细胞因子调控子宫内膜异位症发病的研究进展

戎蓓蕾 赵晓丽 夏天

子宫内膜异位症，简称为内异症(endometriosis，EMs)，指具有活性的子宫内膜组织(腺体和间质细胞)在子宫腔被覆内膜以外的部位生长、浸润而引起的一种具有恶性生物学能力的良性病变[1,2]。主要的临床表现为继发性、进行性加重的痛经，慢性盆腔疼痛及不孕等。有数据表明，EMs的高发人群为育龄期女性，发病率为10%～15%[3]，并且随着时代的发展，发病呈现出年轻化及逐年上升的趋势。有关EMs的研究最早可追溯到1860年，但截至目前，异位的子宫内膜组织是如何逃避机体正常的免疫监视，在缺氧的微环境下实现黏附、侵袭和血管再生的机制，至今尚未明确[4,5]。目前认可度较高的学说有经血逆流学说、体腔上皮化生学说、免疫学说及干细胞学说[6]，但并未有任何一个学说能够完全解释其发病机制，有待于我们进一步的深入研究。细胞因子(cytokine,CK)主要是免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种细胞产生的低分子量可溶性蛋白质，是一类可与自身或者邻近的细胞产生多种生物学效应的多肽物质，具有调节固有免疫和适应性免疫、造血、细胞生长以及损伤组织修复等多种功能。机体中的细胞因子之间相互作用，相互影响，通过旁分泌、自分泌等方式在体内发挥作用，参与人体多种重要的生理功能。有研究结果显示，EMs患者的血清以及腹腔液中的细胞因子的含量与正常人群相比有显著差异[7]。近年来，随着分子生物学的迅速发展，越来越多的研究表明，EMs与细胞因子的含量存在一定的相关性，细胞因子在EMs的发生发展过程中发挥着重要作用[4-7]。本文现将细胞因子调控EMs发生发展的机制综述如下。

1 白细胞介素-1(interleukin 1，IL-1)

IL-1主要由巨噬细胞和单核细胞产生，主要有IL-1α和IL-1β两个激动因子以及受体拮抗因子IL-1R。IL-1是一种非特异性的免疫效应物质，可激活淋巴细胞，趋化中性粒细胞，使病损部位炎症细胞因子聚集。IL-1R与配体相结合形成复合物，形成TIR结构，该结构可以募集髓样分化因子(myeloid differentiation primary response gene 88,MyD88)继而构成低聚物,MyD88募集白细胞介素-1受体相关激酶(interleukin-1 receptor-activated protein kinase,IRAK),IRAK分子经过磷酸化、泛酸化等募集肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6),TRAF6被激活后导致TAK1分子的活化，激活下游蛋白激酶IKK/MKK/MAPK，作用于AP-1及NF-κB，调控炎性反应基因的表达[8]。有研究报道IL-1β可以刺激成纤维细胞、表皮角化细胞以及血管平滑肌细胞等分泌大量的细胞间黏附分子(intercelluar adhesion molecular,ICAM-1)，而ICAM-1的活跃表达，可以促进异位子宫内膜细胞的侵袭与黏附功能。IL-1β通过激活p38-MAPK途径，对单核细胞趋化蛋白MCP-1的分泌起到促进作用，进而加剧了局部的炎症微环境，同时加快异位子宫内膜细胞的黏附及种植进程[9]。在对EMs基质细胞进行研究中发现，IL-1β可通过介导部分NF-κB和JNK通路，诱导细胞成纤维化发展，从而加重EMs患者盆腔黏连的情况[10]。IL-1β可以增强基因转录起始区上游NF-κB位点磷酸化的功能，启动IL-8、RANTES基因的转录，使EMs患者在位及异位内膜IL-8、RANTES高表达，其趋化中性粒细胞及巨噬细胞等，引发盆腔微环境的改变，从而释放更多炎性细胞因子，形成一种恶性循环，促进异位病灶的侵袭及种植，进而加速EMs的发生与发展[11]。IL-1β可以提高基质金属蛋白酶-3(matrix met alloproteinase,MMP-3)的表达水平，可促进细胞突破基质及血管壁的转移，促进新生血管的生成，从而有利于异位病灶的黏附及种植。IL-1可以激活T细胞，刺激单核巨噬细胞分泌趋化因子，刺激血管内皮细胞的表达，对于EMs的发生发展起推动作用。过量表达的IL-1β可以通过p38MAPK通路促进异位间质细胞中环氧化合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表达，间接促进血管内皮生长因子的表达，同时COX-2在前列腺素(prostaglandin,PG)的合成中起到重要作用，引起疼痛的产生。

2 核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)

