自噬在子宫内膜异位症中的作用及机制

刘可伊，刘恒炜

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是指具有活性的子宫内膜组织（腺体及间质）在子宫腔以外的部位定植、生长和浸润，其在育龄期女性中的发病率为6%～10%[1]。EMs 形态多样，病变广泛，有易复发性和难治性的特点，严重影响广大患者的身心健康和生活质量[2]。自噬（autophagy）是一种广泛存在于真核生物中的高度保守的代谢过程，是细胞在应激状态下维持内环境稳态的重要机制[3]。研究表明，自噬功能失调与包括癌症、自身免疫性疾病、代谢和神经退行性疾病等在内的多种人类疾病密切相关，并在其发生、发展过程中扮演重要角色。近年来自噬在EMs发病和诊疗中的作用也备受关注。现综述近年来自噬在EMs 中的研究进展，着重整理归纳与EMs 发生发展相关的机制研究，以期为EMs 的治疗提供新的理论依据和治疗方向。

1 自噬概述

1.1 自噬概念及其分类自噬即“自食”，指通过溶酶体降解细胞内成分的过程。自噬根据待降解物进入溶酶体的途径分为3 类：巨自噬（macroautophagy）、分子伴侣介导的自噬（chaperonemediated autophagy,CMA）和微自噬（micro -autophagy）。自噬通常是指巨自噬，即胞内双层膜结构包裹细胞内过多或异常的成分，形成自噬体（autophagosome），与溶酶体融合后降解其所包裹的内容物的过程[4]。CMA 是一种选择性的溶酶体降解过程。可溶性蛋白被分子伴侣识别后转运至溶酶体，再与溶酶体膜上的溶酶体相关膜蛋白2A（lysossomal associated protein 2A，Lamp2A）结合后被水解酶消化。微自噬是一种非选择性的溶酶体降解过程，其中溶酶体膜通过直接吞噬细胞内容物并将其降解。多种不同自噬途径相互补充，以降解细胞内物质，并提供降解产物，维持机体稳态[5]。

1.2 自噬发生过程及其分子机制自噬的整个过程大致分为以下几个阶段：自噬的启动与成核、自噬前体的延伸、自噬体的成熟、自噬体与溶酶体的融合、物质的降解与再循环[6]。当自噬启动时，unc-51 样自噬激活激酶1（unc-51-like autophagy activating kinase 1，ULK1）/自噬相关基因（autophagy-related gene，ATG）复合物被募集。ULK1 复合物由ULK1、ATG13、FIP200 和ATG101 组成。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白C1（mammalian target of rapamycin C1，mTORC1）激酶复合物是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过磷酸化ULK1 和ATG13，对ULK1 复合物的活性进行负性调节，抑制自噬作用。在溶酶体表面，mTORC1 被小G 蛋白脑内的富含Ras 同源物（Ras homology enriched in brain，Rheb）所激活[7]。在氨基酸饥饿条件下，通过与GDP/GTP 结合改变Rag 构象，影响mTORC1 的活性，进而诱导自噬[8]。ATG 蛋白与ULK1 复合物参与构成自噬前体，并在该结构上形成一个由内质网、高尔基体和线粒体形成的隔离膜，通过ATG-12 共轭系统和LC3 共轭系统延伸成为自噬体（autophagosome）[9]。随后，融合的自噬体和溶酶体最终形成自噬溶酶体（autolysosome），其中的众多水解酶完成物质的降解与再循环。

2 自噬对EMs 进展的双重作用

近年自噬在人类疾病中的作用及机制已得到广泛研究，但其在EMs 发生、发展中的确切作用机制仍具有复杂性和争议性。既往研究发现，在恶性肿瘤组织中自噬表达水平存在上调和下调2 种状态，提示其在肿瘤发生、发展过程中发挥着致癌和抑癌的双重作用。EMs 虽是良性疾病，但具有恶性肿瘤的生物学特点。近年来大量研究也证实了自噬在EMs 发生、发展过程中具有促进和抑制疾病发展的“双刃剑”作用。

