Toll样受体4介导子宫内膜异位症发病机制的研究进展

郭灵，程忠平

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是一种常见的妇科疾病，表现为具有生长功能的子宫内膜腺体及间质出现在子宫体以外的部位，其临床症状主要包括疼痛（进行性加重的痛经、慢性盆腔疼痛、性交困难）、不孕及经量过多、经期延长[1-2]。目前主要认为EMs是一种激素依赖性疾病[3]，但近年多项研究显示，EMs病灶中存在多种类型的炎症细胞和炎症介质，病灶微环境内存在免疫炎性反应，提示EMs可能是一种慢性炎性疾病[4-5]，也有研究发现EMs相关的盆腔疼痛等症状可能与局部炎症有关[6-7]。EMs的炎性发病机制可能与生殖道感染、炎症介质表达、免疫反应诱导有关[8-9]。Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）是一种炎症介质，在机体固有免疫应答及抗病原体免疫中发挥重要作用，最近有研究表明，TLR4调控的炎症信号通路参与调节EMs的发生、发展，但具体机制尚未明确[10-11]。现对TLR4介导EMs发病的可能机制进行综述。

1 TLR4概述

1.1 TLR4的结构与功能人体免疫系统由固有免疫和适应性免疫组成，其中，固有免疫系统通过宿主免疫细胞的模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）识别外部入侵体内的细菌或病毒中释放的病原体相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs），产生急性炎症反应，引发初期固有免疫，而后进一步激活适应性免疫，是机体抵抗微生物感染的第一道防线；而在组织损伤及遭受应激时，PRRs识别受损或坏死细胞释放的内源性危险相关分子模式（danger-associated molecular patterns，DAMPs），以清除细胞碎片、修复受损组织[12]。

TLR是PRRs的重要成员之一，为Ⅰ型跨膜受体蛋白，由富含亮氨酸重复序列的高度可变的胞外域和高度保守的细胞质的Toll/白细胞介素1（IL-1）受体（Toll/interleukin-1 receptor，TIR）结构域组成。TLR4是TLR家族的成员之一，作为急性受体在免疫细胞的细胞膜上广泛表达，研究显示其在巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞中均有分布，在许多疾病的发生、发展过程中发挥重要作用，是近年来研究的热点[12-15]。

1.2 TLR4及其炎症信号通路TLR4的外源性配体/识别的特定PAMPs主要为微生物的非自体组成成分，如革兰阴性菌的内毒素、革兰阴性菌细胞壁外膜组成成分——脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），TLR4识别并与之结合后激活炎症通路。TLR4的内源性配体/识别的特定DAMPs包括纤维蛋白原、纤连蛋白、透明质酸和热休克蛋白60（heat shock protein 60，HSP60）、HSP70 等，但内源性配体需在高浓度状态下才能激活TLR4[16]。

髓样分化因子（myeloid differentiation factor 88，MyD88）依赖型信号传导通路是一种经典的TLR4炎症信号通路。TLR4与配体快速结合，与含TIR结构域衔接蛋白的分子如MyD88发生作用，细胞内结构域变化，信号级联事件开始，相关蛋白激酶发生磷酸化，对抑制性衔接分子产生作用使其降解，核因子κB（nuclear factor kappa B,NF-κB）被激活并易位至细胞核，与靶DNA结合，启动转录、合成和分泌下游炎症因子，如肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）、IL-8、IL-6 等，炎症反应扩增使局部和全身炎症加重[17-19]。

有关TLR4的MyD88非依赖型信号通路的研究仍十分有限，目前认为TLR4识别配体后通过β干扰素TIR结构域衔接分子（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon β，TRIF） 和 TRIF 相关衔接分子（TRIF-related adaptor molecule，TRAM）发挥作用，活化核因子κB（NF-κB）和干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3，IRF-3），诱导释放炎症因子及Ⅰ型干扰素释放，从而引发和维持免疫炎性反应[20-21]。