NF-κB为细胞内多条信号通路转导途径的交汇点和重要的转录因子，是由NF-κB Rel蛋白家族中的两个亚单位P50和RelA(p65)构成的二聚体复合物，在EMs的发展过程中起着宏观调控的重要作用。正常情况下，细胞质中的NF-κB与其抑制剂IκB-α结合，形成1个无活性的三聚体，然后以三聚体形式存在于细胞中[12]。当受到多种因素刺激时可以通过多条信号通路使IκB磷酸化、泛素化并降解，NF-κB被摄取释放，从而启动一系列免疫相关基因的转录程序，引发炎性细胞因子表达水平的上调，募集大量炎性细胞浸润，有利于异位病灶的形成。NF-κB活化后与核内DNA结合，后与多种炎性细胞因子启动子区域中κB序列结合，促进TNF-α、MMPS、MIF等细胞因子表达，参与启动并调节机体免疫和炎性反应、细胞的增殖及凋亡，为EMs的发生发展创造条件[13]。NF-κB在正常子宫内膜组织中微弱表达,而NF-κB在EMs患者在位及异位内膜中表达水平异常增高，说明在EMs患者内膜细胞中的NF-κB被异常激活，NF-κB可调控趋化因子及血管生长因子等基因转录，进而对异位子宫内膜的侵袭、黏附及血管生成具有促进作用。NF-κB被异常激动后会影响子宫内膜异位症中多种细胞因子的表达，升高的细胞因子水平会进一步上调IL-10的表达水平，进而激活MMPs，导致细胞外基质的过度降解和新生血管的生成，提高异位内膜组织的黏附力及侵袭力[14]。

3 肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)

TNF-α是一种主要由巨噬细胞和单核细胞产生的促炎细胞因子，参与于免疫应答之中，对于炎性反应的发生、新生血管的生成、间质细胞的增殖等起到促进作用[15]。研究表明，腹腔液中TNF-α的水平与EMs的严重程度存在一定的相关性[15]。TNF-α在低表达时主要表现为免疫调节作用，高表达时即引发病理性损伤，诱导炎性细胞因子及趋化因子的聚集与释放，促进内膜细胞组织的增殖及新生血管的生成等，推动异位病灶的形成与发展。TNF-α可以加重IL-8等炎性因子对于内膜间质细胞的损伤，从而对内膜腺体的侵袭起到了促进作用[16]。同时TNF-α促进间质细胞中IL-8的分泌，还可以促进血小板凝集因子(platelet activating factor,PAF)的生成，进而促进血管的再生。EMs发生时，TNF-α过度表达，细胞内蛋白质磷酸化和脱磷酸化，激活核转录因子NF-κB，NF-κB被活化后调控下游靶基因，又可以促进炎性细胞因子的表达，从而加重EMs的炎性反应。TNF-α可以通过NF-κB信号通路提高细胞凋亡抑制蛋白(cellular inhibitor of apoptosis protein,cIAP)在异位子宫内膜细胞中的表达，从而抑制细胞凋亡，促进细胞增殖，进而加速EMs的发展[17]。TNF-α能够促进异位子宫内膜组织IL-6的释放，促进异位子宫内膜细胞的增殖以及盆腔的黏连发展。TNF-α能够促进异位内膜细胞的单细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的释放，促进异位内膜细胞及基质细胞的增殖，炎症细胞的浸润，使得局部的炎性反应加重，利于异位病灶的形成[18,19]。TNF-α可以激动小胶质细胞内的谷氨酰胺摄取蛋白(glutamate uptake protein,GLT-1)的表达，增强神经元兴奋的电信号的频率，降低中枢神经的痛觉阈值，从而使EMs患者产生痛感[20]。

4 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)

新生血管的形成是异位子宫内膜成功种植的重要前提，VEGF对于血管的生成有着直接或间接的调控功能。VEGF为目前最强效的促血管生成的细胞因子，EMs患者的血清和腹膜组织中VEGF浓度明显升高，促进血管内皮细胞的增殖与分化，增加血管壁的通透性，利于新生血管的生成及异位病灶的生长，扩大了病灶的范围和浸润深度[21]。高表达水平的VEGF在自分泌和旁分泌的作用下，可以促进异位病灶新生血管的形成，有利于其种植在盆腔及腹腔内的其他部位，可使流入腹腔的内膜碎片附着在其他脏器或者腹膜表面形成新生血管,有利于以异位子宫内膜细胞的种植和存活，同时这种情况促使VEGF表达水平增高，从而形成一个恶性循环。VEGF对诱导血管内皮细胞有丝分裂具有高度特异性，可以促进血管生成和内皮细胞增生；可以趋化中性粒细胞和巨噬细胞使其释放血管生成因子间接促进血管生成；增加血管壁通透性，为新生血管提供基质成分；增加重组人尿型纤溶酶原激活剂等，促进内皮细胞表达组织因子，改变细胞外基质成分，促进新生血管形成[22]。使用VEGF-A抑制剂对子宫内膜异位症模型大鼠进行干预，凋亡相关因子指标发生改变，促进了内膜组织的凋亡，间接反映了VEGF有利于子宫内膜组织的增殖与分化。

