卵巢子宮內膜異位癥惡變機制研究進展

邢義涓，呂曉，楊永秀

(1.蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州 730000； 2.甘肅省婦科腫瘤重點實驗室，蘭州 730000；3.蘭州大學第一醫院婦產科，蘭州 730000)

子宮內膜異位癥(endometriosis，EMs)是子宮內膜樣上皮和間質在子宮外生長的一種良性疾病，最常見于卵巢，可以導致慢性盆腔疼痛、痛經、性交困難和不孕，其特性與浸潤性癌相似，如侵襲性、黏附性和轉移潛能，可增加卵巢癌的發生風險。1925年，Sampson[1]報道了第1例EMs疑似惡變的病例；后續研究發現，卵巢子宮內膜異位癥(ovarian endometriosis，OE)惡變可以引起某些特定組織類型的子宮內膜異位癥相關性卵巢癌(endometriosis associated ovarian cancer，EAOC)[2]。通常非典型子宮內膜異位癥是良性EMs惡變的過渡狀態，而卵巢外EMs的惡變風險較低[3]。卵巢子宮內膜樣癌(ovarian endometrioid carcinoma，OEC)和卵巢透明細胞癌(ovarian clear cell carcinoma，OCCC)是最常見的EAOC類型，兩者在組織學上與EMs關系密切[2]。但是EMs惡變機制十分復雜，其中發病年齡早、病變持續時間長、肥胖、痛經、確診時處于絕經狀態、陰道不規則出血、高水平雌激素、婦科檢查包塊固定、囊腫直徑>80 mm、腫物增長迅速、不孕、子宮肌瘤、甲狀腺疾病和多灶性EMs是其惡性轉化的危險因素[4-5]，而從OE到非典型EM最終導致EAOC的過程可能與雌激素過多、免疫與炎癥反應、氧化應激等微環境及發生的特定基因突變和分子改變有關[3,6-10]。在臨床實踐中及時發現OE惡性轉化的早期事件、早期識別惡變是改善EAOC預后的重要措施，因此明確OE惡性轉化機制及相關標志物至關重要。現就OE惡變機制的研究進展予以綜述。

1 OE的惡變機制

1.1雌激素過多 EMs是一種含有大量雌激素的激素依賴性疾病，當雌激素作用不能被孕激素有效抵抗時可以通過刺激細胞因子的產生等機制導致細胞增殖，因此EMs細胞可能有較高的修復活性，導致DNA損傷和突變的機會增多，且病變部位雌激素受體(estrogen receptor，ER)激動劑-細胞色素cP4501B1的表達也增加[11]，可以介導羥基化雌激素氧化為突變醌，使OE病變微環境利于基因突變[12]。此外，在EMs中ERβ去甲基化可能導致ERβ過表達，且OEC中ER陽性率顯著高于OCCC，因此ER的上調和高雌激素狀態也可能導致OE轉化為OEC，但與OCCC無關[13]。有學者利用數據驅動進行分析發現，在OE中類固醇激素功能失調，在OCCC或OEC中這種失調更加嚴重[14]。可見，OE中高濃度的雌激素可能對DNA直接產生額外遺傳毒性作用，并引起OE上皮細胞基因突變的積累及惡性轉化，進而引發上皮性卵巢癌[3]。

1.2免疫應答與炎癥反應 免疫系統對侵入性、復發性的OE經常進行無效的“修復和更新”可能是其向EAOC轉化的一個原因，其中補體是OE和EAOC中最明顯的免疫失調途徑，且上皮細胞中補體上調發生在癌變的早期。此外，在OE惡變過程中還發現體液免疫的激活，但其沒有觸發抗體誘導的細胞死亡，可能原因是伴隨的補體激活通過刺激細胞增殖促進腫瘤生長[15]。在EMs中先天性免疫反應可以通過減少自然殺死細胞的數量和功能、增加中性粒細胞和不成熟樹突狀細胞數量并促進M2型巨噬細胞積累而表現出促瘤作用[6]，而OE中因免疫系統缺陷導致的持續炎癥反應也可能會促進EAOC的發展。迄今為止，與EMs相關的炎癥環境中的細胞和分子主要為循環趨化因子、細胞因子、炎癥小體和腹膜免疫細胞(巨噬細胞等)，該炎癥微環境也可促進腫瘤的發生。在EAOC和OC中觀察到白細胞介素-6、白細胞介素-10、腫瘤壞死因子-α和血管內皮生長因子表達均增加，而CXC趨化因子受體3淋巴細胞和趨化因子(如CXC趨化因子配體4)表達均減少[16-17]。OE微環境中特定的損傷相關分子模式可能通過促炎細胞因子增加炎癥小體復合物合成引發炎癥，隨后持續的慢性炎癥反應促使炎癥小體相關基因和癌基因過表達，從而誘發EAOC[18]。

