乏氧在子宫内膜异位症及子宫腺肌病相关疼痛中的作用机制

高欣然，郭红燕

子宫内膜异位症（EMs）是育龄期妇女常见的良性妇科疾病，以子宫内膜组织生长在子宫腔被覆黏膜外的其他部位为其主要病理表现[1]。广义的EMs包括卵巢子宫内膜异位囊肿、腹膜型EMs、深部浸润性EMs和子宫腺肌病。约50%的EMs患者会经历多种疼痛症状，最常见的是痛经、非周期性慢性盆腔疼痛和性交痛[1]，而其中子宫腺肌病患者存在疼痛症状的比例达50%～93.4%[2]，严重影响患者的生活质量。EMs疼痛的发生机制复杂，包括致痛因子产生增加、外周神经敏化、神经纤维分布异常等在内的神经系统改变是导致疼痛的外周神经病理基础。而近期研究提示EMs病变的乏氧状态与导致疼痛的外周神经改变密切相关，可能是导致EMs疼痛的原因之一[3]。

近年针对EMs中乏氧的研究逐渐增多，提示EMs中可能存在乏氧微环境。2008年Becker等[4]在小鼠EMs模型中首次发现EMs病变中的缺氧诱导因子（hypoxic induction factor，HIF）升高，提示 EMs病变中可能存在乏氧状态，后续的研究均证实这一结论[5]。Goteri等[6]在子宫腺肌病病变中同样观察到HIF-1α升高，说明子宫腺肌病病变同样可能处于乏氧的微环境。但目前对子宫腺肌病中乏氧的研究尚少，且样本数小。EMs中存在乏氧微环境的可能机制如下：异位子宫内膜碎片剥脱前由于子宫平滑肌及螺旋动脉的病理收缩导致氧供应不足，即乏氧状态，而内膜碎片逆流至腹腔过程中以及在异位黏附、侵袭、血管形成之前均处于不同程度的乏氧。乏氧微环境通过增强异位内膜组织的侵袭、转移能力以及促进血管形成在EMs的发病机制中起到重要作用[7]。此外，乏氧对神经系统的影响不断得到证实。近期研究提示乏氧可能通过诱导致痛因子产生增加、促进外周神经敏化、导致神经纤维分布异常等途径参与EMs疼痛的发生机制，而针对于乏氧的治疗可能起到抑制EMs疼痛的作用。现综述乏氧在EMs相关疼痛中的作用机制以及现有的针对乏氧治疗EMs疼痛的相关研究。

1 乏氧与致痛因子产生

乏氧微环境可导致神经营养蛋白、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、促炎细胞因子、趋化因子以及酸性物质等多种致痛因子产生增加，参与疼痛发生。

神经营养蛋白主要包括神经营养蛋白3（neurotrophin-3，NT-3）、神经生长因子（nerve growth factor，NGF）以及脑源神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）等。乏氧条件下HIF-1α介导NT-3表达增加，NT-3作用于子宫内膜上皮细胞和基质细胞促进NGF的生成[8]。EMs患者的异位内膜中NGF的表达高于未患EMs的妇女[9]。NGF直接刺激肥大细胞释放组胺及五羟色胺等多种致痛炎症因子，参与疼痛发生，提示NGF与EMs疼痛有关，而这种与疼痛的相关性与乏氧存在一定的关系，值得进一步探讨。乏氧环境中BDNF表达增加[10]，其在有疼痛症状的EMs患者外周血及腹腔液中的表达显著高于无疼痛症状的患者及正常对照组[11]，提示局部乏氧环境可能通过促进BDNF表达在EMs疼痛中发挥作用。

常氧条件下，双特异性磷酸酶2（dual-specificity phosphatase-2，DUSP-2）抑制环氧合酶 2（cyclooxygenase 2，COX-2）的产生。而乏氧的EMs病灶中异常增多的HIF-1α可以抑制DUSP-2的表达[12]，从而使COX-2表达增加。COX-2作为PGE2生物合成的限速酶，其水平升高促进PGE2的分泌[13]，有疼痛症状的EMs患者腹腔液[14]以及小鼠模型异位内膜病变[15]中PGE2含量增加，PGE2直接激活伤害性感受器引起疼痛[13]。由此可见，乏氧可导致DUSP-2-COX-2-PGE2系列致痛因子增加，诱导EMs疼痛的发生与进展。

乏氧条件下增多的HIF-1α作用于巨噬细胞，促进白细胞介素 1β（interleukin-1β，IL-1β）[16]以及肿瘤坏死因子 α（tumornecrosis factor α，TNF-α）的分泌[17]，促进子宫内膜上皮细胞和基质细胞产生IL-6[18]。在子宫内膜异位病变、血清及腹腔液中可检测到IL-1β、TNF-α、IL-6及其受体的水平升高[19]。上述促炎细胞因子可直接作用于外周神经末梢上的受体，引起疼痛。因此，乏氧可能通过促进IL-1β、TNF-α、IL-6的分泌参与EMs疼痛的发展。

