子宫内膜异位症病因的分子水平研究新进展

贺亚楠(综述)，张广美(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院妇产科，哈尔滨 150001 )



子宫内膜异位症病因的分子水平研究新进展

贺亚楠1△(综述)，张广美2※(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院妇产科，哈尔滨 150001 )

摘要：子宫内膜异位症(内异症)是育龄期妇女常见的疾病，具有侵袭性强、种植广泛和易复发等特点，严重影响患者的生活质量。现阶段对内异症发病机制的探究已向分子水平方向延伸，主要表现在酶系统因素、血管因子因素以及干细胞因素基因表达异常。但其发病机制至今尚未完全清楚，是妇科临床和基础研究的热点问题。因此，对内异症发病机制的深入了解以及对病因的靶向治疗领域技术的发展，有望为内异症诊断和治疗找到新的切入点。

关键词：子宫内膜异位症;基因表达;分子水平；发病机制

子宫内膜异位症(内异症)指具有活性的子宫内膜组织(腺体和间质)异位到子宫腔以外部位生长，出现反复周期性出血，形成疾病，并出现疼痛和不孕等相关症状[1]。近些年有学者统计育龄期妇女的发病率为6%～10%，且呈上升趋势[2]，但其治愈率低、复发率高，严重影响妇女的身心健康。内异症从发现至今已有300年的历史，但其机制研究一直局限于宏观水平，类肿瘤的形态学改变加深了其分子水平的发展。目前，内异症的治疗效果不理想，与其发病机制不清楚以及缺乏以病因为靶点的治疗密切相关，只有从分子水平(相关酶类，血管因子，干细胞等)研究内异症的发病原因才能从根源上治愈内异症。现将对近年内异症基因表达调控机制的研究现状和成果综述，为内异症发病的分子机制尤其是分子水平的的诊断和治疗提供科学依据和新思路。

1内异症与相关酶类

近年，许多酶在子宫内膜细胞的侵袭和转移等过程中扮演着重要角色，最具代表性的为芳香化酶和基质蛋白酶，它们在内异症发生、发展中的作用引起了人们的极大关注。进一步从分子水平阐述相关酶类在内异症表达改变的原因及相关因素,对探索内异症的发生、发展机制和诊断预防疾病恶化有重要作用，有望为内异症发病机制的最终阐述提供重要线索,并为临床上诊断及治疗提供客观的试验依据。

1.1芳香化酶系统芳香化酶(P450arom)是雌激素合成重要的限速酶，因此又称雌激素合成酶，为单基因编码。现已证实，内异症是一种雌激素依赖性疾病，然而无论何种年龄的女性合成雌激素均需要芳香化酶的参与[1]。生育年龄妇女雌激素主要在卵巢中合成，P450arom将雄烯二酮和睾酮转化为雌酮和雌二醇；绝经后雌激素主要是在脂肪、肌肉和肾上腺等组织中合成，也需P450arom的催化。在位内膜表达P450arom可能是内异症的始动因素，即由于患者自身的遗传缺陷，子宫内膜细胞本身能够合成雌二醇，使得内膜细胞一旦逆流入腹腔就更易于其种植生长。因此，通过对P450arom基因表达进行相关研究，可以从分子水平为内异症病因及治疗提供新靶点。

CYP19基因定位在染色体15q21.2带上，全长123 kb，编码503个氨基酸，其中包括P450arom[3]。子宫内膜正常情况下存在抑制转录因子，即鸡卵白蛋白上游启动子转录因子，所以正常妇女宫腔内未检出P450arom的表达[4]，而内异症患者体内变异的类固醇源性因子取代鸡卵白蛋白上游启动子转录因子连接至启动基因，P450arom表达上调，继而增加局部雌激素合成而发病，但还没有相关研究明确其是否为决定内异症患者局部P450arom高表达的主要因素。期望通过转录水平启动子的研究为CYP19基因和内异症发病间的关系提供有效依据。

