刘昀华,朱宏涛 综述,胡建国审校

(重庆医科大学附属第二医院妇产科,重庆 400072)

宫腔粘连(intrauterine adhesion,IUA)又称Asherman综合征,是一种常见的妇科疾病,1894年FRITSH[1]最先报道了1例清宫术后继发闭经的病例,首次定义了IUA。之后ASHERMAN[2]于1948年明确了结构性创伤和IUA之间的关系,于1950年提出了“创伤性IUA”的概念。IUA多由子宫内膜基底层损伤导致的宫腔部分或全部闭塞引起,其临床表现通常为月经减少、闭经、盆腔疼痛、不孕或反复流产等。近年来,IUA的病因、诊断、治疗等研究取得一定的进展。 本文参考国内外文献,对IUA发病机制的最新研究进展进行一定阐述。

1 临床病因学

子宫腔操作史可能是IUA形成的主要因素,研究证明94.3%的IUA患者均有相关病史[3]。除此之外,年龄、种族、遗传、子宫疾病、阴道菌群等因素均会影响IUA的发生。研究显示,在微生态水平上,IUA患者克雷伯菌属、希瓦菌属、乳酸杆菌的检出率均高于非IUA者[4],不动杆菌检出率明显低于非IUA患者,提示子宫内膜微生物群变异可能是IUA的发病原因之一。

2 组织学病因

子宫内膜的修复机制目前有3种假说,分别是残存内膜上皮分裂增生、子宫内膜干细胞分化和间质-上皮转化(mesenchymal-epithelial transition,MET),这3种机制共同维持着内膜的正常形态和功能。子宫内膜包括功能层和基底层,正常月经时只有功能层受卵巢激素影响而发生剥脱,孕激素撤退导致的炎症反应与炎症激活的修复作用同时进行,最终达到平衡。而宫腔操作导致的医源性损伤通常伤口深达基底层,正常的内膜组织残留过少,细胞数量减少、功能受损,局部缺血缺氧导致活性氧增加[5],同时Ⅰ型胶原蛋白过度沉积,炎症反应与修复作用的平衡被打破,最终导致IUA发生。

3 分子学病因

3.1 转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)信号通路

目前研究认为,纤维细胞增生异常活跃是IUA的主要发病机制,其中TGF-β是经典的促纤维化因子,与IUA的发生密切相关[6]。TGF-β超家族是一个结构相关的蛋白家族,Smad蛋白是TGF-β超家族下游最重要的细胞内信号转导蛋白之一。在纤维化过程中,TGF-β超家族的二聚配体与细胞膜表面的Ⅰ型和Ⅱ型受体结合成为异四聚体并使受体磷酸化,活化的受体激活Smad2和Smad3,这些效应子与Smad4结合转移至细胞核参与调节靶基因的转录[7],这种机制主要发生于活化的成纤维细胞和肌成纤维细胞内[8]。在各种器官的动物实验中,抑制TGF-β均可以达到明显的抗纤维化效果[9-10]。目前针对TGF-β相关通路的靶向治疗主要包括抑制五羟色胺[11]、干扰TGF-β受体[12]、核受体[13-14]等。TGF-β通路已经是公认的纤维化核心通路,针对TGF-β通路多个下游靶点的联合治疗将是未来方向之一。

维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)是核受体超家族中的一员,其配体1,25-二羟维生素D3[1,25-(OH)2D3]是一种来源于维生素D3的代谢活性激素。VDR可以与磷酸化的Smad3结合,减少Smad靶基因转录,从而抑制TGF-Smad通路[15],这与纤维化的发病息息相关。1,25-(OH)2D3可以通过抑制人肺泡上皮中的上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)来减弱TGF-β诱导的促纤维化作用[16],反之,缺乏维生素D也会诱导纤维化疾病发生[17]。值得注意的是,补充维生素D时需要监测体内1,25-(OH)2D3前体即25羟维生素D[25(OH)D]的含量,有研究证实过量25(OH)D会加重间质细胞纤维化程度[18]。

微RNA(microRNA,miR)是一种是长约22个核苷酸的非编码RNA,广泛存在于各种生物中。LI等[19]用miR-29b模拟物分别转染经TGF-β1刺激前后的胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)并观察细胞内纤维化相关因子α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、I型胶原α1链 (collagen type 1 α1,COL1A1)及磷酸化Smad2/3(p-Smad2/3)的表达水平,实验结果证实miR-29b可以从mRNA和蛋白水平抑制纤维化相关因子的表达,同时抑制ESC向肌成纤维细胞的转化,减缓纤维化进程。NING等[20]分析比较了正常子宫内膜组织和IUA患者内膜组织的miR表达谱和纤维化相关因子表达水平,结果显示IUA患者子宫内膜组织中miR-326下调,miR-326水平与TGF-β1、α-SMA和COL1A1表达水平呈负相关;而miR-326的过表达可以通过抑制IUA患者ESCs中TGF-β1的表达来阻断TGF-β1/Smad3信号通路的激活。以上结果显示,miR可能成为IUA治疗的潜在靶点。

