子宫内膜异位症相关通路及中医药干预研究进展

赵佳琪,刘凯莉,李昱帅,丛慧芳

(1.黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150040;2黑龙江中医药大学附属第二医院,黑龙江 哈尔滨 150001)

具有生长功能的子宫内膜组织出现在子宫腔被覆黏膜以外的其他部位时,称为子宫内膜异位症(Endometriosis,EMs)[1],异位的内膜组织可以侵犯全身任何部位,其中以卵巢、宫底韧带、子宫直肠陷凹最为常见。内异症可引起慢性盆腔痛和痛经,甚则发展成不孕症,严重影响患者的生活质量[2]。目前,有流行病学研究表示育龄期妇女是本病的高发人群,患病率高达10%～15%,这严重影响了妇女的身心健康[3]。近年来,随着分子生物学和病理生理学的不断进展,发现EMs的发病机制与异位内膜细胞的抗凋亡能力增强以及脱落的活性细胞种植于盆腹腔组织密切相关[4],此外,细胞外的基质结构的重建为异位内膜提供了氧和营养物质,促进异位病灶新血管的形成,从而导致疾病的发生。国内外研究表明[5-8],EMs中存在多种细胞信号传导通路的异常,目前发现转化生长因子β(TGF-β)/Smad、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、Notch、Wnt蛋白/β-蛋白(Wnt/β-catenin)、磷脂酰基酶-3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)等信号通路与EMs的发生、发展密切相关。现就上述5条信号通路对本病的发病机制及中医药治疗进行综述,为EMs的中西医结合治疗提供理论依据。

1 TGF-β/Smad信号通路

TGF-β是多效性蛋白超家族的成员,可以调节多种细胞的迁移、黏附、凋亡、血管生成等,并且促进胚胎发育、参与人体的生长、发育并维持内环境的相对稳态。多种因素的刺激下使得TGF-β/Smad信号通路异常活跃,激活后的通路常常引起细胞异常增殖、分化以及细胞结构的改变,从而导致疾病的发生[9]。TGF-β/Smad主导的信号通路有两条:经典通路(依赖Smad信号途径)与非经典通路(非Smad信号途径),其中不同的Smad蛋白介导相应的TGF-β的信号传导。该通路的激活常见于子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征(PCOS)、宫腔粘连(IUA)、宫颈癌等多种妇科疾病[10],因此该信号通路及下游因子在妇科疾病中的作用受到越来越多的关注。

TGF-β在内异症的发展过程中发挥着双向调节的作用[11-12]。在疾病发生的早期,TGF-β可以抑制上皮细胞的增殖、延缓细胞凋亡,对异位内膜起着抑制生长的作用;但随着疾病的发展,它又可以促进异位内膜细胞转移、激发干细胞潜能,此时它成为促进异位内膜的生长因子,使得子宫内膜上皮间质转化(EMT)引发肿瘤的迁移。且亦有多项国内外研究显示[13-15],EMS患者异位内膜的存在可以激活TGF-β/Samd信号通路,若干预抑制相关TGF-β、Samd等表达,则可明显改善EMS患者症状,抑制疾病的发展。

邵雨萍[16]自拟中药汤剂温阳化瘀消癥汤治疗内异症,发现患者痛经水平有效缓解,细胞因子中的TGF-β及白细胞介素-17(IL-17)水平明显降低,其子宫双侧搏动指数PI、阻力指数RI的改变亦提示此时血液循环的改善,经中药治疗后患者盆腔微环境得到明显改善。李田田等[17]对内异症盆腔粘连模型大鼠使用中药活血消异方灌胃,以活血化瘀,散结消癥之丹参、赤芍、莪术为主,另配柴胡以疏肝理气,使得气血调畅,达到调气而破血的作用,灌胃后大鼠的免疫组化及PCR均有明显改变,其相关的特异性Smad蛋白的mRNA及蛋白表达水平皆显著下调,同时又间接使抑制型Smad蛋白的相关表达水平升高,且发现中药干预的越早,盆腔粘连评分越低,疗效越显著。李二云[18]对小鼠灌胃内异痛经灵汤剂治疗内异症,全方通补并重,既补气活血又行气散结,治疗后小鼠的异位病灶体积改善缩小,且在TGF-β/Smad信号通路的作用下,中药高剂量组有相当的疗效,说明服用中药的疗效与剂量亦相关。

2 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)是一组丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,也是真核细胞介导从细胞表面传导到细胞核内部的重要信号传递者,参与细胞增殖、分化、凋亡、应激、炎症、功能同步化、转化等过程[19]。其中在哺乳动物的细胞中已经鉴定了12种MAPK激酶激酶(MKKK)、7种MAPK激酶(MKK)和12种MAPK,分析显示他们隶属于不同的亚族[20]。不同的MAPK亚族被激活后可发出不同信号引起不同的特异性反应,调节其下游多种特定因子的表达,如细胞外信号调节激酶(ERK)介入细胞的增殖、分化;c-Jun氨基末端激酶(JNK)参与细胞的应激反应;p38可以介导细胞的炎症、凋亡等。

