TGF-β/Smads信号通路在妇科疾病中的作用机制及中医药干预的研究进展

吴肖男，陈乐，王叶，刘祎，乔江

(湖南中医药大学第一附属医院，湖南 长沙 410007)

据《关于我国妇女健康状况的报告》等相关统计资料显示，目前我国妇女常见妇科病的发病率在87.5%以上，超过90%的成年女性患有种类不同、程度相异的妇科疾病[1]，是影响广大妇女的身心健康和生活质量的重要因素之一。

TGF-β(转化生长因子-β)在调控细胞增殖与分化、纤维化形成、炎症产生、免疫反应等过程中具有关键作用，主要通过TGF-β/Smads信号通路发挥效应，在妇科许多疾病的生理病理变化中具有重要作用。随着研究的深入，中医药干预TGF-β/Smads信号通路在治疗妇科疾病中的研究也不断得到充实和丰富，其具有疗效佳、副作用小、经济便捷等优势，广泛应用于临床。现就TGF-β/Smads信号通路在妇科疾病中的作用机制及中医药干预的研究进展作一综述。

1 TGF-β/Smads信号通路的组成

1.1 配体水平

多种形态及功能相关的多肽生长因子组成TGF-β家族，发挥广泛的生物学效应。TGF-β超家族主要包括TGF-β、激活素、抑制素、骨形态发生蛋白(BMP)、生长和分化因子(GDF)等。哺乳动物的TGF-β基因组编码主要存在三种亚型，即TGF-β1,TGF-β2和TGF-β3,三种亚型均通过相同的细胞表面受体发出信号，并具有相似的细胞靶标[2]。其中，TGF-β1的存在最为普遍，是组织纤维化的发展过程中最主要的细胞因子。

1.2 受体水平

受体复合物的形成对于TGF-β超家族信号启动至关重要。TGF-β受体主要在细胞外与TGF-β结合，使TGF-β发挥效应。目前TGF-β/Smads信号通路主要通过I型受体(TGF-βRI)和II型受体(TGF-βRII)发挥功能[3]。TGF-β使TGF-βRII二聚化后募集TGF-βRI，结合成异源四聚体TGF-βRI-TGF-βRII复合物，发挥其活性[4]。此外，TGF-β还有包括III型受体β-聚糖和内皮糖蛋白这两类表面共受体，可以作为辅助受体并可能通过I型和II型受体调节信号传导[5]。

1.3 信号传导水平

Smads是TGF-β家族成员的关键细胞内核效应子，各种类型的Smad分子周密协调与配合，共同发挥TGF-β的生物学效应。哺乳动物中的Smads蛋白可根据结构与功能的不同分为三种亚型[6]：①受体激活型(R-Smads)：为I型受Smads体激酶的底物，活化TGF-β/信号通路的胞内转导，包括smad1/2/3/5/8，其中，smad2/3被TGF-β磷酸化，BMP受体使Smad1/5/8磷酸化[7]；②共同介质型(Co-Smads)，起辅助TGF-β/Smads信号通路进行胞内转导的作用，主要为smad4；③抑制型(I-Smads)，能竞争性抑制受体激活型Smad与受体结合，主要对TGF-β受体信号传递起主要的负调控作用，包括Smad6/7。

2 TGF-β/Smads信号通路传导

TGF-β家族成员通过I型和II型受体的异源复合物发出信号，配体诱导的具有固有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的TGF-β家族受体激活会触发R-Smads的磷酸化，Smad2/3被TGF-β磷酸化后，激活素I型受体Smad1/5/8作用于BMPI型受体的下游，活化的R-Smads与Co-Smads形成异源复合物，后者可以有效地转移到细胞核中，并与其他转录因子，共激活因子和共加压因子协同调节靶基因的转录。

