王奕翔，武露明，王一青，张学红

宫腔粘连（intrauterine adhesions，IUA） 又称Asherman综合征（Asherman′s syndrome，AS），1894年被Fritsch[1]首次报道，直至1948年Asherman[2]才对29例AS病例进行全面描述。IUA通常因为先天性子宫畸形、感染、创伤、雌二醇水平低等，导致子宫内膜部分或全部功能障碍，进而出现闭经、月经过少、复发性流产或生育能力低下，严重影响女性的身心健康。有研究表明，约90%IUA是由刮宫或感染引起的，尤其是在孕后，但IUA的发病机制尚未完全阐明[3]。目前无法明确无症状IUA患者的患病率，但在早孕流产后IUA患病率高达19.1%，在有产后刮宫病史者中IUA患病率高达21.5%[4]。IUA的主要机制包括子宫内膜基底层损伤、子宫内膜修复障碍和纤维化愈合，其实质是子宫内膜基底层受损后引起的子宫内膜纤维化疾病，子宫内膜间质由纤维结缔组织代替和过多细胞外基质（extracellular matrix，ECM）沉积[3,5-6]。目前手术是主要的治疗方法，但暂无有效的方法治疗重度IUA和预防IUA的复发[7]。有研究表明，刺猬因子（Hedgehog，HH）途径诱导纤维化的许多器官[6]。而近年已有研究证明音猬因子（Sonic hedgehog，SHH）信号通路参与子宫内膜纤维化的发生，IUA子宫内膜基质中，SHH表达参与纤维化的调控，并且与纤维化的严重程度有关[3,6]。现就SHH信号通路在IUA纤维化中的研究进展进行综述。

1 SHH信号通路的研究进展

HH对哺乳动物几乎所有器官的发生、再生和内环境稳定都有重要作用。HH基因于1980 年由Nüsslein-Volhard等[8]通过对果蝇的分析发现，学者们在脊椎动物中描述了3种HH同源基因：SHH、沙漠刺猬因子（desert hedgehog，DHH）和印度刺猬因子（Indian hedgehog，IHH），分别编码3种相对应的蛋白：SHH、DHH和IHH，称为配体，它们根据动物种类的不同而表达不同[9]。SHH是人体中主要的配体，在各种组织中广泛表达[10]。SHH是一种45 ku的前体蛋白，由462个氨基酸组成，其中前23个氨基酸作为信号肽。SHH具有自身催化加工的能力，使自身被催化裂解产生一个19 ku的氨基末端片段（SHH-N）和一个25 ku的羧基末端区域（SHH-C），然后分泌到细胞外空间[10]。SHH-N通过添加脂质（棕榈酰和胆固醇）修饰，保留所有已知的信号传导功能，而SHH-C具有蛋白酶活性[9-11]。SHH信号通路的激活可以通过两种途径完成，即经典途径和非经典途径。

1.1 经典途径经典的SHH信号通路是过去几十年中脊椎动物胚胎发生和肿瘤发生中被广泛研究的主要途径。当SHH配体到达其靶细胞时，SHH以高亲和力结合到细胞表面受体Patched（Ptch），启动信号通路。在没有SHH配体的情况下，Ptch1会持续抑制G-蛋白耦联受体Smoothened（SMO）的活性[11]。SMO是一种七通道跨膜受体，是该通路的主要信号转导成分和开关。而当在SHH配体与Ptch1结合后，Ptch1发生内吞作用，使其在溶酶体中降解，导致SMO的激活，SMO的抑制作用得到缓解。因此Ptch1降解后，SMO在初级纤毛（primary cilium，PC）上积累，通过启动SHH下游信号级联来激活和稳定。这种下游的信号级联反应导致Gli家族蛋白转移到细胞核，并在细胞核中启动靶基因Ptch1和锌指转录因子1（gliomaassociated oncogene homoloy，Gli1）的转录，分别形成一个负反馈回路和正反馈回路。PC是一个以微管为基础的细胞器，出现在大多数脊椎动物细胞的细胞表面。PC对于处理一些细胞信号和（或）细胞外环境的变化非常重要，例如SHH、Wingless（Wnt）、Notch和血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF），而这些信号和（或）细胞外环境的变化对动物的发育是非常必要的。SMO受体的积累启动了一个复杂的信号网络，影响了3种Gli转录因子的调控，即激活因子Gli1和Gli2以及抑制因子Gli3。活化的Gli积累在细胞核中，然后控制目标基因的转录。这3种蛋白都是SHH依赖性的，Gli1和Gli2主要作为转录激活因子，而Gli3起抑制作用。Gli家族的锌指转录因子受胞质蛋白融合抑制蛋白（suppressor of fused homolog，Sufu）细胞质蛋白抑制因子的抑制。SMO激活产生的细胞内信号诱导Gli-Sufu复合体的解离，并促进Gli蛋白在细胞核中的转运，并在其中作为转录因子[9-13]。Gli的转录活性促进了多种基因的表达：SHH级联化合物，如Gli1、Ptch1；促增殖基因，如Cyclin D1、Myc；细胞周期调节基因，如CCND2、CCNE1[10]。

