子宫内膜异位症干细胞与Wnt/β-catenin信号通路

刘君，赵志梅，夏天，么秀洁

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是指具有活性的子宫内膜组织（腺体和间质）出现在子宫体以外的部位而引起相关临床症状的一类疾病。EMs是育龄期妇女最常见的妇科疾病之一，发病率高达10%～15%。有研究表明30%～50%的EMs患者可伴有不孕[1]。关于EMs的病因较经典的有经血逆流学说、体腔上皮化生学说、免疫学说及苗勒管残迹学说等，但至今尚不明确，已成为困扰临床医生和科研工作者的一大难题。随着对子宫内膜干细胞研究的不断深入，越来越多的研究证明子宫内膜内存在干细胞，并且这些干细胞影响着子宫内膜的周期性修复和再生[2]。同时在子宫内膜癌中β-连环蛋白（β-catenin）聚集明显高于正常子宫内膜，表明β-catenin在子宫内膜癌发生过程中可能起一定作用[3]，而子宫内膜癌同EMs一样受子宫内膜干细胞的调节。因此，子宫内膜干细胞学说及Wnt/β-catenin信号通路对子宫内膜干细胞调节具体机制的探索将为EMs发病机制的阐明和治疗靶点的选择提供新的视角及研究思路。综述EMs与Wnt/β-catenin信号通路的研究进展。

1 子宫内膜干细胞

干细胞是指一类存在于成体组织和器官中的具有自我更新、无限增殖和多向分化潜能的未分化细胞群。因其来源和分化潜能的不同可分为胚胎干细胞 （embryonic stem cell，ESC）、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPS） 和成体干细胞（adult stem cell，ASC）。目前，国内外研究最多的是ASC，其数量极少，存在于组织特定部位“壁龛”微环境，即存在于器官或组织中的可以维持干细胞的自我更新及避免分化的微环境，包括壁龛细胞、细胞外基质（extracellular matrix，ECM）和来源于壁龛细胞的可溶性因子[4]，并受其调控。在正常情况下ASC多处于休眠状态，但在病理状态下或某些外因的诱导下其将表现出不同程度的再生和更新能力，并在组织细胞的修复、再生及一些疾病如肿瘤的发生、发展中起到重要甚至关键性的作用[5]。近年有研究指出人类子宫内膜之所以具有高度增殖的能力可能是依赖于子宫内膜“壁龛”微环境中的干细胞[2]。

1.1 子宫内膜干细胞的存在依据 1978年Prianishnikov[6]首先提出子宫内膜干细胞的概念，认为其介导子宫内膜功能层的增生修复，并在此基础上进行了大量实验研究，结果显示：子宫内膜干细胞位于基底层，且以上皮和基质两种类型存在。Chan等[7]对子宫切除术后取得的子宫内膜标本进行克隆形成能力实验，发现基质和上皮细胞均可形成大小集落，提示这些基质和上皮细胞来源于子宫内膜干细胞并证实了干细胞的存在，此后于2006年利用滞留标记法成功分离、鉴定出子宫内膜干细胞，认为其可能位于基底层[8]。Caroline等[9]选取正常妇女子宫切除术后子宫内膜组织进行体外培养，结果显示子宫内膜上皮细胞和间质细胞中存在干细胞，可能是子宫内膜强大再生能力的来源，推测子宫内膜干细胞可能在子宫内膜相关性疾病的发生发展中发挥关键性作用。Kato[10]通过流式荧光染料Hoechst 33342于子宫内膜中分离出侧群（side population，SP）细胞，其具有分化为内膜细胞的潜能，并被证实可以长期增殖、分化为成熟的子宫内膜上皮、基质和内皮细胞，即具有干细胞的特性。为了更加准确地分离出子宫内膜干细胞，致力于子宫内膜干细胞特异性标记物的研究不断推进，目前多数学者依据神经、造血或其他系统干细胞标记物来标记、研究子宫内膜干细胞，均印证了子宫内膜干细胞的存在，但子宫内膜干细胞的特异性标记物仍在探索中[11]。

1.2 子宫内膜干细胞的来源 目前多数学者认为子宫内膜干细胞来源于胚胎残留和骨髓。Snyder等[12]认为在成人子宫内膜细胞中可能存在少量残留的胎儿时期的上皮细胞和间充质干细胞，作为月经周期子宫内膜组织更新再生的来源。子宫内膜干细胞还有可能来自循环中的骨髓干细胞。Du等[13]证实骨髓来源的干细胞可迁移到在位和异位内膜组织中，其中小部分可分化为间质细胞和腺上皮细胞。据此推断胚胎及骨髓来源的干细胞可定向迁移、分化，对在位和异位子宫内膜的周期性修复和增生均发挥作用。Ikoma等[14]在接受男性骨髓移植的妇女子宫中均能检测到供体来源的子宫内膜细胞，表明骨髓干细胞可能是子宫内膜干细胞的潜在来源。

