孕激素对子宫内膜上皮细胞增殖调控机制研究进展

方 明，古天明

(成都大学医护学院，四川成都 610106)

0 引言

据统计，女性一生中子宫内膜大约要经历400次周期性的增殖、分化、脱落和出血，而这个周期性过程得以正常进行完全依赖于卵巢分泌的雌、孕激素的调节.排卵前，血清中上升的雌激素促进子宫内膜上皮细胞增殖;排卵后，血清中上升的孕激素抑制雌激素引起的子宫内膜上皮细胞增殖，促使其分化为具有分泌功能的上皮，迎接胚胎着床［1，2］.如果雌、孕激素对子宫内膜上皮细胞协同调控的平衡被打破，将导致子宫内膜异常增生，甚至癌变［3］.本文就孕激素对正常子宫内膜上皮细胞增殖调控的分子学机制进行了相应的综述.

1 孕激素对子宫内膜上皮细胞增殖调控机制

1.1 孕激素对子宫内膜上皮细胞ER的转录调节

研究表明，女性进入青春期后，在促卵泡素(FSH)和黄体生成素(LH)刺激下卵巢分泌雌激素，雌激素与靶细胞胞浆ER结合后，进入核内调节特定基因转录并发挥生物效应.雌激素与子宫内膜上皮细胞胞浆ER结合后，上调细胞周期正调控因子表达，下调细胞周期负调控因子表达，从而促进子宫内膜上皮细胞增殖［4，5］.

同时，孕激素可抑制ER表达从而抑制子宫内膜上皮细胞增殖.Hsueh等［6］在体外培养的子宫内膜上皮细胞中发现，先用雌激素诱导出ER后，再用孕激素处理，ER表达下降.Okulicz［7］等利用恒河猴人工月经周期模型研究发现，从增殖期向分泌期转变过程中，雌激素水平下降并不能使子宫内膜上皮细胞ER表达下降，而孕激素水平上升却能使子宫内膜上皮细胞ER表达下降，并且子宫内膜上皮细胞增殖受到抑制.Takeda等［8］的研究发现，孕激素下调ER表达水平，可能是通过缩短ER半衰期，使ER稳定性下降的结果［8］.上述研究提示，正常情况由于卵巢分泌的孕激素周期性波动，在分泌期，增高的孕激素下调子宫内膜上皮细胞ER表达的活性增强，而抑制雌激素诱导的子宫内膜上皮细胞增殖，促使其分化.此外，科研人员在孕激素抑制雌激素诱导兔PR表达的研究中发现，孕激素受体结合区域与雌激素受体启动子在同一位置，提示PR可能是抑制ER转录活性的转录因子［9］.PR有2种亚型，PRA和PRB，二者功能各不相同在，孕激素与它们结合后发挥不同生理效应［10］.目前 ，关于是PRA还是PRB抑制ER活性还存有争议.MCF-7乳腺癌细胞株，当存在RU38486时，PRA充当ER活性转录抑制子［11］，当存在雌激素时却是PRB能抑制ER的活性［12］.在I型子宫内膜癌中，ER常常都有表达，PR表达常常下降［13］，而且2种PR亚型下降比例不一致，常表现为某一种亚型表达占优势，子宫内膜癌的分化程度、侵袭性、生存率以及孕激素治疗效果主要与PRB表达相关［14，15］.据此推测，子宫内膜上皮细胞可能是PRB充当ER转录活性抑制因子，介导孕激素对ER转录活性产生抑制.

1.2 孕激素调节雌激素代谢

有研究发现，胆固醇在LH刺激下可将卵巢内膜细胞转化成雄烯二酮释放到颗粒细胞，再在芳香化酶催化下转化成活性极强的雌二醇［16］.在子宫内膜中，17B-羟雌二醇脱氢酶(17B-HSD)催化雌二醇转化成活性很弱的雌酮.

1.2.1 孕激素抑制细胞色素P450芳香化酶活性.

细胞色素P450芳香化酶是雄烯二酮转化为雌二醇的限速酶.叶玉梅等［17］利用孕二烯酮处理小鼠离体培养颗粒细胞发现，孕二烯酮可降低颗粒细胞细胞色素P450芳香化酶活性，抑制颗粒细胞分泌雌激素.据此可推断，排卵后，由于孕激素水平上升，降低颗粒细胞细胞色素P450芳香化酶活性，抑制颗粒细胞分泌雌激素，降低血清中雌激素水平，从而间接抑制子宫内膜上皮细胞增殖.

1.2.2 孕激素上调17β-HSDII的表达.

