钙调节信号通路在子宫内膜组织病理状态下调控研究进展

陈丹伟

广东医科大学，湛江 524000

子宫内膜的主要生理功能是为准备着床、着床后维持妊娠、未怀孕时形成月经。因此，子宫内膜在我们生理周期和物种繁殖中起着关键作用。子宫内膜破裂和脱落后的子宫内膜修复涉及炎症的消退、血管生成、组织重塑和新组织的形成。存在涉及内分泌和免疫系统的动态信号生成、传导与接收，确保有效的子宫内膜脱落和随后的上皮再生（修复受损的黏膜表面）至关重要［1］，机体信号与离子通道关系密不可分，离子通道是一组跨膜蛋白，允许离子流过细胞器膜。离子通过离子通道流动可以改变细胞膜电位、离子梯度、pH值和第2信使信号。这些特征使得离子通道对于许多生理过程至关重要，例如神经元信号传递、肌肉收缩、细胞容积调节、酸碱平衡和上皮分泌/吸收，以及细胞增殖、凋亡和迁移，特别是与癌症发展有关的［2］。目前的研究表明，钙离子与月经周期中的子宫内膜变化息息相关，钙调节信号通路异常在子宫腺肌病（AM）、子宫内膜异位症（EM）、子宫内膜癌发生发展中起了重要作用［3］。

本文就钙调节信号通路在子宫内膜相关疾病中生理病理性表达和调控的研究进展作一综述，探究子宫内膜相关肿瘤疾病发病机制、病情进展、疾病预后中钙调节信号通路的异常，为治疗妇科子宫内膜相关肿瘤疾病提供新的方向，减少女性病痛。

钙调控结构特点

钙引起复杂的细胞内信号级联和细胞内信使的激活。钙是调节许多生理过程的重要元素，包括骨形成、肌肉收缩、神经元兴奋性和细胞内信号传导。到目前为止，在子宫内膜中已发现两类Ca2+通道，即电压依赖性Ca2+通道和瞬时受体电位（TRP）通道。主要的钙通道包括顶端质膜上2个高选择性的钙通道，TRP阳离子通道亚家族Ⅴ成员6和5。在钙离子对体内功能的调节中，活性钙转运蛋白在3个功能步骤中发挥关键作用：（1）钙内流，（2）通过胞质溶胶转运，（3）挤压进入血液；由3种蛋白介导：（1）外膜钙通道蛋白，（2）胞质缓冲或转运蛋白，（3）排泄泵蛋白［1］。此外，在众多的细胞内钙调节蛋白中，S100、钙结合蛋白1［7］、钙结合蛋白9k和28k可能参与钙离子从顶端向基底侧膜的穿梭，而钠钙交换剂和质膜Ca2+−ATPase 1b在钙离子的挤出过程中起重要作用［5］。钙离子通过促进细胞间黏附在子宫内膜上皮细胞的生长过程中起着关键作用，因为许多细胞黏附分子，如整合素、钙黏附素、选择素和细胞外基质蛋白需要钙离子来维持其活性［6−7］。

