上皮-间质转化与女性生殖系统发育、功能及疾病

温思茜，宋亚丽，刘婧，全松

上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）既参与多种组织器官发生、发育等生理过程，也与多种慢性疾病的发病及肿瘤的发生发展密切相关，具体表现为上皮细胞经历了向间质细胞结构和表型转化，导致细胞极性丧失、黏附能力下降、细胞骨架变化，从而使细胞变形、迁移和运动能力增加。许多证据表明EMT在女性生殖系统的形成、维持生理特征和功能中扮演关键角色，而近年大量关于EMT在生殖系统疾病调控机制的研究，促进了对如子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）、宫腔粘连（intrauterine adhesions，IUA）及女性生殖系统恶性肿瘤等疾病发生机制的认识，提示EMT可能是女性生殖系统疾病防治的重要靶点。现对EMT的特点以及在女性生殖系统中的作用和调控机制进行综述，为女性生殖系统疾病提供新的防治靶点和理论依据。

1 EMT的概述

EMT是指上皮细胞经历细胞骨架重构后失去细胞极性、黏合连接、细胞桥接，由此获得迁移和侵袭能力等间质细胞特征的生物学过程，其在多种生理病理过程中的重要性被不断发现和探讨，包括胚胎发育、胚胎干细胞分化、创伤修复、组织再生、器官纤维化以及肿瘤发生与进展[1]。根据EMT发生的生物学环境，可将其分为3种类型。Ⅰ型EMT与胚胎着床、胚胎发育和器官形成有关，细胞的间质表型在组织发生中适应不同功能需求。Ⅱ型EMT与创伤修复、组织再生和器官纤维化有关。在创伤或炎症刺激下，细胞发生EMT以进行创伤修复，但若存在持续的炎症刺激，EMT将最终导致器官的纤维化。Ⅲ型EMT发生在上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞，细胞由此获得侵袭迁移能力，从而促进细胞浸润和癌症全身播散[2]。EMT受到多种细胞信号转导通路和转录因子调控，它们之间形成了一个复杂的调控网络。转录因子SNAIL、TWIST、ZEB在EMT调控中发挥了重要作用[3-5]，并且参与多种信号传导通路，如转化生长因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）信号通路、Wnt/β-连锁蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activate protein kinase，MAPK）通路等针对于转录水平的调控来调节EMT相关蛋白的表达[6-9]。另外，非编码的微小RNA（miRNAs）选择性地结合mRNAs，从而抑制其翻译或促进其降解来参与EMT[10]。

2 EMT在女性生殖系统发育与功能中的调控作用

2.1 EMT与女性生殖系统发育 女性生殖道大多来源于中胚层，生殖细胞为内胚层来源。卵巢由卵巢表面上皮细胞（ovarian surface epithelial cell，OSEC）、基质细胞、生殖细胞和性索细胞组成。OSEC是体腔上皮来源的，体腔上皮向卵巢皮质表面内陷形成了性索，后进一步形成苗勒管。有研究证实EMT参与了苗勒管演变成输卵管、子宫和阴道的过程[11-13]。在女性生殖系统发育过程中，EMT被认为是各种组织重塑事件的基础，中胚层形成是早期胚胎发育过程中EMT的代表。从原始外胚层形成中胚层的第一步是上皮细胞的内陷，其特征为上皮细胞发生剧烈形态变化，包括其顶端变窄、细胞器向顶端重新分布以及基底凸出。当上皮细胞内陷时，基底膜局部破裂。此时，上皮细胞间失去其紧密的细胞联系，并且仅通过稀疏分布的连接点附着于相邻细胞。随后，这些细胞经历间充质分化并沿着外胚层下的细胞外基质（extracellular matrix，ECM）迁移。这种外胚层来源的上皮细胞获得在ECM中迁移能力的过程标志着中胚层形成期间EMT的完成[14]。