有研究发现，正常子宫内膜无芳香化酶，子宫内膜局部雌激素代谢的调节主要通过调节17β-HSD表达从而催化雌二醇与雌酮相互转化而实现，而17β-HSDII可催化雌二醇转化为雌酮，降低雌激素的活性［18－20］.在正常子宫内膜，17β-HSDII在增殖期表达和活性均较低，分泌期表达和活性均较高，其机制可能是孕激素与基质细胞PR结合后，通过旁分泌途径刺激上皮细胞17β-HSDII的分泌增加和活性增强［21，22］.子宫内膜癌中17β-HSDII常常表达缺失，离体实验显示，雌激素处理子宫内膜癌细胞，引起细胞增殖率增加，再用孕激素处理，癌细胞17β-HSDII表达上升，细胞增殖受到抑制［22］.上述研究提示，在月经周期分泌期孕激素水平上升，上调节上皮细胞中17β-HSDII的表达和活性，催化子宫内膜中雌激素转化成活性很弱的雌酮，从而削弱了雌激素刺激子宫内膜上皮细胞增殖作用.

1.3 孕激素调节子宫内膜上皮细胞的细胞周期调控因子表达

正常细胞的周期进程依赖细胞周期调控因子的调控.细胞周期调控因子包括细胞周期素(cyclins)，周期素依赖性激酶(cyclin dependent kinase，CDKs)和周期素依赖性激酶抑制剂(cyclin-kinase inhibitor，CKIs).研究发现，CDKs既有与cyclins结合的活性，也有与细胞周期素依赖性蛋白激酶抑制剂(CDKI)结合的活性，它与cyclins结合促进细胞周期的进程，与CKIs结合则抑制细胞周期进程［23］.

1.3.1 孕激素调节子宫内膜上皮细胞cyclins表达.

cyclins是控制细胞周期进程的一组特殊的蛋白质分子，是特定时相短暂出现的基因表达产物，在细胞通过细胞周期调控点(cell-cycle checkpoints)的调节上起关键性作用［23］.目前，科研人员已经发现的周期素共有16种，这些细胞周期素大多数对细胞周期起正调控作用，通过与相应的CDKs结合形成活性复合物，使特定的底物磷酸化来加快细胞周期进程，进而促进细胞的生长，并参与机体许多生理和病理过程，如细胞的增殖、分化、肿瘤的发生及信号转导等［24］.

Cyclin D是细胞周期的启动因子，研究发现，用转化生长因子-β1(TGF-β1)抑制其表达后，细胞便不能由静止态进入细胞周期，此表明cyclin D是G0/ G1时相转换必需的调节蛋白［25］.已知cyclin D主要有D1、D2、D3 3个亚型，目前所知Cyclin D1与人类肿瘤的发生关系密切［25］.现有的研究表明，cyclin D1在正常子宫内膜增殖期上皮细胞弱表达，而分泌期及绝经后子宫内膜上皮细胞无表达［26］，雌激素通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)→磷酸激酶(AKT)→糖原合成激酶-3β(GSK-3β)→Cyclin D1→pRb的路径促进子宫内膜上皮细胞的增殖作用［27，28］，Tong等［29］研究发现，成年小鼠给予孕激素后，孕激素并不直接改变子宫内膜上皮细胞中Cyclin D1-CDK4/ CDK6的总体水平和活性，而是通过抑制cyclin D1从胞浆到核内的聚集，降低CDK4在细胞核的水平，继而抑制pRb蛋白和pRb相关蛋白p107磷酸化，阻滞细胞周期通过G1期，从而抑制子宫内膜上皮细胞增殖.Chen等［28］的研究也显示，在正常的人子宫内膜，孕激素通过阻滞胰岛素样生长因子(IGF-1)的合成或影响IGF-1同其受体的结合，或通过抑制雌激素诱导的PI3K激酶/AKT路径，对抗雌激素对GSK-3β活性的抑制，导致cyclin D1从细胞核排出，发挥抑制子宫上皮细胞增殖的作用.Gielen等［30］研究发现，在子宫内膜癌中，孕激素可下调胰岛素样生长因子结合蛋白3、6(IGFBP3、6)的表达，抑制IGF信号途径，降低MAPK3/1活性，导致核内cyclin D1表达下降.上述研究表明，在子宫内膜上皮细胞，孕激素一方面可以下调子宫内膜上皮细胞Cyclin D1的表达，另一方面通过抑制如MAPK、PI3-K和Wnt/β-Catenin等信号途径，改变Cyclin D1在胞浆和核内分布，从而发挥抑制子宫内膜上皮细胞增殖的作用.