MAPK信号通路的激活可使细胞过度增殖,这提示着MAPK在细胞恶性转化过程中起着推动作用,且MAPK激酶活性失衡亦导致细胞凋亡活性抑制,即引起机体组织、细胞因子的恶性改变。MAPK信号通路在EMs的子宫内膜侵袭、种植过程中往往起到关键作用,其中p38 MAPK在内异症中炎性反应、雌激素效应及EMT过程之间具有特殊调节作用[21],且EMs患者的内膜组织较于正常人的内膜组织,其(p)p38 MAPK的表达明显增高,进而促进IL-1β、IL-6、IL-8、VEGF、TNF-α、MMP-9等炎性细胞因子释放的增加,进而加重了内异症盆腔环境的炎性状态[22]。

何珏等[23]使用清热化瘀汤治疗子宫内膜异位症,观察其对MAPK/ERK通路通路的影响,治疗后发现患者的中医证候积分降低、盆腔包块直径指数降低、子宫动脉血流PI、RI和S/D水平降低,血清VEGF水平降低,提示中药可以调节子宫收缩,改善血流循环,缓解患者症状。丑丹等[24]对EMs Wistar大鼠灌胃温经止痛合剂,观察MAPK通路相关因子ERK1、JNK的表达影响,通过相关检查、检验后发现,EMs的发生、发展与MAPK信号通路有关,合剂可以抑制MAPK信号通路相关因子的表达,抑制异位内膜的黏附、侵袭。

3 Notch信号通路

Notch信号通路是多种生物中存在的一个高度保守的信号传导系统,主要由Notch、Notch配体(DSL蛋白)和CSL(一类DNA结合蛋白)等组成。Notch蛋白横跨细胞膜,Notch受体通常是通过细胞间直接接触触发,其跨膜蛋白形成结合notch受体的配体,配体蛋白与细胞外结构域结合,进入细胞核修饰基因表达。它在细胞间的通讯传导中发挥重要作用,参与胚胎和成人期多细胞分化过程。

血管生成对EMs患者异位内膜的植入和生长至关重要,其中Notch通路与其密切相关,激活此通路可以使血管内生长因子在EMs患者的腹膜和异位病灶上表达上调[25]。González等[26]的研究亦证明Notch信号通路在内异症纤维化过程中起着重要作用,EMs患者的α-SMA和Co1-1等纤维化标记物的高表达往往是Notch通路的过度激活引起,过度激活后会促进异位病灶纤维化。另发现Notch通路同样参与调节上皮间质转化(EMT),且EMT对EMs的形成和发展展至关重要,不仅可以增加细胞迁移和侵袭特性,并能提高细胞对凋亡的抵抗力[27]。张成玲[28]课题组研制的复方内异消,既能抑制异位组织生长,又能抑制子宫内膜细胞增殖,其机制是调控Notch通路,上调子宫内膜中Notch信号通路的相关因子的表达,降低Ki67、PCNA有关表达,抑制EMs的发生发展。付文君等[29]考察益胃汤对自体移植EMs大鼠异位内膜Notch1的表达,通过Western blot法检测Notch1蛋白的表达,益胃汤组使Notch1蛋白表达量相对降低,且高剂量组显著抑制Notch1蛋白表达,EMs模型大鼠异位内膜体积经益胃汤干预后可显著缩小,提示服药后可抑制异位内膜生长且促进子宫内膜的血管生成,改善内异症症状。

4 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt是遗传学领域的首字母缩写,代表“Wingless/Integrated”,β-catenin即β-连环蛋白。Wnt/β-catenin是一种调控细胞内基因转录的信号通路,并能在发育过程中决定细胞的分化命运,Wnt蛋白与β-catenin蛋白是该通路分子作用机制下重要的蛋白[30]。该通路不仅见于胚胎发育和癌症,还见于成年动物的正常生理过程。Wnt/β-catenin信号通路常见于各种细胞中,与细胞的增殖、分化作用密切相关[31],其信号传导通路的异常与多种疾病有关,如骨质疏松、各种退行性疾病甚至肿瘤[32]。

