卵巢子宫内膜异位症恶变机制研究进展

邢义涓，吕晓，杨永秀

(1.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000； 2.甘肃省妇科肿瘤重点实验室，兰州 730000；3.兰州大学第一医院妇产科，兰州 730000)

子宫内膜异位症(endometriosis，EMs)是子宫内膜样上皮和间质在子宫外生长的一种良性疾病，最常见于卵巢，可以导致慢性盆腔疼痛、痛经、性交困难和不孕，其特性与浸润性癌相似，如侵袭性、黏附性和转移潜能，可增加卵巢癌的发生风险。1925年，Sampson[1]报道了第1例EMs疑似恶变的病例；后续研究发现，卵巢子宫内膜异位症(ovarian endometriosis，OE)恶变可以引起某些特定组织类型的子宫内膜异位症相关性卵巢癌(endometriosis associated ovarian cancer，EAOC)[2]。通常非典型子宫内膜异位症是良性EMs恶变的过渡状态，而卵巢外EMs的恶变风险较低[3]。卵巢子宫内膜样癌(ovarian endometrioid carcinoma，OEC)和卵巢透明细胞癌(ovarian clear cell carcinoma，OCCC)是最常见的EAOC类型，两者在组织学上与EMs关系密切[2]。但是EMs恶变机制十分复杂，其中发病年龄早、病变持续时间长、肥胖、痛经、确诊时处于绝经状态、阴道不规则出血、高水平雌激素、妇科检查包块固定、囊肿直径>80 mm、肿物增长迅速、不孕、子宫肌瘤、甲状腺疾病和多灶性EMs是其恶性转化的危险因素[4-5]，而从OE到非典型EM最终导致EAOC的过程可能与雌激素过多、免疫与炎症反应、氧化应激等微环境及发生的特定基因突变和分子改变有关[3,6-10]。在临床实践中及时发现OE恶性转化的早期事件、早期识别恶变是改善EAOC预后的重要措施，因此明确OE恶性转化机制及相关标志物至关重要。现就OE恶变机制的研究进展予以综述。

1 OE的恶变机制

1.1雌激素过多 EMs是一种含有大量雌激素的激素依赖性疾病，当雌激素作用不能被孕激素有效抵抗时可以通过刺激细胞因子的产生等机制导致细胞增殖，因此EMs细胞可能有较高的修复活性，导致DNA损伤和突变的机会增多，且病变部位雌激素受体(estrogen receptor，ER)激动剂-细胞色素cP4501B1的表达也增加[11]，可以介导羟基化雌激素氧化为突变醌，使OE病变微环境利于基因突变[12]。此外，在EMs中ERβ去甲基化可能导致ERβ过表达，且OEC中ER阳性率显著高于OCCC，因此ER的上调和高雌激素状态也可能导致OE转化为OEC，但与OCCC无关[13]。有学者利用数据驱动进行分析发现，在OE中类固醇激素功能失调，在OCCC或OEC中这种失调更加严重[14]。可见，OE中高浓度的雌激素可能对DNA直接产生额外遗传毒性作用，并引起OE上皮细胞基因突变的积累及恶性转化，进而引发上皮性卵巢癌[3]。

1.2免疫应答与炎症反应 免疫系统对侵入性、复发性的OE经常进行无效的“修复和更新”可能是其向EAOC转化的一个原因，其中补体是OE和EAOC中最明显的免疫失调途径，且上皮细胞中补体上调发生在癌变的早期。此外，在OE恶变过程中还发现体液免疫的激活，但其没有触发抗体诱导的细胞死亡，可能原因是伴随的补体激活通过刺激细胞增殖促进肿瘤生长[15]。在EMs中先天性免疫反应可以通过减少自然杀死细胞的数量和功能、增加中性粒细胞和不成熟树突状细胞数量并促进M2型巨噬细胞积累而表现出促瘤作用[6]，而OE中因免疫系统缺陷导致的持续炎症反应也可能会促进EAOC的发展。迄今为止，与EMs相关的炎症环境中的细胞和分子主要为循环趋化因子、细胞因子、炎症小体和腹膜免疫细胞(巨噬细胞等)，该炎症微环境也可促进肿瘤的发生。在EAOC和OC中观察到白细胞介素-6、白细胞介素-10、肿瘤坏死因子-α和血管内皮生长因子表达均增加，而CXC趋化因子受体3淋巴细胞和趋化因子(如CXC趋化因子配体4)表达均减少[16-17]。OE微环境中特定的损伤相关分子模式可能通过促炎细胞因子增加炎症小体复合物合成引发炎症，随后持续的慢性炎症反应促使炎症小体相关基因和癌基因过表达，从而诱发EAOC[18]。

