TGF-β/Smads信號通路在常見婦科疾病中的研究進展

申思晉，平毅

(1.山西醫科大學，太原 030001； 2.山西醫科大學第二醫院婦產科，太原 030001)

多種婦科疾病的發生、發展與細胞內信號通路存在密切聯系。轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/Smads信號通路是人體內一條極為重要的信號轉導通路，參與了細胞增殖、分化和凋亡，并可影響體內免疫系統的細胞識別功能，介導體內多種生物學效應，參與人體生長、發育，并可維持人體內環境穩態。蛋白酶水解、機體損傷、細胞外酸堿環境改變均可導致TGF-β/Smads信號通路的異常激活，該通路激活導致的細胞異常增殖、分化及其對細胞外基質的改變均可導致疾病的發生，且在疾病的發展過程中起重要作用[1]，該通路的激活常見于宮頸癌、卵巢癌、盆底器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)、多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)等多種婦科疾病[2-3]。目前，婦科疾病的常規治療方法為手術及藥物治療，但手術治療復發率高、預后較差，且缺乏早期診斷指標，給臨床診斷及治療帶來巨大挑戰，因此TGF-β/Smads信號通路及其下游調節因子在婦科疾病中的作用受到越來越多的關注?，F對TGF-β/Smads信號通路在婦科常見疾病中的研究進展作予以綜述，以期為婦科疾病在分子細胞層面的診斷與治療提供新思路。

1 TGF-β/Smads 信號通路

人類存在TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3三種TGF-β亞型，三者的同源性為84%～92%[1]，參與細胞增殖、識別、分化和凋亡等過程，并在人體發育及機體調節過程中發揮重要的調控作用。人體中的TGF-β1首先與隱性相關肽、成熟的TGF-β蛋白和信號肽組成一個活性分子，在內質網與反式高爾基體中進一步加工，最終形成成熟的TGF-β，并與隱性相關肽以共價鍵形式形成復合體，以抑制其活性。蛋白酶水解、氧化應激損傷中活性氧類、酸性環境等均可破壞其共價形式，使其激活[1]。

TGF-β具有3種受體，其中 Ⅰ 型受體和 Ⅱ 型受體是一種糖蛋白，含有特殊的絲氨酸/蘇氨酸激酶結構域，其本質為單通道跨膜受體，Ⅲ 型受體可增加兩者與TGF-β親和力[4]。Smads蛋白位于TGF-β/Smads信號通路下游，在該通路信號轉導及轉錄調控中發揮重要作用，是該通路中的明星因子。Smads蛋白大致可分為三類，①調節型 Smads(R-Smads)：Smad1、2、3、5、8；②共同通路型 Smads(Co-Smads)：Smad4；③抑制型Smads(I-Smads)：Smad6、7。TGF-β首先與Ⅱ型受體結合成為活化型，Ⅱ型受體具有持續的磷酸激酶活性，因而與Ⅰ型受體結合后，可使Ⅰ型受體激活?；罨蟮蘑裥褪荏w可以和Smad2、3或Smad1、5、8發生短效結合，并使其磷酸化。接下來，Smad2、3或Smad1、5、8從受體復合物中分離并與Smad4相互作用形成具有功能的異源寡聚體復合物，隨后進入細胞核并對TGF-β超家族Smad依賴性信號途徑發揮調節或抑制作用[5]。

2 TGF-β/Smads 信號通路與婦科惡性腫瘤

2.1TGF-β/Smads信號通路與宮頸癌 宮頸癌患者占女性惡性腫瘤患者的15%，其發病率居我國婦科惡性腫瘤首位，是第二大女性惡性腫瘤，病死率居女性惡性腫瘤病死率的第四位，常見于中年女性，但近年來發病率及病死率逐漸增加，并呈年輕化趨勢[6-8]。高危型人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)持續感染是目前較明確的HPV相關宮頸癌的病因，但具體致病機制仍不明確。

