子宫内膜异位症纤维化相关细胞及其活化机制研究进展

王安琪，孙佳凡，徐炜，王秀丽

南京医科大学第一附属医院妇科，江苏 南京 210029

子宫内膜异位症（endometriosis，EMS）是育龄期女性的常见病，发生率为10%～15%。EMS是指子宫内膜腺体和间质出现在子宫腔外的部位。病理检查仅可在少部分EMS 病灶中找到典型的子宫内膜间质和腺体。如深部浸润型子宫内膜异位症（deep infiltrating endometriosis，DIE）病灶在镜下仅可见被纤维组织包绕的腺上皮，缺乏典型的内膜间质结构［1］。40%的卵巢子宫内膜异位症（ovarian endome⁃triosis，OE）在镜下找不到内膜上皮，但囊壁内层皆被纤维化组织覆盖［1］。研究证实，纤维化和肌成纤维细胞（myofibroblast，MFB）的存在是EMS固有的病理特征和关键致病因素［2-3］，提出EMS就是一种纤维化疾病［1］。

纤维化形成是指细胞外基质（extracellular ma⁃trix，ECM）成分的过度累积，是组织器官修复的一个正常且重要的阶段。当组织受损时，局部组织中的间质细胞被激活，其收缩力、分泌炎性介质和合成ECM 成分的能力均明显增强，启动伤口的愈合反应。当损伤轻微或非持续时，ECM成分短暂累积并很快被清除，有利于正常组织结构的重塑。但当损伤严重或持续时，持续的ECM累积导致正常组织结构的破坏、器官功能障碍，甚至器官衰竭［4］。MFB是纤维化反应的主要效应细胞［5］。本文就EMS纤维化与其临床表现的相关性、异位内膜中MFB 来源、MFB的功能结构、调控MFB活化的通路及靶向MFB拮抗纤维化进行综述。

1 EMS纤维化与其临床表现相关

盆腔疼痛和不孕是EMS主要的临床表现。Yan等［6］发现EMS病灶的纤维化程度与病变中神经纤维密度呈正相关，并且神经纤维密度与EMS相关疼痛严重程度呈正相关。Huang等［7］指出，DIE病灶的纤维化程度明显高于OE，DIE 患者的盆腔痛也比OE患者明显。Ding等［8］研究表明成人OE 病变比青少年表现出更广泛的盆腔粘连与纤维化，并且EMS病灶的纤维化程度与痛经的严重程度呈正相关。

30%～50%的EMS患者合并不孕，罹患不孕症的女性中有50%存在EMS。在EMS病情发展过程中，周期性的甾体激素刺激导致病灶反复出血，引发炎症、组织损伤和纤维化。EMS病灶引起的粘连和纤维化可改变盆腔解剖结构引起不孕，OE病灶的纤维化也能通过降低卵巢功能和卵子质量引起不孕［9］。罹患EMS、多囊卵巢综合征和卵巢早衰的女性均容易出现不孕和早绝经，这些患者共同的病理特征就是卵巢组织出现了纤维化［10］。取自OE病变侧的卵巢皮质与对侧正常卵巢皮质相比，纤维化程度高、卵泡密度低，纤维化与卵泡密度呈负相关［11］。Gordts等［12］研究表明在直径<4 cm的OE中即存在卵泡储备的丧失以及卵巢皮质纤维化。Ⅲ/Ⅳ期OE病变纤维化程度明显高于Ⅰ/Ⅱ期，卵巢储备显著低于Ⅰ/Ⅱ期［13］。

EMS 纤维化除了导致疼痛和不孕，还增加了手术和药物治疗的难度。纤维化和粘连严重的EMS在术中发生盆腔脏器损伤和术后发生并发症的风险均较高。纤维化的EMS 病灶对激素类药物治疗具有高度耐药性［14］。EMS 病灶纤维化增加和血管供应减少增加了治疗药物的研发难度［15］。纤维化是与EMS临床表现密切相关的重要病理特征。

