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上皮间质转化在子宫腺肌病中的研究进展

2019-02-25林斯丽综述华审校

医学研究生学报 2019年6期
关键词:腺肌病肌层内膜

林斯丽综述,段 华审校

0 引 言

子宫腺肌病是子宫内膜腺体和间质侵入子宫肌层形成弥漫或局限性病变的妇科常见病和疑难病。疾病常导致痛经、性交痛、子宫异常出血和不孕症等,严重影响育龄期妇女的生活质量,目前无最佳临床治疗措施,与疾病的病因和发病机制尚未明确有关。目前多数学者认为该病主要因子宫缺乏黏膜下层,子宫内膜上皮的基底层细胞增生、侵袭到子宫肌层,并伴以周围的肌层细胞代偿性肥大增生而形成病变。因此,子宫内膜上皮细胞(endometrial epithelial cells,EECs)如何向肌层发生迁移侵袭成为当下研究的热点。近年研究表明,上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)作为一种解释上皮细胞如何向间质细胞发生功能转变,继而获得迁移侵袭能力的过程与子宫腺肌病的发生发展相关。本文主要对子宫腺肌病中EMT的分子调控机制的研究进展作一综述,为进一步探索子宫腺肌病的发病机制及其临床治疗提供新思路。

1 EMT概述及调控

EMT是上皮到间质细胞转化的过程,其赋予上皮细胞迁移侵袭的能力。正常上皮细胞间紧密相连,并且根据细胞间黏附分子的顺序建立细胞顶端-基底极性,形成一道严密的防线。间质细胞与上皮细胞相邻,不同的是其组织松散,缺乏细胞连接和细胞极性,且具有转移和侵袭的能力。上皮细胞可通过EMT,使细胞间黏附分子表达减少、细胞顶端-基底极性丢失、细胞骨架和细胞形态发生改变,从而增加细胞的运动和侵袭能力。研究表明,EMT的发生常伴有上皮表型[如E-钙黏素(E-cadherin)、β连环蛋白(β-catenin)及细胞角蛋白等]的下调和间质表型[如N-钙黏素(N-cadherin)及波形蛋白(vimentin)等]的上调[1]。其中,E-cadherin表达缺失被认为是EMT的关键步骤。E-cadherin对维持正常上皮细胞形态、极性和细胞黏附起着非常重要的作用[1]。

EMT是一个复杂的多步骤的过程,多种细胞外信号与胞内的EMT下游信号通路及参与该过程的转录因子共同组成复杂的信号网络。细胞外信号包括酪氨酸激酶受体、转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、Notch蛋白、整联蛋白(integrin)、Wnt蛋白、缺氧以及基质金属蛋白酶等均能通过各种信号通路诱发EMT发生[2]。在不同的细胞内,这些信号通路的重要性各有不同。其中TGF-β被认为是参与EMT的关键因子,TGF-β可串联多种信号通路参与EMT转化[2]。除各种信号通路之间存在相互作用之外,促进EMT的其他因子之间也存在着非常复杂的相互调控作用。

2 子宫腺肌病中EMT的转录调控机制

转录因子(transcription factor,TF)是一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。TF的表达在EMT早期已被激活,其中既有能够直接抑制E-cadherin表达的包括Snail1、Slug(又名 Snail2)、ZEB2、E47等转录抑制因子,也有TWIST1、GSC、ZEB1等间接对E-cadherin表达发挥作用的因子[1]。在子宫腺肌病中Snail是众多核内TF中介导EMT的关键分子。研究通过对比子宫腺肌病和正常的EECs发现,子宫腺肌病EECs中Snail表达水平明显增高,过表达的Snail与EMT重要标志物E-cadherin的表达水平呈反比[3]。Snail主要通过其羧基末端锌指结构与E-cadherin基因的E盒结合抑制其表达,从而激活上皮细胞向间质细胞表型发生转变。子宫腺肌病存在异常激活的多个EMT信号传导途径(如TGF-β、Wnt家族蛋白、Notch等)、类固醇激素、生长因子和其他刺激因子等,在EMT的起始和进展中均通过激活Snail下调E-cadherin的表达,进而诱导子宫腺肌病发生EMT,促使EECs向肌层迁移侵袭。