Cyclin E是G1期重要的细胞周期调控因子之一.cyclin E与CDK2结合形成丝氨酸/苏氨酸激酶全酶，cyclin E-CDK2复合物在cyclin D1-CDK2复合物作用基础上进一步磷酸化pRb并使之失活，释放转录因子E2F，cyclin E也可作用于B-Myb、Rpat等转录因子，这些转录因子是提高S期所必需的基因及cyclin A的表达，从而启动DNA的合成，促使细胞进入S期［31］.在子宫内膜上皮细胞，孕激素通过下调Cyclin E表达以及抑制cyclin E-CDK2活性而抑制子宫内膜上皮细胞增殖.有研究报道:在正常人子宫内膜增生期有cyclin E表达，而在分泌期则无cyclin E表达［32］;孕激素使子宫内膜癌细胞CDK2脱磷酸化，引起cyclin E-CDK2活性消失，同时也抑制cyclin A表达和cyclin A-CDK2激酶活性，进一步抑制pRb相关蛋白p107蛋白磷酸化，最终抑制子宫内膜癌的增殖［29］.

Cyclin G是最晚发现的细胞周期素家族成员，研究人员发现，其包括G1、G2、I 3个亚型.其中，cyclin G1在细胞增殖、细胞周期检测点调控、DNA损伤后修复以及细胞调亡等生物学过程中发挥作用［33］.有研究表明:cyclin G1在子宫内膜上皮细胞的表达具有孕激素依赖的特点［34］;在小鼠正常增生期的子宫内膜上皮细胞呈低表达，而在分泌期的子宫内膜上皮细胞呈高表达［35］;用RNA干扰使cyclinG1基因转录沉默，孕激素对子宫内膜上皮细胞增生抑制作用减弱［36］.上述研究提示，cyclin G1可能介导孕激素对子宫内膜上皮细胞的负调控作用.

1.3.2 孕激素调节子宫内膜上皮细胞CKIs的表达.

CKIs是对细胞周期起负调控作用的一类蛋白，目前发现的CKIs分为2大家族:INK4(inhibitor of CDK4)，包括p15、p16、p18、p19等，可特异性抑制CDK4-cyclin D和 CDK6-Cyclin D复合物;KIP/CIP (Kinase inhibition protein)，包括p21和p27等，几乎抑制所有 CDK-Cyclin复合物的活性［37］.Shiozawa等［38］用孕激素处理PR阳性的Ishikawa细胞株和PR阴性的KLE细胞株后，发现Ishikawa细胞株的P27表达明显升高，cyclin E-CDK2、cyclin D1-CDK4复合物的活性明显下降，细胞增殖明显受到抑制，证实了子宫内膜上皮细胞中P21、P27表达受孕激素调节.

1.4 孕激素调节子宫内膜上皮细胞原癌基因表达

原癌基因(proto-oncogene)是存在于正常细胞的癌基因同源序列，被某种因素激活则成为具有转化细胞活力的癌基因.原癌基因是启动细胞周期进程所必需的［28］.原癌基因在正常组织中有微量表达，并对维持细胞的正常生理功能有重要的作用.

Kenneth等［39］给予鼠孕激素后发现，孕激素能快速抑制雌激素诱导的c-fos原癌基因在子宫上皮细胞上的转录，并且这个抑制作用呈现时间、剂量依赖性.Kirkland等［40］研究孕激素抑制雌激素诱导cfos原癌基因的转录机制发现，孕激素很可能是通过孕激素受体复合物结合c-fos基因的调控区阻止或改变雌激素受体复合物或其他转录因子与此调控区的结合而实现对c-fos原癌基因转录活性的抑制.上述研究表明，在子宫内膜中，孕激素拮抗雌激素诱导原癌基因促增殖作用，可能是孕激素通过孕激素受体复合物与原癌基因的调控区结合，抑制雌激素受体复合物与之结合而实现对原癌基因转录活性的抑制，从而下调子宫内膜上皮细胞中雌激素诱导的原癌基因的表达.

2 讨论

孕激素对子宫内膜上皮细胞的增殖调控发挥着重要作用:一方面可通过降低子宫内膜上皮细胞ER的表达和增强雌激素代谢，间接抑制子宫内膜上皮细胞的增殖;另一方面孕激素通过与子宫内膜上皮细胞的孕激素受体结合调节细胞周期调控蛋白、原癌基因等参与细胞周期调控的蛋白的表达，直接抑制子宫内膜上皮细胞的增殖并促使其转化为分化.研究结果表明，如果机体内外环境改变导致孕激素水平和孕激素受体表达下降，孕激素对子宫内膜上皮细胞增殖的抑制作用削弱，子宫内膜在雌激素持续刺激下出现异常增生，甚至癌变，这为子宫内膜癌的早期诊断和治疗提供一种新思路.

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