節點，Smad 蛋白家族包括Co-Smad（共同介導型）、R-Smad（調節型）、I-Smad（信號轉導抑制型），不同的Smad 蛋白介導相應的TGF-β的信號轉導。經典的TGF-β/Smad 信號通路中，TGF-βⅠ、Ⅱ型受體兩兩形成的異源四聚體復合物與TGF-β 結合后被激活，Smad2、Smad3 募集到Ⅰ型受體上被磷酸化后又脫離，進入細胞質中與Smad4共同形成三聚體復合物。該三聚體復合物進入細胞核中與DNA 上的Smad 結合元件區域結合誘導轉錄。轉錄結束后，Smad 復合物解離，R-Smad 重新回到細胞質中，完成“Smad 循環”。

TGF-β 在腫瘤的發展過程中發揮雙向調節作用：早期發揮對腫瘤的抑制作用，隨著腫瘤的進展又轉化為腫瘤促進因子，促進EMT 引發腫瘤的遷移[4]。EMs 具有類似于腫瘤轉移侵襲的特點，研究表明在EMs患者病灶中可以檢測到高水平的TGF-β 表達[5]，Soni等[6]在EMs 小鼠模型中加入外源性激活的TGF-β時發現：磷酸化的N-鈣黏蛋白以及構成細胞骨架的波形蛋白表達均增強，推測TGF-β 在EMs 中通過激活下游的Smad2/3 蛋白增強了異位內膜細胞EMT并促進其轉移。又有研究指出TGF-β 與鋅指E 盒同源結合蛋白1（ZEB1）之間存在TGF-β-BMP2-MMP2-PG-COX2-ZEB1 通路[7]，后者能夠直接作用于E-鈣黏蛋白參與EMT 過程，當增強TGF-β 的表達時，ZEB1 表達也隨之增強，伴隨著EMT 過程的激活。微小RNA（miRNA）是一類新的單鏈RNA，屬于外泌體的一種，可以靶向調控基因轉錄表達，參與多種婦科疾病的發生[8]。Wang 等[9]發現miR-141 在EMs 中低表達，當增強其活性時，能夠檢測到相應TGF-β、Smad蛋白以及相關鈣黏蛋白、波動蛋白的表達降低，內膜細胞的侵襲能力減弱，提示miR-141 可以通過抑制TGF-β/Smad 信號通路抑制EMT 過程，以上也間接論證了TGF-β 通路參與調控了EMT 過程。

1.2 Notch 信號通路Notch 蛋白分為膜外部分、跨膜部分以及細胞內結構域（NICD），相鄰細胞之間膜上跨膜配體（5 個同源配體：Dll-1、Dll-3、Dll-4 和Jagged-1、Jagged-2）與跨膜受體（4 種：Notch1～4）相互作用，產生了Notch 信號。信號的傳遞過程是Notch 蛋白經過兩次剪切后膜外部分與膜內部分相互分離，最后經γ-分泌酶切割使NICD 進入核膜，激活下游靶基因CSL 開始轉錄，當NICD 被泛素化降解時，轉錄隨即停止。

Notch 信號通路最早被發現與EMs 發病機制中血管生成的過程有關[10]，其中Notch 信號可以控制EMs 中出芽式血管生成[11]。近年研究表明，Notch 信號通路在EMs 中的EMT 過程發揮重要的調控作用。Qi 等[12]指出雌激素促進正常和子宮內膜在位上皮的遷移、侵襲，而褪黑激素和阻斷Notch 通路能夠抑制17β-雌二醇誘導的該過程以及EMs 內膜的EMT。外泌體能夠通過與靶細胞膜融合的方式，釋放內含的RNA 傳遞信息，調節E-鈣黏蛋白、N-鈣黏蛋白、波動蛋白等的表達，進而影響EMT 過程。Luo等[13]發現Notch 蛋白是miR-34c-5p 的下游靶分子，miR-34c-5p 通過抑制Notch 的活化抑制內膜細胞的EMT。Zhang 等[14]觀察到異位子宮內膜中存在環狀RNA has-circ-0067301/miR-141-5p/Notch-1 軸調節EMT，提示Notch 信號通路與EMs 的形成密切相關。

