朱静，夏志军

盆腔器官脱垂（pelvic organ prolapse，POP）是一类临床常见的综合性疾病，临床表现以阴道口组织物脱出为主，可伴有排尿、排便异常，阴道出血、炎症，以及性功能障碍等症状，会对患者的健康和生活质量产生不同程度的影响，同时也增加了社会和家庭的经济负担[1]。POP 的具体患病率很难确定，普遍认为仅有约3%的女性会发生有症状的POP，多数患者并无自觉症状。因此，在基于客观妇科检查而不考虑女性主观症状的研究中，欧美地区有超过50%的女性发生解剖性POP[2]。近年来，研究者们一直在探寻该病的发病机制，但至今尚未明确。在“整体理论”中，盆底是一个由肌肉、结缔组织和神经组成的平衡和相互关联的整体。盆底结缔组织由细胞、纤维和细胞外基质组成，起连接、支持作用。盆底结缔组织的结构及生化代谢异常，如Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白比例失调、胶原的合成和分解不平衡等，将减弱盆底的支撑作用，从而导致POP[3]。结缔组织中的细胞外基质由胶原蛋白和弹性蛋白等蛋白质组成，维持阴道及其周围组织的生物力学性质，而这种基质主要是由人阴道成纤维细胞合成并分泌。同时，人阴道成纤维细胞还可以通过分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）及金属蛋白酶组织抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）来重塑细胞外基质[4]。因此，人阴道成纤维细胞增殖和功能的改变可能会影响阴道内细胞外基质的周转，最终导致POP。人阴道成纤维细胞的功能强弱与其自身的增殖能力和凋亡、衰老状态有关。研究表明，POP 的发病率随着年龄的增长而增加，研究者们对氧化应激（oxidative stress）、线粒体功能障碍、内在衰老过程及蛋白质失衡等机制进行了深入探索，提高了对盆腔组织中人阴道成纤维细胞衰老的分子机制的认识[5]，而人阴道成纤维细胞的增殖能力下降和凋亡增加同样也参与了POP 的病理过程[6-7]。可见，人阴道成纤维细胞在POP 的发生和发展中发挥重要作用。现对诱导人阴道成纤维细胞功能紊乱的分子机制及其在POP 疾病发展中的作用进行综述。

1 人阴道成纤维细胞概述

人阴道成纤维细胞在POP 和尿失禁的病理学发展中发挥关键作用。人阴道成纤维细胞能够持续合成并分泌大量的胶原蛋白和细胞外基质前体物质，以维持结缔组织的结构完整性。当外部拉伸负荷施加于组织时，人阴道成纤维细胞可以感知其环境的机械特性，并通过细胞骨架重塑主动响应机械刺激。细胞骨架不仅能维持细胞的结构和形状，还能传递机械信号，参与细胞增殖、凋亡和迁移等多种生物学过程。研究表明，人阴道成纤维细胞分泌的小胞外囊泡可通过改变成纤维细胞生成胶原蛋白、迁移及增殖的能力，对女性应激性尿失禁起到抑制作用[8]。伴随着成纤维细胞形态、细胞骨架结构和细胞功能的改变，组织不断重塑和拉长，最终会导致POP 的发生和发展。目前，针对POP 的实验室研究多集中在细胞外基质，如组织中胶原含量变化方面，而对产生这些胶原的人阴道成纤维细胞的功能变化的研究相对较少。

1.1 胶原蛋白成纤维细胞能够合成并分泌胶原蛋白。胶原蛋白广泛存在于结缔组织、肌腱、皮肤、骨骼和软骨等组织中[9]。胶原蛋白家族成员众多，包含29 种蛋白质，但在骨盆结缔组织中，最具代表性的是Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白。这两种胶原蛋白负责盆底支撑结构的完整性和正常功能。Ⅰ型胶原蛋白是最丰富的胶原蛋白类型，具有高拉伸能力，其在加强骨盆结构方面起着重要作用。而Ⅲ型胶原蛋白常与弹性蛋白一起负责组织的灵活性和柔韧性。盆腔结缔组织中胶原蛋白占总蛋白的百分比以及Ⅰ型/Ⅲ型胶原蛋白比例，对盆腔支撑结构的完整性具有显著影响。因此，胶原蛋白功能障碍或Ⅰ型/Ⅲ型胶原蛋白比例异常，最终都会破坏盆腔组织的强度、弹性以及松弛能力。