环加氧酶2是内异症中P450arom表达重要的间接刺激因子，通过与前列腺素E2相互作用构成的正反馈系统参与P450arom的基因调控，最终影响CYP19基因的表达[5]。通过对环加氧酶2的分子水平研究，可补充芳香化酶和内异症相关研究的不足。最新研究发现环加氧酶2 基因启动子内的NK-IL6位点的低甲基化可引起环加氧酶2在位内膜中表达上调[6]，与基因突变不同，甲基化改变是可逆的，因此通过对环加氧酶2启动子的甲基化情况研究可以为内异症的治疗提供一种新途径。

1.2基质金属蛋白酶系统基质金属蛋白酶系统包括基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)和组织金属蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs)。MMPs是一类活性依赖于锌及钙离子的蛋白水解酶，是调节细胞外基质动态平衡最重要的酶系。TIMPs不仅能抑制MMPs的激活，还参与了细胞增殖、凋亡和分化等过程。近年研究发现，子宫内膜上皮细胞的侵袭能力是通过MMPs降解细胞外基质得以实现的，且MMPs基因表达的量与子宫内膜侵袭能力呈正相关[7]，因此MMPs的参与是内异症形成的关键。Matsuzaki等[8]应用实时定量聚合酶链反应及蛋白免疫染色定量分析还发现,MMP-7基因在内异症患者深部浸润异位内膜中的表达量显著升高，进一步证实了MMPs与异位内膜的侵蚀性相关。此外，Sotnikova等[9]研究结果显示，内异症患者异位内膜及在位内膜组织中MMP-2表达均上调，TIMP-2表达均下调，推测MMPs和TIMPs间的平衡改变也可能导致内异症的发生，并导致异位内膜组织侵袭降解细胞外基质的能力增强。为深入探究MMPs在内异症和非内异症患者之间差异表达的原因，Shan等[10]对内异症患者MMP-7基因和MMP-9基因启动子区单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)进行研究，发现内异症患者MMP-7基因启动子区-181A/G多肽位点碱基G的出现率显著增高(P=0.01)，且携带G等位基因可显著增加内异症的发病风险，但未发现MMP-9启动子区SNP与该病有关。因此，MMPs基因在内异症患者中的高表达可能与SNP相关，但具体相关途径还需进一步的探索与研究。近期，有研究表明肿瘤细胞高表达的端粒酶反转录酶在内异症患者体内检测中也出现高表达现象，进一步表明端粒酶反转录酶可能与内异症的发生有密切关系[11]，但仍需进一步的验证。

2内异症与血管因子生成与抑制因子

内异症的发病机制众说纷纭，但异位内膜在盆腹腔成功种植后的进一步发展则必须要有新生血管提供血液，显然血管生成在内异症发病中起到重要作用。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和内分泌腺体来源的VEGF(endocrine gland-derived VEGF,EG-VEGF)均在血管生成中扮演重要角色。随着分子生物学研究进展，期望通过血管生成相关基因的多态性的研究，对内异症的药物治疗等方面研究能有所突破。

1996年国外学者从牛滤泡细胞体外培养液中分离出一种能促进血管内皮细胞有丝分裂的物质，命名VEGF[12]。VEGF基因位于染色体6p21,3,全长14 kb，具有多态性，即监管区内有几个SNPs[13]，其编码产物为VEGF，是血管生成中起主要作用的增殖因子。内异症患者子宫内膜中VEGF基因的表达明显高于正常内膜，Bourlev等[14]认为VEGF基因在内异症病灶中的表达与病灶增殖活性有关，增殖活性越高，VEGF基因表达越高；目前，许多学者对VEGF SNPs是否引起内异症的遗传易患性进行研究，认为VEGF SNPs会改变蛋白质的浓度，改变血管生成的过程，引起个体间对内异症易患性的差异[15-16]。Perini等[17]用病例对照研究方法得出功能性单核苷酸多态性中VEGF(-1154G/A)为内异症患病危险因素。现阶段，抗血管药物的研究是通过抗VEGF抗体和VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂可以抑制新生血管生成而实现的分子水平靶向治疗。但是，VEGF的组织特异性却并不尽如人意，因为抑制VEGF的表达，不仅抑制了内异症的发生，也抑制了心、脑等重要器官的血供，因此对与VEGF功能相似但特异性更高的血管因子的研究变得更有价值。