2 MFB是EMS纤维化的关键细胞

自1996 年首次在OE 囊壁中检测到MFB 增生至今，已有很多研究证实MFB是EMS纤维化的关键细胞，这其中包括腹膜型子宫内膜异位症（peritoneal endometriosis，PEM）、OE和DIE［3］。

2.1 EMS中MFB来源

对于EMS病灶中MFB的来源，目前研究认为存在以下几种学说：成纤维细胞⁃肌成纤维细胞转分化（fibroblast⁃myofibroblast transition，FMT）、上皮⁃间充质转化（epithelial⁃mesenchymal transition，EMT）、）内皮⁃间充质转化（endothelial⁃mesenchymal transition，EndoMT）、间皮⁃间充质转化（mesothelial⁃mesenchy⁃mal transformation，MMT）、间充质干细胞（mesenchy⁃mal stem cell，MSC）分化。

在正常子宫内膜及EMS患者在位内膜中，成纤维细胞占比相似，为53.9%～57.9%，但在EMS 病变中成纤维细胞的比例明显降低［16］。缺氧条件下，前列腺素E2和凝血酶刺激诱导激活素A上调，导致异位内膜间质细胞发生FMT 获得间充质表型［17］。研究证实，PEM、OE 和DIE 中的成纤维细胞均可分化为MFB［15，17］。且DIE中FMT以及纤维化程度均高于OE［15］。在小鼠EMS模型中也观察到，FMT是病变中MFB 的主要来源，随着病变的进展，病灶纤维化程度逐渐增加［18］。

EMT是指特殊的生理或病理条件如纤维化、肿瘤转移时，上皮细胞转变为间充质细胞表型。在此过程中上皮细胞标志物E⁃cadherin 表达减少，间充质标记物N⁃cadherin、vimentin 表达增加，失去细胞间连接与细胞极性，获得更强的细胞迁移表型。腹膜液中活化的转化生长因子β1（transforming growth factor ⁃β1，TGF⁃β1）促使EMS 病灶EMT，形成MFB并上调I型胶原表达［19］。动物实验显示EMT发生于EMS并且是病灶中MFB的来源之一，DIE中EMT程度强于OE［20］。

EndoMT 是内皮细胞在多种因素作用下紧密连接丢失，逐步丧失内皮特异性标志物CD31、VE⁃cad⁃herin表达，获得间充质细胞表型或MFB表型的一种生物过程。在小鼠DIE 模型中发现，内皮细胞通过EndoMT形成MFB参与病变发育［20］。活化的血小板释放大量的TGF⁃β1、血小板源性生长因子，为EndoMT提供了有利的环境，增强细胞增殖、侵袭、迁移、收缩及胶原蛋白生成能力［21］。OE 中EndoMT 多于DIE，可能因为OE 中血管生成更多，而DIE 的内皮细胞和血小板较少［21］。

间皮是分布在胸膜、腹膜、心包膜表面的单层扁平上皮，来源于胚胎的中胚层，在病理条件下经历MMT，可转化成MFB。与活化血小板共培养的人腹膜及胸膜间皮细胞向间充质细胞转分化，伴随增殖、迁移、侵袭、收缩性和胶原生成的增加［22］。在小鼠DIE模型中MMT也被证明是MFB的来源［20］。

MSC 是结缔组织的主要祖细胞池，现有研究表明子宫内膜来源的MSC 在EMS 的发病机制中至关重要。子宫内膜MSC 有类似骨髓来源MSC 的多能分化能力，SUSD2（Sushi domain containing 2）可作为子宫内膜来源MSC 的特异性标志物。与EMS 或非EMS患者在位内膜相比，异位子宫内膜MSC高表达纤维化相关蛋白即Ⅰ型胶原、α⁃平滑肌肌动蛋白（α⁃smooth muscle actin，α⁃SMA）、纤连蛋白以及结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）［23］。EMS 患者腹膜液强烈诱导子宫内膜来源的MSC转化为MFB，同时伴随着Smad2/3的激活，并且异位子宫内膜MSC 较EMS 在位内膜及正常内膜中的MSC 更容易发生MFB 转分化［23］。EMS 动物模型也证实MFB可来自子宫内膜MSC的分化［24］。