MMPs 和TIMPs 是两种调节胶原蛋白代谢和细胞外基质周转的关键酶。MMPs 属于细胞外基质蛋白家族，是一组可以降解所有细胞外基质蛋白的蛋白水解酶。但是，有些蛋白成员是可以在细胞内表达的，尤其是MMP-1、MMP-2 和MMP-11[10]。MMPs 通常以酶原或前基质金属蛋白酶的形式存在于细胞中，其激活依赖于钙和锌，可被多种蛋白水解酶裂解前肽结构域改变其构象[11]。MMPs 在成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞中均有表达。其浓度通常保持恒定，这一动态平衡由激素、细胞因子、生长因子、紫外线辐射和细胞相互作用所介导。研究表明，肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和IL-6等细胞因子以及转化生长因子（transforming growth factor，TGF）[12]、血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）及表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）等能够促进MMPs 的表达。IL-4、皮质类固醇、肝素和维甲酸等因子则可以抑制MMPs 的表达。TIMPs 可以平衡MMPs 的作用，TIMPs 与MMPs结合形成复合物，抑制MMPs 与其底物的相互作用，并降低其活性，从而抑制胶原蛋白降解过程，减少其他细胞外基质蛋白的破坏[10]。

1.2 弹性蛋白成纤维细胞同样可以合成并分泌弹性蛋白。弹性纤维是除胶原蛋白之外骨盆支撑结构的另一个重要组成部分，其赋予盆腔组织较高的拉伸能力和被动反冲能力。弹性蛋白和微纤维是弹性纤维的关键组成成分。弹性蛋白的合成是一个复杂的过程，包含多个精确的步骤。原弹性蛋白（tropoelastin，TE）是一种单体弹性蛋白前体，由平滑肌细胞和成纤维细胞分泌。TE 单体相互结合形成聚合物，沉积在微纤维表面[13]。在形成聚合物的过程中，首先，TE 单体相互作用并形成小聚合物。而后，衰老关键蛋白4（fibulin 4，FBLN4）和FBLN5 进一步促进上述小聚合物之间的相互作用，进而形成更大的聚合物，最终在微纤维上定位沉淀[14]。此时，一些微纤维元件（微纤维蛋白-1/2 以及微纤维相关糖蛋白）会使TE 聚合物重新排列，发生新的交联过程，从而形成成熟的弹性纤维。上述过程即为弹性纤维的组装过程，未经有效组装的弹性纤维无法执行正常的生理功能。这一组装机制目前尚未完全明确，但研究已表明FBLN 和脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）在弹性纤维的组装中起关键作用，FBLN5 作为整合素（αvβ3、αvβ5 和α9β1）的配体，促进细胞与弹性纤维之间的连接[15]。LOX 参与催化该聚合过程。LOX 和LOX 样蛋白1～4 由5 个基因编码。因此，编码过程受到干扰或正常LOX、类赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase-like protein，LOXL）蛋白合成过程出现任何问题都可能导致弹性发生改变。考虑到TE 是由几种对氧化应激敏感的氨基酸（赖氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、精氨酸、酪氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸）组成，因此任何氧化应激引起的TE水平变化都可能通过改变弹性纤维的质量来改变弹性发生过程。

2 人阴道成纤维细胞功能紊乱与POP

尽管POP 的发病机制目前还未明确，但已有研究表明，人阴道成纤维细胞功能紊乱参与POP 的病理过程。成纤维细胞功能紊乱相关表型涉及细胞增殖、衰老、氧化应激、细胞外基质沉积和重塑等多个方面。

2.1 细胞增殖在阴道中，人阴道成纤维细胞的增殖随着年龄的增长而减少。Hung 等[16]发现，与Ⅰ型/Ⅲ型胶原蛋白比例降低的人阴道成纤维细胞相比，表现出Ⅰ型/Ⅲ型胶原蛋白比例增高的人阴道成纤维细胞具有更高的增殖率。因此，人阴道成纤维细胞增殖的减少可能会改变阴道内细胞外基质的胶原蛋白比例，最终导致POP 的发生。Gong 等[17]发现POP患者阴道壁固有层β-连环蛋白（β-catenin）减少可能是导致成纤维细胞数量减少和功能障碍的原因之一，β-catenin 可能通过影响成纤维细胞数量以及胶原的合成和代谢在POP 发病过程中发挥重要作用。