钙调节与激素调节协调作用

在哺乳动物中，Ca2+在控制子宫肌肉收缩和胚胎着床中起着关键作用。离子通道在许多生理过程中的作用是通过大量激素反映，包括卵巢激素、孕酮和雌二醇（E2）以及生长因子［8］。内分泌−外分泌理论解释了雌激素在母体妊娠识别中的作用，即雌激素诱导前列腺素（PG）F2α的分泌模式从子宫血管向子宫腔转移。雌激素还会增加许多子宫内膜基因的表达，包括重组人醛糖还原酶（AKR1B1）、成纤维生长因子7（FGF7）、白细胞介素1受体辅助蛋白（IL1RAP）、溶血磷脂酸受体3（LPAR3）、S100钙结合蛋白a7a（S100A7A）、S100钙结合蛋白g（S100G）、分泌性磷蛋白1（SPP1）、斯钙素1（STC1）和TRP阳离子通道亚家族Ⅴ成员6（trpv6），其中大多数在妊娠第12天表达最高。这些由子宫内膜表达的基因在调节子宫内膜功能以建立猪妊娠中起关键作用［9］。Geisert等［10］的研究表明雌激素促进子宫内膜钙质分泌到子宫腔。钙质分泌到子宫腔涉及到子宫内膜上的钙挤压调节分 子，包括质膜钙ATPases（ATP2Bs）、钠/钙交换器（SLC8As）、钾依赖性钠/钙交换器（SLC24As），其参与调节钙分泌［11］。Pietras和Szego［12］发现只有当钙离子载体a23817与E2结合使用时，才观察到前列腺素F2α的合成。其他研究人员观察到，E2的影响常常与细胞溶胶中游离钙浓度增加有关。胚胎移植受体中有较高浓度的蛋白激酶C和磷脂酶A2（PLA2）会增加前腺素F2α的浓度，而钙离子载体a23817对蛋白激酶C和PLA2有刺激作用。E2处理的子宫内膜外植体中，较高浓度的PLA2可能会在蜂毒素存在下促进前列腺素F2α的合成。这可以解释为钙可能是激活PLA2的主要限制因素。当钙离子载体a23817存在时，E2处理的外植体中存在较高浓度的蛋白激酶C（PKC）和PLA2，这些酶促进了前列腺素F2α的合成。细胞合成前列腺素F2α的研究［12］所描述合成前列腺素F2α的细胞模型表明，钙是激活PKC和PLA2等酶的促进因素，这些酶对子宫内膜细胞合成前列腺素F2α至关重要。用钙离子载体治疗可以刺激母猪、豚鼠、母羊和奶牛子宫内膜组织中前列腺素F2α的合成。钙离子载体以剂量依赖的方式刺激了子宫内膜细胞中前列腺素F2α的合成。其他研究证实了钙离子载体对子宫内膜中外植体合成前列腺素F2α具有剂量依赖性。E2增加了子宫内膜细胞对钙离子的敏感性［13］。

子宫内膜中钙调节在女性妇科疾病的作用

1、AM的钙调节

AM中钙离子相关蛋白研究最广泛的是钙离子结合蛋白S100。在一项病例对照研究显示，病例组在位子宫内膜和异位子宫内膜组织中S100A6的表达水平均高于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。AM患者相关组织中表达异常增高的S100A6与患者痛经程度存在正相关。同时，病例组在位内膜S100A6的表达水平与病例组异位内膜相似，差异无统计学意义（P＞0.05）。S100A6的表达可作为诊断AM的重要参考指标，亦可根据其表达程度评估患者病情严重程度［14］。不尽相同的是，Peng等［15］的一项研究中，与在位和正常子宫内膜组织相比，在异位子宫内膜组织中观察到S100A6的mRNA和蛋白质表达水平显著更高。异位子宫内膜基质细胞（ESC）中S100A6的沉默显著抑制细胞活力、迁移和侵袭。此外，S100A6的敲低抑制了异位ESC中的p38丝裂原活化蛋白激酶（p38/MAPK）活性，这可以通过CacyBP/SIP磷酸化抑制剂部分减弱［15］，说明S100A6可激活p38/MAPK并抑制由半乳糖凝集素−1介导cAMP依赖性蛋白激酶A/肌浆网Ca2+ATPase2（PKA/SERCA2）信号传导［16］。17β−E2通过内源性钙库释放Ca2+和细胞膜L−型钙通道介导的Ca2+内流导致AM患者子宫内膜−肌层交界区平滑肌细胞内游离［Ca2+］i异常增高，［Ca2+］i调节异常导致的子宫收缩功能障碍可能参与AM的发生发展［17］。

钙调节蛋白在AM发生发展中起重要作用。T−钙黏蛋白（T−cad）、血管内皮钙黏蛋白（VE−cad）与AM及EM，相比于正常子宫内膜、腺肌病组、异位囊肿组及合并组在位内膜T−cad表达水平均明显下调（均P＜0.05），说明其主要与子宫内膜获得侵袭性相关，提示AM及EM在位内膜相比正常子宫内膜发生改变，具有向别处迁徙的能力。随着病情的加重，T−cad蛋白表达进一步下调，可能与内膜细胞的迁移侵袭能力升高，参与异位病灶的进展而加重病情相关［18］。在正常内膜中E−cad主要表达在腺上皮细胞外侧面；在腺肌病病灶的表达明显减少（P＜0.01）。原位杂交显示，E−cad的mRNA表达在腺肌病病灶低于正常内膜，钙黏蛋白E在腺肌病病灶中低表达可能是AM发病机制中的一个较重要因素［19］。AM患者在位子宫内膜和异位内膜E−cad表达显著增高，且异位内膜高于在位内膜，提示其粘附性增强，易于发生异位种植和生长而形成AM［20］。

