自噬与子宫内膜异位症的发生发展

梁怡婳，张清学

(中山大学孙逸仙纪念医院生殖中心，广州 510120)



·综述·

自噬与子宫内膜异位症的发生发展

梁怡婳，张清学*

(中山大学孙逸仙纪念医院生殖中心，广州 510120)

子宫内膜异位症是育龄期妇女的常见良性疾病，但其具有种植、侵袭、转移等恶性生物学行为特征，其发病机制至今仍未明确。内膜异位症难治愈、复发率高一直是妇科的棘手难题。自噬是细胞的一种自我维稳机制，广泛参与多种生理、病理过程。最近研究发现内膜异位症患者的在位及异位内膜细胞自噬水平皆异于正常内膜，故自噬可能与内膜异位症的发生发展存在密切关系，自噬也许能成为内膜异位症治疗的一个新切入点。

自噬； 子宫内膜异位症

(JReprodMed2016，25(11)：1031-1034)

子宫内膜异位症是指子宫内膜组织(腺体和间质)在子宫内膜以外的部位出现、生长、浸润、反复出血，可形成结节及包块。内膜异位症可引起慢性盆腔痛、痛经、不孕等，育龄期妇女内膜异位症发病率约为15%，约20%～50%不孕症妇女患有子宫内膜异位症，且近年来内膜异位症的发病年龄有年轻化的趋势[1]。内膜异位症的病因至今仍未明确，多年来广大学者都致力于探究内膜异位症发病机制，从经典的“子宫内膜种植学说”到“在位内膜决定论”、“子宫内膜干细胞学说”[2]，目的皆在于希望能得到更有效的内膜异位症治疗方法。随着对自噬研究的逐渐深入，人们发现自噬与子宫内膜异位症的发生发展存在密切联系，自噬也许能成为内膜异位症治疗的一个新切入点。

一、自噬的概念与特征

自噬(autophagy)，意如其名“自己吃自己(self-eating)”，是真核细胞生物进化过程中一个高度保守的过程。自噬发生在细胞质中，指一些需降解的蛋白质和细胞器等胞浆成分被包裹，并最终运送至溶酶体降解的过程，降解产生的氨基酸和其他小分子物质可被再利用或产生能量。自噬作为细胞自身的“资源回收站”，可被视为细胞的一种生存防御机制，当细胞处于营养缺乏或氧化应激状态时，通过移除错误折叠及无用的蛋白质、受损的细胞器及某些细胞内病原体，为细胞提供能量及维持细胞内物质合成代谢，维持细胞内环境的稳态。

自噬可分为三种：巨自噬(macro-autophagy)、微自噬(micro-autophagy)及分子伴侣介导的自噬(chaperone-mediated autophagy)。其中巨自噬即现今众多研究中的“自噬”，研究最为广泛，以自噬体的形成为特征，指细胞内过多或异常的细胞器及其周围的蛋白质和部分细胞质被双层膜所包裹形成自噬体(autophagosome)，随后自噬体与溶酶体融合并降解其所包裹的内容物[3]。自噬有5大关键过程：(1)自噬泡(phagophore)的形成；(2)Atg5-Atg12-Atg16L复合物形成并与自噬泡融合；(3)微管相关蛋白轻链3(microtubule-associated protein light chain 3，LC3)由可溶形式(LC3-I)转变为脂溶形式(LC3-II)，与结合自噬泡形成自噬体；(4)自噬体捕获需降解或清除的蛋白质、细胞器等物质；(5)自噬体与溶酶体结合形成自噬溶酶体(Autolysosomes)，在自噬溶酶体内自噬体内层膜，内容物在溶酶体内被降解[4]。

