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TLRs-NF-κB信号通路与慢性子宫内膜炎发病机制的研究进展

2020-02-17沈豪飞王奕翔贾天玉张学红

生殖医学杂志 2020年2期
关键词:细胞因子内膜通路

沈豪飞,王奕翔,贾天玉,张学红*

(1.兰州大学第一临床医学院,兰州 730030;2.甘肃省生殖医学与胚胎重点实验室,兰州 730030)

子宫内膜炎分为急性子宫内膜炎与慢性子宫内膜炎(chronic endometritis,CE)。急性子宫内膜炎患者临床表现为发热,下腹痛并伴有白细胞增多。而CE临床表现常无症状,或者表现为异常子宫出血、盆腔疼痛、性交困难、白带增多等轻微症状[1]。CE可由多种因素引起,其中细菌是导致CE的重要因素之一。在这些细菌中,革兰氏阴性细菌如大肠杆菌和坏死梭杆菌被认为是导致CE的主要细菌[2]。Cicinelli等[3]对CE患者内膜病原学培养结果显示多种微生物阳性,包括支原体、解脲脲原体、衣原体等,证明了CE是由多种病原体引起的疾病。CE多集中于复发性流产、反复种植失败等病例,由于CE的诊断方法多样和诊断标准不同,发病率差异很大。Cicinelli等[4]研究表明反复移植失败患者CE的患病率高达57.11%;Kitaya等[5]的研究也表明CE与反复移植失败及胚胎发育过程有关联,反复种植失败患者子宫内膜炎的患病率为55.7%,这给不孕患者带来了很大的经济和心理负担。

临床上CE的诊断多采用宫腔镜联合组织病理学检查,其中病理学检查是诊断CE的金标准:组织学见子宫内膜基质中浆细胞的存在[6]。宫腔镜具有直视宫腔的优点,可以直观了解宫腔内病变,目前公认CE的镜下特点为:(1)内膜局灶或弥漫性充血,特征性改变为“草莓征”;(2)子宫内膜间质水肿,镜下表现为与月经周期不符的内膜增厚、子宫内膜局灶性发白、表面不规则;(3)子宫内膜微小息肉样改变,镜下可见小于1 mm的微小息肉悬浮于膨宫液中。病理学检查多采用HE染色及免疫组化染色,研究发现CD138免疫组化染色对CE的检出率明显高于HE染色。Takebayashi等[7]认为,CE的CD138免疫组化染色的诊断标准为10个非重叠高倍视野中至少检出3个浆细胞,并且认为如果10个非重叠随机子宫内膜中未发现浆细胞,那么在整个子宫内膜间质部分不会检出浆细胞。Bayer-Garner等[8]认为,无CD138标记的浆细胞是阴性,≤5个浆细胞定义为少数浆细胞,>5个浆细胞定义为阳性,但目前国际上尚未达成统一标准。

CE作为一种慢性炎症,长期反复感染会影响子宫内膜细胞免疫失衡,进而影响胚胎的植入。现将CE对机体Toll样受体(toll-like receptors,TLRs)信号通路及免疫功能的影响做如下总结。

一、Toll样受体

TLRs是一种能够识别病原相关分子模式的I型跨膜受体,因TLRs的种类不同,可以通过识别不同抗原,介导下游信号传导通路而发挥功能。1997年首次发现人类同源的Toll样受体4(TLR4),这是最早发现的且研究最透彻的一类TLRs。目前在哺乳动物中已鉴定出的TLR有14种,其中与人类相关最为密切的有TLR2、TLR4[9]。研究发现TLR4在子宫内膜细胞、母-胎界面蜕膜细胞、羊膜细胞和滋养细胞中高度表达,起到调节炎症、免疫及妊娠着床的作用[10]。因此TLR4可能是CE和免疫系统之间的关键联系,TLR4可以识别多种刺激因子,与其结合后通过衔接分子将信号传导至胞内,进而激活下游信号引起TNF-ɑ、IL-1β、IL-6等炎性因子的上调表达[11]。