自噬在细胞内普遍存在,正常情况下能够清除细胞的代谢废物和老旧细胞器,此过程能够为细胞提供部分能量并更新细胞器。ZHOU等[21]比较了IUA患者和正常子宫内膜周期者的转录谱,发现IUA患者子宫内膜上皮细胞和基质细胞的自噬水平均明显降低,其中上皮细胞的自噬受损更为明显,且自噬水平与EMT进程呈负相关。自噬可以被(extracellular matrix,ECM)中胶原的沉积激活,通过降解和重吸收作用促进胶原分解及成熟TGF-β1的降解,最终延缓纤维化进展[22]。然而,TGF-β1的过度抑制也可能会导致全身性的炎症和免疫性疾病,自噬作用过强也会导致正常细胞器的损伤,如何平衡TGF-β和自噬的关系,以及如何将药物作用范围限制在损伤部位仍是需要攻克的难题。

3.2 Wnt信号通路

Wnt信号通路参与细胞正常发育,肿瘤发生、发展等多项生理活动,包括经典通路、非经典细胞极性通路和非经典钙信号通路3种不同的Wnt信号通路[23]。其中经典通路为Wnt/β-连环素(β-catenin)信号通路,它参与细胞生长凋亡与肿瘤发生、发展,与心、肾、肝、肺等多种器官的纤维化有关[24]。有研究显示,四氯化碳(CCl4)诱导的肝纤维化小鼠中Polo激酶1(PLK1)升高,抑制PLK1可以减少肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSCs)的活化并促进其凋亡,而PLK1介导的HSC活化则必须有Wnt/β-catenin信号通路参与[25]。Wnt/βcatenin通路与RAS/TGF-β/Smad通路间的互相干扰在组织纤维化中起重要作用,通过调节Wnt/β-catenin通路和ECM形成,可以有效抑制TGF-β对人ESC的促纤维化作用[26]。

3.3 Sonic hedgehog(SHH)通路

Hedgehog(HH)通路最初在果蝇中被发现,它是一种进化上高度保守的通路[27]。一般脊椎动物中存在3种HH同源基因:SHH、desert hedgehog(DHH)和Indian hedgehog(IHH),这3种基因分别编码3种配体。其中,SHH被认为和多种器官纤维化进程相关[28-30]。当SHH与细胞表面受体Patched(Ptc)结合时,经典的SHH通路被激活,导致Ptc抑制的G蛋白偶联受体Smoothened(SMO)释放。随后SMO诱导Gli转录因子在核内积累,触发大量影响细胞周期进程、EMT的靶基因激活[31]。CHUNG等[32]培养了在肝内稳定表达SHH配体的小鼠,实验结果显示:SHH肝脏Ⅰ型胶原、α-SMA、EMT标志物、TGF-β1表达明显增加,肝纤维化相关基因如基质金属蛋白酶组织抑制剂-1(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1,TIMP-1)和基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)也在SHH肝脏中上调,提示SHH表达导致了ECM的积累和纤维化信号的激活。

SHH通路还存在非经典途径,即Gli可以绕过经典的HH配体和受体被激活。LIANG等[33]用Gli抑制剂、SMO抑制剂处理肺纤维化小鼠,并制造选择性耗尽Gli2的成纤维细胞,以此分析Gli2与TGF-β信号转导的关系,结果显示:TGF-β可以通过Smad3上调Gli2并诱导Gli2的核积累,Gli2成纤维细胞特异性敲除可以保护小鼠免受纤维化诱导。这项研究结果提示,Gli2可以整合SHH途径和TGF-β途径的信号并促进组织纤维化。LIN等[34]实验验证了激活的Gli2可促进子宫内膜纤维化的假设。以上表明,Gli2是SHH非经典通路中促进纤维化进程的主要激活因子,可能成为未来治疗的主要靶点。