3 TGF-β/Smads信号通路在妇科疾病中的作用机制及中医药干预

3.1 宫腔粘连

子宫内膜纤维化的发展是宫腔粘连形成的重要发病机制，而TGF-β1是目前公认的最强的促纤维化因子，是致组织纤维瘢痕形成通路中的关键介导因子[8]。临床研究结果显示[9]，TGF-β1-Smad3/7信号通路是致宫腔粘连的主要途径之一，宫腔粘连患者的血液和子宫组织中TGF-β1、Smad3、Smad7的蛋白表达水平明显高于正常子宫内膜组织，且表达的高低与宫腔粘连的严重程度的趋势呈正相关。Smad3作为TGF-β1生物学效应发挥的关键下游介质，可调控子宫内膜纤维化的形成，Smad7作为抑制性Smad，通过其负反馈机制负调节Smad3。另有学者认为，子宫内膜上皮—间质转化(EMT)是宫腔粘连的又一重要机制，而TGF-β1是诱导EMT发生的主要因素。TGF-β1首先与受体结合形成复合物，随后结合Smad蛋白家族并磷酸化，最后进入细胞核与转录因子进行相互作用，调节与EMT发生发展相关的下游基因的转录，最终诱导EMT。研究亦证实[10]，miR-29b可通过阻断TGF-β1/Smad途径以减少COL1A1和α平滑肌肌动蛋白表达，增加E-钙粘蛋白表达，从而抑制子宫内膜纤维化。

侯建峰[11]等结合现代中医对黏附分子和痰邪关系的研究，认为痰凝血瘀肾虚是本病病机的现代基础，采用祛痰化瘀补肾法治疗20例宫腔粘连分离术后患者，发现患者治疗后子宫内膜组织中的TGF-β1和Smad2、Smad3的水平均较治疗前显著下降，表明调控TGF-β1-Smad2/3信号通路是祛痰化瘀补肾法治疗宫腔粘连的现代作用机制之一。邹芝香等[12]应用补肾化瘀方治疗宫腔粘连模型家兔，发现治疗后组织中TGF-β1、Smad3蛋白减少，而Smad7表达上升，且优于补佳乐组，表明补肾化瘀方通过介导TGF-β/Smads通路来降低子宫内膜细胞纤维化的发生, 防止宫腔粘连的形成，且其对于宫腔粘连子宫内膜的修复及预防较补佳乐效果更好。张洪涛等[13]将助膜养宫汤联合防粘连膜治疗效果与单纯应用防粘连膜治疗肾虚血瘀型重度宫腔粘连术后患者的治疗效果作出比较，发现联合应用治疗后TGF-β1水平较单纯应用显著降低，且宫腔粘连评分、子宫内膜厚度、凝血功能指标均有所改善。张晓红等[14]在研究中发现，补肾活血防粘汤可通过下调TGF-β1等因子的表达来以延缓纤维化，从而有效预防宫腔粘连分离术后患者宫腔再次粘连。汤锶锶[15]采用补肾活血方联合丹参注射液灌注法、戊酸雌二醇口服法分别治疗30例宫腔粘连患者，发现补肾活血方联合丹参宫腔灌注组治疗后TGF-β1、Smad2/3的水平均明显低于戊酸雌二醇口服治疗组，表明补肾活血方联合丹参宫腔灌注可通过下调TGF-β1、Smad2/3表达水平而改善宫腔粘连血流参数，有效阻断细胞外基质的沉积以及内膜纤维化发展,从而促进子宫内膜再生修复,预防宫腔粘连的再次发生。

3.2 卵巢储备功能下降

TGF-β/Smad信号通路的主要效应分子在卵巢组织中广泛表达，并参与卵巢功能衰退的内在调控[16]。TGF-β1可作用于卵巢颗粒细胞、卵泡膜细胞和卵母细胞，增强卵巢FSH刺激LH受体的表达，从而调控卵泡的发育，并促进了排卵前卵泡的存活[17]。通过口服雷公藤丸连续2周建立卵巢储备减少大鼠模型，2周后大鼠卵巢组织中的发育卵泡、成熟卵泡和黄体减少，TGF-β1R、Smad2、Smad3蛋白表达水平降低，而Smad7蛋白表达水平升高，上调卵巢储备减少模型大鼠卵巢中TGF-β1R，Smad2、Smad3蛋白，下调Smad7蛋白，可以促进模型大鼠卵泡的生长发育，改善卵巢储备功能[18]。TGF-β1、Smad4广泛表达于卵巢及其颗粒细胞，在卵巢功能下降的过程中起正向调节作用，基础研究显示[19]，敲除Smad4，会引起小鼠卵巢中内分泌的失调并引起卵泡闭锁的增多。临床研究也证实[20]，卵泡中的Fas/FasL细胞凋亡途径与Smad5有关，Smad5蛋白表达的变化会影响卵巢功能。