5 单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)

研究显示，MCP-1的表达水平与EMs的发展阶段呈正相关[23]。MCP-1在异位内膜组织表达增强，而在在位内膜组织表达降低[23]。MCP-1可以分泌多种生长因子，趋化单核细胞及纤维细胞，对整合素依赖性细胞的黏附具有促进作用，促进细胞成纤维化，利于盆腔的黏连形成，加速EMs的进一步发展[24]。MCP-1可以和血中的单核巨噬细胞结合，诱导其活化，参与机体免疫应答，逆流的子宫内膜的黏附以及炎性细胞的浸润，使得子宫内膜细胞侵袭到其他部位；腹腔中的巨噬细胞表达水平增加，可以分泌促进血管生成相关因子，另外MCP-1浓度的升高也可以刺激异位内膜间质细胞的形成，提高异位内膜的植入速度，从而加速异位病灶的形成和发展。MCP-1可趋化单核细胞活化为巨噬细胞，从而导致腹腔液中巨噬细胞的数量增加及活性增强，而巨噬细胞分泌的细胞因子又可促进异位间质细胞分泌更多的MCP-1，形成一个恶性循环。过表达的MCP-1可导致异位内膜细胞反流至腹腔中,引起腹腔内局部组织中MCP-1浓度上升，腹腔内过多的巨噬细胞得到趋化激活,从而产生多种可参与细胞侵袭、粘附及血管形成的细胞因子。MCP-1可促进MMP-2的表达，激活PI3K/Akt、ERK1/2信号通路，从而促进内膜间质细胞的增殖与侵袭。

6 转化生长因子β(transforming growth factor-beta，TGF-β)

研究数据显示，在EMs患者的腹膜、血清以及腹腔液中，TGF-β1表达水平增加[25]。TGF-β可增强OCT4、N-钙黏蛋白及Snail蛋白的功能，刺激子宫内膜细胞的迁移及侵袭，诱导EMs的发生及发展[26]。TGF-β1可以通过增加DNA结合抑制剂1(ID1)的表达上调VEGF的表达水平，激活腹膜间质细胞中的VEGF-A的表达，维持病变的血管化[27]。TGF-β表达的阻断会导致与间质细胞转化相关的分子标志物的表达下调，降低腹膜的黏连度[28]。TGF-β可以诱导蛋白激酶受体2(protease activated receptor 2,PAR2)月经期的表达增加，从而有利于逆行的内膜细胞在腹腔种植。TGF-β1表达水平上调，导致VEGF启动子结构的荧光素酶活性增加，共同促进子宫内膜基质细胞中的VEGF的表达，进而促进EMs的发展[29]。TGF-β1能促进纤溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)的表达，导致纤溶系统的局部紊乱，同时TGF-β1和IL-13的相互作用，共同对盆腔黏连的形成起到推动作用。TGF-β1 激活 TGF-β/Smad 通路，能够形成利于异位病灶发展的腹腔微环境，从而使TGF-β1促进细胞外基质的沉积，纤维蛋白的生成及纤维母细胞的增生，进一步加重盆腔黏连情况。低氧的微环境下，TGF-β1分泌增加，提高整合素介导的细胞间的黏附作用，促进异位子宫内膜细胞的侵袭与黏附[30]。TGF-β可以抑制NK细胞、巨噬细胞等细胞活性，同时还可通过Fas途径诱导T细胞凋亡，从而有利于异位内膜细胞的黏附及种植。TGF-β可通过改变PMC破坏腹膜结构的完整性，导致腹膜纤维化的形成，利于异位病灶的生长。

7 缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)