2.2 细胞衰老细胞衰老在形态学上表现为细胞结构的退行性变，在生理学上的表现为功能衰退与代谢速率低下。有许多与细胞衰老相关的表型，包括基因组不稳定、端粒磨损、表观遗传改变、蛋白质稳态失衡、线粒体功能障碍、细胞衰老和干细胞衰竭等。

2.2.1 氧化应激 盆腔组织中常驻细胞的遗传改变是衰老过程的主要标志。DNA 的完整性和稳定性不断受到外源和内源的威胁，如氧化应激、自发水解反应，导致各种遗传损伤，包括DNA 复制错误、双链断裂和染色体畸变。氧化应激是生物体活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成过多或抗氧化能力下降而引发的一系列反应。衰老过程经常与抗氧化系统受损有关。有研究报道，抗氧化基因编码的核转录因子红系2 相关因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）抵消了ROS 的生成，与正常小鼠相比，体内缺乏Nrf2 的小鼠应激性尿失禁的发生率和氧化应激诱导的细胞凋亡增加[18]。此外，较高水平的Nrf2 减轻了机械创伤引起的阴道前壁异常。低水平的Nrf2 和过多的氧化应激导致骨盆组织中成纤维细胞和Ⅰ型胶原蛋白的损失，这反过来削弱了骨盆支持组织的力量。

除了衰老引起的异常氧化还原信号，内源性ROS还可以介导DNA 损伤，揭示了细胞衰老导致POP的另一种机制。晚期糖基化终产物（advanced glycation end products，AGEs）是非酶糖基化和氧化过程的产物，经常在衰老过程中积累[19]。有研究发现，AGEs 在一些POP 患者中抑制人阴道成纤维细胞的增殖，降低胶原蛋白的表达水平，同时增加MMPs 的表达水平[6]。人阴道成纤维细胞经AGEs 处理后，MMPs 表达增加，TIMPs 表达降低，导致Ⅰ型胶原蛋白和弹性蛋白快速降解，减弱组织的支持作用。在衰老的盆腔组织中，AGEs 受体、p38 丝裂原激活的蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）和核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路通过抑制胶原合成、上调MMP-1 表达，介导AGEs 对POP 患者成纤维细胞的影响[20]。因此，上述研究提示，在细胞衰老过程中，不平衡的ROS/氧化应激系统可能诱导AGEs 积累，抑制Nrf2 信号通路，从而通过各种分子途径抑制胶原蛋白和弹性蛋白的合成。

2.2.2 线粒体功能障碍 线粒体功能障碍和呼吸链活性下降是许多类型组织衰老的主要特征，如皮肤和神经组织。线粒体融合蛋白2（mitofusion 2，MFN2）定位于线粒体外膜[21]，调节线粒体融合，也可定位于内质网[22]，介导线粒体和内质网之间的融合。有研究表明，MFN2 在老年POP 患者阴道成纤维细胞中的表达水平显著升高，雌二醇可通过抑制MFN2 的表达而促进人阴道成纤维细胞的增殖和胶原蛋白的表达，抑制POP 进展[23]。

2.2.3 蛋白质稳态失衡 蛋白质合成受损和蛋白质代谢失调与POP 密切相关。蛋白质通过一种有序的机制进行调节，以保持蛋白质的稳定性和功能性，这一过程被称为蛋白质稳态。细胞衰老过程中不稳定的蛋白水解系统导致蛋白酶体减少。老年POP 患者的蛋白稳态失衡表现为雌激素显著降低[24]。绝经后POP 患者的雌激素治疗可通过调节骨形态发生蛋白-1（bone morphogenetic protein-1，BMP-1）和MMPs/TIMPs 复合物来增强胶原蛋白和弹性蛋白的表达，从而改善细胞外基质，进而保护成纤维细胞和支持性胶原蛋白[25]。在老年POP 患者中，雌激素治疗后MMP-1/2/3 表达减少，TIMP1/4 表达增加[25]。局部雌激素治疗的研究表明，盆腔组织环境中的蛋白质稳态在衰老过程中起着重要作用，包括BMP-1、MMPs/TIMPs 和前胶原蛋白/胶原蛋白之间的平衡[25]。可见，雌激素可以平衡蛋白质水平，加强阴道细胞外基质的支撑作用。