3.4 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路

mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,也是重要的自噬调节剂。mTOR通常以mTOR复合体(mTORC)的形式存在,mTORC包括mTORC1和mTORC2,其中mTORC1负责调控细胞周期和蛋白质的合成,与自噬相关。生理状态下,mTORC1处于激活态,抑制自噬表达;细胞受损时mTORC1被抑制,自噬活性增强[35]。正向调控mTOR的通路包括磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)/蛋白激酶B(AKT)/mTOR通路、钙离子信号通路、环腺苷酸(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)信号通路等,负向调控mTOR的通路有AMP激活的蛋白激酶(AMPK)/结节性硬化复合物1/2(TSC1/2)/mTOR通路、内质网应激(ER stress)通路、缺氧-低氧诱导因子(hypoxia-HIF)通路等,p53根据其所处位置可以发挥双向调控作用。

AMPK主要作用是维持细胞代谢的能量平衡。AMPK和mTORC1通过感知细胞内的三磷酸腺苷(ATP)和营养(葡萄糖和氨基酸)水平,在平衡细胞能量动态平衡中发挥重要作用[36],它们也是触发自噬的关键上游调节因子。ZHANG等[37]在体内实验中创建了特异性mTOR敲除骨关节炎小鼠作为实验组,并建立对照组进行比较,结果显示实验组小鼠的滑膜纤维化程度明显减轻,提示mTOR消失导致自噬增加有利于减缓纤维化进程;在体外实验中用雷帕霉素处理了人骨关节软骨细胞并监测自噬相关蛋白,体内外结果均显示mTOR抑制或缺失导致了骨关节炎滑膜细胞中AMPK1和UNC-51样激酶1(ULK1)的上调,自噬通量升高,提示mTOR抑制自噬的能力可能通过ULK1/AMPK1途径实现。

mTORC1通路可以接受多个方向的细胞刺激信号来调控能量物质的合成和自噬,这个优点使其成为极有研究价值的药理学靶点。WEI等[38]在体外实验中发现在人子宫内膜基质细胞系(T-HESC)中,SHH通路通过磷酸化AKT(pAKT)-mTORC1轴对自噬的启动起负性调节作用,而自噬也可以通过介导Ⅰ型胶原蛋白降解调节SHH通路介导的子宫内膜纤维化;体内实验部分印证了这项结论,诱导自噬可以减轻IUA模型中的纤维化,但是纤维化并不能被短期治疗完全缓解。另一项实验结果发现,碘甲状腺原氨酸脱碘酶2(type 2 iodothyronine deiodinase,DIO2)及甲状腺素三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine,T3)可以通过抑制丝裂原活化蛋白激酶/细胞外调节蛋白激酶(MAPK/ERK)-mTOR通路维持自噬活性,减轻子宫内膜纤维化;与体外结果不同,用氯喹抑制小鼠模型的自噬仅导致轻度EMT[21]。以上表明,自噬状态的确能够影响子宫内膜纤维化进程,然而仅通过自噬消除纤维化并不完整,自噬作用于纤维化的具体机制仍有待研究。

3.5 其他途径

研究表明,与IUA相关的通路还包括Hippo信号通路、Rho/Rho激酶(Rho/ROCK)信号通路、核因子κB(NF-κB)信号通路等。子宫内膜纤维化的重要特征是上皮/成纤维细胞-成纤维细胞转化,Hippo信号是该转化过程的关键调节因子,也是雌激素作用于干细胞的增殖分化必经通路之一[39]。此外,XUE等[40]研究发现,与正常子宫内膜相比,IUA子宫内膜组织中NF-κB通路活性明显增强并与TGF-β表达呈正相关,提示TGF-β可能通过激活NF-κB通路而发挥作用。以上各种信号通路并非完全独立,而是互相影响共同作用于IUA的发展,且各信号通路互相作用的机制并未完全阐明,尚需更多研究。

4 小 结

IUA是一种普遍存在,且严重影响女性生育功能和生活质量的疾病。有创宫腔操作是IUA最常见的病因,创伤形成后炎症因子过度激活导致胶原蛋白沉积形成纤维化是其基本发病机制。然而IUA的发病机制错综复杂,各种纤维化相关因子对病程影响的研究也只是开启了冰山一角,目前自噬相关的纤维化在肝、肾、肺等器官的研究已日趋完善,但相关靶点在子宫内膜纤维化的治疗中是否适用还有待研究。在诊疗中,影响IUA预后的因素仍未十分明确,尚需更多临床研究。目前干细胞治疗还面临着取材方式、感染风险等诸多问题,移植方式、剂量也并无统一标准,但就已有研究来看,干细胞拥有广阔的应用前景。相信随着研究的发展,能够从根本上逆转纤维化进程、缩短患者病程、减轻患者痛苦的靶向治疗将逐渐成为主要治疗手段。