1.3氧化應激 EMs育齡婦女由于周期性月經出血和經血反流，病變部位在出血和溶血后積累過多的鐵相關物質，如血紅蛋白、血紅素和鐵衍生物等，其可能是EAOC發病的誘因[7]。血紅蛋白通過自氧化過程生成過氧化氫及超氧陰離子，OE囊液中豐富的鐵通過Fenton反應生成羥基自由基[7]，這些活性氧類反復刺激OE囊壁細胞引起的氧化應激除導致細胞死亡外，還可能通過引起DNA損傷、基因突變、表觀遺傳學改變、基因產物激活或失活促進EAOC發生[19-20]。而抗氧化劑也可能通過減緩活性氧類誘導的細胞死亡促進細胞癌變，研究發現在惡性轉化過程中，與活性氧類相比，抗氧化劑生成更多，氧化應激減輕[7,21]。Fujimoto等[22]發現，與單純OE組相比，EAOC組囊液中氧化應激標志物8-羥脫氧鳥苷和血紅素加氧酶1水平降低，而抗氧化物與血紅素鐵的比值增加。目前，關于EAOC是否具有強大的抗氧化應激能力研究較少，但氧化應激可能參與EMs惡性轉化的早期步驟，而活性氧類的形成與內源性抗氧化劑的不平衡是主要決定因素。

1.4基因突變 研究發現，包括Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因(Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS)、AT豐富結合域1A(AT-rich interaction domain 1A，ARID1A)基因、磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α(phosphatidylinositol-3-kinase catalytic subunit α，PIK3CA)基因、人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10，PTEN)、β1聯蛋白基因、腫瘤蛋白p53基因、肝細胞核因子-1β基因等在內的多種基因突變或表達異常與EAOC相關[8,23-24]，且在OE中也發現很多基因突變。值得注意的是，即使在組織學正常的子宮內膜中也發現了部分與癌癥相關的基因突變[8,25]。基因測序和免疫組織化學研究顯示，這些與癌癥相關的基因可能是OE惡性轉化的早期事件，且基因測序研究還清楚顯示了良性病變和癌癥之間的克隆關系，從而可以證實癌癥是由EMs引起[8-9]。其中，KRAS、ARID1A、PIK3CA、PTEN是在OE惡性轉化中研究相對較多的基因,但是單一的基因突變不足以使細胞發生癌變，需要其他基因突變的積累。雖然相當一部分分化的異位上皮細胞已經獲得了癌相關基因的突變組合甚至有一部分基因突變已達到克隆狀態，但外觀上仍保持良性，其原因可能是具有癌相關基因的體細胞突變不足以實現惡性轉化。

1.4.1KRAS KRAS是編碼小分子鳥苷三磷酸酶-KRAS蛋白的癌基因，而KRAS蛋白在細胞分裂中起作用，因此KRAS突變使KRAS蛋白在活性形式與非活性形式之間的轉換受損后導致細胞增殖失調。最初認為這種癌基因與EMs的發生有關，然而隨后的研究證明沒有相關性，事實上KRAS參與了EMs的后期階段，在EMs中可能發生KRAS突變，但很少被激活[26]。有研究發現，在EMs相關的卵巢低級別子宮內膜樣腺癌中有29%的病例發生KRAS突變，而在未合并EMs的腫瘤中只有3%的病例發生KRAS突變[27]；此外，在10%～20%的OCCC患者中也發現KRAS突變，且其在EMs中的高表達可能促進良性病變向OCCC進展，可能是預測惡性轉化的生物標志物[9]。

1.4.2ARID1A ARID1A是一種抑癌基因，其編碼的蛋白BAF250a是酵母交換型轉換/蔗糖不發酵(yeast switch in mating type/sucrose non fermentation，SWI-SNF)染色質重塑復合物的關鍵成分。在DNA損傷修復過程中，SWI-SNF染色質重塑復合物可以直接作用于染色質，進而與磷酸化組蛋白H2AX相互作用修復斷裂的DNA雙鏈，而SWI-SNF失活會觸發細胞凋亡。研究發現，ARID1A基因突變與BAF250a表達缺失密切相關，在EAOC中常觀察到ARID1A基因突變和BAF250a表達缺失，且這種現象也發生在與EAOC病灶鄰近的非典型EM中[28]，因此，ARID1A基因體細胞失活突變和BAF250a表達缺失可能是OE惡性轉化的早期事件。進一步研究發現，BAF250a表達缺失并不局限于腫瘤毗鄰的病變，也發生在單純性EMs病變中，因此BAF250a的表達缺失可能是克隆性的，可能預示著惡變的風險[29]。此外，在EAOC發生過程中還發現ARID1A編碼蛋白的缺失伴隨磷酸化蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)的激活、磷酸化組蛋白H2AX的改變以及細胞凋亡途徑的激活[30]。因此，單一的ARID1A功能缺失突變不足以導致ARID1A蛋白的表達缺失，伴有ARID1A功能缺失突變的OE惡變可能需要進一步的驅動事件[31]。

