子宫腺肌病纤维化形成的机制研究

王青，郑兴，段华，张颖

(首都医科大学附属北京妇产医院/北京妇幼保健院妇科微创中心，北京 100006)

子宫腺肌病是一种常见、多发的妇科疾病，其主要病理表现为子宫内膜组织异位到子宫肌层，从而引起子宫肌层的炎症及增生反应，诱发肌细胞肥大和增殖。其主要不良影响为月经量过多、痛经进行性加重、慢性盆腔疼痛和性交困难有关，并可干扰胚胎着床，引起不孕。目前没有明确的影像诊断标准，各治疗方法均具有较高的复发率，无法从根本上解决患者问题。目前子宫腺肌病的发病机制存在诸多假说，如米勒管残留组织化生学说、骨髓干细胞学说、肌层内淋巴系统基底膜内陷学说，各学说均未完全阐明其发病机制。子宫腺肌病的临床类型可分为弥漫性腺肌病和局灶性腺肌瘤两种，其病理特点均表现为病变部位胶原纤维含量明显增加，提示纤维化参与疾病进展过程[1]。子宫腺肌病纤维化的特征是改变子宫内膜-肌层交界区的屏障功能，对肌层肌纤维母细胞的损伤和启动做出异常反应。纤维化参与多种肿瘤的发病机制[2-3]，子宫腺肌病虽为一种良性妇科病变，但因异位内膜侵袭、迁移、抗凋亡能力增强，具有类似恶性肿瘤的生物学行为,目前研究表明纤维化参与子宫腺肌病的发生与进展。上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、内质网应激、氧化应激相互作用，共同参与子宫腺肌病纤维化的调控。现对子宫腺肌病纤维化相关发病机制及病理特点进行综述，以掌握各相关发病机制间相互作用，为临床治疗研究提供新思路。

1 EMT

EMT是指上皮细胞首先失去极性和细胞间黏附，然后获得迁移能力，最后转化为间充质表型[4]，以胚胎发育、肿瘤转移和纤维化疾病表现为特征。在细胞形态上，上皮细胞彼此分离，细胞骨架重塑，与相邻细胞基底膜黏附的作用下降,在形态上接近成纤维细胞，细胞运动和迁移性增强[5]。EMT可分为3种亚型，其中2型EMT在持续的炎症反应下诱导上皮细胞或内皮细胞向组织成纤维细胞转化。如果损伤轻微且急性，则认为其愈合过程为修复性纤维化；相反在持续的慢性炎症中，异常肌成纤维细胞的形成导致进行性纤维化，随后通过过度的细胞外基质沉积导致器官实质的破坏。尽管子宫腺肌病是一种良性疾病，但EMT使细胞侵袭力增强，子宫腺肌病内膜细胞侵入肌层的过程与恶性肿瘤相似。上皮细胞特异性紧密和黏附连接蛋白(如上皮钙黏素)的下调，以及波形蛋白和神经钙黏素的过表达，是对EMT的标志性反应。