在不同部位、不同類型腫瘤中，TGF-β的作用隨腫瘤細胞發生發展時期的不同而發生變化。在腫瘤形成早期階段，TGF-β主要發揮抑癌作用；在腫瘤形成晚期階段，可改變腫瘤組織細胞外基質，通過促進新生血管生成促進腫瘤的侵襲及轉移，并通過對宿主產生較長久的免疫抑制阻礙自然殺傷細胞對腫瘤細胞的殺傷作用，促進瘤體生長[9-10]。在宮頸癌相關的研究中，TGF-β在宮頸上皮內瘤變Ⅰ～Ⅲ級患者宮頸組織中呈低表達，而在宮頸癌組織中呈高表達，證實了其在不同階段腫瘤組織中的雙向調節作用[11]。此外，TGF-β與宮頸癌發生的高危因素——HPV感染密切相關。Peralta-Zaragoza等[12]發現，宮頸癌細胞中HPV16 E6、E7可能激活TGF-β的核心因子，使TGF-β1呈高表達。同樣，TGF-β1對HPV16 E6、E7的表達產生重要影響，Donalisio等[13]發現，TGF-β1可減少HPV16 E6、E7的表達，并增加人體抑癌基因p53的表達，通過激活細胞周期抑制基因p21使細胞停滯于G1期。故推測，TGF-β可能通過與HPV感染中的關鍵致病蛋白相互作用，進而影響HPV感染相關宮頸癌的發生與發展。

TGF-β信號通路自噬可能參與了宮頸癌的發生。Liu等[14]通過體外動物實驗探究無血清條件下TGF-β1對小鼠胚胎成纖維細胞(NIH3T3)的影響，結果顯示，TGF-β1可減弱無血清狀態對小鼠胚胎成纖維細胞的影響，并促進癌癥相關成纖維細胞的形成，且TGF-β1通過調節自噬微管相關蛋白1輕鏈3β和自噬基因Beclin激活自噬。由此推斷，TGF-β/Smad自噬信號通路不僅通過促進無血清條件培養下的小鼠胚胎成纖維細胞增殖，還通過促進癌癥相關成纖維細胞形成參與宮頸癌的發生與發展。

2.2TGF-β/Smads信號通路與卵巢癌 卵巢上皮性癌是女性生殖系統中死亡率最高的惡性腫瘤[15]，起病隱匿，早期癥狀不明顯，診斷率較低，目前卵巢上皮性癌患者的5年生存率為30%～40%[16-17]。卵巢癌的傳統治療方法包括手術治療和化療，隨著化療藥物在臨床的廣泛應用，卵巢上皮性癌患者的化療藥物耐藥日趨嚴重，部分腫瘤細胞對兩種甚至多種化療藥物均耐藥，且復發性卵巢癌無法治愈，對卵巢癌的臨床治療及患者預后十分不利[18-19]。

卵巢癌早期診斷的特異性標志物對于卵巢癌的早期診斷至關重要。隨著靶向治療對惡性腫瘤治療的顯著療效逐漸顯現，分子靶向治療可能成為新的卵巢癌治療手段，可降低卵巢癌復發率和耐藥性等，同時在很大程度上減輕患者痛苦。

TGF-β1表達水平與多種惡性腫瘤的臨床分期及預后具有相關性。在卵巢癌相關研究中，TGF-β1在卵巢癌中呈高表達[20]。吳夢等[21]發現，Ⅲ～Ⅳ 期卵巢癌患者血漿及腫瘤組織TGF-β1的表達水平高于 Ⅰ～Ⅱ 期卵巢癌患者，可能是由于卵巢癌細胞對TGF-β1相關調節兒童產生耐受，并受到人體負反饋調節，使TGF-β1分泌增多。研究顯示，成纖維細胞可作用于TGF-β1基因，增加TGF-β1受體蛋白表達，并激活TGF-β1/Smads通路，進而增加卵巢癌細胞的侵襲性[22]。另有研究發現，TGF-β1可經TGF-βⅡ型受體/Smad3 信號轉導通路促進血管內皮因子生成，進而促進新生毛細血管形成，為腫瘤的轉移提供有力的營養條件[23]。在免疫逃逸方面，TGF-β1參與了包括先天性及獲得性免疫在內的多種免疫方式，并作為卵巢癌細胞的免疫抑制分子，通過作用于樹突狀細胞及自然殺傷細胞，影響T細胞活性，這為卵巢癌細胞的免疫逃逸提供了有力支持[24]。