EG-VEGF蛋白分子又称PROK1，相对分子质量为8600，包括305个氨基酸，EG-VEGF主要在卵巢、胎盘或肾上腺等甾体激素内分泌器官中特异性表达，其功能是作为有丝分裂原特异性诱导上述分泌器官的毛细血管内皮细胞增殖，迁移和膜孔形成。众所周知，内异症为性激素依赖性疾病，而EG-VEGF的表达水平与性激素水平密切相关。有学者研究[18]表明，卵泡液EG-VEGF水平与卵巢过度刺激综合征的发生有关，EG-VEGF基因表达的上调与内异症激素抵抗存在密切联系。近期，Tabata等[19]研究发现EG-VEGF和其受体前动力蛋白受体2(prokineticin receptor 2,PROKR2)结合后刺激MMP家族基因表达上调使得肿瘤细胞的侵袭力增加，但与内异症侵袭性间的关系，国内外鲜有报道。Su等[20]2014年最新报道显示，PROKR2的基因多态性与特发的习惯性流产显著相关(P<0.01),尽管有关EG-VEGF在内异症中的研究不是很多，但EG-VEGF的高度组织特异性给卵巢等器官血管形成相关的增殖性病变带来了更广阔的研究前景。

3内异症与干细胞

干细胞是具有自我更新，增殖和多向分化的潜能细胞群，即这些细胞的自身细胞群数量可以通过细胞分裂来维持，同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞。人体所有的细胞均来源于干细胞，所以内异症患者在位内膜细胞和异位细胞也可能由相应干细胞分化而来。此外，异位病灶的终末细胞不能维持病灶的长期发展，大量学者认同内异症是一种干细胞疾病[21-22]。这也为临床上无法根治病灶且治疗后复发率高的现状提供合理的解释。因此，干细胞不仅能为再生医学和组织工程提供来源，还能为新药开发研究提供新的研究平台,其研究前景十分广阔。

3.1骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)BMSCs是近年备受瞩目的一类成体干细胞，可通过循环系统到达身体各个部位，调节局部微环境，促进组织的损伤修复等。已有报道BMSCs移植可用于治疗多种损伤性疾病，如脑缺血、心肌梗死和皮肤损伤等。但是，子宫内膜干细胞的最初来源还不完全知晓，有学者成功在体外将BMSCs诱导分化成子宫内膜腺上皮细胞[23]。近期，Cong等[24]首次从蛋白分子水平对上述分化过程进行研究，并假设细胞外调解蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶可能通过调控核心蛋白质分子表达差异来参与细胞间信号转导及相互作用、内异症组织发展及细胞迁移等过程。上述研究启示BMSCs可能是子宫内膜干细胞的来源，但BMSCs在内异症中能够维持病灶的生长和蔓延的其他相关途径还需进一步探寻，加以干预，有望能够从源头上阻断干细胞参与内异症的发生、发展。

3.2人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)hUC-MSCs来源于中胚层，现可成功从脐带华通胶分离获得。与其他来源干细胞相比，hUC-MSCs具有来源丰富、易于分离和运输、无异体排斥反应和不涉及伦理问题等优势，因此在细胞治疗和再生医学的临床应用方面拥有广阔前景。hUC-MSCs可能为妇科疾病治疗提供新的思路，有研究提示，hUC-MSCs可为子宫内膜疾病等妇科疾病的治疗提供新的种子细胞[25]。我国学者[26]用hUC-MSCs和异位子宫内膜细胞同时进行体外培养，发现hUC-MSCs通过旁分泌机制抑制异位细胞增殖并促进其凋亡，提出可能通过提高人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(phosphatase and tension homologue deleted on chromosome 10,PTEN)表达得以实现。近年，国内外对hUC-MSCs进行了广泛而深入的实验研究，虽已取得一定成果，但对于长期培养的细胞有无恶变倾向以及细胞移植到模型动物体后远期致瘤性的观察等问题，仍需今后的学者们开展进一步的实验研究，为hUC-MSCs的临床应用提供可行性依据。

