外泌体在子宫内膜异位症中的研究进展

杨凯悦，王慧华（通信作者

（桐乡市第一人民医院妇科，浙江 桐乡 314500）

0 引言

子宫内膜异位症是孕龄期女性的常见病，患者生活治疗常明显下降，典型表现包括盆腔痛、性交痛、盆腔包块及不孕。据文献报道，子宫内膜异位症的发生率约占孕龄期女性的10%，合并不孕的发生率约50%[1]。目前，由于缺乏特异性检测指标，临床症状多种多样，导致子宫内膜异位症患者通过腹腔镜手术确诊前通常需要花费6-9年[2]。 2004年，Ballweg研究发现15岁或者月经初潮前的女性，越来越多的出现与子宫内膜异位症相似的症状，提示需要在青少年女性出现症状时尽早确诊子宫内膜异位症[3]。 如果有其他可以缓解疼痛症状的，孕龄期女性不太可能愿意通过有创的手术治疗疾病。但目前腹腔镜手术仍是确诊子宫内膜异位症的金标准。由于诊断困难，早期识别子宫内膜异位症及寻找有效的治疗途径显得尤为重要。

子宫内膜异位症的发病机制包括经血逆流与种植学说、体腔上皮化生学说、淋巴及血行转移学说、免疫学说、遗传学[4]。 最被临床接受的是桑普森的经血逆流理论。经血逆流理论认为，子宫内膜细胞在月经期通过输卵管逆流至盆腔，通过建立血液供应、增殖、种植成为盆腔内异病灶。但是该理论很难解释大部分的女性均有经血逆流，但只有10%出现子宫内膜异位症[5]。

外泌体由于其特殊的化学属性，特别是跨膜四蛋白，如CD9、CD63、CD81和CD82相对容易检测。许多调控机制，包括Syndecan-syntenin-Alix、Rab GTPase(Rab35、Rab27、Rab11)蛋白、ESCRT、p53/TSAP6通路、神经酰胺、寡聚、中性鞘磷脂酶2和磷脂酶D，均可调节它们的生物发生[6]。外泌体携带来自母细胞的表面标记、遗传物质、肽和蛋白质，反应其基因和蛋白表达，这使得外泌体成为具有吸引力的诊断和治疗候选标志物。外泌体已在肥胖、糖尿病、子痫前期、血液病及神经退行病变等良性疾病中逐步研究[7]。

近年来外泌体在疾病发生发展中受到广泛关注，已有研究证明外泌体在促进血管生成、上皮间充质转化、促进炎症反应、改变免疫环境等发挥作用。而近年来的研究发现子宫内膜异位病灶的成功种植与新生血管生成、上皮间充质转化、炎症、增殖与凋亡有关[8]。因此，我们推测外泌体可能参与子宫内膜异位症的发生与发展。

1 外泌体来源及生物学特征

外泌体最早于1970年被Rose-John Stone和他的同事，在实验鼠的成熟网织红细胞中发现。他们发现这些大小均匀的小囊泡能够释放其内容物至细胞外[9]。起初这些小囊泡被认为是转运细胞内不需要的物质。随着研究的不断深入，研究者发现，外泌体是直径小于100nm，密度为1.10-1.18g/mL的细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）。EVs是以磷脂双层为界、由各种细胞类型在各种生物流体和细胞外空间中释放的小膜囊泡(20nm至2µm)。EVs可分为不同的亚群体，包括凋亡小体(ABs)、微囊泡(MVs)和 外泌体。外泌体通过内吞内陷形成于核内体网络中，核内体分为早期核内体、晚期核内体和循环核内体。早期核内体与细胞内小泡融合，将其内容物转移至细胞内小泡，以供循环、降解或胞吐。早期核内体随后通过一系列的改变，成为晚期核内体或多胞体，其特征是形成多个小的管腔囊泡[10]。当多胞体逐渐成熟与溶酶体融合进行溶酶体降解，或与质膜融合作为外泌体被释放至细胞外[11]。外泌体已被报道含有大量的miRNA、其他非编码RNA和mRNA，它们均可在细胞之间转移并调节受体细胞中的基因表达。所有的细胞类型均可分泌外泌体，因此，在大多数体液中均可检测到外泌体，包括母乳、唾液、血液和尿液。外泌体RNA因其脂质双分子层和稳定的结构蛋白，使其免受核糖核酸酶的降解，其生物成分不易遭到破坏，被认为比其他的RNA更有效，故具备作为生物标志物的稳定性[12]。最近的文献表明，外泌体是从女性生殖道的不同部位合成和释放出来的，包括输卵管上皮、卵泡液、子宫内膜、子宫、培养基中的胚胎和胎盘[13]。