1.3氧化应激 EMs育龄妇女由于周期性月经出血和经血反流，病变部位在出血和溶血后积累过多的铁相关物质，如血红蛋白、血红素和铁衍生物等，其可能是EAOC发病的诱因[7]。血红蛋白通过自氧化过程生成过氧化氢及超氧阴离子，OE囊液中丰富的铁通过Fenton反应生成羟基自由基[7]，这些活性氧类反复刺激OE囊壁细胞引起的氧化应激除导致细胞死亡外，还可能通过引起DNA损伤、基因突变、表观遗传学改变、基因产物激活或失活促进EAOC发生[19-20]。而抗氧化剂也可能通过减缓活性氧类诱导的细胞死亡促进细胞癌变，研究发现在恶性转化过程中，与活性氧类相比，抗氧化剂生成更多，氧化应激减轻[7,21]。Fujimoto等[22]发现，与单纯OE组相比，EAOC组囊液中氧化应激标志物8-羟脱氧鸟苷和血红素加氧酶1水平降低，而抗氧化物与血红素铁的比值增加。目前，关于EAOC是否具有强大的抗氧化应激能力研究较少，但氧化应激可能参与EMs恶性转化的早期步骤，而活性氧类的形成与内源性抗氧化剂的不平衡是主要决定因素。

1.4基因突变 研究发现，包括Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因(Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS)、AT丰富结合域1A(AT-rich interaction domain 1A，ARID1A)基因、磷脂酰肌醇-3-激酶催化亚单位α(phosphatidylinositol-3-kinase catalytic subunit α，PIK3CA)基因、人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10，PTEN)、β1联蛋白基因、肿瘤蛋白p53基因、肝细胞核因子-1β基因等在内的多种基因突变或表达异常与EAOC相关[8,23-24]，且在OE中也发现很多基因突变。值得注意的是，即使在组织学正常的子宫内膜中也发现了部分与癌症相关的基因突变[8,25]。基因测序和免疫组织化学研究显示，这些与癌症相关的基因可能是OE恶性转化的早期事件，且基因测序研究还清楚显示了良性病变和癌症之间的克隆关系，从而可以证实癌症是由EMs引起[8-9]。其中，KRAS、ARID1A、PIK3CA、PTEN是在OE恶性转化中研究相对较多的基因,但是单一的基因突变不足以使细胞发生癌变，需要其他基因突变的积累。虽然相当一部分分化的异位上皮细胞已经获得了癌相关基因的突变组合甚至有一部分基因突变已达到克隆状态，但外观上仍保持良性，其原因可能是具有癌相关基因的体细胞突变不足以实现恶性转化。

1.4.1KRAS KRAS是编码小分子鸟苷三磷酸酶-KRAS蛋白的癌基因，而KRAS蛋白在细胞分裂中起作用，因此KRAS突变使KRAS蛋白在活性形式与非活性形式之间的转换受损后导致细胞增殖失调。最初认为这种癌基因与EMs的发生有关，然而随后的研究证明没有相关性，事实上KRAS参与了EMs的后期阶段，在EMs中可能发生KRAS突变，但很少被激活[26]。有研究发现，在EMs相关的卵巢低级别子宫内膜样腺癌中有29%的病例发生KRAS突变，而在未合并EMs的肿瘤中只有3%的病例发生KRAS突变[27]；此外，在10%～20%的OCCC患者中也发现KRAS突变，且其在EMs中的高表达可能促进良性病变向OCCC进展，可能是预测恶性转化的生物标志物[9]。

1.4.2ARID1A ARID1A是一种抑癌基因，其编码的蛋白BAF250a是酵母交换型转换/蔗糖不发酵(yeast switch in mating type/sucrose non fermentation，SWI-SNF)染色质重塑复合物的关键成分。在DNA损伤修复过程中，SWI-SNF染色质重塑复合物可以直接作用于染色质，进而与磷酸化组蛋白H2AX相互作用修复断裂的DNA双链，而SWI-SNF失活会触发细胞凋亡。研究发现，ARID1A基因突变与BAF250a表达缺失密切相关，在EAOC中常观察到ARID1A基因突变和BAF250a表达缺失，且这种现象也发生在与EAOC病灶邻近的非典型EM中[28]，因此，ARID1A基因体细胞失活突变和BAF250a表达缺失可能是OE恶性转化的早期事件。进一步研究发现，BAF250a表达缺失并不局限于肿瘤毗邻的病变，也发生在单纯性EMs病变中，因此BAF250a的表达缺失可能是克隆性的，可能预示着恶变的风险[29]。此外，在EAOC发生过程中还发现ARID1A编码蛋白的缺失伴随磷酸化蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)的激活、磷酸化组蛋白H2AX的改变以及细胞凋亡途径的激活[30]。因此，单一的ARID1A功能缺失突变不足以导致ARID1A蛋白的表达缺失，伴有ARID1A功能缺失突变的OE恶变可能需要进一步的驱动事件[31]。