4内异症与细胞凋亡

内异症之所以称之为类肿瘤性疾病，一个很大的原因在于内异症存在细胞凋亡异常现象，无论在酶体系、血管因素以及干细胞中都存在着这种现象。细胞凋亡是保证子宫内膜周期性脱落出血和增生的关键，而在内异症患者的在位和异位内膜中，凋亡相关基因的表达异常，导致患者对凋亡信号的敏感性减弱，因而出现在位和异位内膜的过度增殖，因此推测内异症的发生与子宫内膜异位细胞凋亡特性的改变有明显的关系。当今研究比较热门的两个方面分别为Bcl-2/bax以及生存素表达异常。

4.1Bcl-2/baxBcl-2基因最初从B淋巴瘤染色体中分离，具有抑制细胞凋亡的作用。研究表明，Bcl-2基因的表达呈周期性变化，增殖期呈高表达而月经期则表达下调，但是在内异症中无此周期性改变[27]。Bax基因是Bcl-2家族中的一员，主要作用是加速细胞凋亡。Bcl-2和 Bax基因表达的平衡状态在凋亡过程中起着关键作用，有学者发现内异症患者Bcl-2基因在增殖期表达明显高于正常人，而Bax却呈低表达(H)，过度表达的Bcl-2基因与Bax基因形成异型二聚体，抑制异位内膜细胞的凋亡[28]。因此认为Bcl-2基因与Bax基因的失衡是导致发生内异症的因素之一，也提示调节Bcl-2和Bax表达的平衡可能成为治疗内异症的一个新策略。

4.2生存素生存素是凋亡抑制因子家族新成员，主要表达于子宫内膜腺上皮细胞胞质中，能抑制细胞凋亡，并参与血管生成。国内外学者发现内异症患者在位及异位组织中有超量表达的生存素基因，并假设其可能参与内异症发病的某一过程。Kanwar等[29]明确生存素是与凋亡终末阶段分子胱天蛋白酶(caspase)-3和caspase-9特异性结合，抑制caspase酶原激活来抑制细胞凋亡。彭冬先等[30]还发现生存素基因特异性发夹状RNA可以通过显著促进裸鼠皮下异位内膜细胞凋亡而促进细胞增殖并参与血管生成，但发夹状RNA在内异症动物模型中促进凋亡的具体机制以及应用于临床治疗的发展前景还有待进一步的评估。从分子水平了解细胞凋亡过程，对其加以干预，有望对内异症进行目的性治疗。

5展望

大量学者发现内异症在酶类相关因素、血管因子以及干细胞系基因表达方面存在异常，且相关细胞凋亡受到抑制，因此学者应更加明确将内异症视为类肿瘤疾病进行研究。现阶段分子水平的研究只是局限于单个基因或者单种细胞的点式研究，未能形成相互联系，相互交叉的基因表达通路异常的研究，这是今后分子水平研究中有待发现和解决的问题。此外，虽然内异症基因表达调控的机制尚未形成一个明确体系，但对病因的分子水平探究无疑将是一个热点，有望从根源上为内异症的诊断和治疗提供新的方向。

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Development of Endometriosis Pathogenesis on Molecular LevelHEYa-nan，ZHANGGuang-mei.(DepartmentofGynecologyandObstetrics,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Endometriosis(EMT) is a common disease in reproductive-age women,which is highly invasive,extensive and easisly recurrent,affecting the quality of life in patients critically.In recent years,the pathogenesis of endometriosis has developed into the molecular level,such as abnormal gene expression of enzyme system factors,vascular factors and stem cell factors.While the pathogenesis of EMT is still largely uncertain,a great deal of basic and clinical research are still needed.Therefore,in-depth understanding of the pathogenesis of EMT and the etiology targeted therapy are expected to become new strategies in the diagnosis and treatment.

Key words:Endometriosis; Gene expression; Molecular level; Pathogenesis

收稿日期：2015-01-27修回日期：2015-03-30编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.012

中图分类号：R711.71

文献标识码:A

文章编号：1006-2084(2015)21-3873-04