2 外泌体在子宫内膜异位症中的作用

2.1 促血管生成

血管生成是子宫内膜异位病灶形成和增殖所必需的[14]。外泌体摄取可诱导血管生成相关基因的上调，并导致内皮细胞增殖、迁移和出芽[15]。血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)是血管生成最有效、最特异的因子之一。其作用包括内皮细胞增殖、迁移、组织形成小血管和增加血管通透性，所有这些都参与血管生成[16]。研究表明，miRNA-16和miRNA-30d可分别通过靶向VEGF和MYPT1/cJUN/VEGFA通路，特异性调控和促进血管生成[17,18]。Kasra K等的研究也表明，与健康对照组相比，子宫内膜异位症患者血浆来源的外泌体中miRNA-16和miRNA-30d的表达也存在差异[19]。Harp,D等的研究发现外泌体在促进子宫内膜异位症的内皮细胞形成和血管生成中起着重要作用，在具有促进血管生成作用的miRNA中，相比较于正常的外泌体，子宫内膜异位病灶来源的外泌体中含有的miRNA-21与正常外泌体的表达存在差异，并推测外泌体衍生的miRNAs是潜在的血管生成靶点，与子宫内膜异位症后遗症，如异常着床和不孕有关[20]。另外，雌二醇也可促进子宫内膜VEGF的表达，其浓度与新生血管的形成和晚期增殖期血管通透性的增加有关。在分泌期和月经期中，VEGF在月经周期中的循环表达变化最大[21]。

2.2 侵袭、粘附与植入

对人类样本和不同动物模型中外泌体成分谱的一些研究表明，外泌体转移特定的分子物质，特别是miRNAs，它可能靶向参与减数分裂相关通路的恢复、卵泡发育、卵母细胞成熟、胚胎发育及排卵，在这些生物学途径中，大量的miRNAs通过外泌体被转移[22]。在一项研究中的222个miRNAs中，13个包含miR-17、miR-106a和miR-200c的miRNAs通过外泌体转移，通过生物信息学分析，这些miRNAs在植入中发挥了关键作用[23]。另外，外泌体中有大量的蛋白质调节不同的信号通路和细胞粘附，包括与细胞极性相关的CD47、克隆蛋白3、CELSR2和PARVA，以及与细胞粘附相关的ADAM10和ADAMTS15[24]。

2.3 上皮间充质转化

上皮间充质转化（Epithelial to Mesenchymal Transition ,EMT）被认为是启动子宫内膜异位症的基本过程之一[25]。EMT是指上皮细胞向间充质细胞的形态和表型转化，对某些生理或病理变化的刺激产生应答， 如细胞极性的丧失，与周围细胞和细胞外基质的接触减少，迁移和侵入的能力增加[26]。EMT的主要特征是失去与粘附相关的蛋白质，如E-cadherin，同时N-cadherin的表达增加。相比较于N-cadherin，E-cadherin分子间的粘附作用更强。研究发现，相比较于在位子宫内膜细胞，腹膜子宫内膜异位症细胞的 E-cadherin表达为阴性[27]。 Bartley等人证明，子宫内膜异位症患者异位病灶中某些腺上皮细胞中E-cadherin的表达水平缺失，这表明EMT也可能在子宫内膜异位症的形成和进展中发挥关键作用。他们发现，在子宫内膜异位病灶中，上皮细胞和基质细胞的N-cadherin、Twist和Snail的表达较在位子宫内膜相比均有上调，而在异位子宫内膜基质细胞中，N-cadherin、Twist和Snail的表达明显高于子宫内膜[28]。EMT相关转录因子可直接或间接抑制E-cadherin的表达水平，促进间充质表型中N-cadherin和波形蛋白的表达水平，从而促进EMT[29]。Ying feng等发现间充质干细胞来源的外泌体促进子宫内膜腺体上皮细胞的迁移，并发现间充质来源的外泌体能促进EMT，上调N-cadherin和Vimentin的表达水平，同时抑制E-cadherin的表达水平[30]。