1.2 非经典途径目前研究认为并非所有SHH信号都是通过Gli蛋白激活进行的。非经典SHH信号转导是指SHH配体的细胞应答过程独立于涉及Gli家族转录因子的激活。例如，表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）可通过细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）途径诱导Gli在癌转化过程中的激活；Ras信号通路诱导胃癌中Gli1的转录；转化生长因子（TGF）-巨噬细胞级联也可以通过Sma和Mad相关蛋白3（Smad3）依赖机制增强Gli，特别是Gli2的表达。Gli1是尤文肉瘤中EWS-Fli1的直接转录靶点[9]。由于人们对癌症、神经系统疾病和代谢性疾病的深入研究，发现并不是所有的SHH信号传导都是通过Gli蛋白激活来进行的[12]。目前认为至少有两种独立的非经典SHH信号通路：一种是通过SMO介导，调节Ca2+和肌动蛋白细胞骨架，而不受Gil监管；另一种通过Ptch1介导，但与其对SMO的抑制作用无关，能促进细胞增殖和存活[11-12]。

2 SHH信号通路在IUA纤维化中的研究进展

2.1 IUA纤维化与上皮-间质转化（EMT）有研究认为EMT在外伤引起的器官损伤和纤维形成中起着重要作用[5]，近年认为其与子宫内膜纤维化的发病机制密切相关[14]。纤维化主要是由上皮/纤维细胞-肌成纤维细胞转化介导的，在此过程中，上皮细胞和间质细胞获得肌成纤维细胞表型[5]。子宫内膜纤维化是IUA的主要病理特征，以细胞外基质（extracellular matrix，ECM）过度沉积和重组取代正常子宫内膜为特征[15]。Guo等[16]发现在IUA大鼠模型中TGF-β1/人骨形态发生蛋白7（bone morphogenetic protein 7，BMP7）/Smad信号传导与EMT一致。在IUA动物模型的子宫内膜中，间质标记波形蛋白（Vimentin）增加，而上皮标记细胞角蛋白（epithelial marker cytokeratin）、上皮标记E-钙黏蛋白（E-cadherin）减少[16]。TGF-β1是一种典型的促炎症和纤维化细胞因子，其与炎症活性、细胞黏附和EMT进展相关，在调节伤口愈合和组织修复中起重要作用[14]。TGF-β1的激活和过表达与组织瘢痕形成和纤维化有关。激活TGF-β1/Smad经典信号通路和非经典信号通路，导致肌成纤维细胞的激活、ECM的过度产生和抑制ECM降解。Yao等[17]还报道了骨髓干细胞（bone marrow stem cell，BMSC）来源的外泌体能够通过靶向TGF-β1/Smad途径逆转EMT，促进子宫内膜恢复。因此，EMT可能是IUA子宫内膜修复障碍的主要机制之一，而抑制EMT可能成为治疗IUA的新策略。

2.2 SHH途径与纤维化研究表明，SHH通路信号的激活参与许多器官组织的纤维化作用，如肺、肝脏、肾脏和皮肤等。体内和体外研究证实，SHH信号分子的过表达促进成纤维细胞增殖和ECM分泌，并增加α平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA），纤连蛋白（fibronectin，FN）和胶原蛋白Ⅰ（collagenⅠ）的表达[18]。体外实验证明，重组SHH蛋白可诱导培养的肺成纤维细胞和肝星状细胞的活化表型，表现为细胞增殖、迁移、ECM生成增加[12]。Liu等[19]证实SHH信号在肾纤维化过程中被激活，并通过EMT加速了从上皮细胞到成肌纤维细胞的变化。在动物模型和间质性肺疾病及非酒精性脂肪肝疾病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）患者中，SHH信号上调，纤维化区域存在Gli1、Gli2的异常积累，并且SHH下游靶标基因的表达增加[12]。SHH在肺中主要表达于终末细支气管和肺泡的Ⅱ型上皮细胞，SHH的激活引起异常的上皮细胞-成纤维细胞相互作用，并直接触发损伤后的肺纤维化[20]。在NAFLD肝脏的气球状肝细胞和肝星状细胞中均发现SHH，最终导致肝纤维化或肝硬化。肝纤维化同时伴有肝星状细胞的活化和多种成纤维基因的上调，肝星状细胞可以通过自分泌方式产生SHH，从而加速肝脏疾病的发展[12]。此外，SHH信号的异常激活还导致全身性硬化症中的皮肤纤维化[21]。Wei等[6]也发现IUA患者SHH通路的异常激活和小鼠子宫内膜间质SMO的结构性激活加重了子宫内膜纤维化，而抑制SHH通路在减少子宫内膜纤维化方面表现出剂量依赖性作用。因此，SHH信号的激活可能是组织损伤后纤维化的普遍机制。