1.4.3PIK3CA 研究發現，在40%～67%的OCCC病例中可以觀察到PIK3CA基因突變，且在EMs相關的OCCC及EMs異位上皮中也發現PIK3CA基因突變[8-9]。該基因突變可以導致磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)過度激活，進而激活PI3K/Akt信號通路，且子宮內膜中的雌激素也可以激活PI3K/Akt信號通路，基于EMs的炎癥性和激素依賴性，PI3K/Akt信號通路可能影響EMs進展[32]。而有研究檢測到PIK3CA體細胞拷貝數改變僅發生在OCCC及癌旁與癌共存的OE上皮中，這表明致癌基因突變導致等位基因特異性失衡可能是OE惡性轉化的另一個關鍵因素[8]。但是PIK3CA基因突變通常不是單獨發生，常與PTEN或ARID1A基因突變共存，特別是與ARID1A基因突變協同作用可能是OE惡變所必需的。因此，PIK3CA基因突變可能發生在EMs相關OCCC的早期階段，對EMs患者進行PIK3CA免疫組織化學染色可能是鑒別OE發展為OCCC的一種方法[9]。

1.4.4PTEN PTEN是一種維持基因組穩定性的抑癌基因，通過調節細胞增殖、存活、遷移、侵襲和血管生成等發揮抑癌作用，作為一種磷酸酶，其可將磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸轉換為磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸來抑制PI3K/Akt信號轉導，而17β-雌二醇可通過核因子κB通路減少PTEN，激活PI3K/Akt通路，進而促進子宮內膜異位細胞的增殖。Ponandai-Srinivasan等[33]發現，與在位內膜干細胞相比，OE干細胞中PTEN表達顯著下調；而與健康子宮內膜干細胞相比，OE在位內膜干細胞中PTEN表達上調，這些變化可能與EAOC發展有關。以往有研究發現，在EMs中PTEN過表達顯著促進細胞凋亡并抑制細胞周期，而PTEN低表達的細胞血管生成顯著增加[34]。因此，PTEN突變及表達缺失可能是EAOC發生的早期驅動因素，但僅伴有PTEN表達缺失的EMs并不足以發生惡性轉化[24]。目前關于PTEN在EMs惡變方面的研究較少，未來需進一步探索。

1.5表觀遺傳學改變 EMs與卵巢癌在表觀遺傳學上具有明顯的相關性，其中DNA甲基化和組蛋白修飾以及微RNA(microRNA，miRNA)表達異常是最常見的表觀遺傳修飾，其在EMs及卵巢癌的發病過程中起重要作用[10,19]。且這些表觀遺傳改變是動態、可逆的，可能對疾病的診治、預后產生潛在影響。

1.5.1DNA甲基化 DNA甲基化是最常見的表觀遺傳學改變，高甲基化會抑制基因表達，去甲基化則可能增加轉錄和增強蛋白質活化，進而促進基因表達。其中，基因啟動子區域CpG島異常高甲基化導致抑癌基因失活在EAOC發生中起重要作用。已有研究表明，在OE惡變過程中重組人Runt相關轉錄因子3、人類MutL同源物1、上皮鈣黏素、Ras相關結構域家族基因2A、睪丸蛋白聚糖2及PTEN等多個基因的啟動子異常高甲基化，而基因低甲基化很少見[10]。在惡性OE中，Runt相關轉錄因子3啟動子高甲基化與ERα蛋白表達呈正相關[35]；而在EMs細胞中，ERβ啟動子低甲基化可能與ERβ的上調有關[10]，因此與激素相關基因的表觀遺傳改變可能參與OE惡變過程。此外DNA甲基化受氧化應激影響，較高水平的活性氧類可能通過上調DNA甲基轉移酶誘導特定位點超甲基化，且活性氧類誘導DNA甲基化模式改變不僅與EMs發展有關，還與EMs和許多腫瘤的惡性轉化有關[36-37]。Xie等[20]發現，EMs中的活性氧類可以通過改變ARID1A啟動子的甲基化水平下調ARID1A表達。可見DNA甲基化，特別是高甲基化是OE惡性轉化中的常見表觀遺傳事件，在OE惡變中起重要作用。