EMT过程中涉及多种分子及信号通路的启动，包括磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β、表皮生长因子、肝细胞生长因子、促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、核因子κB、雌激素受体-α、缺氧诱导因子-1α等均参与EMT上调。其中最经典的为TGF-β/Smad信号通路。TGF-β是最有效和普遍存在的促纤维化细胞因子，几乎参与所有器官系统纤维化的发展[6-7]，TGF-β1及其亚型对胶原和结缔组织生长因子的表达亦有明显促进纤维化发生的诱导作用[8-9]。这一广泛的纤维化可能继发于基底子宫内膜浸润到肌层，异位子宫内膜组织诱导平滑肌细胞肥大和增殖，在子宫腺肌病的发展和进展过程中，过度纤维化常导致子宫腺肌病患者难以忍受的腹痛，疾病的轻重取决于子宫腺肌瘤灶的数量以及异位子宫内膜最深灶与子宫内膜下缘的距离。Shen等[10]通过对小鼠子宫腺肌病模型的连续观察发现，与损伤修复相关因子的分泌增加，使得对TGF-β1和磷酸化的Smad3的免疫反应性逐渐升高，诱导细胞EMT和成纤维细胞-肌成纤维细胞转化进展，加快子宫内膜细胞侵袭与迁移，最终导致腺肌病病变纤维化。另外，TGF-β1可上调血管内皮生长因子的表达及增加微血管密度等，促进子宫腺肌病病灶微血管形成，为病灶的浸润、种植及转移提供生存条件[11]。同时有研究表明，在子宫腺肌病病变过程中，TGF-β1可通过细胞Smad2/3依赖的信号通路表达诱导子宫内膜源性成纤维细胞产生胶原，促进EMT和成纤维细胞-肌成纤维细胞转化，引起胶原生成增加和平滑肌化生增多，导致子宫腺肌病病灶纤维化[12]。此外，在许多类型的肿瘤和纤维化疾病中黏着斑激酶上调，黏着斑激酶是一种细胞质蛋白酪氨酸激酶，介导整合素和各种细胞表面受体的信号转导，参与细胞黏附、迁移、增殖和成活的调节过程。黏着斑激酶可通过作用于子宫内膜细胞中黏着斑激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt信号通路的下游，影响EMT相关分子的表达，促进子宫内膜细胞的迁移，从而介导子宫腺肌病中子宫内膜细胞的EMT；且黏着斑激酶可以调节基质金属蛋白酶的表达和分泌，降解细胞外基质的蛋白成分，从而促进子宫内膜细胞迁移，提示黏着斑激酶可能是阻止子宫腺肌病进展的潜在靶点。有实验证据表明，表皮生长因子也是主要的EMT诱导因子，其可增加细胞的流动性，并可以通过提高分泌的基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9的活性，获得成纤维细胞样形态[13]。