2.3 SHH途径与IUA纤维细胞分化纤维化发展的特征是活化的肌成纤维细胞产生过量的ECM分子，如胶原蛋白（collagen）。这些分子形成交联结构，导致组织重塑和收缩，这可能导致器官功能衰竭，甚至死亡。子宫内膜纤维化的特征是上皮/纤维细胞-肌成纤维细胞转变。肌成纤维细胞在纤维瘢痕的发病机制中起重要作用，而肌成纤维细胞分化可通过多种信号通路触发[3,5]。SHH信号异常被认为是纤维化疾病中持续的成纤维细胞活化的主要机制。在受伤或受损的细胞中，SHH配体可以诱导成肌纤维细胞、炎性细胞和静止细胞中的PDGF和TGF-β产生，其可以独立于SMO受体而激活Gli转录因子[6]。SHH/Gli2信号通路在组织纤维化形成和再生过程中起着关键作用，Gli2激活在肝脏和肾脏等多种组织中引起促纤维化作用[3]。Liang等[21]发现皮肤中的主要配体SHH被过度表达促进了下游转录因子Gli2的稳定。此外，Gli2是TGF-β的直接转录靶标。Liang等[22]证明了非典型SHH信号的激活是TGF-β促纤维化作用所必需的，Gli2是TGF-β促纤维化作用的下游调节因子；Gli2可以与TGF-β靶基因的启动子结合，并且在培养的成纤维细胞中敲除Gli2可以阻止成纤维细胞分化为成肌纤维细胞，并减少Collagen的释放。SHH信号的激活促进了成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化和纤维化，而在各种临床前模型中抑制SHH信号可以改善纤维化。Lin等[3]发现，HH效应蛋白Gli2在IUA患者的子宫内膜基质中的表达显著增加，并且与子宫内膜纤维化严重程度有关，认为Gli2是子宫内膜纤维化的关键调节因子。因此，SHH信号通路的异常激活与子宫内膜纤维化相关。另外，Gli2主要表达在增殖期子宫内膜，抑制Gli2的表达可以延缓胚胎干细胞的细胞周期过程，减少子宫内膜纤维化[3,17]。因此，Gli2是子宫内膜再生和损伤修复的主要Gli蛋白。

2.4 SHH途径促进EMT和细胞增殖与凋亡SHH信号通路的激活参与了EMT和组织纤维化的诱导。在经单侧输尿管梗阻的小鼠模型中，激活的SHH信号与诱导的EMT和肾脏中ECM成分的过度积累有关[18]。Bai等[23]报道了SHH信号通路的激活促进了EMT过程和肾小管间质纤维化。Zhou等[12]发现SHH信号在EMT诱导过程中被激活，并且在TGF-β1处理的肾小管上皮细胞中观察到SHH信号的激活、肌成纤维细胞表型的获得和ECM的沉积。Kim等[24]证实SHH信号通路通过刺激EMT反应和ECM在腹膜中的积累参与腹膜纤维化的发展。这些研究表明，SHH信号可能参与诱导EMT和纤维化。另有研究表明，神经系统中非典型SHH信号通路具有重要的抗凋亡作用[25]。Thibert等[26]证明了Ptch1能够诱导细胞凋亡，该过程在其配体SHH存在的情况下是可逆的。进一步研究表明，在SHH不存在的情况下，Ptch通过募集最终激活caspase-9的蛋白质复合物来激活细胞凋亡[27]。有研究发现SHH/Gli信号可以促进各种细胞的增殖和迁移[12]。激活的SHH信号通过增强增殖相关基因的表达，促进细胞生长和抑制细胞凋亡[28]。Gli2是SHH信号通路的主要转录激活因子，其调节细胞周期进程并指导不同类型细胞的增殖[3]。