趋化因子在EMs疼痛中也可能起重要作用。单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemoattractant protein 1，MCP1）是一种与疼痛相关的趋化因子。在乏氧条件下HIF-1α介导MCP1表达上调[20]。与正常对照组相比，EMs患者腹腔液中MCP1含量显著升高[21]，可能与EMs疼痛有关。乏氧条件下细胞糖酵解产生大量乳酸和质子，导致外环境酸化[22]。异常降低的pH值激活细胞膜上多种离子通道，引起疼痛。

综上，乏氧可导致EMs病变中多种致痛因子产生增加，这些因子直接作用于神经末梢上的相应受体，产生动作电位，可能是EMs疼痛的重要机制之一。

2 乏氧与外周神经敏化

乏氧条件下异常增多的致痛因子除了可以直接作用于外周神经产生动作电位引起疼痛，还可以诱导瞬时受体电位香草酸亚型1（transient receptor potential vanilloid type 1，TRPV1）、电压门控钠离子通道 [voltage-gated sodium channels（Nav1.1-Nav1.9 channels）]以及酸敏感性离子通道（acid-sensing ion channels，ASICs）等离子通道表达量增加，降低神经元上离子通道的阈值，使其反应性增强，促进外周神经敏化，在EMs疼痛机制中发挥重要作用。

TRPV1是一种非选择性阳离子通道，可在多种外源性刺激作用下影响感觉神经元的膜电位，是参与疼痛发生最重要的离子通道之一[23]。乏氧诱导产生的PGE2、TNF-α及MCP1可调节TRPV1的表达及功能。TRPV1在深部浸润性EMs病变以及腹膜型EMs病变的邻近腹膜中表达均增加[24-25]，并且其含量与盆腔痛的程度相关[26]。TRPV1在乏氧条件下异常增多的PGE2、TNF-α及MCP-1等因子的刺激下敏感性增加[27]。利用TNF-α处理TRPV1，其Na+电流增强，并对热刺激产生超敏性[28]。MCP1处理后的TRPV1对于辣椒素的反应增强[29]。因此，乏氧可能通过促进TRPV1表达增加、功能增强导致神经敏化，参与EMs疼痛的产生。

电压门控钠离子通道同样是疼痛产生机制中的重要成分之一。在异位子宫内膜病变中Nav1.7基因表达量高于正常对照组，EMs患者腹膜组织中Nav1.9基因的表达量高于正常对照组[25]。在大鼠的背根神经节中，乏氧条件下异常增多的TNF-α诱导Nav1.3和Nav1.8基因表达增加[30]，并增强了Nav1.8的电流[31]。同样在乏氧情况下增多的MCP1可增强外周神经纤维上Nav1.8的活性[32]。

ASICs是一组由氢离子激活的阳离子通道，与疼痛传递和神经敏化息息相关。其中三型酸敏感性离子通道（acid-sensing ion channels 3，ASIC3）广泛表达于外周神经末梢，对pH值最为敏感，与外周疼痛关系密切[33]。乏氧条件下异常增多的一氧化氮（nitric oxide，NO)、IL-1 及 NGF 会引起 ASIC3表达显著增加[34]。另外，乏氧条件下增加的代谢产物花生四烯酸可增强ASICs的电流[35]，而乏氧产生的乳酸可解除Ca2+和Mg2+等二价阳离子对ASIC3的抑制作用，增强ASIC3功能。因而可推测EMs的乏氧环境可能通过致敏ASIC3导致疼痛发生与进展。

综上，EMs中乏氧可能通过增强TRPV1通道、电压门控钠离子通道、ASIC3酸离子通道的表达及功能，促进外周神经敏化，参与疼痛发生与发展。

3 乏氧与神经纤维分布异常

EMs疼痛与病变的神经分布之间的相关性一直是研究的热点之一。EMs病变中神经纤维的密度可能与疼痛程度相关，乏氧可能通过促进神经营养因子及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）促进神经纤维密度增加。卵巢子宫内膜异位囊肿的患者中，有疼痛症状患者病变中神经纤维的密度显著高于无疼痛症状患者，并且神经纤维密度与疼痛程度相关，激素疗法可能通过降低神经纤维密度而起到镇痛的作用[3]。腹膜型及深部浸润性EMs病变中的神经纤维密度也被证实显著高于正常腹膜[3]。在EMs病变及腹腔液中NGF、BDNF、NT-3等神经营养蛋白含量显著升高[21]，乏氧可能通过促进神经营养蛋白产生增加促进神经纤维密度增加。另外，在腹膜型及深部浸润性EMs病变中发现新生神经与新生未成熟血管相伴出现，乏氧可能通过促进VEGF表达增加等方式促进血管生成，导致新生神经纤维密度增加[36]。然而在子宫腺肌病患者肌层中神经纤维密度降低，且未发现其与疼痛程度的相关性[3]。EMs和子宫腺肌病中乏氧与神经纤维密度变化的具体关系和机制尚需进一步研究。