2.1 自噬促进EMs 发生、发展

2.1.1 低氧介导自噬促进EMs 发展依据Sampson的经血逆流种植理论，脱落的子宫内膜碎片首先会失去血液供应而面临低氧微环境[10]。低氧和饥饿等应激环境均可使自噬体数量迅速增加。国内外学者也开始关注低氧调控自噬参与EMs 发生、发展的机制[11]。Liu 等[12]研究发现卵巢EMs 异位病灶组织中LC3-Ⅱ表达显著上调，并与缺氧诱导因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）表达水平呈正相关。盆腔低氧微环境可以通过HIF-1α 信号通路激活自噬，进而促进子宫内膜基质细胞的侵袭和迁移。此外，低氧也能够介导HIF-1α-自噬轴促进子宫内膜腺上皮细胞发生上皮-间质转化，从而参与异位子宫内膜细胞的侵袭、转移。如前所述，自噬是一种使细胞耐受多重应激并使其存活的保护性机制。Liu 等[13]进一步研究证实，低氧能够上调HIF-1α/肺腺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）通路，激活保护性自噬，促进EMs 病灶的存活和生长。另一项研究也发现，低氧条件下微小RNA-210（microRNA-210，miR-210）表达上调同样能够促进异位子宫内膜基质自噬和细胞存活，而低氧条件下抑制自噬则使得细胞凋亡显著升高[14]。以上研究表明，盆腔低氧微环境下抑制自噬活性可作为治疗EMs 的潜在靶点。

2.1.2 氧化应激调控自噬促进EMs 发展Allavena等[15]通过分析13 例Ⅲ～Ⅳ期卵巢EMs 组织发现，自噬标志分子LC3-Ⅱ和Beclin-1 的蛋白表达水平增加，自噬起始基因ATG4、ATG7 的mRNA 表达水平也升高，而p62 蛋白的表达降低，证实卵巢EMs 异位内膜组织中自噬过程是激活的。而自噬激活的原因是由于盆腔中氧化应激微环境所引起，进而促进异位子宫内膜细胞存活和病灶形成。

2.1.3 炎症调控自噬促进EMs 发展炎症在EMs中发挥重要调节作用，Huang 等[16]在58 例Ⅲ～Ⅳ期卵巢EMs 中发现，异位内膜组织中高迁移率族蛋白B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）、Beclin-1、ATG13、LC3-Ⅱ表达水平较配对的在位内膜显著升高，而p62 表达水平则相反。进一步沉默HMGB1 能够抑制炎性细胞因子白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）、肿瘤坏死因子α、IL-1β、Beclin-1 和ATG13的水平，提示EMs 炎症微环境可能诱导自噬激活。低氧也能够通过HMGB1 分子促进炎症反应和激活自噬，从而促进EMs 发展。

2.1.4 miRNA 调控自噬促进EMs 发展miRNA 是一类不具备编码功能的小RNA，长度约为18～25 个核苷酸，通过靶定其目标mRNA 分子的3′非翻译区（3′-untranslated region，3′-UTR）互补匹配，抑制该mRNA 分子的翻译。研究表明miRNA 通过靶向自噬程序关键基因达到抑制自噬的效果，从而促进肿瘤的发生。Ma 等[17]研究发现miR-142-3p 能够靶向结合Kruppel 样因子9（Kruppel-like factor 9，KLF9）并抑制其表达，进而抑制自噬，导致细胞凋亡，抑制EMs发展。而EMs 异位病灶组织中miR-142-3p 表达下调，使得其对自噬的抑制作用被解除，促进EMs 病灶的生长。另一项研究发现，miR-143-3p 同样能够通过下调自噬活性来抑制子宫内膜基质细胞增殖和侵袭[18]。以上研究表明自噬异常激活能够促进异位子宫内膜细胞的侵袭转移并抑制凋亡，而通过miRNA来靶向抑制自噬活性能够逆转这一过程。