2.5 SHH信号通路与细胞自噬越来越多的证据表明，自噬与过多的ECM沉积和纤维生成密切相关。有研究报道，破坏自噬相关基因（ATG5、ATG4B和MAP1S）导致纤维化蛋白积聚在肾脏和肺，但是子宫内膜纤维化中的自噬作用尚不清楚[6]。现有的证据表明，自噬可以被HH信号调控，但仍存在争议。HH自噬调控与肝癌细胞凋亡、成骨细胞分化和颈动脉斑块形成有关[6]。在人肝癌细胞中，抑制HH信号传导可诱导自噬，而自噬与beclin 129的激活有关，beclin 129是自噬起始复合物的关键成分。在HeLa细胞和小鼠胚胎成纤维细胞中，HH/Gli2通路抑制自噬体合成，并持续抑制果蝇直系同源基因的表达，诱导自噬体形成[29]。尽管SHH促进培养的海马神经元自噬，但研究认为这是由于组织对SHH途径的特异性反应以及Gli的复杂转录功能所致[6]。Wei等[6]证明IUA患者和Amhr2cre/+R26-SmoM2+/-（AM2）转基因小鼠的子宫内膜病理结果均发现伴有自噬功能障碍的子宫内膜间质-肌成纤维细胞转变，证明了SHH途径通过下调CollagenⅠ的自噬降解来影响纤维化特征，其中CollagenⅠ部分由蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（AKT/mTOR）介导。同时，SHH信号抑制了子宫内膜基质细胞的自噬启动。因此，在鼠IUA模型中，SHH途径抑制介导的子宫内膜纤维化减少可以通过自噬抑制来逆转。在子宫内膜基质中SHH途径的持续激活会自主驱动纤维化特征，并与AM2转基因小鼠的自噬减少有关。首次证明了受损的自噬参与了SHH诱导的子宫内膜纤维化，SHH抑制和自噬激活都可以减轻子宫内膜纤维化进程。

2.6 SHH途径对血管的作用SHH信号通路可以影响血管生成和血管新生。在成年心脏和骨骼肌中，缺血发作导致新生血管形成所必需的血管周围和成纤维细胞样基质细胞上调SHH表达，这是新生血管形成所必需的[28]。SHH对基质成纤维细胞的旁分泌作用以依赖Gli的转录方式诱导血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血管生成素1（Angiopoietin-1）和Angiopoietin-2的分泌，进而作用于内皮细胞以促进血管生成[30]。一些研究表明SHH的反应局限于间皮细胞和平滑肌细胞，而不是内皮细胞[31]。研究发现，过表达的SHH在小鼠胚胎发育过程中可以诱导神经外胚层的血管化；SHH缺陷型小鼠的肺血管生成减少，而SHH缺陷型斑马鱼出现循环和血管化异常[32]。尽管SHH在胚胎血管形成中很重要，但其在IUA中的作用仍需进一步研究。

2.7 SHH途径与其他信号通路越来越多的证据表明，SHH信号与几个关键的信号通路相互作用。在非经典途径中，Gli转录因子被某些不依赖配体和SMO的分子或信号传导途径激活，例如Kras信号传导、TGF-β、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）、蛋白激酶C（protein kinase C）和表观遗传调控因子的信号传导[33]。在慢性肾病的肾纤维化进程中，SHH信号通路和Wnt、Notch、TGF-β1以及其他信号通路之间存在交叉干扰[6,12]。TGF-β1诱导Wnt、SHH和Notch信号通路的几个关键成分。已知SHH上调Wnt2b、Wnt5a以及Notch配体Jaggad2，Wnt可以诱导上皮细胞中SHH表达，而Wnt和SHH信号均可以诱导纤维化肾脏中Snail1表达[12,34]。Gli1可以诱导Snail1并促进上皮细胞中β连环蛋白（β-catenin）的核转运[12]。因此，这些信号通路之间的交叉干扰可能协调细胞对细胞外刺激的复杂反应。这些发现为诊断和治疗IUA提供了新的挑战与机遇。

3 结语与展望

IUA的病理特征是子宫内膜纤维化，但是影响IUA纤维化的发生机制尚不清楚。尽管在IUA的病因和治疗方面取得了巨大进展，但是目前仍无有效的方法来治疗重症IUA并预防IUA的复发。越来越多的研究表明，SHH信号通路在纤维化疾病中具有重要作用。在IUA疾病中SHH信号被激活，这表明这种信号的异常调节与子宫内膜纤维化之间存在潜在的联系。SHH信号不是单独作用，而是与Wnt、Notch、TGF-β1以及其他信号通路相互作用的结果。因此，深入研究SHH信号通路中SHH/Gil与下游效应器的调节机制，了解SHH信号通路与IUA的关系，不仅有助于认识子宫内膜纤维化的发病机制，也为今后开发特异性药物提供新的研究思路与策略。