另外，补充维生素D可能会改善AM女性的代谢参数。高维生素D摄入量可能有助于预防EM［21］，钙调节功能的正常亦是EM症重要的预防条件。

2、EM的钙调节

EM被认为是一种慢性盆腔炎性疾病，可能与细胞凋亡有关［22］。一项110名伊朗育龄妇女的对照研究中，对对照组与EM患者血清25（OH）D、钙、甲状旁腺激素和腹膜液的25（OH）D水平进行了评估。EM患者血清和腹膜液中25（OH）D水平显著低于对照组（P=0.001、0.030）。血清25（OH）D水平低于20μg/L的受试者患EM的风险是25（OH）D血清水平高于20μg/L（非缺乏）受试者的2.7倍（P=0.01）。与对照组相比，EM患者血清钙和甲状旁腺激素水平分别显著降低和升高（P＜0.001，P=0.02）。这些发现表明，缺乏维生素D、血清钙、斯钙素1［23］的人患EM的风险更高［24］。

一项有关于EM患者中S100B水平研究，在36例EM患者血清样本中显示S100B基础水平升高，中度至严重慢性骨盆疼痛的女性S100B水平增加更为明显。S100B作为EM诊断及炎症程度的生物标志物是可能的［25−26］。

TRPM2通道在Nudix box结构域（c结构域）具有ADP核糖（ADPR）焦磷酸酶活性。Ros诱导的DNA损伤导致中性粒细胞中的多聚ADPR聚合酶−1（PARP−1）激活，从而激活TRPM2通道。因此，TRPM2通道在中性粒细胞中被ADPR和氧化应激激活［27］。此外，通过TRPM2调节细胞内Ca2+的进入，可以减少细胞凋亡和线粒体活性氧产生，从而用于治疗EM［28］。

前列腺素E2（PGE2）（一种炎症因子）与钙离子通道Cav1.3（与细胞凋亡相关）在子宫内膜异位组织和原代子宫内膜基质细胞中高表达。用PGE2处理迅速抑制了细胞凋亡并增加Cav1.3表达。沉默Cav1.3后促进细胞凋亡，而PGE2未能逆转。表明PGE2通过Cav1.3影响EM的发生发展［29］。

由于EM复发率居高不下，一些中医中药的研究为我们加深了对EM认知，同时，为EM治疗提供更多可能。白杨素通过改变细胞周期比例、增加细胞溶质钙水平和活性氧的产生来抑制EM的增殖并诱导程序性细胞死亡［30］。飞燕草素处理降低了异位子宫内膜细胞中的线粒体膜电位并增加了细胞溶质钙水平，可用于治疗和控制EM［31］。水飞蓟宾对人EM细胞通过上调细胞质和线粒体基质中的钙浓度，导致线粒体功能障碍，诱导氧化应激和脂质过氧化发挥抗增殖和凋亡作用［32］。

3、子宫内膜癌的钙调节

子宫内膜癌在发达国家是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤，在我国居女性生殖系统恶性肿瘤的第2位，据2015年国家癌症中心统计，我国发病率为63.4/10万，病死率21.8/10万。近年子宫内膜癌发病率逐年上升，并呈年轻化趋势［33］。

钙离子结合蛋白中S100蛋白家族与子宫内膜癌的发生发展关系密切，S100家族的多个成员与子宫内膜癌的发生发展有关。S100A4的表达与子宫内膜癌的生物学特征密切相关，S100A4基因表达增强可促进子宫内膜癌KLE细胞增殖并抑制细胞凋亡［34］，同时与子宫内膜癌上皮间质化转变有关［35］。S100A8蛋白在子宫内膜癌组织和腺癌细胞中高水平表达，特别是G1和G2期。S100A8基因敲低可抑制Akt磷酸化，并诱导促凋亡基因的表达，导致HEC−1A细胞的细胞增殖能力下降，诱导细胞凋亡［36］。S100P亦在子宫内膜鳞癌和腺鳞癌中高表达，并随着疾病从正常子宫内膜到非典型增生，再到子宫内膜癌，S100P信号逐渐升高。敲低S100P后，F−肌动蛋白聚集在细胞核或局部细胞膜上，降低子宫内膜癌细胞侵袭能力［37］。S100P可能是通过PI3KAKT和MAPK通路促进癌细胞的增殖、侵袭和转移，减少癌细胞调亡，S100P可能成为子宫内膜癌治疗的生物学靶点，尤其是鳞癌和腺鳞癌［38］。