2.2 EMT与卵泡发生与排卵 动物实验证实了EMT参与了初级卵泡形成的多个阶段，OSEC通过EMT内陷进入卵巢间质中，后形成两种不同的原始卵泡池：髓质卵泡池和皮质卵泡池[15-17]。在卵泡发生过程中，颗粒细胞经历EMT后才有基膜的破裂和黄体最终形成[18]。在排卵后，破出的卵泡周围的OSEC发生EMT。这个EMT事件使细胞表现出一种类似成纤维细胞的表型，其可以促进运动、迁移、增殖以及重组细胞外基质以修复排卵后的伤口，并起到平衡作用，使在排卵时被捕获在卵巢内的OSEC转化为成纤维细胞并进入到卵巢基质中去[19]。

2.3 EMT与子宫内膜的周期性变化 子宫内膜是一种高度动态的组织，其随着性激素水平呈周期性变化，经历包括增殖、分化和经期的脱落的过程[20-21]。在月经期，2/3的子宫内膜被损失，子宫内膜上皮细胞如何在月经周期中进行自我修复，推测EMT和间质-上皮转化（mesenchymal-epithelialtransition，MET）在其中发挥重要作用。Cousins等[22]在小鼠月经模型中发现，人工蜕膜化和孕激素撤退后，间质细胞中检测到了同时表达上皮细胞和间质细胞标记物的细胞，且随着时间的推移，其定位更接近腺上皮的恢复区域。孕激素撤退和子宫内膜蜕膜化的24 h内，间质细胞标记物[如波形蛋白（Vimentin）、神经型钙黏蛋白（N-Cadherin）]mRNA表达显著降低，而上皮细胞标记物[如上皮型钙黏蛋白（E-Cadherin）、细胞角蛋白18（Keratin 18）]mRNA表达显著升高，提示MET在子宫内膜损伤修复机制中的作用。

2.4 EMT与胚胎着床 当胚胎发育到胚泡期并脱去透明膜后，在同步发育的、对胚胎具备容受性的子宫内膜上开始着床称为胚胎着床，这个过程分为定位、黏附、植入3个顺序发展的过程[23]。胚泡在植入前细胞分离成内细胞团（inner cell mass，ICM）和滋养外胚层，后者将在植入过程中与子宫内膜上皮相互作用。滋养外胚层表达与非胚胎上皮细胞相同的特征，例如顶端-基底极性，E-Cadherin、Ⅳ型胶原蛋白（CollagenⅣ）的表达，与基底膜基于纤连蛋白的黏附以及与相邻细胞相对稳定的侧向连接。在黏附和植入的过程中，滋养外胚层细胞与内膜腺上皮中的整合素（如α5β1）通过信号因子 [如骨桥蛋白（osteopontin，OPN）、纤维连接蛋白（fibronectin，FN）]的相互作用介导滋养外胚层细胞表型和功能的变化，包括伸展能力和运动能力的增加、细胞间连接的减少以及E-Cadherin表达的下调，与EMT一致，而后滋养外胚层细胞侵入母体蜕膜并最终建立功能性胎盘。因此，滋养外胚层通过EMT获得间质特性的能力是胚胎着床的必要条件[24-26]。另一方面，正如滋养外胚层必须调整其上皮特征以黏附和植入母体子宫内膜，母体子宫内膜上皮在胚胎着床期间也经历EMT。其中，miRNA作为关键的信号分子介导EMT，从而影响子宫内膜容受性[27]。Li等[28]发现着床期小鼠腺上皮中miR-429的下调，该miRNA靶基因原钙黏蛋白（Protocadherin 8，Pcdh8）是参与细胞间黏附和细胞结构的钙黏蛋白家族的成员，miR-429的下调介导EMT，间质细胞标志物增加，使子宫内膜表现出足够的运动性和迁移能力以适应滋养层侵入。