2 TLR4在子宫内膜细胞的表达

目前已有多项研究证实TLR4在子宫内膜细胞表达[22-25]。2015年Rashidi等[26]获取15例行腹腔镜手术患者的子宫内膜组织，证实子宫内膜间质细胞及子宫内膜上皮细胞中均有TLR4蛋白表达，并且子宫内膜间质细胞中的表达水平高于子宫内膜上皮细胞，提示TLR4可能参与调节子宫内膜中的免疫反应。同年，Koval等[27]对EMs患者的子宫内膜组织进行研究发现，EMs患者的子宫内膜中TLR2和TLR4的表达高于正常子宫内膜，提示TLR2和TLR4在EMs的发展中可能发挥重要作用。

3 TLR4介导EMs的发病机制

3.1 上生殖道感染激活TLR4信号通路女性下生殖道长期暴露在各种微生物中，这些微生物可通过迁移感染上生殖道，造成子宫内膜炎、输卵管炎、盆腔炎等，使机体启动免疫炎性反应[28-29]。研究发现，该反应不仅由免疫细胞介导，还与子宫内膜上皮细胞、子宫内膜间质细胞相关，可见子宫内膜是女性上生殖道应对感染的第一道防御屏障[30-31]。Khan等[32]首次提出了“细菌污染假说”的概念，发现患有EMs女性的腹膜液中LPS浓度显著高于健康女性，提示EMs患者存在盆腔炎症，且EMs患者的经血与正常对照女性相比更容易被大肠杆菌污染，提示从阴道迁移的大肠杆菌是经血的初始污染物。可以推测来自下生殖道的大肠杆菌等病原体及脱落的子宫内膜碎片随逆行经血进入上生殖道，子宫内膜细胞上的TLR4启动预警信号，激活下游信号通路，子宫内膜产生初始感染性炎症反应。

3.2 TLR4信号通路促进炎症反应及异位子宫内膜细胞增殖细菌感染使TLR4活化，经细胞内炎症信号通路调控免疫反应应答，并介导不同细胞因子、趋化因子、生长因子的产生，从而促进子宫内膜细胞的增殖、侵袭和周围血管生成，参与EMs的发生、发展。

在分子细胞层面上，Khan等[33]发现在雌激素和LPS的联合作用下，EMs患者腹膜液中的巨噬细胞分泌的炎症细胞因子（如TNF-α、IL-6等）显著增加，同时发现在该作用下培养的在位及异位子宫内膜细胞数量显著增加。而当阻断雌激素受体和TLR4的作用后，炎症细胞因子的分泌和子宫内膜细胞的生长均明显受到抑制。这提示雌激素和TLR4信号通路联合可促进盆腔炎性反应，促进EMs生长。Luo等[34]用LPS处理异位子宫内膜细胞模拟细胞体外侵袭实验，发现TLR4可经MyD88非依赖型信号通路，即p38/细胞外信号调节激酶（extracellular signalregulated kinase，ERK）信号通路刺激子宫内膜细胞中IL-8的分泌，IL-8再通过黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）信号通路增强子宫内膜细胞的增殖和侵袭作用，而用抗TLR4抗体预处理细胞后该作用被显著抑制。其中，FAK是肿瘤微环境中细胞信号传导的多功能调节因子，可通过多种机制调控细胞的生存、增殖和转移。在动物实验中，Azuma等[35]通过在EMs模型小鼠的腹膜内注射LPS发现，LPS/TLR4通路激活后可增强p65NF-κB的表达并促进其易位至细胞核，使腹膜巨噬细胞和异位子宫内膜细胞释放大量炎症因子，LPS还通过上调环氧合酶 2（cyclooxygenase-2，COX-2）和前列腺素 E2（prostaglandin E2，PGE2）促进异位子宫内膜间质细胞的增殖和侵袭。而在加入NF-κB抑制剂的小鼠模型中，LPS对小鼠EMs病变的作用则被完全抑制。此外，Kajihara等[36]研究发现 TNF-α、IL-6 等炎症细胞因子能够激活EMs患者在位子宫内膜细胞中的c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK），JNK信号传导通路激活后又会进一步上调炎症细胞因子的表达，并通过基因易位调节促进子宫内膜细胞增殖。