TRP家族在子宫内膜癌发生发展中亦具有明显的相关性。研究显示，使用内源性大麻素（AEA）、大麻二酚（CBD）等TRPV1抑制剂选择性地抑制TRPV1通道，癌细胞增殖下降，促进凋亡。TRPV4亦发挥了重要作用，高水平TRPV4参与细胞骨架调控和Rho蛋白通路，从而调节EC细胞迁移。TRPV4和钙内流通过RhoA/ROCK1途径作用于细胞骨架，以LIMK/cofilin激活结束，这对F−肌动蛋白和桩蛋白（PXN）水平有影响［39］。TRP的另一个家族成员，TRPV6在内膜癌组织中的表达低于正常子宫内膜组织，TRPV6阳性表达多发生在子宫内膜癌宫颈受侵患者，表明钙通道蛋白TRPV6与子宫内膜癌有一定的关系。

子宫内膜腺癌组织中BKCa高表达，主要为Ⅰ型子宫内膜癌。在子宫内膜癌细胞系HEC−1B及Ishakiwa下调钙离子激活的钾离子通道（BKCa）表达通过增强细胞凋亡和阻断G1/S转换来抑制细胞生长，抑制胞迁移和侵袭，并降低p−MEK1/2和p−ERK1的表达。过表达与之相反［40］。另一项研究表明，阻断钙激活钾离子通道KCNN4能使细胞停滞在G0/G1期，抑制细胞增殖［41］。其可能为女性子宫内膜癌提供一种新的治疗方法。

钙离子感受受体（CaSR）在子宫内膜癌的发生发展中发挥重要作用，CaSR表达量较正常内膜组织低，CaSR主要通过调控细胞内外钙离子浓度变化从而诱导细胞发生转变。CaSR过表达后，能够增加钙离子内流和E−cadherin、β−catenin的表达，导致细胞间的黏附增加，细胞的侵袭性下降。以CaSR为靶向药物具有广阔的应用前景［42］。在缺氧环境下抑制CaSR的表达还具有协同促进肿瘤细胞发生上皮−间质转化（EMT）的作用，CaSR在子宫内膜癌中扮演着抑制肿瘤细胞侵袭转移的角色。这一情况同样出现在乳腺癌及骨髓瘤等研究中［43］。

展 望

细胞内Ca2+绝大多数以钙结合蛋白形式存在阻断小鼠子宫内膜中的CaBP−d28k，达到完全阻滞小鼠胚胎的植入，CaBP−d28k在人胚泡植入过程是不可缺少的［44］，这为通过阻断钙相关调节发展避孕措施提供可能。

新近有学者进行卵胞浆内单精子注射（ICSI）后使用钙离子载体处理，在受精、卵裂、胚芽形成和着床率以及总体妊娠率和活产率方面具有显著改善。表明钙离子载体的使用具有很强的助孕效果，特别是对于仅使用ICSI导致受精率低的夫妇［45］。这为钙调节对助孕的进一步研究提供强有力证据。

子宫内膜癌组织E−cad表达阳性率明显低于正常子宫内膜组织（P＜0.001）；E−cad表达阳性率与患者病理分级、分化程度、手术−病理分期、子宫肌层浸润深度及淋巴结转移均有关（均P＜0.05）。E−cad可作为子宫内膜腺癌肿瘤标志物之一及判断预后。

综上所述，现有资料揭示了钙调节与女性常见的妇科疾病关系密切，深入阐明其功能，但是不同的钙调节方式在不同物种、不同生理病理状态下子宫内膜的表达和活性是不同的，所发挥的作用也不同。控制钙调节表达和激活的信号通路有待阐明，因此，对于钙调节在妇科疾病的发病机制、诊断与治疗中的应用，还需要通过更深层次、更加全面的研究来明确。