1.4.3PIK3CA 研究发现，在40%～67%的OCCC病例中可以观察到PIK3CA基因突变，且在EMs相关的OCCC及EMs异位上皮中也发现PIK3CA基因突变[8-9]。该基因突变可以导致磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)过度激活，进而激活PI3K/Akt信号通路，且子宫内膜中的雌激素也可以激活PI3K/Akt信号通路，基于EMs的炎症性和激素依赖性，PI3K/Akt信号通路可能影响EMs进展[32]。而有研究检测到PIK3CA体细胞拷贝数改变仅发生在OCCC及癌旁与癌共存的OE上皮中，这表明致癌基因突变导致等位基因特异性失衡可能是OE恶性转化的另一个关键因素[8]。但是PIK3CA基因突变通常不是单独发生，常与PTEN或ARID1A基因突变共存，特别是与ARID1A基因突变协同作用可能是OE恶变所必需的。因此，PIK3CA基因突变可能发生在EMs相关OCCC的早期阶段，对EMs患者进行PIK3CA免疫组织化学染色可能是鉴别OE发展为OCCC的一种方法[9]。

1.4.4PTEN PTEN是一种维持基因组稳定性的抑癌基因，通过调节细胞增殖、存活、迁移、侵袭和血管生成等发挥抑癌作用，作为一种磷酸酶，其可将磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸转换为磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸来抑制PI3K/Akt信号转导，而17β-雌二醇可通过核因子κB通路减少PTEN，激活PI3K/Akt通路，进而促进子宫内膜异位细胞的增殖。Ponandai-Srinivasan等[33]发现，与在位内膜干细胞相比，OE干细胞中PTEN表达显著下调；而与健康子宫内膜干细胞相比，OE在位内膜干细胞中PTEN表达上调，这些变化可能与EAOC发展有关。以往有研究发现，在EMs中PTEN过表达显著促进细胞凋亡并抑制细胞周期，而PTEN低表达的细胞血管生成显著增加[34]。因此，PTEN突变及表达缺失可能是EAOC发生的早期驱动因素，但仅伴有PTEN表达缺失的EMs并不足以发生恶性转化[24]。目前关于PTEN在EMs恶变方面的研究较少，未来需进一步探索。

1.5表观遗传学改变 EMs与卵巢癌在表观遗传学上具有明显的相关性，其中DNA甲基化和组蛋白修饰以及微RNA(microRNA，miRNA)表达异常是最常见的表观遗传修饰，其在EMs及卵巢癌的发病过程中起重要作用[10,19]。且这些表观遗传改变是动态、可逆的，可能对疾病的诊治、预后产生潜在影响。

1.5.1DNA甲基化 DNA甲基化是最常见的表观遗传学改变，高甲基化会抑制基因表达，去甲基化则可能增加转录和增强蛋白质活化，进而促进基因表达。其中，基因启动子区域CpG岛异常高甲基化导致抑癌基因失活在EAOC发生中起重要作用。已有研究表明，在OE恶变过程中重组人Runt相关转录因子3、人类MutL同源物1、上皮钙黏素、Ras相关结构域家族基因2A、睾丸蛋白聚糖2及PTEN等多个基因的启动子异常高甲基化，而基因低甲基化很少见[10]。在恶性OE中，Runt相关转录因子3启动子高甲基化与ERα蛋白表达呈正相关[35]；而在EMs细胞中，ERβ启动子低甲基化可能与ERβ的上调有关[10]，因此与激素相关基因的表观遗传改变可能参与OE恶变过程。此外DNA甲基化受氧化应激影响，较高水平的活性氧类可能通过上调DNA甲基转移酶诱导特定位点超甲基化，且活性氧类诱导DNA甲基化模式改变不仅与EMs发展有关，还与EMs和许多肿瘤的恶性转化有关[36-37]。Xie等[20]发现，EMs中的活性氧类可以通过改变ARID1A启动子的甲基化水平下调ARID1A表达。可见DNA甲基化，特别是高甲基化是OE恶性转化中的常见表观遗传事件，在OE恶变中起重要作用。