2.2 MFB介导EMS纤维化

MFB呈星形或纺锤形，电镜下胞内见肌动蛋白微丝（又称为应力纤维），与典型的平滑肌细胞内肌丝结构相似，含有α⁃SMA应力纤维的出现是MFB完全成熟的标志［25］。MFB 胞质可见丰富的粗面内质网，与成纤维细胞相似。MFB介导EMS纤维化的机制与其介于平滑肌细胞、成纤维细胞之间的结构有关。含有α⁃SMA的应力纤维增加细胞自身收缩性，通过细胞表面的粘合带及粘合斑与周围细胞、ECM连接参与伤口收缩［26］。α⁃SMA是MFB收缩、迁移和向ECM 施加牵引力的基础［5］。细胞收缩的机械张力可能导致周围组织微破坏，内膜异位，异位内膜在病变周围微环境作用下逐渐进展［27］。MFB 富含内质网，参与合成和分泌以Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原为主的ECM 蛋白，也可导致基质金属蛋白酶/基质金属蛋白酶抑制剂失平衡，减少ECM 降解。随着基质刚度的增加及TGF⁃β1 的刺激，异位内膜中基质金属蛋白酶⁃1、基质金属蛋白酶⁃14 的mRNA 水平下降［28］。MFB 分泌TGF⁃β1、CTGF、血管内皮生长因子、白介素⁃6等，导致慢性炎症，促使血管生成，维持病变周围微环境［26］。

3 MFB活化途径

TGF⁃β是MFB 活化的关键介质，EMS 病变微环境中缺氧、炎症因子、血小板或巨噬细胞聚集均可促进TGF⁃β合成和分泌，尤其是TGF⁃β1。TGF⁃β1基因缺失小鼠的异位内膜重量降低为原来的1/11，MFB 丰度降低了47%［29］。TGF⁃β通过经典途径（Smad 通路）和非经典途径（非Smad 通路）激活MFB。

3.1 TGF⁃β经典途径

Smad通路是MFB激活的最主要途径，TGF⁃β受体与TGF⁃β的结合使下游Smad2 和/或Smad3 磷酸化，磷酸化的Smad2/3 与Smad4 形成异源三聚体复合物，该复合物易位至细胞核，调节目的基因转录，促进MFB 活化［30］。缺氧条件下，前列腺素E2 和凝血酶刺激诱导激活素A 上调，导致异位内膜间质细胞发生FMT 获得间充质表型［17］。活化的血小板也可通过分泌的TGF⁃β1，激活TGF⁃β1/Smad 通路，促使间皮细胞转化为MFB［20］。

3.2 TGF⁃β非经典途径

非经典途径包括丝裂原活化蛋白激酶（mitogen⁃activated protein kinases，MAPK）、磷脂酰肌醇3⁃激酶（phosphoinositide 3⁃kinase，PI3K）/蛋白激酶B（pro⁃tein kinase B，AKT）、JAK 激酶（januskinase，JAK）/信号转导及转录激活蛋白（signal transducer and activa⁃tor of transcription，STAT）和Wnt/β⁃catenin 等途径［30］。

MAPK 包括3 条主要信号通路，即p38、应激活化蛋白激酶（c⁃Jun N⁃terminal kinase，JNK）及细胞外信号调节激酶（extracellular signal⁃regulated kinase，ERK），3条MAPK通路的异常激活均可导致EMS的发生发展［31］。在小鼠肺纤维化模型中，TGF⁃β1增强成纤维细胞的迁移和侵袭能力，通过ERK信号通路活化MFB［32］。IL⁃6 促进TGF⁃β1 诱导的腹膜间皮细胞的MMT，加重腹膜粘连，该过程由ERK1/2的磷酸化介导，并且与p⁃Smad2高度相关［33］。