TLR4表达在母-胎界面蜕膜上,并认为TLR4在正常早孕蜕膜过程中有激活先天免疫、抗炎、防御病原微生物的作用。正常胚胎成功植入的关键是胚胎和子宫内膜在时空上相互识别、容受并发生联系的共同结果,此过程中涉及复杂的分子调控过程,包括母体子宫内膜早期滋养细胞成功入侵,子宫螺旋动脉的重塑、蜕膜化,胚胎及胎盘的形成,而CE会干扰胚胎植入过程的发生。TLR2在炎症反应中也起到重要作用,Zhang等[12]研究发现干扰素-τ可以抑制小鼠体内TLR2的表达,阻断了核因子κB(NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路的激活,从而减少炎症因子TNF-ɑ、IL-1β、IL-6的释放。TLR4、TLR2及其信号转导途径在小鼠子宫内膜炎发病机制中的重要作用,使其成为国内外学者研究的焦点,对信号通路的关键节点进行调控已成为内膜炎生物学防治的新思路。核因子E2相关因子(Nrf2)是一种重要的细胞内核转录因子,介导细胞的抗氧化应激反应。Jiang等[13]发现芹菜素具有抗氧化、抗炎的作用,研究表明芹菜素通过激活Nrf2信号通路和抑制NF-κB信号通路对脂多糖(LPS)诱导的小鼠子宫内膜炎产生保护作用。Zhou等[14]研究发现冬凌草素抑制TLR4-NF-κB信号通路对LPS诱导的小鼠子宫内膜炎产生保护作用,且TNF-α、IL-1β、IL-6的表达水平显著下降。由此可见通过抑制NF-κB信号的通路激活可以发挥抗炎的效果,对改善内膜环境有重要意义。Nrf2的缺失可能会导致NF-κB活性的增强从而促进细胞因子的产生,而NF-κB可以调节Nrf2的转录与活性,对靶基因的表达具有正向及负向的效应。但芹菜素与冬凌草素应用于CE的通路研究为动物实验,临床实验尚未开展。

二、信号通路与炎症

NF-κB是一种核转录因子,研究发现从B淋巴细胞核中提取出活化后的NF-κB能与多种免疫球蛋白κ轻链基因增强子KB序列特异性结合,其在炎症、氧化应激、细胞凋亡、肿瘤等过程中发挥重要作用[15]。NF-κB家族主要由P65(RelA)、RelB、C-Rel、P52/P100和P50/P105等5个成员组成。在正常情况下,NF-κB在细胞质中与它的抑制剂IκB-α相关联[16],形成1个无活性的三聚体,正常情况下三聚体形式主要被限制在胞浆中。但当受到多种因素如LPS刺激时可以通过1个或多个信号途径使IκB磷酸化、泛素化并降解,细胞核摄取释放出来的NF-κB,从而启动一系列免疫相关基因的转录程序,引起炎性因子TNF-ɑ、IFN-γ、IL-1β、IL-6的上调表达,导致大量炎性细胞浸润。CE的发生不单是一条通路的改变造成的,其中涉及多条通路间相互作用。Keap1是体内的一种调节蛋白[17],参与了NF-κB与Nrf2通路的调控,Keep1既可以作为负性调节蛋白抑制细胞核摄取Nrf2,也可以促进IKKβ泛素化降解而激活NF-κB信号通路。上游蛋白的研究目前仍处于动物研究水平,应用于临床需要进一步探索。