2 子宮內膜間質細胞與黏附、侵襲

郎景和教授提出了關于EMs 發病機制的“3A”學說（Attachment、Aggression、Angiogenesis），異位子宮內膜間質同種細胞間脫離黏附，通過腹水或腹腔液、腹腔細胞、腹腔外基質三道防線進入腹腔，完成異種細胞間的黏附，為進一步的侵襲和病灶形成打下基礎[15]。黏附過程受到細胞黏附分子（CAM）和相關鈣黏蛋白的調節，其分子結構的破壞會有利于內膜細胞更好地“生根種植”。在侵襲過程中涉及到細胞外基質（ECM）的降解和重建，基質金屬蛋白酶（MMP）等分子參與該過程。其中核因子κB（NF-κB）作為MMP 的調節因子，直接影響異位內膜細胞黏附、侵襲的形成。Wnt/β 連環蛋白（β-catenin）通路被發現在此過程存在異常表達[16]。

2.1 NF-κB 信號通路NF-κB 又稱為核因子激活的B 細胞的κ 輕鏈增強子，是一種具有轉錄調控功能的蛋白質復合物，能夠在異位內膜細胞的黏附和侵襲過程中發揮作用。NF-κB 家族主要由RelA（p65）、c-Rel、Rel-B、p50 和p52 組成，成員間兩兩結合形成“蝴蝶樣”結構的轉錄因子，最常見的為p65與p50 形成的異二聚體。正常狀態下，此二聚體與NF-κB 抑制蛋白（IκB）結合停留在細胞質中，不發揮轉錄活性。外在因素如環氧合酶2（COX-2）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、脂多糖（LPS）等常作為上游信號分子激活該通路，激活的IκB 激酶（IKK）隨即使其下游的IκB 磷酸化、泛素化，進而被降解，NF-κB 二聚體脫離暴露。此異二聚體中的p50 擁有核定位信號，促使整個二聚體向細胞核內轉移，而p65 則能夠識別特定的DNA 序列，使二聚體在核內與靶基因結合并調節促進轉錄，影響EMs 的發生、發展。

Nanda 等[17]報道了氧化應激狀態下EMs 中多個細胞因子的表達增強，細胞外基質過度降解促進了內膜細胞的侵襲過程。其機制與NF-κB 在氧化應激條件下激活受到抑制，進而影響到下游靶分子MMP表達增強有關。而NF-κB 還可以靶向作用細胞間黏附分子1（ICAM-1），內膜細胞分泌ICAM-1 調節細胞與細胞間、細胞表面受體與細胞外基質的相互作用，影響內膜的侵襲過程[18-19]。進一步研究發現，相當數量的外泌體也需要通過NF-κB 通路影響黏附和侵襲反應，參與EMs 的發生發展。來自腹腔巨噬細胞的miR-22-3p 能夠激活NF-κB 進而提升MMP 的表達，MMP 參與細胞外基質的降解過程，細胞的侵襲能力增強[20]。Yu 等[21]發現長鏈非編碼RNA（lncRNA）MALATA1 在異位內膜組織中呈高表達，當轉染入其特定的抑制劑時，異位內膜細胞的侵襲力減弱同時觀察到NF-κB 和MMP-9 的活性降低，推測lncRNA MALATA1 是通過NF-κB 參與EMs 的過程。綜上所述，NF-κB 信號通路參與調控EMs 的黏附侵襲過程。

2.2 Wnt/β-catenin 信號通路β-catenin 是一種多功能蛋白，作用于細胞骨架，表現為細胞對胞外的刺激信號作出相應的反應，在細胞核內充當轉錄因子。而Wnt 蛋白是一類可通過自分泌或旁分泌發揮作用的分泌型糖蛋白，其信號途徑能引起胞內β-catenin積累，并調節基因表達。正常情況下，大部分的β-catenin 與上皮細胞中的E-鈣黏蛋白構成復合體，具有介導同型細胞間相互黏附的作用，維持上皮細胞的穩定性和完整性。而小部分的β-catenin 在細胞質中游離，與軸蛋白/腺瘤病大腸桿菌/酪蛋白激酶1/糖原合成酶激酶3β（Axin/APC/CK1/GSK-3β）結合形成“降解復合物”，之后泛素化并被蛋白酶體降解，維持了胞內游離的β-catenin 低水平。當機體出現Wnt信號時，Wnt 蛋白與卷曲蛋白（Frizzled）等結合形成復合物，進一步將刺激信號傳遞至胞內的蓬亂蛋白（Dsh），抑制“降解復合物”的活性，表現為其磷酸化中止，β-catenin 析出。后者在細胞質內含量增加，進入細胞核結合相應的轉錄因子T 細胞因子/淋巴樣增強因子（TCF/LEF），激活Wnt 信號通路，實現相關靶基因的表達。