Wnt/β-catenin信号通路在肿瘤的发生、转移和侵袭等过程中起着重要的作用,而内异症与肿瘤有着相似的生物学特性。不仅在鼠类,Wnt/β-catenin信号通路已被认为是人类子宫发育、着床以及早期滋养细胞发育的基本信号通路[33]。更有研究发现,Wnt信号通路是调控子宫内膜细胞生长和增殖的关键途径,与EMs的发生发展密切相关[34]。子宫内膜碎片发展到EMs必然经历黏附-侵袭-血管生成的“3A模式”,其中血管生成是EMs发展的最为关键的一步,血管内皮生长因子(VEGF),血管内皮生长因子受体(VEGFR)等血管生成因子与Wnt/β-catenin通路密切相关。Cheng等[35]研究发现Wnt通路可诱导异位组织血管的形成,通路下的β-catenin蛋白过度激活将导致Wnt通路开启,进而抵抗细胞凋亡和加速异位组织增殖。

韦佳慧[36]认为侵袭转移是EMs发生的重要步骤,又上皮间质转化与侵袭转移密切相关,而 Wnt 通路能促进上皮间质转化,故而观察Wnt通路下内异消抑制异体移植子宫内膜异位症的作用机制,发现大鼠灌胃内异消可以显著减小异位病灶的体积,并改善异位组织结构的病理变化,且可影响Wnt通路下相关基因mRNA、蛋白的表达。曹军民[37]基于Wnt/β-catenin通路探讨少腹逐瘀汤对EMs大鼠的干预作用,发现随着药液浓度的增加可以更加降低Wnt/β-catenin信号通路的敏感性,避免Wnt/β-catenin信号通路的过度激活,减轻EMT大鼠炎症反应,缓解疼痛。中医药以在位或异位内膜细胞及Wnt信号通路为治疗靶点,从源头上遏制在位内膜细胞的增殖分化,促进其凋亡,对EMs的治疗有着重要意义。

5 PI3K/Akt信号通路

PI3K是由调节亚基p85和催化亚基p110构成二聚体,磷酸化后可以激活或抑制下游相关蛋白Bad、Caspase-9活性,从而调节细胞的增殖、分化、凋亡以及迁移。AKT是一类AGC家族的丝氨酸/苏氨酸激酶,AKT作为一种原癌基因,在多种细胞过程中发挥关键作用,如葡萄糖代谢,细胞凋亡、增殖、转录和迁移。PI3K/Akt是细胞中经典的信号通路,不仅与磷脂酰肌醇有关,还是RTK介导衍生的重要信号通路,在细胞生存当中发挥着重要作用。PI3K/Akt信号通路始于RTK和细胞因子受体的活化[38],PI3K/Akt信号通路失调见于多种人类疾病,包括癌症、糖尿病、内分泌疾病和妇科疾病[39]。

子宫内膜的迁移、侵袭、黏附、增殖和血管生成是内异症发生发展的关键步骤,PI3K/Akt信号通路证明参与调控子宫内膜细胞增殖、凋亡、血管形成等众多生物过程,当炎症反复刺激下导致该信号通路过度激活而引起EMS[40],若抑制PI3K/Akt信号的传导,能够有效降低粘连分数、异位体积以及炎性反应等。异位内膜在盆腔黏附、侵袭后,需要大量的新生血管为其提供足够的营养及能量供应,以维持其在异位病灶的生长,有研究表明PI3K/Akt信号通路可以调控血管生成相关因子,促成异位内膜病灶的血管生成[41],其通路下游效应因子COX-2、VEGF亦同样参与EMs的发生、发展,参与异位内膜的血管生成,其指标对EMs的治疗和预后有着指导意义。

梁莉等[42]使用疗风虚瘦弱方每日灌胃自体移植EMs大鼠一次,观察其病理学、血清学及免疫印迹法的改变,经治疗给药组大鼠异位病灶明显变薄,推测此方可以抑制PI3K/Akt信号通路的激活,从而抑制子宫内膜异位病灶的血管增生及腺体生长,使炎症细胞浸润等不同程度减少,改善大鼠痛经的症状。张亚萍等[43]运用蠲痛饮治疗EMs大鼠,发现PI3K/Akt/mTOR信号通路参与EMs的发生,且蠲痛饮可能通过下调通路蛋白的表达及p70S6K的mRNA的表达,从而抑制异位内膜的上皮细胞活性,促进异位细胞凋亡,从而治疗EMs。

6 小结与展望

尽管目前国内外学者对于多种信号通路干预、介导EMs的发生、发展的研究已经有了较为深入的研究,但其根本发病机制仍无确切定论。EMs在发展过程中往往涉及多信号通路的相互作用,他们既有交叉调控,又彼此促进或抑制,因而多靶点联合抑制多条信号通路可能有助于提高治疗效果。中医药治疗不良反应小、疗效确切且治疗更加个体化,所以越来越受国内外学者的关注,他们也将中医药作为研究治疗EMs相关信号通路的作用机制的又一突破口,这将为中医药治疗EMs提供更加切实可行的思路。