袁丽娟[21]在研究中发现，绝经过渡期卵巢功能衰退模型大鼠卵巢及颗粒细胞内的TGF-β1、Smad4的蛋白表达水平均有显著下降，证实了TGF-β1/Smad4信号通路介导了卵巢功能衰退的过程。刘慧萍[22]等在研究中发现，应用补肾活血方治疗后，小鼠卵巢皮质内可见大量初级卵泡及窦状卵泡，较多近成熟卵泡, 黄体增多且生长良好，小鼠卵巢卵泡壁颗粒细胞TGF-β1和Smad2/3蛋白强表达且显著升高，表明补肾活血方可以通过激活TGF-β1-Smad2/3信号通路来调控卵泡的生长发育，促进卵巢颗粒细胞增殖，从而改善免疫性卵巢早衰小鼠的卵巢功能。李丽美等[23]运用加减益经汤治疗卵巢储备功能下降模型大鼠，发现加减益经汤组能通过改善卵巢局部分泌的TGF-β1等相关因子，从而抑制卵泡募集，调控卵泡的成长发育及成熟。孙玉英等[24]通过雷公藤多苷片建立卵巢准备减少大鼠模型，并采取滋阴补阳序贯疗法，在模型大鼠动情前期运用滋阴方治疗，动情后期运用补阳方治疗，发现治疗后模型大鼠TGF-β1、Smad2蛋白表达均明显上升，Smad7蛋白表达水平明显下降，治疗组与模型组模型大鼠相比较，治疗组黄体数、生长及成熟卵泡数均有所增多,闭锁卵泡数减少，表明通过调控TGF-β/Smads通路可改善卵泡的生长发育，提高卵巢储备功能。陈淑萍[25]应用坤泰胶囊治疗早发性卵巢功能不全模型大鼠，药物干预后大鼠卵巢组织中的Smad2/3蛋白表达水平上升,Smad7蛋白表达水平下降，表明坤泰胶囊可通过调控大鼠Smad蛋白的表达,从而在一定程度上修复卵巢功能。

3.3 子宫内膜异位症

TGF-β是负责调节细胞增殖分化、血管生成和免疫反应的主要炎性因子之一，TGF-β蛋白的活性失调与子宫内膜异位症的形成息息相关[26]。有研究显示[27]，TGF-β在启动多能转录因子OCT4的表达中起关键作用，该因子可能通过刺激子宫内膜细胞迁移而促进异位子宫内膜生长。研究亦证实[28]，TGF-β1可以在转录水平上抑制血管内皮生长因子的分泌和表达，诱导血管生成，从而对异位子宫内膜细胞产生影响，导致子宫内膜异位症病灶的形成。TGF-β1通过活化Smad2蛋白而促进TGF-β/Smad2信号通路传导，通过调节αV，α6，β1和β4的整合素，直接诱导子宫内膜细胞与间皮细胞的粘附[29]。低氧微环境能够刺激子宫内膜基质细胞产生过量的TGF-β1并激活TGF-β1 /Smad信号通路，促进了体外ESC的黏附和迁移，从而上调了ESC的黏附特性[30]。

李冰冰等[31]应用温肾暖肝消癥方治疗子宫内膜异位症模型小鼠，经中药方剂治疗后模型小鼠异位病灶组织中TGF-β1、Smad2/3的蛋白表达水平上调，Smad7作为抑制性因子则表达降低，表明温肾暖肝消癥方可通过调控TGF-β/Smads通路来减缓子宫内膜异位症模型小鼠异位病灶的生长，抑制异位病灶纤维化形成和进展，从而发挥“消癥”的作用。沈晓婷[32]在临床研究中发现，30例子宫内膜异位囊肿患者服用温肾消癥汤治疗后，25例患者临床症状有显著改善，血清CA125的水平降低，总有效率达83.33%，并在实验研究中发现，温肾消癥汤治疗组患者腹腔液中的TGF-β1水平明显下降，表明温肾消癥汤的作用可能是通过抑制TGF-β信号传导通路来阻断子宫内膜异位症的发展，由此达到对子宫内膜异位症的治疗效果。李田田[33]等采用自身移植的方式建立子宫内膜异位症盆腔粘连大鼠模型，并用活血消异方进行干预，发现经中药治疗后模型大鼠粘连腹膜组织TGF-β1、Smad3基因和蛋白表达量较模型组均显著降低，且中药表现出中药越早干预，盆腔粘连评分越低的趋势，表明活血消异方能通过调控TGF-β1/Smad3信号通路的传导来达到减轻子宫内膜异位症患者盆腔粘连程度的作用，且越早进行中药干预，疗效越显著。