2.4 改变免疫微环境

外泌体被认为是诱导外周耐受和调节免疫反应的潜在介质[31]。外泌体通过诱导细胞凋亡和损害效应T细胞和自然杀伤细胞(NKs)的功能，抑制树突状细胞(DC)分化，扩大髓源性抑制细胞(MDSCs)，促进调节性T细胞(Treg)活性，从而促进免疫抑制微环境的形成[32]。乳腺癌细胞来源的外泌体能够模拟NF-κB的激活，并且增加巨噬细胞中促炎细胞因子的分泌[33]。一项研究表明，在子宫内膜异位症患者中，外泌体miRNAs,包括miR-130b、miR-345、miR-365、miR-365、miR-425、miR-451a、miR-505、miR-4488和miR-6508和炎症之间存在复杂的关联[34]。巨噬细胞通过分泌多种活性因子作用于多个靶细胞[35]，促进或拮抗巨噬细胞靶点可引起腹腔内炎症，改变腹腔微环境，促进异位子宫内膜细胞增殖、侵袭、生长和血管生成，从而参与子宫内膜异位症的发生和发展。巨噬细胞可以分泌ILs[36]，有研究证实，子宫内膜异位症腹膜液中TNFα、IL-1β和IL6浓度明显高于正常对照组[37]。 在一项关于从子宫内膜异位症患者中提取的54个腹腔液样本的研究中，观察到慢性炎症免疫抑制状态与外泌体miRNAs之间的复杂关系。在子宫内膜异位症患者中不受控制的miRNA-223是巨噬细胞外显子中最丰富的miRNA，可被上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞捕获，在增加M2巨噬细胞活性方面发挥着重要作用[38]。此外，腹膜巨噬细胞来源的外泌体miR-22-3p也通过调节SIRT1/NF-κB信号通路参与异位子宫内膜基质细胞的增殖、迁移和侵袭[39]。

2.5 抑制纤维化

结缔组织生长因子（CCN2）是富含半胱氨酸-61/结缔组织生长因子/肾母细胞瘤过表达(CCN)蛋白质家族的第二个成员。它是转化生长因子-β(TGF-β)的下游靶点，已成为组织损伤和修复过程中成纤维细胞激活的标记。有研究发现内异症患者血清中外泌体miR-214-3p水平明显低于无子宫内膜异位症的患者, 外泌体miR-214-3p可以通过靶向CCN2来抑制子宫内膜异位症的纤维化[40]。另有研究发现miR-214通过影响肝纤维化细胞模型中的miR-214-CCN2轴来调节肝星状细胞的纤维化过程[41]。

3 总结

外泌体是细胞之间物质运输的载体。外泌体的主要功能是将细胞内容物，包括激素、蛋白质、糖，以及miRNA和RNA，在细胞之间转运，从而调节和改变靶细胞的行为和功能。因其独特的生物学行为、众多的生物学功能引起了广泛关注及研究。通过多途径参与子宫内膜异位症的进展、转移和免疫调节过程，作为新型的标记物为子宫内膜异位症的诊断开拓了思路。但外泌体的研究尚处于起步阶段，具体的作用机制有待进一步研究，是否能够应用于子宫内膜异位症的临床诊断及治疗中也值得进一步探索。