EMs 病灶組織中能夠檢測到Wnt/β-catenin 信號通路的異常表達，當通路被抑制時能夠阻斷EMs病灶皮損處內膜細胞的增殖和遷移[22]。E-鈣黏蛋白是介導細胞間黏附的重要糖蛋白，下調其表達能夠激活Wnt/β-catenin 通路，同時增強內膜細胞的遷移和侵襲[23]。相關研究指出，分泌型卷曲相關蛋白2（SFRP2）與通路中的卷曲蛋白高度同源，前者能夠作為激動劑激活通路促進EMs 的發展[24]。外泌體調節異位內膜細胞的黏附侵襲過程也是通過Wnt/β-catenin 信號通路發揮作用，Zhu 等[25]研究指出，增強異位內膜組織中miR-488 的表達可以增強異位內膜細胞的轉移和侵襲能力，其原因是Wnt/β-catenin 信號通路中的卷曲蛋白FZD7 是miR-488 的下游靶分子，miR-488 間接抑制了β-catenin向核內轉移，從而阻斷了信號通路。Mai 等[26]指出lncRNA LOC100505766（LINC01541）能夠減弱雌激素誘導的異位內膜細胞的遷移和侵襲，其機制與LINC01541 靶向作用Wnt/β-catenin 信號通路有關。

3 子宮內膜間質細胞與血管生成

新生血管的形成是EMs 形成過程的關鍵，異位內膜通過遷移、黏附和侵襲，最終形成異位病灶，這離不開新鮮血液的供應和支持，并且新生血管的形成也有利于異位病灶的快速生長。血管內皮生長因子（VEGF）是促血管內皮生長、增強血管通透性的細胞因子，在血管生成的過程中發揮重要作用，在EMs中受到磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）信號通路的調節。

3.1 PI3K/Akt/mTOR 信號通路PI3K/Akt/mTOR信號通路可以整合一系列細胞外信號，調節不同細胞的功能。當生長因子作用于細胞膜表面受體時，經受體酪氨酸激酶（RTK）激活PI3K。活化的PI3K 將二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷酸化為三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3），后者進一步活化Akt，進而抑制結節性腦硬化復合物1/結節性腦硬化復合物2（TSC1/TSC2）二聚體的形成，最終激活了mTOR。mTOR 主要的功能是調控蛋白質的翻譯過程，在細胞生長中發揮重要作用。在EMs 中，該通路過度激活異常表達，通過調節細胞相關自噬、凋亡因子的表達，影響異位內膜的黏附侵襲及血管生成等過程。

3.2 PI3K/Akt/mTOR 信號通路與EMs 研究顯示PI3K/Akt/mTOR 信號通路在調節VEGF 的表達上起到重要作用[27]。Liu 等[28]指出Akt 能夠促進細胞一氧化氮合酶（eNOS）的磷酸化，產生更多的一氧化氮（NO），進而刺激血管的生成。COX-2 作為前列腺素（PG）的限速酶能夠在受到細胞因子刺激后誘導VEGF 的合成，Jana 等[29]發現內膜上皮細胞中存在COX-2-PGE2-pAkt 軸，能通過調節MMP-2 的活性調節新生血管形成。以上均說明了PI3K/Akt/mTOR信號通路在EMs 血管生成病理過程中發揮關鍵作用。同時該通路也是多種分子的下游作用靶點，人參皂苷Rg3 在EMs 大鼠模型中阻斷VEGF 受體2（VEGFR-2）介導的PI3K/Akt/mTOR 信號通路的激活，抑制了內膜病灶血管生成的同時促進了異位子宮內膜細胞的凋亡[30]。白細胞介素37b（IL-37b）在EMs 中異常表達抑制了炎癥因子及VEGF 的表達，同時還檢測到Akt 和Erk1/2 的磷酸化，推測IL-37b通過作用PI3K/Akt/mTOR 信號通路影響血管生成的過程[31]。

綜上所述，基于上皮間質轉化學說和“3A”理論完整概括出EMs 的病理機制過程。異位內膜細胞經過上皮間質轉化、黏附侵襲及血管生成過程后最終導致異位病灶的形成，其中不同信號通路在不同的階段發揮主要的調控作用。然而，各信號通路往往存在對其他過程的微弱調控作用，不同信號通路間又可以相互產生聯系和影響組成信號調節網絡，復雜的機制使得研究的難度增加。因此需要從EMs 過程出發對信號通路有更深入的研究，為EMs 的防治提供新的研究思路。