目前对于子宫腺肌病的治疗手段虽然可在一定程度上延缓疾病的发生，但子宫腺肌病保留子宫，尤其是保留生育功能的治疗具有较高的复发率，治疗效果差，无法从根本上解决患者问题，改善患者的生命质量。单纯的药物治疗仅可暂时缓解子宫腺肌病的临床症状，无法阻断及逆转纤维化，如在临床中最常使用的促性腺激素释放激素激动剂治疗后，虽患者的临床症状可短暂缓解，但病灶中肌层纤维化的数量却保持不变，成为病变难治、症状复发的根源。EMT以及被广泛证实的涉及纤维化的转导通路，在子宫腺肌病组织纤维化过程中起重要作用，这提示应深入研究早期识别纤维化的预警信号，以期通过阻断靶向节点信号分子向下游转导的级联效应，阻止子宫腺肌病的纤维化。

2 内质网应激

内质网是真核细胞内重要的细胞器,主要功能是细胞内蛋白质的合成、折叠、组装、转运以及降解有缺陷的蛋白质。内质网功能受到多种因素的密切调控[14]，当细胞受到各种强烈的刺激因素，如营养缺乏、Ca2+代谢失衡、毒素刺激、持续的氧化应激时，细胞内稳态被打破，会导致内质网应激，开启细胞凋亡程序。内质网应激包括整合应激反应、非折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)和内质网相关性死亡3个密切相关的动态过程，目前有相关证据表明内质网应激的启动在许多内脏器官的纤维化中起重要作用[15]，且参与多种炎症反应性疾病、神经系统病变、糖尿病及恶性肿瘤的发生发展。在子宫腺肌病中，内质网应激参与抑制子宫内膜细胞凋亡及促进细胞增殖侵袭的过程，其中起最主要作用的是UPR[16]，UPR是一种重要的适应性细胞内信号通路，主要目标是诱导转录和翻译程序，以恢复内质网稳态，为细胞成活提供必要条件。葡萄糖调节蛋白78/免疫球蛋白重链结合蛋白(glucose regulated protein 78/immunoglobulin heavy chain binding protein,GRP78/bip)位于内质网的内膜，属于热激蛋白70多基因家族，主要功能与内质网环境下的UPR相关。UPR是由GRP78/bip和3个内质网应激感受蛋白组成，分别为RNA依赖的蛋白激酶R样内质网激酶、肌醇酶-1和激活转录因子(activating transcription factor,ATF)6，在内质网应激情况下，GRP78/bip从3种跨膜应激感受蛋白上解离，解离后的感受蛋白被活化并通过蛋白激酶R样内质网激酶-真核翻译起始因子2A信号通路、1型内质网转膜蛋白激酶-X盒结合蛋白1信号通路和ATF6信号通路，减少蛋白质合成、增加错误折叠蛋白去除和提高蛋白质折叠能力来平衡UPR,GRP78/bip的诱导表达可作为内质网应激的启动标志[17]。Hsu等[18]研究发现，UPR能与TGF-β1相互作用，TGF-β1可上调GRP78，诱导α-平滑肌肌动蛋白和Ⅰ型胶原的表达，而内质网应激抑制剂4-苯基丁酸可减少TGF-β1诱导的UPR和成纤维细胞分化。GRP78/bip在子宫腺肌病患者在位及异位病灶的腺上皮中表达升高，其可与蛋白酶抑制剂结合，促进ERK和Akt信号转导活化，增加DNA和蛋白质合成，从而促进细胞增殖，并增强子宫内膜细胞的抗凋亡作用，降低细胞对凋亡的敏感性，使异位细胞仍具有很强的侵袭与生长能力，形成异位病灶。内质网应激诱导剂衣霉素诱导体外培养的子宫内膜基质细胞表达血管内皮生长因子，为UPR在异位子宫内膜种植病灶血管生成中的作用提供证据，表明内质网应激通过促进异位子宫内膜血管生成、细胞成活和组织生长，从而参与子宫腺肌病的发生发展过程。Matsuzaki等[19]研究认为，轻度的内质网应激可改变成纤维细胞的特性，促进损伤部位成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化。相反，过量的内质网应激会导致组织中许多细胞的凋亡和丢失，从而导致维持组织的细胞短缺。欧阳煜宏等[20]研究发现，子宫内膜异位症患者异位子宫内膜GRP78和胱天蛋白酶12、胱天蛋白酶3信使RNA及蛋白表达水平较在位子宫内膜显著降低，提示GRP78参与内质网应激介导的细胞凋亡途径下调可能是内质网应激发病的机制之一，子宫腺肌病可以认为是一种特殊类型的子宫内膜异位症，内质网应激可以通过不同的分子机制作用于子宫腺肌病纤维化的发生发展。

目前，已有研究发现，内质网应激与肝、肾、心、肺及皮肤等多种器官纤维化密切相关[21-23]，并参与多种恶性肿瘤的发生发展。内质网应激作为细胞一种自身应答机制，具有独特的生理功能，但是过度的内质网应激则会在多重因素的共同作用下损伤细胞，直接或间接诱导组织纤维化。子宫腺肌病具有类似于恶性肿瘤的侵袭行为，内质网应激参与子宫腺肌病纤维化的机制有待进一步研究，深入研究内质网应激与腺肌病纤维化的关系及其病理学机制有助于揭示该病发生发展的亚细胞机制并寻找新的防治措施。