3.4 多囊卵巢综合征

有学者在临床研究中发现[34]，多囊卵巢综合征患者卵泡液中的颗粒细胞与正常卵巢中的颗粒细胞相比，其miR-423的表达下调，从而抑制了Smad7蛋白的表达，miR-33b和miR-142的表达水平上调，促进了TGF-β1的受体的上升。研究也证实[35]，TGF-β是雄激素产生作用的关键介质之一，雄激素对卵泡的生长和基因表达有直接作用，可导致异常早期卵泡发育。亦有研究发现[36]，卵泡抑制素可与TGF-β超家族成员结合是激活素功能下降，从而导致卵泡发育加快，雄激素及胰岛素分泌增多，此外，由于TGF-β的上调使卵巢纤维化的形成导致纤维性增厚，在多囊卵巢综合征患者卵巢基质的变化中发挥着重要作用。有学者用西格列汀干预卵巢纤维化PCOS大鼠模型，发现其治疗后空腹血糖水平、睾丸激素水平均显著下降，且模型大鼠卵巢基质中TGF-β1、Smad2/3蛋白表达明显下调，表明调控TGF-β1/Smad2/3信号通路相关的因子水平可有效降低PCOS大鼠空腹血糖，减轻PCOS大鼠的高雄激素状态并延迟卵巢纤维化进程[37]。

刘卫红[38]应用祛痰化瘀方干预脱氢表雄酮诱导多囊卵巢综合征大鼠模型，经中药干预后模型大鼠卵泡膜细胞及间质细胞中的TGF-β1水平明显降低，表明祛痰化瘀方可通过调控TGF-β1蛋白的表达水平来减轻卵泡膜及卵巢间质的纤维化程度，从而延缓病情的发展。楼雪莉等[39]在临床观察中发现，毓麟珠合桂枝茯苓丸可下调患者血清中的TGF-β1、IGF-1、瘦素水平，改善因多囊卵巢综合征所致的排卵障碍性不孕患者的性激素水平，促进卵泡的生长发育及卵子的排出，提高妊娠率。黄碧琴[40]使用疏肝补肾祛痰法对PCOS模型大鼠进行干预，发现中药治疗后模型大鼠卵巢组织中TGF-β1、Smad3/4的蛋白表达水平显著降低，Smad7的蛋白表达水平显著升高，表明中药疏肝补肾祛痰法可抑制TGF-β1/Smads信号通路的传导，从而达到对抗卵巢纤维化发展的作用。雒芙蓉[41]通过实验研究发现，中药干预组及卵巢颗粒细胞中Smad3、Cyp19al及CCND2mRNA的表达升高，补肾化痰法可能通过促进卵巢颗粒细胞TGF-β/Smad3信号转导,进而增强Cyp19almRNA的表达,促进雄激素转化为雌激素分泌,维持机体性激素稳态;及可能通过调节卵巢颗粒细胞TGF-β/Smad3信号转导,进而增强CCND2的表达,促进颗粒细胞增殖以及卵泡发育与成熟，改善卵泡发育障碍。

4 小结与展望

综上所言，TGF-β/Smads信号通路各个环节的改变与宫腔粘连、卵巢储备功能下降、子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征等众多妇科临床常见疾病的发生发展息息相关，对这些疾病发生发展过程中TGF-β/Smads信号通路上的相关因子表达的改变进行介绍使妇科众多疾病的发病机制得到更为深入的阐释。该通路在妇科疾病中的重要作用已让其成为临床治疗妇科疾病的重要潜在靶点之一，中医药具有疗效肯定、副作用小、治疗个体化等诸多优势，对TGF-β/Smads信号通路的各个环节进行有效干预将为中医药治疗临床妇科疾病提供切实可行的思路及方案。

尽管目前国内外对于TGF-β/Smads信号通路的研究已较为深入、广泛与成熟，但仍然存在着许多问题亟待解决，妇科各类疾病的发生发展是一个多基因、多细胞因子参与的复杂过程，其体系精密且庞大，包括基因调控、生物学调节等多个环节，故仅仅单一进行TGF-β/Smads信号通路的研究是远不足够的，寻找TGF-β/Smads与其他通路之间的相互对话交叉点，明确各条通路间的互相影响机制，并在微观领域深入观察TGF-β/Smads信号通路对细胞的调控机制，在此基础上用中医药加以干预将为妇科疾病的临床治疗提供更多的方法与途径。