细菌表面LPS是炎症细胞的主要激活因子,在子宫内膜炎的发展过程中起到重要的作用。研究发现LPS的暴露破坏小鼠和人子宫内膜基质细胞的着床和蜕膜,LPS造模小鼠可用于研究CE患者病理生理学实验或测试潜在的治疗干预措施[18]。Siemieniuch等[19]发现LPS引起TNF-ɑ和IL-1β的升高,从而刺激细胞间粘附分子的表达,导致内皮细胞和白细胞粘附、白细胞游走、毛细血管通透性增加,最终使炎症因子迁移到炎症部位。LPS还可以诱导中性粒细胞的活化,导致炎症因子的释放。Cao等[20]研究发现激活中性粒细胞也会诱导TNF-ɑ和IL-1β的释放,这种关系会形成恶性循环,加重炎症反应。Tortorella等[21]研究发现CE患者月经血中促炎性细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-ɑ显著升高,类似于其他慢性炎症反应,CE改变了子宫内膜细胞包括免疫细胞、上皮细胞和基质细胞的功能与分布。1996年Rana等[22]发现抑制这些炎症细胞因子对子宫内膜炎有潜在的治疗作用,其中NF-κB信号通路在炎症基因的调节中发挥重要作用。IL-6是一种具有多效能的细胞因子,可以导致外周血白细胞数量增加,血管通透性发生改变,还可促进肝内产生急性期反应蛋白,它在调节生物过程中发挥重要作用,包括炎症反应、免疫应答和急性期反应等[23]。IL-10具有抗炎作用,可促进不同病原体入侵后免疫功能障碍的修复,有利于提高全身免疫应答[24]。这些细胞因子都来源于Thl/Th2细胞,Th1细胞调节细胞免疫,可以协助分化成为效应杀伤T细胞,促进炎症反应和细胞毒性活动,分泌 TNF-ɑ、IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-8等细胞因子。Th2细胞辅助B细胞增殖分化为浆细胞,调节体液免疫,主要刺激细胞的分化与增殖,分泌IL-4、IL-5和IL-10等细胞因子。研究发现,正常妊娠情况下Th2型细胞因子占优势有利于妊娠即存在生理性失衡,但当免疫应答向Th1偏移时会影响滋养层细胞生长、受精卵着床及胚胎发育[25],表明Th1/Th2细胞因子的平衡失调在内膜炎的发病过程中至关重要。针对患有CE的反复移植失败人群,研究发现IL-17表达显著升高,而TGF-β、IL-10表达下降,进一步证明了CE患者存在Thl/Th2细胞免疫失衡,这种细胞因子的改变影响了胚胎植入过程。吴彤华等[26]针对复发性流产患者进行研究,发现与对照组相比,CE组的CD8+T细胞和Fox3+Treg细胞比例显著上调,认为患者内膜CD8+T细胞数量上调可能导致母胎界面的免疫平衡发生紊乱,从而导致流产的发生。Cicinelli等[27]研究显示成功妊娠者Th1型免疫反应受抑制,Th2型免疫反应增强,认为这种免疫调节机制使母体不对胚胎产生排斥。反复种植失败及复发性流产患者免疫应答都向Th1偏移,Th1/Th2免疫应答失衡导致母体对胚胎产生排斥,最终导致胚胎植入失败,给不孕患者带来了很大的心理与经济负担。

临床上常规使用抗生素治疗CE,对诊断因内膜因素反复移植失败的患者常规给予一个周期的口服多西环素(100 mg/次,bid,14 d)治疗,并在下次月经周期的第6~12天进行内膜活检和CD138染色,对于多西环素治疗无效的患者给予甲硝唑(250 mg/次,bid,14 d)和莫西沙星(200 mg/次,bid,14 d)联合治疗,并在下次月经周期的第6~12天再次进行内膜活检。研究人员针对具有反复种植失败病史并且病检结果证实患有CE的患者,对其分别给予抗生素一线和二线治疗后,治愈率高达92.3%及99.1%,CE治愈组与非CE组相比有更高的妊娠率。Tang等[28]研究发现多西环素可以通过抑制NF-κB信号通路的激活从而降低肺癌患者IL-6水平;Huang等[29]在临床实验研究中发现多西环素可以通过抑制TLR4的表达从而降低IL-6的水平。因此多种研究表明多西环素可以通过对TLRs-NF-κB信号通路的抑制,导致机体细胞因子改变,引起Th1/Th2免疫应答失衡,在治疗CE的发展中起到至关重要的作用。

三、结语

CE的治疗是困扰现代生殖医学的难点,CE与反复种植失败及复发性流产相关,是临床上面临的一大难题,因此探究内膜炎的发病机制,针对机制进行有效的治疗十分迫切。研究发现调节细胞内氧化还原反应和炎性平衡的通路有NF-κB、Nrf2、MAPKs等,通过激活Nrf2信号通路和抑制NF-κB信号通路可以减少炎症因子TNF-ɑ、IFN-γ、IL-1β、IL-6的产生,但是它们之间的联系尚未探索清晰。如何通过干预使TLRs-NF-κB信号失活,或通过干预激活Nrf2信号通路,间接弱化NF-κB的信号通路,或者将NF-κB核因子持续限制于胞浆内,阻止细胞核摄取后发挥生物学效应,从而干扰信号通路调节免疫失衡,达到阻断炎症及调解免疫平衡的目的,将是未来研究治疗内膜炎的方向之一。

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