2.1.5 其他调控方式Indian hedgehog（Ihh）信号通路能够调节子宫内膜的容受性，是胚胎植入必不可少的媒介。有研究在11 例卵巢EMs 异位病灶组织中发现，LC3-Ⅱ表达显著升高，而Ihh 信号通路关键基因GLI 家族锌指1（GLI family zinc finger 1，GLI1）和GLI2 表达显著降低，两者呈负相关。该研究进一步在原代子宫内膜基质细胞中使用Ihh 小分子抑制剂GANT61 或沉默GLI1，发现自噬活性增强，提示Ihh 信号通路的下调能够促进自噬激活，从而促进异位内膜细胞的存活[19]。Li 等[20]研究发现过表达程序性细胞凋亡因子4（programmed cell death 4，PCD4）能够通过核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）/基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP-2）/MMP-9 信号通路抑制异位子宫内膜细胞增殖、侵袭、转移以及自噬的发生，而EMs 异位内膜组织中PCD4 表达降低，其抑制作用被解除，自噬激活，进而促进EMs 的发展。另一项研究也证实，脂氧素A4（lipoxin A4，LXA4）通过下调NF-κB 信号通路介导的自噬活性，抑制子宫内膜基质细胞侵袭和迁移[21]。

2.2 自噬抑制EMs 发生、发展

2.2.1 雌激素抑制自噬参与EMs 发展EMs 是一种雌激素依赖性疾病，同时存在孕激素抵抗的特性[22]。Mei 等[23]研究发现，与正常分泌期子宫内膜基质细胞相比，EMs 分泌期在位子宫内膜基质细胞和异位子宫内膜基质细胞中的LC3-Ⅱ表达水平显著降低，而p62 水平明显升高，提示自噬活性降低。与正常子宫内膜组织相比，CXC 趋化因子配体4（CXCL4）/CXCL12 受体在EMs 在位和异位内膜组织中的表达明显升高，而雌激素能够促进CXCL4/CXCL12 受体表达，进而激活NF-κB 通路并上调mTOR 信号通路活性，从而抑制子宫内膜基质自噬与凋亡。进一步研究发现，在EMs 中高雌激素水平通过抑制自噬下调造血细胞激酶（hematopoietic cell kinase，HCK）的表达，而HCK 下调能够进一步促进CXCL8 及IL-23分泌，并通过下调miR-1185-1-3p 来促进FCGR3-PTGS2highIFNGlowPRF1lowGZMBlowNK 细胞的分化，最终介导异位子宫内膜基质细胞的免疫逃逸和促进异位病灶生长。随着疾病进展，异位子宫内膜基质细胞的异常增殖能够进一步通过自噬和HCK 信号通路来促进FCGR3-PTGS2highIFNGlowPRF1lowGZMBlowNK 细胞的分化，形成一个正反馈循环，最终加速EMs 病灶的生长[24]。Zhang 等[25]研究发现原人参二醇（protopanaxadiol，PPD）能够促进孕激素受体表达，同时抑制雌激素受体表达，进而逆转高雌激素对自噬的抑制作用。而自噬激活能够诱导NK 细胞对腹腔游离子宫内膜细胞进行杀伤，抑制异位内膜细胞的定植和病灶形成。

2.2.2 长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）介导自噬调控EMs 发展lncRNA 是一类长度大于200 个核苷酸，缺少特异完整的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA 分子[26]。在自噬调节中lncRNA 通过多条通路之间相互作用和联系形成网络，共同调控肿瘤细胞的生长和死亡。Jiang 等[27]研究发现，lncRNA UCA1 在EMs 异位内膜组织中高表达，且过表达lncRNA UCA1 能通过抑制自噬促进子宫内膜基质细胞增殖，提示自噬激活对细胞增殖能力起着抑制作用。

2.2.3 其他Choi 等[28]通过研究25 例卵巢EMs 发现，EMs 增生期异位子宫内膜基质细胞中LC3-Ⅱ蛋白表达水平较正常增生期子宫内膜基质细胞显著降低，且与细胞凋亡水平呈正相关。使用雷帕霉素激活自噬能够促进子宫内膜基质细胞凋亡，而使用自噬抑制剂3-MA 则能够逆转这一效应。Luo 等[29]发现使用自噬抑制剂3-MA 及ATG5 小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）能够促进EMs CRL-7566 细胞的侵袭、增殖与克隆形成。进一步研究发现，使用雷帕霉素激活自噬能够抑制子宫内膜细胞的伪足生长，而伪足相关蛋白fascin-1 的过表达能抑制雷帕霉素引起的侵袭力下降。以上研究均提示自噬异常激活能够抑制子宫内膜细胞的增殖和侵袭，调控自噬活性可能是EMs 治疗的潜在靶点。