适度的自噬可维持细胞稳态，异常的自噬则与某些疾病的发生、发展有关。神经退行性疾病的发生都与细胞内异常物质累积过多相关，如亨廷顿舞蹈病的突变亨廷顿蛋白(Huntingtin，Htt)、帕金森病中由α-synuclien蛋白组成的Lawy小体，由于自噬机制的缺陷，使这些异常蛋白质不能被及时清除，逐渐在神经元中积聚，最终神经元功能受损，引起疾病[5]。自噬在肿瘤疾病中的作用仍有争议，一方面认为自噬作为细胞的一种自我维稳机制可及时将细胞内的致癌、有害物质清除，具有防癌、抑癌作用；另一方面认为自噬可保护癌细胞，使其可在缺氧、缺血、营养缺乏等恶劣环境中生存或抵抗细胞毒性药物，进而癌细胞种植、浸润及化疗耐受，具有促癌作用[6]。因此关于肿瘤疾病自噬的研究近年来颇受关注。

二、自噬的调控机制

现今研究发现自噬受到众多机制的调控，是一个庞大而复杂的网络结构。自噬调控机制根据雷帕霉素敏感蛋白(mammaliantarget of rapamycin，mTOR)的作用可大致分为依赖与非依赖mTOR的自噬调控机制。

mTOR为一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是调节细胞生长、增殖、运动、存活等上游通路的汇合点。根据对雷帕霉素(rapamycin)敏感性不同可分为两种不同的mTOR复合物：mTORC1、mTORC2。mTORC1是目前研究最广泛、深入的自噬调节中心。mTORC1为自噬的负性调节因子，当mTORC1的上游因子结节性硬化复合物(tuberous sclerosis，TSC)被激活后或使用雷帕霉素，活性TCS1/2能直接抑制mTORC1活性，促进自噬发生[7]。mTORC1能从多个方面抑制自噬：(1)磷酸化自噬激活激酶(autophagy-initiating UNC-5 like autophagy activating kinas，ULK)中的Ser758位点，抑制ULK激活[8]；(2)抑制AMBRA1(autophagy/beclin 1regulator 1)活性而降低ULK1复合物稳定性，阻止自噬发生[9]；(3)抑制VPS34复合物(class Ⅲ PI3K，VPS34 complex)活性，VPS34复合物是自噬体形成的关键[10]；(4)可影响转录因子EB(transcription factor EB，TFEB)的活性和表达分布抑制自噬相关基因的表达[11]。

磷酸肌醇通路是在哺乳动物细胞中首个被发现的非mTOR自噬调节通路。G蛋白偶联受体激活磷脂酶C(PLC)可使二磷酸磷酸酯肌醇(PIP2)水解为三磷酸肌醇(IP3)和甘油二脂(DAG)，IP3具有抑制自噬作用[5]。因锂离子制剂具有神经元保护作用而被广泛运用至精神及神经疾病的治疗中，尤其是神经退行性疾病。在研究锂离子作用机制中发现锂离子可促进细胞自噬，有助于清除细胞内异常物质[12]。锂离子可通过减少肌醇单磷酸酶(inositol monophosphatase，IMPase)致使细胞内游离磷脂肌醇(inositol)含量降低，随之IP3减少，自噬增加，而添加雷帕霉素后IP3的水平并无明显变化，提示锂离子的诱导自噬作用并不依赖mTOR[12]。另外，还发现p38MAPK[13]、Ca2+通路[14]等非mTOR依赖性自噬调节通路。

三、自噬与子宫内膜异位症的发生发展

内膜异位症尽管为良性疾病，却有恶性肿瘤疾病的特征：种植、侵袭、转移，其特点表现为[15]：(1)症状和体征与疾病严重程度不成比例；(2)病变广泛，形态多样；(3)具浸润性，可形成广泛而严重的粘连；(4)具激素依赖性，易复发。随着自噬与肿瘤疾病关系研究的深入，科研工作者们由此得到启发，希望通过对内膜异位症自噬的研究进一步了解内膜异位症的发病机制，为内膜异位症治疗带来新的突破。