3 参与子宫腺肌病的EMT信号转导通路

3.1 TGF-β信号通路TGF-β对细胞的生长、分化和免疫功能均有重要的调节作用,也是诱导EMT的重要细胞活性因子。早期在子宫腺肌病小鼠模型的研究中发现,编码TGF-β的基因处于过表达基因中的前几位[4],说明TGF-β可能参与子宫腺肌病的发病过程。后续研究发现,随着子宫腺肌病小鼠疾病的发展异位内膜组织有大量血小板聚集,血小板含量与TGF-β1和p-Smad3染色水平呈正相关,上皮细胞表型E-cadherin表达发生下降且与Snail水平呈反比,而间质细胞标志物vimentin的表达水平增高[5]。同期Liu等[6]经过人子宫腺肌病标本免疫组化实验也得出同样结果。血小板分泌的TGF-β1,通过激活TGF-β1/p-Smad3信号通路激活下游转录因子Snail参与子宫腺肌病的EMT转化过程。有研究报道,抗血小板治疗可有效抑制子宫腺肌病小鼠子宫内膜向肌层浸润,改善全身性痛觉过敏,降低子宫收缩性和血浆皮质酮水平,改善已知参与子宫腺肌病的一些蛋白质的表达并减缓纤维发生过程[7]。这些发现为子宫腺肌病的病理生理学提供了新的视角,强调了在非激素治疗子宫腺肌病中使用抗凝治疗的可能性。

另外,最新研究表明在子宫腺肌病的异位内膜中真核起始因子3亚单位e蛋白(eukaryotic initiation factor 3e,eIF3e)发生下调[8]。eIF3e主要通过直接结合40S核糖体并促进核糖体募集到信使RNA(mRNA)参与蛋白质合成。在子宫腺肌病中,eIF3e的下调伴随着TGF-β1,Snail和vimentin的表达增加,E-cadherin的表达减少[8],这些数据表明eIF3e表达降低可能通过激活子宫腺肌病中的TGF-β1信号通路诱导EMT转换。此外,eIF3e下调可能是子宫内膜异位病变中血小板活化的结果。由于在子宫腺肌病中很少系统性地研究翻译控制因素,该研究可能为子宫腺肌病的发展和治疗提供新的见解。

3.2 Wnt信号通路Wnt信号在胚胎的早期发育、器官形成和组织再生等生理过程中至关重要。在EMT中,Wnt信号通路能通过抑制糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK3β)介导的磷酸化作用以及抑制胞质中的β-catenin降解等作用来诱发EMT转换。β-catenin既可作为黏附连接的组成部分,将E-cadherin连接于细胞骨架,又可通过核转运驱动靶基因的转录。这些靶基因的表达产物中有很多均能诱导EMT转换的转录因子。研究发现,在子宫腺肌病在位和异位内膜腺上皮细胞胞核内含有大量β-catenin的异常表达,提示Wnt/βcatenin信号通路可能异常激活[9]。Oh等[10]通过杂交PR-Cre和Ctnnb1(f(ex3)/+)小鼠获得显著表达βcatenin的杂交鼠发现,杂交鼠子宫结构发生异常,肌层增殖旺盛,最终形成子宫腺肌病。其机制可能为Wnt通过与跨膜受体Frizzled结合,阻断GSK3β对新合成的β-catenin的降解,大量的β-catenin向细胞核内转移,后在核内连同核内转录因子淋巴样增强子激活Wnt靶基因Slug并启动EMT有关。

此外据报道,口服大黄酸可减轻小鼠子宫增生和肥大的肌层并改善子宫腺肌病[11]。大黄酸可通过控制β-catenin在Wnt信号传导过程中的核定位,有效改善β-catenin的降解复合物。同时,经大黄酸治疗的小鼠中,EMT相关蛋白(包括Snail和ZEB1)的活化减少[11],研究结果证明了大黄酸抑制Wnt/βcatenin活化的能力及其在治疗子宫腺肌病中的潜在用途。

3.3 Notch信号通路Notch信号通路对细胞的增殖,凋亡和分化有重要意义[12-13],对EMT的诱导至关重要。Notch家族包括四个成员Notch1-4,是一个单通道跨膜受体蛋白家族。成熟的Notch受体是异源二聚体,由大的细胞外配体结合域和小的胞内区域(notch intracellular domain,NICD)组成。跨膜配体与Notch受体结合,触发异源二聚体切割并释放NICD,NICD进入细胞核并调节下游靶基因的转录,包括EMT相关基因,如Snail和Slug。Numb是Notch1信号传导的抑制剂,其通过促进NICD泛素化和降解起作用。Qi等[3]研究发现,与正常子宫内膜相比,子宫腺肌病的异位内膜中Notch1和EMT相关蛋白N-cadherin,Snail1和Slug的表达上调,Numb显著减少。此外,在子宫腺肌病中观察到E-cadherin的免疫表达降低,数据证明了Notch1/Snail/Numb信号传导可能参与子宫腺肌病的发病过程。然而,该研究仅靠免疫组织化学检查了Notch1/Snail/Numb信号传导的表达和定位,还需进一步研究探索。