有研究数据表明，异位子宫内膜组织中的HIF-1α的蛋白含量明显高于正常在位子宫内膜组织；异位子宫内膜间质细胞组织中的HIF-1α基因表达是正常子宫内膜间质细胞的2～3倍[31]。EMs早期新生血管还未形成，血液供应不足，导致机体处于缺氧状态，这种缺氧微环境，激活HIF-1α的表达，HIF-1α可与CD105启动子上的反应元件结合，加速VEGF的高表达，进而加速了新生血管的形成，利于异位子宫内膜的种植与存活。在缺氧的微环境下，EMs患者在位内膜间质细胞迁移、侵袭能力明显增强，利用SiRNA转染沉默HIF-1α表达水平可以减弱细胞的迁移、侵袭能力，间接说明高表达的HIF-α对于细胞的黏附与侵袭呈正相关关系。在位及异位子宫内膜细胞中均可发现HIF-1α的过度表达。HIF-1α可以诱导子宫内膜细胞的上皮-间充质转化，增强血管内皮生长因子的表达。另外，HIF-1α可以结合于miR20a的启动区，激活miR20a转录，而二者的表达可以下调双特异性磷酸酶2(dual-specificity phosphatase-2,DUSP2)的表达水平,DUSP2下调导致IL-6表达增加，IL-6进一步诱导信号转录及激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3,STAT3),减少caspase-3的活化，从而促进内膜细胞的增殖，减少细胞凋亡[32]。HIF-1可以结合于VEGF基因启动子区的低氧反应元件(hypoxia response element，HRE),直接激活VEGF进行转录，从而促进血管生成[30]。另外，HIF-1α可活化β-catenin/TCF通路，增强VEGF基因的表达，间接促进新生血管的形成。缺氧微环境下，HIF-1α结合于瘦素启动子区，参与瘦素转录的过程，上调瘦素表达水平，瘦素是一种有效的血管生成因子，高表达的瘦素促进新生血管的生成，利于异位内膜细胞的增殖与分化。在一项研究中发现，在缺氧的状态下，子宫内膜间质细胞上调HIF-1α的表达水平，可以激活自噬通路，加速间质细胞的迁移和侵袭[33]。数据显示，HIF-1α的抑制剂棘霉素能够降低抗凋亡蛋白的表达，从而加快细胞凋亡，这也从侧面说明HIF-1α的高表达水平能够起到抑制细胞凋亡的作用，进而加快内膜细胞的分化[34]。

8 巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibition factor,MIF)

研究表明高浓度MIF使得巨噬细胞聚集在异位内膜细胞组织的周围,增强腹腔炎症环境,并且促进其他炎性因子聚集。MIF的高表达使得异位内膜组织具有很强的黏附及侵袭能力,易于在盆腹、腹腔及腹膜进行进一步种植。细胞迁移是多种生理病理过程的前提，细胞的迁移受到细胞骨架重构、黏着斑及胞外信号通路等多种过程的精密调控，其中Rho家族GTP酶(Rho family of GTPases)在细胞迁移信号传导通路网络中发挥着重要的协调作用，MIF通过失活巨噬细胞胞膜上的Rho-GTP酶,从而抑制巨噬细胞的迁移活动,使腹腔液中巨噬细胞的运动速度显著下降,巨噬细胞被滞留于局部,同时MCP-1 的趋化作用也起到了重要的协同作用，使巨噬细胞在腹腔液中聚集。MIF表达水平与巨噬细胞运动速率间呈负相关,表明MIF表达水平越高,巨噬细胞迁移速率被抑制越显著,其被滞留的几率越高。MIF还具有促进血管生成、活化巨噬细胞的作用，活化的巨噬细胞分泌功能增强,其分泌的大量促炎性介质和细胞因子，炎症细胞的浸润利于异位内膜组织的增殖，同时MIF浓度升高进一步活化巨噬细胞，形成一个恶性循环。MIF可明显增强基质金属蛋白酶分解细胞外基质的生理功能，进而有利于异位子宫内膜组织的侵袭及黏附。另外，MIF可抑制P53的表达水平，进而抑制细胞凋亡，间接说明MIF可促进内膜组织的增殖与分化。

综上所述，EMs发病机制十分复杂，有多个细胞因子网络参与其中，这些细胞因子之间相互影响，相互作用，并参与多条细胞通路，彼此之间的联系是密不可分的[35]。正常状态下，体内的细胞因子是处于一种平衡状态，一旦平衡被打破，这些细胞因子就会发挥瀑布式效应，从而导致一系列的症状产生。IL-1、NF-κB、TNF-α、VEGF、MCP-1、TGF-β、HIF-1及MIF通过调控子宫内膜细胞增殖与凋亡的失衡、炎性反应的发生、新生血管的生成、子宫内膜间质细胞的侵袭与黏附等参与EMs的发生发展。细胞因子直接或间接影响EMs的发生发展，一方面直接促进异位内膜细胞的侵袭及种植；另一方面可以通过激活其他细胞因子的释放而改变局部的细胞环境，从而加速EMs的形成进程。但目前对于细胞因子及机制的相关研究与EMs的关系仍研究的不够透彻，有待于进一步的探讨。子宫内膜异位症的存在严重影响着女性的身心健康，降低生活质量，对家庭及社会产生一系列的负面影响，对细胞因子的进一步深入研究有望为未来EMs的治疗提供新的思路。