自噬可发生于子宫内膜腺细胞和间质细胞胞浆中，通过比较不同时期的子宫内膜发现早、中、晚分泌期子宫内膜自噬标记蛋白LC3-II表达水平分别是早增殖期内膜的2.85、4.22、5.88倍，晚增殖期内膜LC3-II蛋白表达量亦高于早增殖期内膜，表示内膜细胞自噬水平随着子宫内膜周期性改变而变化，且内膜细胞自噬变化趋势与内膜细胞凋亡相一致[16]。子宫内膜的周期性改变是由于体内雌、孕激素水平改变直接引起的，故内膜细胞自噬随着月经周期而变化这一现象提示雌、孕激素参与调控子宫内膜细胞自噬，这一猜想通过体外实验得到了证实：Choi等[17]在内膜间质细胞体外培养体系中添加雌、孕激素模拟月经周期激素变化，发现雌、孕激素共培养组(分泌期)及雌、孕激素撤退组(月经期)的内膜间质细胞胞浆中自噬小体数量明显多于单纯雌激素培养组(增殖期)。

正常上皮细胞的存活依赖于细胞间和细胞与细胞间质的信号传递，上皮细胞自原位脱落后便会发生细胞凋亡，此现象称为“失巢凋亡(anoikis)”[18]。内膜异位症患者的内膜细胞从子宫内膜脱落后能继续存活并在“异地”成功种植可能与其自噬机制异常有关：将月经周期中各阶段正常内膜与异位内膜相比较，正常内膜细胞的自噬水平可因雌孕激素周期性改变而变化，而异位内膜组织细胞自噬水平在增殖期和分泌期皆未见明显改变，即异位内膜组织失去了对雌孕激素的正常反应性，说明异位内膜细胞的自噬机制可能异于正常内膜[17]；Beclin-1由BECN1基因编码，是酵母Atg6基因的同源，参与哺乳动物自噬体的形成过程，可视为一种自噬标记物，有研究发现异位内膜组织的Beclin-1 mRNA、蛋白表达量皆显著低于正常内膜组织[19]；Ruiz等构建内膜异位症小鼠模型后比较模型鼠异位内膜和在位内膜组织的差异，发现异位内膜的LC3-II蛋白及Atg4b(Autophagy related gene 4b)、Atg5、Beclin-1等多种与自噬过程相关的基因表达远远低于其在位内膜[20]；Mei等[21]通过迁移电镜观察细胞质中自噬体数量评估自噬水平，发现源于异位内膜的基质细胞自噬体数量明显少于正常内膜基质细胞。上述研究结果表明相较于正常内膜组织，异位内膜细胞自噬水平是下降的，低水平的细胞自噬可能有助于减少细胞凋亡，使细胞逃脱免疫系统的追捕，从而内膜细胞在“异位”得以生存。另一方面，Allavena等[22]发现卵巢子宫内膜异位症组织LC3-II蛋白及多种自噬相关基因mRNA(如Atg7、Atg14、Belcin-1)表达皆明显高于正常内膜，他们认为自噬水平增加可为在“异位”的内膜细胞提供物质和能量，有助于内膜细胞适应子宫以外的环境，维持细胞存活，进而发生种植、浸润。

郎景和教授根据内膜异位症患者在位内膜与正常人在位子宫内膜基因表达等方面存在的差异，提出“在位内膜决定论”，认为不同个体(患者与非患者)经血逆流或经血中的内膜碎片能否在“异地”黏附、侵袭、生长，在位内膜是关键，在位内膜的差异是根本差异，是发生内膜异位症的决定因素，经血逆流只是实现这一由潜能到发病的桥梁[2]。近年关于内膜异位症自噬的研究从侧面体现了这一理论：已有多个研究结果皆提示内膜异位症患者的在位内膜细胞自噬水平明显低于正常内膜细胞[17，19，21]，且在位内膜组织的Beclin-1 蛋白表达量与患者的血清CA125值呈负相关，即CA125越高，在位内膜组织细胞自噬水平越低[19]。