3.3 炎症反应引起应激产物进一步激活TLR4及其信号通路TLR4识别外源微生物，产生的感染性炎症反应引起组织损伤及应激反应，受损或坏死细胞释放的相关产物，作为TLR4的内源性配体进一步激活其通路，产生持续性非感染性炎症反应，并促进异位子宫内膜细胞生长。

Khan等[37]证明组织应激反应标志物HSP70亦可调节TLR4介导的异位子宫内膜细胞的生长，HSP70同时使IL-6和TNF-α的分泌增加，促进异位子宫内膜细胞的增殖。Yun等[38]发现一种代表性的DAMP，即高迁移率族蛋白B1（high mobility group box-1,HMGB-1），其在异位子宫内膜细胞中较正常对照组表达显著增加。HMGB-1对周围环境的氧化应激状态敏感，可能在子宫内膜早期炎症期间即产生，与TLR4结合后可激活NF-κB，促进或诱发其介导的非感染性炎症反应，试验同时观察到正常子宫内膜转化、异位子宫内膜细胞存活和生长，且该作用可被TLR4抑制剂和NF-κB抑制剂所阻断。

3.4 TLR4通路抑制剂及抗炎药物对EMs的治疗Long等[39]对EMs复发小鼠模型进行研究发现，在围手术期使用NF-κB抑制剂穿心莲内酯可明显减缓手术后残留病灶的生长，同时减弱由残留病灶引起的疼痛过敏。Wang等[40]的研究也表明，抗炎药物甘草甜素可显著抑制小鼠子宫内膜上皮细胞中LPS诱导的TLR4表达及小鼠子宫内膜上皮细胞的炎症反应。Celik等[41]证实双硫仑可通过降低NF-κB的表达影响血管生成和细胞增殖，阻止EMs模型大鼠的子宫内膜异位植入物生长，从而发挥其治疗作用。但相关治疗实验尚处于观察阶段，具体的分子或蛋白机制仍需进一步探索。

4 结语与展望

虽然目前尚缺乏相关临床证据，但从已有的细胞、动物实验仍可大胆推测，病原微生物随逆流经血进入上生殖道释放的PAMPs（如LPS）被子宫内膜细胞上的TLR4识别，从而激活TLR4炎症信号通路，该通路招募和激活免疫细胞（如巨噬细胞等），引发局部炎症反应，促进不同的炎症因子和生长因子分泌，刺激子宫内膜细胞增殖，并通过免疫系统不断激活炎症微环境，使之维持，从而进一步诱导促进子宫内膜细胞的黏附、侵袭或增殖，扩大局部炎症反应的信号传导，最终导致EMs的发生和发展。持续的炎症损伤亦使受损细胞释放DAMPs（如HSP70、HMGB-1等），又可激活TLR4介导的炎症反应，造成进一步的组织损伤，于是在异位子宫内膜病灶中不断发生这样的恶性循环。

目前EMs的常见药物治疗仅针对疾病相关疼痛症状而非其潜在机制，对于许多女性而言，此类治疗缓解疼痛的功效和持续时间有限，且在停药后常再次出现症状[42]。由于异位子宫内膜细胞多呈弥漫性生长，临床上单纯行EMs病灶切除术难以消除全部病灶，导致该疾病术后复发率较高[43]。因此，针对EMs的新型治疗策略亟待发现，而确定EMs的发病机制是其中的关键之一。既往观点认为EMs是一种雌激素依赖性疾病，但近期研究发现其可能是一种慢性炎性疾病。TLR4被证明在子宫内膜组织中存在，在大多数情况下，TLR4诱导的炎症反应可破坏病原体，对宿主产生保护作用。然而，子宫内膜由于长期暴露于微生物和宫腔感染引起的炎症损害中，使得炎症反应及组织应激反应持续存在，从而造成免疫炎症反应失调，并进一步导致异位子宫内膜组织的发生及发展。本文阐述了TLR4介导的炎症、细胞增殖和其他细胞过程在EMs发展中相关作用的研究进展，推测采用针对TLR4或初始炎症介质来源的靶向药物或可成为治疗EMs的新方向。