3 自噬与EMs 的治疗

从自噬的启动到自噬泡的成核过程、延长阶段到最终溶酶体降解全过程，目前针对自噬的各个阶段的关键步骤都已鉴定出潜在的药物作用靶标，部分靶向药物正在研发当中。鉴于自噬水平的变化在EMs 的病理、生理过程中扮演着双重作用，根据疾病所处的不同阶段及自噬水平，研究者可通过激活或抑制自噬来制定靶向治疗EMs 的策略。

许多研究表明磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）/mTOR 信号通路在EMs 的发生、发展中发挥重要作用，能够调控异位内膜细胞的存活和增殖。AKT有许多结合位点，影响mTORC1 的活性，进而调节下游的PI3K/AKT/mTOR 信号通路。MK-2206 具有抑制AKT1、AKT2 的活性，作为一种新型靶向治疗药物，目前用于多种肿瘤疾病的临床试验中。Matsuzaki等[30]发现，AKT 抑制剂MK-2206 和氯喹（Chloroquine,CQ）联合治疗可显著抑制子宫内膜基质细胞的生长以及深部浸润型EMs 来源子宫内膜基质细胞的再生。在EMs 小鼠模型联用MK2206 和CQ 也能够阻断新生血管生成，显著缩小异位病灶，提示AKT 靶点抑制剂和自噬抑制剂CQ 具备治疗EMs 的潜能。羟氯喹（hydroxychloroquine，HCQ）作为氯喹的衍生物，具有免疫抑制、抗肿瘤、抗疟疾活性和抗炎的作用。同时，其作为一种作用于自噬晚期阶段的自噬抑制剂被广泛研究。Ruiz 等[31]发现，在EMs 小鼠模型的在位和异位子宫内膜组织中，自噬表达水平失调。使用HCQ 处理，能够抑制EMs 小鼠异位病灶中自噬水平，进而减少异位病灶数量。体外使用HCQ 处理，也能够抑制人类子宫内膜异位基质细胞存活，促进细胞凋亡。提示自噬抑制剂HCQ 可以作为EMs 治疗的潜在药物。地诺孕素作为第四代人工合成孕激素，对孕激素受体具有高亲和性和选择性，2009 年在欧洲获批用于EMs 的治疗。有研究发现地诺孕素能够通过抑制AKT-ERK1/2 活性，激活自噬来促进细胞凋亡，进而抑制EMs 病灶形成[32]。此外，人参皂苷能够通过拮抗雌激素介导的自噬抑制作用，来增强NK 细胞毒性，从而抑制异位病灶的生长[25]。

5 结语与展望

作为生物学特征与恶性肿瘤高度相似的疾病，与大多数肿瘤性疾病一样，自噬在EMs 发生、发展过程中发挥着促进和抑制的双重作用。一方面，自噬在EMs 中复杂的调控网络及各调控通路所产生的自噬效应仍有待进一步研究。在EMs 组织中，自噬表达水平存在异常调控，并与EMs 的病理分期相关，但是其在组织中的确切表达变化尚存在争论。后续研究中进一步扩大样本量的同时严格根据组织分期控制样本差异十分有必要。另一方面，EMs 中自噬程序是如何被激活的？又是通过什么途径对EMs 发生、发展过程中的各个环节进行精密调控的仍然需要进一步探讨。现阶段通过调控自噬水平来为肿瘤治疗寻找潜在靶点成为研究热点。目前主要通过对自噬机制的进一步研究和人为调控自噬水平，诱导细胞死亡。因此，探究自噬的机制、阐明自噬的信号通路与EMs 的关系可能为EMs 的治疗带来新思路，是否能根据EMs 自身所具有的自噬活性来选择自噬激动剂或自噬抑制剂治疗EMs 将是未来研究的重要方向。