1.5.2組蛋白修飾 組蛋白修飾是組蛋白在相關酶作用下發生甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等修飾的過程，可調節染色質的結構和基因表達，其中研究最廣泛的是組蛋白乙酰化和甲基化。雖然并無明確證據表明組蛋白修飾參與EMs惡性轉化，但在EMs與卵巢癌中發現了某些相同的組蛋白修飾改變。有研究表明，組蛋白脫乙酰酶基因及組蛋白脫乙酰酶1/2蛋白在EMs和卵巢癌中表達增加[10,38]，組蛋白甲基轉移酶-果蠅zeste基因增強子同源物2可以激活組蛋白核小體H3第27位賴氨酸殘基的三甲基化在兩種疾病中促進細胞增殖、抑制基因轉錄[39]。因此，EMs和卵巢癌之間可能存在潛在的組蛋白修飾關聯，其有可能是OE惡性轉化的一個原因。

1.5.3miRNA表達異常 miRNA是一種短小的非編碼RNA，在細胞發育、分化、增殖和凋亡中發揮重要作用，引起miRNA生成異常的任何因素均可能通過干擾信號通路、抵抗細胞死亡、誘導轉移和促進血管生成來促進腫瘤的發生。在OE和卵巢癌中發現了一些共同異常表達的miRNA，其在兩種病變的進展過程中可能主要通過影響靶基因的表達發揮生物標志物的作用[40]，然而miRNA與EAOC發生的明確機制仍不明確。Suryawanshi等[41]首次報道了一些血漿miRNA(如miR-21、miR-3625p和miR-1274a)可能是區分EMs和EAOC高度特異及敏感的標志物；Sheikhvatan等[42]通過分析與EMs惡性轉化相關的22個miRNAs，發現miR-141表達上調、miR-205和miR-125b表達下調在EMs向卵巢癌轉化過程中起核心作用，并發現不同miRNA作用下某些細胞功能發生了相似改變，包括由miR-21和miR-214介導PTEN引起細胞增殖失控和異常凋亡，以及由miR-20介導鋅指E盒結合蛋白1/2基因發生細胞解聚和上皮化。此外，有報道稱氧化應激與miRNA的相互作用影響EAOC發生的多個過程，如引起重要抑癌基因的功能喪失[43]。因此，識別促使OE惡性轉化的相關基因的特異性miRNA并發現相關分子通路，可為預防良性組織惡變提供新途徑。

2 EAOC的起源

既往認為，OE是EAOC的起源，EAOC可能是由具有致癌基因突變的子宮內膜細胞經血逆流并植入卵巢的異位子宮內膜腺上皮細胞引起[25,44-46]。Murakami等[44]發現，從診斷為OE開始，EAOC病變隨著時間的增加而減少，且幾乎所有的癌癥病例均是在10年內發展起來的。可見，臨床診斷為卵巢癌的異位囊腫可能已經含有癌細胞，且子宮切除術可以減少EAOC進一步支持了這一觀點[45]。此外基因突變分析發現，相同的基因突變存在于不同的EMs中，且在EMs中發現的基因突變在正常子宮內膜中也有不同程度發生[8,12,25]。另有研究發現，與癌癥相關的多灶性EMs是克隆性的，這些多灶性EMs中出現的OCCC是從EMs發展而來，且這些EMs可能已經攜帶了足夠的癌相關基因突變，本身可能是腫瘤，但惡性潛能較低[46]。Suda等[25]還發現，與正常子宮內膜相比，子宮內膜異位上皮中癌相關基因的等位基因突變頻率顯著增加，提示已經攜帶了與癌相關基因突變的子宮內膜細胞逆行流動，在異位選擇性種植導致EMs的發生。但關于與癌癥相關的OE本身可能是腫瘤的觀點仍存在爭議，特別是正常內膜中與癌相關的基因突變是在診斷為EMs后才被檢測到，所以未來需更多研究。

3 小 結

OE惡變機制十分復雜，其產生了一個高雌激素、免疫應答異常、持續炎癥反應和強氧化應激的微環境，該微環境中的某一因素或多種因素協同作用促使OE發生DNA損傷及基因突變，尤其是致癌基因KRAS和PI3K的激活以及抑癌基因PTEN和ARID1A的失活被認為是EAOC的主要發生機制。但一種基因突變不能導致EAOC的發生，只有多種基因突變共同作用才能促使OE惡變。在良性EMs和正常子宮內膜中探究防止發生惡變或緩沖癌相關基因突變的基因組學、表觀遺傳學和環境特征，可以為預防OE惡變和卵巢癌的治療提供新選擇。研究從正常子宮內膜到OE再到非典型EM最終到EAOC這一過程相關的分子標志物，可以指導臨床診斷及判斷預后，而基因組學和蛋白組學可以促進這些診斷和治療工具的發展，但是確切的機制及過程仍不清楚，未來需更多深入研究。