在EMs病变中存在感觉神经与交感神经纤维密度比例不平衡的现象。研究发现，与正常对照组腹膜相比，腹膜型EMs病变中感觉神经纤维密度增加，而交感神经纤维密度显著降低[3]。在子宫腺肌病肌层中神经纤维密度的降低以交感神经密度降低为主[3]。这种感觉神经纤维局部增加、交感神经纤维减少的不平衡分布在慢性炎症组织中亦较常见[37]。虽然导致感觉神经和交感神经纤维密度比例不平衡的机制尚不完全明确，但一些研究从不同的侧面提示了乏氧与神经重新分布之间可能存在的相关性。如前所述，乏氧会导致腹膜型EMs中NGF表达升高，而NGF表达水平与感觉神经、交感神经纤维比例之间存在相关性[38]，从而推测乏氧可能在EMs的神经重新分布中发挥作用。此外，乏氧导致IL-1β等促炎细胞因子分泌增加，后者会导致一定程度的交感神经缺失[38]。另有研究发现，乏氧可诱导信息素3A（semaphorin 3A，sema3A）表达升高，sema3A可介导交感神经元凋亡[39]。据此推测，乏氧可能通过促进NGF、IL-1β和sema3A等的表达增加，导致EMs病灶中感觉神经与交感神经的不平衡分布，从而使得疼痛更易于被感知、传导至中枢，促进疼痛的发生和发展。但在EMs与子宫腺肌病中，其直接因果关系尚需设计严谨的临床和基础研究进一步证实。

4 针对乏氧靶向治疗在EMs相关疼痛中的应用前景

现有研究提示抑制乏氧条件下的HIF-1α的表达增加可以阻止EMs的发展。此外，某些离子通道抑制剂可作用于乏氧相关的离子通道起到抑制疼痛作用。近年以HIF-1α为靶点的药物在肿瘤治疗中得到了深入的研究，证实了其安全性及有效性，并已用于某些恶性肿瘤的辅助治疗，而其在EMs中的相关研究有限。血管生成抑制剂2-甲氧基雌二醇可以通过降低HIF-1α及其靶基因的表达抑制子宫内膜异位病变的生长[40]。Zhang等[41]在EMs模型大鼠中发现温肾消癥汤（Wenshen Xiaozheng Tang，WXT）可以通过抑制HIF-1α及其受体的表达一定程度上减小异位内膜病变的大小。非甾体类抗炎药作为COX众所周知的抑制剂已在治疗EMs疼痛的一线治疗中被广泛使用，而近期研究表明非甾体类抗炎药可能对COX外的其他靶点起作用。其可作用于TRPV1，并可阻止感觉神经元中ASIC3表达增加[34]、抑制感觉神经元上通过ASICs的电流，从而起到抑制疼痛的作用[42]。另外，氨氯吡咪及其类似物、非甾体类抗炎药以及肽类毒素可通过抑制ASICs起到抑制疼痛的作用。氨氯吡咪类药物及其类似物可以非特异性地抑制各种类型的ASICs通道[43]，从而在细胞外环境酸化引起的疼痛中起到抑制作用。另外近期研究结果提示两种从蜘蛛假单胞菌和海葵毒液中分离出来的肽毒素PcTx1和APETx2已被证明能特异性抑制ASIC3[44]。但其安全性及临床镇痛效果尚需更多研究数据支持。

5 结语

子宫腺肌病相关疼痛发病机制复杂，与其相关的学说众多。在EMs中存在的乏氧微环境，不仅可能促进疾病的发生发展，并且可能是导致疼痛的因素之一。乏氧可能通过诱导神经营养蛋白、PGE2、促炎细胞因子、趋化因子以及酸性物质等致痛因子产生增加、改变神经纤维上离子通道表达与功能促进外周神经敏化、导致神经纤维分布异常等机制导致EMs疼痛。已有研究提示针对乏氧的靶向治疗在EMs相关疼痛的治疗中有一定的效果。但现有研究仍有较大局限，乏氧导致EMs相关疼痛的机制亟待系统、深入的研究。这为今后EMs疼痛研究提供了新的方向。其中各个环节在EMs相关疼痛治疗中均可能成为EMs的多样性、个体化治疗潜在性的治疗靶点。