3 氧化应激

氧化应激是指体内促氧化和抗氧化平衡的紊乱，导致大量活性氧产生,大量的活性氧积聚可破坏生物膜的完整性和流动性，引起细胞结构和功能的改变；通过破坏蛋白质结构使其变性和丧失功能；破坏DNA分子结构，引起基因突变[24]，增加细胞对氧化介导的细胞死亡或生长的敏感性。有证据表明，细胞内的活性氧参与多种疾病的病理生理过程[25-26]。活性氧通过受体酪氨酸激酶的反式活化和ERK的活化而增强细胞的增殖。TGF-β1能刺激不同细胞类型的活性氧产生，并通过活化活性氧介导相关信号通路诱导成纤维化细胞分化为肌成纤维细胞并分泌胞外基质。同时活性氧可进一步诱导TGF-β1的产生，形成恶性循环，加速纤维化的进展[27]。研究证实，活性氧参与子宫腺肌病的发生发展过程，其可以启动巨噬细胞，促进异位内膜细胞侵袭和生长，引起炎症反应。氧化应激时，巨噬细胞还可以分泌过量的脂质过氧化物，与蛋白质中的游离氨基相互作用,造成蛋白质结构受损，导致细胞损伤、功能受损，并使其抗氧化酶(如超氧化物歧化酶)活性降低，加重氧化应激，使活性氧产生增加，炎症因子水平提高，引起腺肌病患者的疼痛及不孕症状[28]。慢性氧化应激及其相关炎症反应参与多种器官的纤维化，与子宫内膜异位症一样，子宫腺肌病组织在月经初发时反复出血，细胞外血红蛋白、血红素和游离铁为环境毒素/氧化剂，可诱导活性氧和自由基的产生。

血红素加氧酶系统具有重要的调节特性，在细胞保护、细胞凋亡、炎症等生理和病理生理过程中起关键作用。血红素加氧酶是一种限速酶，催化血红素分解为铁、一氧化碳和胆绿素，该酶在细胞内稳态中具有重要功能，包括调节氧化负荷、凋亡和炎症。血红素加氧酶具有两种亚型：诱导型血红素加氧酶-1和构成型血红素加氧酶-2，在正常人类子宫内膜中表达，并在整个月经周期中发挥作用。有研究首次报道了血红素加氧酶在子宫腺肌症在位子宫内膜和异位子宫内膜的表达和分布及其在月经周期中的周期性变化，诱导血红素加氧酶-1可能具有抗氧化应激的细胞保护作用，并在子宫内膜降解引起的退血性出血的局部控制中起作用[29]。另外，在临床随机双盲研究中，通过针对性地给予维生素C及维生素E等抗氧化治疗，清除过量的活性氧，降低患者的氧化应激反应，显著改善了患者的疼痛及不孕症状[30]。此外，在一项氧化应激剂过氧化氢与内质网应激抑制剂牛磺酸脱氧胆酸对子宫内膜异位症患者颗粒细胞影响的研究中发现，颗粒细胞中内质网应激被活性氧启动，UPR基因ATF4、ATF6、sXBP1、HSPA5、CHOP表达上调，并伴随活性氧启动水平的升高而升高；而内质网应激也可以通过启动胱天蛋白酶8和胱天蛋白酶3介导活性氧诱导细胞凋亡[31]。子宫腺肌病是一种由高雌激素水平而非孕激素引起的卵巢类固醇激素依赖性紊乱，类似于子宫内膜异位症[32]。因此可以推测在子宫腺肌病中，活性氧还可能具有诱导内质网应激的潜力，长时间的内质网应激启动也会导致氧化应激[33]，且为应对氧化和炎症微环境，成纤维细胞向肌成纤维细胞表型转化过程中释放的活性氧会刺激细胞外基质沉积的产生，从而促进过度的纤维化。

4 小 结

目前子宫腺肌病的主要治疗方法包括药物治疗、保守手术治疗及根治性子宫切除术，但这对于有强烈生育要求及保留子宫完整性的女性来说难以接受。子宫腺肌病作为一种具有侵袭、浸润等类似于恶性肿瘤的生物学行为的疾病，其发病机制复杂，临床亟须寻找个性化的治疗方法。EMT、内质网应激及氧化应激等在子宫腺肌病发生和进展过程中均起重要作用，亟待深入探讨其对子宫腺肌病纤维化的调控机制，以为临床治疗提供新的靶点及策略，为针对分子机制角度的药物研发提供理论依据。