近年來，卵巢癌的抗TGF-β1靶向治療取得了顯著成果，治療方法主要包括：①在分子生物水平抑制TGF-β1合成；②抑制體內TGF-β1與其特異性受體結合；③通過抑制TGF-β1上游激活物抑制TGF-β1下游Smads相關信號通路；④調節體內TGF-β1相關的免疫干預[25-26]。

綜上，在婦科惡性腫瘤領域尤其是宮頸癌與卵巢癌的研究中，TGF-β1不僅可在早期診斷發揮作用，還可為腫瘤的輔助治療提供新思路。目前，TGF-β1在惡性腫瘤中的作用尚存在爭議，其在腫瘤發生發展過程中的雙向調節特異性仍需進一步深入研究。

3 TGF-β/Smads信號通路與POP

POP是由于盆底支持結構薄弱導致盆腔器官移位而引發的一系列臨床癥狀，手術率及復發率均較高，嚴重影響患者的生活質量和身心健康[27]。我國流行病學研究報道，POP患病率為7.8%～19.3%[28-29]。因此，對POP發病機制的研究將為POP的治療提供新靶點及思路，對疾病的防治具有重要意義。

POP的發生主要與盆底細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的改變有關，包含膠原蛋白、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、金屬蛋白酶組織抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)和彈性蛋白的異常表達[30]。TGF-β1是促進膠原纖維分化合成的重要因子[31]。研究顯示，TGF-β1在體外實驗中增加了Ⅰ型和Ⅲ型膠原信使RNA的表達，而Ⅰ型和Ⅲ型膠原對POP的發生至關重要，并可抑制膠原酶活性，這些均導致組織中膠原纖維合成的增加[32]。此外，TGF-β1可以減少MMP表達并促進TIMP合成，進而減少盆底ECM降解[33]。另有研究表明，由于氧化應激損傷中活性氧類的調節，TGF-β1對成纖維細胞起促進作用，而TIMP是重要的抗氧化的蛋白酶抑制劑，在氧化應激抗氧化過程中發揮重要作用，使TGF-β1在POP的氧化應激損傷中顯得尤為重要[34-35]。有試驗證實，氧化應激存在于人體內多種組織的損傷及纖維化改變中，導致TIMP水平顯著增高，與TGF-β/Smads信號通路激活密切相關[36]。氧化應激損傷在POP發生中的作用已得到廣泛認可，大量試驗證明，POP患者的抗氧化物水平較非POP患者顯著降低，而氧化物水平顯著增高[37-39]。因此，POP氧化應激損傷中的活性氧類通過作用于TGF-β1及其信號通路，介導成纖維細胞產生對膠原組織代謝的影響，并通過對MMP及TIMP的調節影響ECM，而ECM對POP發生的調節又存在雙向性及多樣性，故認為TGF-β1在POP發生發展中可能有多種作用機制。

TGF-β1與盆底組織ECM間的關系未來可成為POP分子機制的研究方向，可作為對現有POP治療的有力補充。隨著微泡技術的不斷成熟，關于TGF-β1與POP相關易感基因間關系的推測可通過體外細胞培養及相關動物實驗證實，為TGF-β1作用于POP的靶向治療提供了有力保障。