3 EMT与女性生殖系统相关疾病的发生

3.1 EMT与EMsEMs是一种良性病变，但具有恶性肿瘤的侵袭转移潜质。近年研究表明，EMT在EMs形成的侵袭转移过程中起着重要作用。Chen等[29]发现，子宫内膜异位种植过程中，雌激素能介导子宫内膜上皮细胞发生EMT，促进子宫内膜上皮细胞侵袭、转移及重新定位。该研究发现，子宫正常子宫内膜及子宫腺肌病病变组织中雌二醇与E-cadherin的表达水平呈负相关。而在体外实验中，雌激素可促进雌激素受体阳性的子宫内膜上皮细胞形态呈成纤维细胞样改变；分子水平上，上皮细胞标志物E-cadherin表达下调，间质细胞标记物及调控转录因子Slug表达上调，提示雌激素可介导子宫内膜细胞发生EMT，为EMs的发病机制提供了新的思路，也为抗雌激素治疗EMs提供了理论基础。

3.2 EMT与IUA 除EMs外，IUA也是导致不孕症的常见病因，据Evans-Hoeker等[30]报道，IUA占不孕症发病原因的8%。子宫内膜纤维化是IUA的主要病理表现，其特征是ECM的过度沉积和重组取代了正常的子宫内膜。病例活检显示IUA患者子宫肌壁的50%～80%为纤维组织，显著高于正常组织（13%～20%）[31]。而EMT被证实参与到子宫内膜纤维化的过程中，Li等[32]运用机械和感染双重法构建的大鼠IUA模型中发现子宫内膜纤维化，表现为Ⅰ型胶原蛋白、α-平滑肌肌动蛋白的表达增加，并伴有E-cadherin表达下降，而在子宫内膜损伤前过表达miR-29b可防止子宫内膜纤维化的发生和EMT相关蛋白的差异表达，延迟过表达miR-29b治疗直到子宫内膜纤维化在第4天也可阻止纤维化进展和EMT的发生，提示EMT过程与IUA的发生、发展关系密切。

3.3 EMT与女性生殖系统恶性肿瘤 女性生殖系统恶性肿瘤组织中发生EMT的分子学机制与其他恶性肿瘤相同，癌变的上皮细胞在特定环境下发生EMT，从而丧失细胞极性，使细胞间黏附力下降，并获得向远端侵袭转移的能力。研究表明子宫内膜癌细胞标记物表达量的改变与肿瘤的分期、肌层浸润深度、预后等因素有关[33-35]。Sakuragi等[36]对E-cadherin的表达水平与子宫内膜癌的组织病理学特征关系进行研究发现，E-cadherin表达水平随着分化程度的减少而显著下降，且其表达量与肌层浸润深度以及主动脉旁淋巴结转移呈负相关。此外，E-cadherin表达降低导致的癌细胞解离促进了子宫内膜肿瘤细胞的侵袭。2018年Amǎlinei等[37]的研究发现，E-cadherin表达降低与侵袭性表型增加有关。另有研究发现上皮及间质细胞标志物在子宫内膜癌组织中的异常表达程度是决定子宫内膜癌预后的重要因素之一[38]。

在卵巢癌方面，有研究表明EMT相关分子不仅在卵巢癌中能促进并维持着肿瘤微环境，为肿瘤的发展和转移提供更有利的条件，还参与了卵巢癌化疗药物耐药性的发生[39]。Haslehurst等[40]在关于卵巢癌顺铂耐药性的研究显示，耐药细胞株中EMT相关转录因子包括Snail、Slug、Twist2和ZEB2表达上调，上皮细胞标志物E-cadherin表达下调；而减少Snail和Slug的表达能直接恢复耐药性，表明基因与EMT共同参与了卵巢癌顺铂耐药性的过程，并且发挥重要的调控作用。

4 结语

综上，EMT不仅参与了女性生殖系统的形成、发育与正常生理功能，还与多种生殖系统疾病的发生、发展有关。在生殖系统的形成、发育与正常生理功能的过程中EMT受到高度调控，相反病理状态下细胞缺乏对抗EMT的调控机制，使细胞获得迁移和侵袭能力，增加了癌细胞的化疗药物耐药性，进而成为疾病进展的驱动因素。目前的研究对其调控的机制进行了探讨，但仍未阐明，因此深入研究EMT在女性生殖系统病理生理中的作用机制，发现调节EMT进程的关键靶点，可为一些还未解决的不孕症及恶性肿瘤发生、发展的难题提供潜在的诊疗思路、实验基础和理论依据。