4 子宫腺肌病中参与EMT的其他调控因素

4.1 免疫调控子宫腺肌病是一种炎症性疾病,其组织存在重复损伤和修复过程。研究表明,子宫腺肌病病灶组织中巨噬细胞CD68表达异常增高且与IL-6的表达呈正相关[14]。巨噬细胞分为诱导炎症的M1巨噬细胞和减少炎症促进组织修复的M2巨噬细胞,M2型巨噬细胞仅有较弱抗原提呈能力,并通过分泌TGF-β等下调免疫应答,在免疫调节中发挥重要作用。实验通过原代子宫内膜与THP-1源巨噬细胞共培养后发现,巨噬细胞可上调TGF-β1/Smad3和IL-6/JAK2/STAT3信号传导途径并诱导内膜发生EMT[15]。进一步实验发现,在位子宫内膜组中巨噬细胞向M2的极化强度低于正常子宫内膜组,且E-cadherin和p-Smad3的水平均高于正常值[16]。鉴于在位内膜不能极化巨噬细胞为M2,导致炎症反应过度激活上调TGF-β1和IL-6等诱发EMT。因此,通过调节免疫应答减少炎症反应可能有助于缓解子宫腺病。

4.2 雌激素及肝细胞生长因子子宫腺肌病是一种雌激素依赖性疾病,雌激素诱导的EMT在子宫腺肌病的发病机制中至关重要。研究表明,血清17β-雌二醇(E2)水平与在位和病变子宫内膜的上皮组分中的E-cadherin表达呈负相关[17]。雌激素可诱导EECs发生成纤维细胞样表型的形态学变化,并通过上调Slug的表达,引发从上皮标志物表达向间充质标志物表达的转变,增加迁移和侵袭的能力。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)作为雌激素调节因子,在子宫腺肌病EMT中与雌激素有类似的效应[18]。用抗HGF抗体和ICI 182720(一种雌激素受体抑制剂)处理后,HGF和E2的这些增强作用可明显减弱。这些数据突出了雌激素诱导的EMT在子宫腺肌病发展中的关键作用,表明通过抑制雌激素可能是子宫腺肌病患者的潜在治疗方案。

4.3 细胞黏附侵袭相关因子近期研究发现,在子宫腺肌病病变组织中存在大量细胞黏附侵袭相关因子的异常表达。整合素连接激酶(integrin-linked kinase,ILK)是整合素的下游分子,通过介导细胞内多种信号通路的传导包括整合素、生长因子及Wnt信号传导通路等发挥生理病理功能[19]。近期有研究在子宫腺肌病病变中检测到ILK的过度活化,以及EMT标志物的异常表达[20]。ILK诱导的EMT是子宫腺肌病发病机制中的一种新机制,也可能为子宫腺肌病提供潜在治疗药物。膜联蛋白A2(annexin A2,ANXA2)主要以Ca2+依赖性方式与某些膜磷脂结合发挥作用。在子宫腺肌病中,ANXA2发生显著上调,ANXA2诱导的子宫内膜细胞发生βcatenin/TCF相关的EMT样转换实现子宫腺肌病的侵袭和转移潜能,并通过ANXA2/HIF-1α/VEGF-A途径激活增强局部病变的促血管生成能力[21]。因此,ANXA2在子宫腺肌病发病机制中的关键作用使其成为未来临床实践中治疗子宫腺肌病的新治疗靶点。局部粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)属于蛋白酪氨酸激酶超家族,主要调节细胞的黏附和迁移。据报道,FAK在子宫腺肌病的异位和在位内膜中均显著上调,且与EMT标志蛋白表达相关[22]。FAK可能通过对细胞骨架进行重组,调节细胞与胞外基质的黏附,促进内膜细胞向肌层侵入,从而参与子宫腺肌病EMT的进展。

5 结 语

综上所述,EMT对子宫腺肌病的发病机制有着重要的意义。针对EMT为靶点的治疗,为进一步治疗子宫腺肌病提供了新的思路。然而,子宫腺肌病EMT过程由多种因素通过信号集成、串扰和反馈来调节,因而很难确定是否有一个特定的分子或通路对EMT有特异性。尽管研究人员经过大量的努力,发现了EMT的一些分子机制,也证明了对子宫腺肌病的重要意义,但是要根据EMT机制开发出有效的治疗药物,还需要进一步深入的研究。

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