1.5.2组蛋白修饰 组蛋白修饰是组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等修饰的过程，可调节染色质的结构和基因表达，其中研究最广泛的是组蛋白乙酰化和甲基化。虽然并无明确证据表明组蛋白修饰参与EMs恶性转化，但在EMs与卵巢癌中发现了某些相同的组蛋白修饰改变。有研究表明，组蛋白脱乙酰酶基因及组蛋白脱乙酰酶1/2蛋白在EMs和卵巢癌中表达增加[10,38]，组蛋白甲基转移酶-果蝇zeste基因增强子同源物2可以激活组蛋白核小体H3第27位赖氨酸残基的三甲基化在两种疾病中促进细胞增殖、抑制基因转录[39]。因此，EMs和卵巢癌之间可能存在潜在的组蛋白修饰关联，其有可能是OE恶性转化的一个原因。

1.5.3miRNA表达异常 miRNA是一种短小的非编码RNA，在细胞发育、分化、增殖和凋亡中发挥重要作用，引起miRNA生成异常的任何因素均可能通过干扰信号通路、抵抗细胞死亡、诱导转移和促进血管生成来促进肿瘤的发生。在OE和卵巢癌中发现了一些共同异常表达的miRNA，其在两种病变的进展过程中可能主要通过影响靶基因的表达发挥生物标志物的作用[40]，然而miRNA与EAOC发生的明确机制仍不明确。Suryawanshi等[41]首次报道了一些血浆miRNA(如miR-21、miR-3625p和miR-1274a)可能是区分EMs和EAOC高度特异及敏感的标志物；Sheikhvatan等[42]通过分析与EMs恶性转化相关的22个miRNAs，发现miR-141表达上调、miR-205和miR-125b表达下调在EMs向卵巢癌转化过程中起核心作用，并发现不同miRNA作用下某些细胞功能发生了相似改变，包括由miR-21和miR-214介导PTEN引起细胞增殖失控和异常凋亡，以及由miR-20介导锌指E盒结合蛋白1/2基因发生细胞解聚和上皮化。此外，有报道称氧化应激与miRNA的相互作用影响EAOC发生的多个过程，如引起重要抑癌基因的功能丧失[43]。因此，识别促使OE恶性转化的相关基因的特异性miRNA并发现相关分子通路，可为预防良性组织恶变提供新途径。

2 EAOC的起源

既往认为，OE是EAOC的起源，EAOC可能是由具有致癌基因突变的子宫内膜细胞经血逆流并植入卵巢的异位子宫内膜腺上皮细胞引起[25,44-46]。Murakami等[44]发现，从诊断为OE开始，EAOC病变随着时间的增加而减少，且几乎所有的癌症病例均是在10年内发展起来的。可见，临床诊断为卵巢癌的异位囊肿可能已经含有癌细胞，且子宫切除术可以减少EAOC进一步支持了这一观点[45]。此外基因突变分析发现，相同的基因突变存在于不同的EMs中，且在EMs中发现的基因突变在正常子宫内膜中也有不同程度发生[8,12,25]。另有研究发现，与癌症相关的多灶性EMs是克隆性的，这些多灶性EMs中出现的OCCC是从EMs发展而来，且这些EMs可能已经携带了足够的癌相关基因突变，本身可能是肿瘤，但恶性潜能较低[46]。Suda等[25]还发现，与正常子宫内膜相比，子宫内膜异位上皮中癌相关基因的等位基因突变频率显著增加，提示已经携带了与癌相关基因突变的子宫内膜细胞逆行流动，在异位选择性种植导致EMs的发生。但关于与癌症相关的OE本身可能是肿瘤的观点仍存在争议，特别是正常内膜中与癌相关的基因突变是在诊断为EMs后才被检测到，所以未来需更多研究。

3 小 结

OE恶变机制十分复杂，其产生了一个高雌激素、免疫应答异常、持续炎症反应和强氧化应激的微环境，该微环境中的某一因素或多种因素协同作用促使OE发生DNA损伤及基因突变，尤其是致癌基因KRAS和PI3K的激活以及抑癌基因PTEN和ARID1A的失活被认为是EAOC的主要发生机制。但一种基因突变不能导致EAOC的发生，只有多种基因突变共同作用才能促使OE恶变。在良性EMs和正常子宫内膜中探究防止发生恶变或缓冲癌相关基因突变的基因组学、表观遗传学和环境特征，可以为预防OE恶变和卵巢癌的治疗提供新选择。研究从正常子宫内膜到OE再到非典型EM最终到EAOC这一过程相关的分子标志物，可以指导临床诊断及判断预后，而基因组学和蛋白组学可以促进这些诊断和治疗工具的发展，但是确切的机制及过程仍不清楚，未来需更多深入研究。