PI3K/AKT信号通路是一条与增殖、分化和凋亡相关的信号通路。在位和异位子宫内膜中PI3K、p⁃AKT增加，PI3K/AKT通路在EMS尤其是疾病早期有着重要作用［34］。在小鼠EMS 模型中，PI3K/AKT通路介导了EMS 相关疼痛［35］。在心血管疾病中，TGF⁃β 通过PTEN⁃PI3K⁃AKT 通路诱导的内皮细胞损伤，导致MFB激活［36］。

JAK/STAT 通路参与细胞增殖、分化、迁移、凋亡，在肿瘤、免疫类疾病中起到重要作用。在心肌纤维化中，抵抗素能通过JAK/STAT3 通路促使成纤维细胞向MFB转化［37］。在小鼠EMS模型中，JAK抑制剂能使病灶消退并减少盆腔粘连［38］。

Wnt 是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。经典Wnt信号通路中Wnt信号作用于跨膜受体FZD 蛋白家族，随后通过下游蛋白激酶的磷酸化作用抑制β⁃Catenin 的降解，胞浆中稳定积累的β⁃Catenin 进入细胞核后结合TCF/LEF 转录因子家族，启动下游靶基因的转录。在特发性肺纤维化中减弱Wnt/β⁃catenin信号能抑制TGF⁃β介导的MFB分化［39］。在EMS中，可通过Wnt/β⁃catenin信号通路的激活或抑制调节EMT［40］。子宫内膜来源的MSC通过旁分泌产生TGF⁃β1、Wnt1，经Wnt/β⁃catenin 通路激活MFB，显著促进OE纤维化［41］。

4 靶向MFB抑制EMS纤维化

既往认为纤维化是持续不可逆的，但近年来研究证明纤维化是一个高度动态变化的过程［4］，MFB的可塑性对临床逆转纤维化具有重要意义。抑制MFB 活化、促进凋亡和衰老均可减轻EMS 纤维化。具体方法：第一，通过抑制TGF⁃β信号通路而抑制MFB活化。如四甲基吡嗪可降低血小板活化，TGF⁃β1生成减少，TGF⁃β1/Smad活化减弱，进而减少EMS病变大小以及EMT、FMT 和纤维化的程度［42］。阻断前列腺素E2和凝血酶诱导的激活素A信号通路，也可阻碍子宫内膜间质细胞FMT及MFB活化，降低纤维化程度［17］。MEK 抑制剂U0126针对ERK1/2信号通路，同时部分阻碍Smad2 磷酸化，可作为减轻EMS 患者腹膜粘连的有效干预手段［33］。3 种激活素A 的抑制剂SB431542、α⁃Activin A 和卵泡抑素，均可抑制STAT3依赖的Smad/CTGF 通路，从而抑制子宫内膜MSC 向MFB 转分化［24］。TGF/β⁃catenin 的小分子拮抗剂PKF115⁃584、CGP049090抑制异位内膜中FMT及MFB活化［43］。第二，通过降低基质硬度来抑制MFB 活化。基质硬度是MFB 形成的另外一大因素，基质硬度增加促使MFB 分化和ECM 沉积，进一步增加基质硬度，形成恶性循环，而降低基质硬度也可抑制EMS纤维化中MFB活化［7］。第三，通过促进MFB 凋亡或衰老来抑制纤维化。如AKT 抑制剂MK2206 和MEK 抑制剂U0126 均能促进MFB 凋亡［44］。丹参酮ⅡA 磺酸钠可通过激活P53途径促使MFB衰老抑制纤维化［45］。

5 结语

EMS 发病机制尚未完全明确，现有研究证明EMS 是一种纤维化疾病。EMS 相关临床表现如疼痛、不孕及药物耐药与纤维化密切相关。MFB是纤维化的关键细胞。EMS中MFB可来自成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞、间皮细胞、MSC。组织纤维化中MFB的活化通路有经典的TGF⁃β/Smad途径和包括MAPK、PI3K/AKT、JAK/STAT、Wnt/β⁃catenin 在内的非经典途径。抑制MFB活化、促进其凋亡或衰老可逆转纤维化表型，为未来针对EMS纤维化的应用提供了思路。