4 TGF-β/Smads信號通路與PCOS

PCOS是以排卵障礙為基礎，以雄激素異常增高、卵巢呈多囊樣、胰島素抵抗為特征的綜合性內分泌疾病，主要臨床表現為多毛、痤瘡、月經稀發、閉經甚至不孕。我國漢族女性 PCOS的發病率約為5.61%[40]。目前我國PCOS的主要治療為生活方式干預，對于無生育要求的女性多采用藥物治療包括短效避孕藥物調整月經周期，拮抗高雄癥狀，并通過二甲雙胍類藥物調節代謝；對于有生育要求的女性，采用新輔助生殖技術輔助生育[41]。但目前存在治療依從性差、輔助生殖費用高昂、手術復發率高等問題。

TGF-β1作用于PCOS主要與以下因素有關：①參與雌孕激素對子宮內膜周期性調節；②對子宮內膜容受性產生影響；③對胚胎種植產生影響。子宮內膜的周期性變化受雌孕激素的嚴格調控，且體內雌孕激素水平的改變也影響體內激素受體的周期性變化。腺上皮與間質上皮中的雌激素在增殖晚期達到高峰，隨后孕激素水平逐漸升高，并對雌激素受體產生抑制作用，在分泌中期達到最適宜胚胎著床的適宜濃度。因此，雌激素受體的降調節對于胚胎著床檢測尤為重要。動物實驗研究顯示，TGF-β1通過自分泌方式作用于卵泡膜細胞，影響其增殖分化，并介導雌激素對顆粒細胞DNA的刺激作用[42]。有實驗證實，TGF-β1可通過促性腺激素受體促進雌激素生成，并通過增強促卵泡生成素作用增加其分泌雌激素[43]。TGF-β1對孕激素有抑制作用，主要抑制由促卵泡生成素產生的孕激素，孕酮水平過高而導致黃體生成素峰提前出現，進而使卵泡過早黃素化和閉鎖，對胚胎著床及發育產生不利影響[44]。

子宮內膜容受性是指子宮內膜對胚胎的接受能力，即子宮內膜允許胚胎錨定、吸附、定植并導致子宮內膜間質發生改變的狀態。PCOS患者內分泌功能失調，導致子宮內膜受單一雌激素刺激而呈過度增殖表現。研究表明，PCOS患者子宮內膜組織中的雌激素受體水平顯著升高，且雄激素受體水平也有所升高，這些均增加了子宮內膜組織對雌激素與雄激素的敏感性[45]。TGF-β1通過對雌激素的促進作用加強了子宮內膜受雌激素單一刺激而導致的過度增殖，并抑制孕激素產生，繼而形成惡性循環，最終導致子宮內膜容受性降低。

在胚胎著床過程中，滋養細胞發揮了重要作用。滋養細胞是維持妊娠的基本條件，其來自胚胎外滋養層，可使子宮內膜、子宮肌層及螺旋動脈建立子宮胎盤循環，在母兒間免疫耐受方面發揮重要作用。此外，調節性T細胞缺陷病與不明原因不孕、流產有重要關聯，TGF-β1可通過CD4+、 CD25+、 叉頭框轉錄因子P3+調節性T細胞促進滋養細胞表達[46]。因此，TGF-β1能夠抑制滋養細胞增殖、遷移，并在孕早期影響胚胎植入與滋養細胞侵襲，對TGF-β1的研究有助于新的免疫耐受產生，從而為新輔助生殖技術提供有力保證。

5 小 結

隨著研究的不斷深入，TGF-β/Smads信號通路與婦科疾病的相關性逐漸明確。TGF-β/Smads信號通路通過異常激活導致疾病發生，對疾病的影響呈多樣化、多形性、多階段特征。TGF-β/Smads信號通路在婦科疾病的早期診斷及靶向治療方面取得了顯著進展，但目前對TGF-β/Smads信號通路的研究仍處于起步階段，相關研究普遍存在樣本較小等不足，故尚無有關TGF-β/Smads信號通路作用于人體的生物學特性及機制的充分證據，仍需大量體內及體外試驗的證實。未來，TGF-β/Smads信號通路作用于多種婦科疾病早期診斷的檢測及靶向治療可能成為現有婦科疾病治療手段的有力補充，將有助于減輕患者痛苦及經濟負擔。