子宫内膜异位症为激素性依赖疾病，雌激素可促使异位内膜组织细胞增殖、减少细胞凋亡，而内膜异位组织失去对孕激素正常反应性，这一现象称为“孕激素抵抗”，孕激素抵抗是部分内膜异位症患者孕激素治疗效果欠佳的原因之一。正常内膜组织受到孕激素作用后，内膜间质细胞旁分泌细胞因子作用于上皮细胞，使其表达17β羟固醇脱氢酶，促进E2转化成雌酮(estrone，E1)。内膜异位组织由于孕激素受体表达异常，在孕激素刺激下细胞因子分泌减少，17β羟固醇脱氢酶表达降低，雌二醇难以转化为雌酮导致大量雌二醇局部累积，促进内膜异位症疾病发展[23]。在肿瘤疾病中，CXCR4与其特异性配体CXCL12(stromal-derived factor 1，SDF-1)可通过旁分泌形式作用促进细胞增殖、血管生成及癌细胞转移。有研究发现异位内膜细胞CXCR4基因及蛋白表达水平明显高于在位内膜及正常内膜，而且雌激素可诱使内膜基质细胞分泌CXCL12(stromal-derived factor 1，SDF-1)分泌增加，CXCL12与其受体CXCR4结合后，激活NF-κB通路，mTOR活性增加，细胞自噬受到抑制，细胞凋亡率下降[21]。局部雌激素累积、孕激素抵抗及自噬机制异常可能是异位症疾病浸润发展、治疗效果欠佳的原因。

近年来已有学者尝试针对自噬过程干扰内膜异位症疾病发展。新型孕激素类药物的开发为内膜异位症治疗带来了新希望，其中地诺孕素(dienogest)对内膜异位症治疗效果尤为受到关注。地诺孕素同时具有19-去甲睾丸酮衍生物和孕酮衍生物双重效应，有抗雌激素和低的抗雄激素活性，无雌激素、雄激素、糖皮质激素和抗盐皮质激素活性。在体外细胞培养实验中，地诺孕素可同时下调PI3K通路和ERK1/2通路，抑制mTOR活性，促使异位内膜组织细胞自噬增强后，细胞凋亡率亦明显增加，而传统孕激素药物孕酮则无此效果[24]。最新的研究发现抗疟药物羟氯喹除了有免疫调节作用，还可作为一种自噬调节剂对内异症产生治疗作用。在内异症小鼠模型中，对比安慰剂组，羟氯喹可增加异位内膜细胞的LC3-II蛋白表达量，减少腹腔内异灶数量及扰乱异位内膜细胞的排列形态[20]。

综上，子宫内膜异位症是一种具有恶性肿瘤疾病特征的慢性良性疾病，其发病机制至今仍无明确定论。内膜异位症的治愈率低、复发率高仍是我们面临的难题。自噬作为细胞的一种生理性维稳机制，广泛参与了机体多种生理及病理过程。随着对自噬研究的深入，我们对内膜异位症的发生发展有了更新的认识，但自噬在此过程中的确切作用仍需更多深入的研究来明确，也许干预自噬过程能成为内膜异位症治疗的新靶点。

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[编辑：王慧萍]

Autophagy and the development of endometriosis

LIANG Yi-Hua，HANG Qing-Xue*

ReproductiveMedicalCenter，SunYat-senMemorialHospital，SunYat-senUniversity，Guangzhou510120

Endometriosis is a common benign disease among women of reproductive age，while it possesses tumor-like behaviors such as implantation，invasion and metastasis.And its pathogenesis is unclear up to now.It is intractable to handle because of difficult to cure and high recurrence rate.Autophagy is a catabolic process that maintains the cellular homeostasis and participates in a variety of physiological as well as pathological process.Recently，many studies have revealed that autophagy in both eutopic and ectopic endometria of patients with endometriosis was different from normal endometria.Therefore autophagy may play a crucial role in the development of endometriosis，so that intervention of autophagy of endometriosis could be a novel target of endometriosis therapy.

Autophagy； Endometriosis

10.3969/j.issn.1004-3845.2016.11.017

2016-01-11；

2016-02-04

梁怡婳，女，广东广州人，妇产科医师，生殖内分泌方向.(*