2.3 细胞外基质的代谢人阴道成纤维细胞分泌的胶原蛋白和弹性蛋白是细胞外基质的基本组成成分，为盆底提供力量和灵活性。盆底结缔组织中细胞外基质代谢改变，包括合成代谢减少和分解代谢增加，是POP 的主要致病机制。

2.3.1 细胞外基质合成代谢减少 研究表明，TGFβ1 的mRNA 和蛋白表达水平降低与POP 的严重程度相关，TGF-β1 预处理可激活TGF-β1/Smad 信号通路，从而减少细胞外基质的降解，提示TGF-β1 下调阻碍胶原蛋白合成，干扰细胞外基质代谢，最终影响POP 的发生和发展[26]。此外，同源框基因A11（HOXA11）是一种转录调节因子，是平衡胶原蛋白代谢的关键，HOXA11 表达下调后，MMPs 的表达水平升高，TIMPs 的表达水平下降，进而增加细胞外基质的降解，这表明HOXA11 缺失破坏了胶原蛋白代谢的平衡，最终导致POP[27]。以上研究表明，HOXA11和TGF-β1 对胶原蛋白和MMPs 表达的影响具有协同作用，这两种信号介质在细胞外基质的代谢中具有重要作用。胶原蛋白的稳定周转对于维持骨盆结缔组织的机械强度是必要的。弹性纤维由于其弹性和反冲特性，能够维持盆腔器官和阴道结构的完整性，以抵抗机械应变[26]。POP 患者表现出弹性蛋白柔韧性减弱和弹性蛋白酶活性增加，因而破坏盆底的机械平衡。FBLN5 在弹性纤维合成中发挥重要作用。FBLN5 是弹性纤维组装所需的整合素结合基质细胞蛋白，其通过确保弹性纤维的正常组装和抑制MMP-9 的活性来发挥双重作用，以维持盆底生物力学的完整性并预防POP 的发生[28]。

2.3.2 细胞外基质分解代谢增加 研究表明，MMP-2/9在POP 患者盆底组织中过表达[29]，而拮抗MMPs 作用的TIMPs 表达水平降低。因此，MMPs 和TIMPs 被认为是调控细胞外基质降解的关键因素。MMPs 和TIMPs 之间的失衡可能严重改变盆腔结缔组织的质量，从而引起POP 的发生[30]。与非POP 患者相比，POP 患者的骨盆支持结构的胶原蛋白水平并不低，POP 发病的分子机制实际上是胶原蛋白代谢过程中的降解速率超过了其合成速率[31-32]。Chen 等[33]对盆底功能障碍女性患者的阴道组织中各种弹性蛋白酶的表达水平进行比较，发现弹性蛋白代谢的增加可能会改变支撑组织的力学特性。随后的一项研究表明，增加弹性蛋白酶的表达会导致弹性纤维断裂，盆底结构完整性被破坏，增加POP 的发病风险[34]。总之，细胞外基质的分解代谢增加也是导致POP 发病的关键因素。

3 结语与展望

人阴道成纤维细胞功能紊乱参与POP 的病理过程，其功能紊乱涉及细胞增殖、细胞衰老以及细胞外基质的代谢等方面。POP 的发病率随着女性年龄的增长而升高，细胞衰老相关的氧化应激、线粒体功能障碍、蛋白质稳态失衡可能与老年POP 的发生、发展密切相关。尽管目前对POP 发生的相关分子机制研究已经取得了较大进展，但仍存在许多问题尚未解决。因此，仍有必要对POP 进行更深入的研究，以期为临床预防和治疗POP 疾病提供关键线索和切实有效的理论依据。在未来的研究中，进一步深入探索人阴道成纤维细胞功能紊乱在POP 发生、发展中的具体作用，可为揭示POP 发生的分子机制提供新的思路和见解。