2 Wnt信号通路

Wnt最初是在果蝇和小鼠中发现的一种富含半胱氨酸的糖蛋白，由350～400个氨基酸组成，其中23～24个半胱氨酸构成其保守区。Wnt蛋白通过自分泌和旁分泌的形式存在，并通过一系列的效应因子和（或）其他信号通路，如肿瘤生长因子β/骨形态发生蛋白（TGF-β/BMP）信号通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）信号通路和Hedgehog信号通路等相互作用，直接或间接影响这些通路下游基因的表达和调节。由此，Wnt信号通路在多种生物学过程中发挥调控作用，其中包括胚胎的生长和形态发育、组织的稳定、能量代谢的平衡及干细胞的特性维持。Wnt信号通路的激活、失调与多种疾病密切相关，通过促进疾病相关生长因子的过度表达促使疾病的发生，并且在胚胎干细胞、肿瘤干细胞等多种干细胞功能的维持中发挥重要的调控作用。

2.1 经典Wnt信号通路的组成及作用机制 Wnt

信号通路按其介导蛋白的差异可分为：①经典Wnt/β-catenin信号通路，此通路通过稳定核内βcatenin，激活下游靶基因。②由转录因子c-Jun介导的细胞极性信号通路，此通路涉及RhoA蛋白和c-Jun氨基末端激酶（JNK）。③Wnt/Ca2+信号通路，此通路由Wnt5α和Wnt11激活，引起细胞内Ca2+增加并激活Ca2+敏感信号[15]。以上3条信号通路目前研究最清楚的是经典Wnt/β-catenin信号通路，有研究发现β-catenin的质/核聚集与子宫内膜癌发生有关[3]，而EMs与子宫内膜癌同为子宫内膜干细胞疾病，由此表明Wnt/β-catenin对子宫内膜干细胞发挥一定的调节作用。

经典Wnt/β-catenin信号通路的主要成员包括：Wnt分泌蛋白、跨膜受体卷曲蛋白（Frz）、低密度脂蛋白受体依赖性蛋白5/6（LRP5/6）、上皮钙黏蛋白（E-cadherin）、散乱蛋白（Dsh）、β-catenin、结直肠腺瘤息肉蛋白（APC）、轴蛋白（Axin）、糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）、酪蛋白激酶1（CK1）、T 细胞因子/淋巴增强因子（TCF/LEF）等。该通路对细胞行为的调控主要是通过调节TCF/LEF家族的DNA结合蛋白的转录来实现的。Wnt蛋白与其在细胞膜表面的受体Frz家族跨膜蛋白结合后，其配体参与下游通路的转导[16]。

Wnt信号通路具有高度保守性，β-catenin在Wnt信号通路开放的过程中发挥重要作用，在正常的成熟细胞中β-catenin以3种方式存在，大多数β-catenin与由细胞膜向细胞内伸出的E-cadherin结合，少部分游离β-catenin存在于细胞内，剩余βcatenin与APC、GSK-3β、Axin等组成多聚蛋白降解复合体泛素化后被降解。足量、结构稳定且具有可溶性的β-catenin是调节Wnt信号通路的开关。通过检测细胞内β-catenin的表达水平可以判断Wnt/βcatenin信号通路的激活情况[17]。在沉默的Wnt/βcatenin信号通路中，β-catenin直接被其参与构成的多聚蛋白降解复合体降解，其余细胞内游离的βcatenin水平极低，不足以进入细胞核内启动相应基因的表达[18]。其中GSK-3β是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，起到破坏多聚蛋白降解复合体的关键作用[19]。

Wnt/β-catenin信号通路激活过程可概括为：Wnt蛋白→Frz或LRP5/6→Dsh→β-catenin复合体降解→胞内β-catenin累积，进入细胞核→TCF/LEF→下游靶基因[20-21]，包括发育调控基因、细胞增殖调控基因、肿瘤发生相关基因，如原癌基因（C-myc）、细胞周期蛋白（Cyclin）和基质金属蛋白酶（MMP）等的基因转录，而 C-myc、Cyclin、MMP 在肿瘤的发生、发展中起重要作用[22]。

2.2 Wnt/β-catenin信号通路与子宫内膜干细胞已有的研究证实经典Wnt/β-catenin信号通路与多种妇科肿瘤的发生发展及预后转归关系密切[23]，该通路的异常表达可导致妇科肿瘤干细胞的无限增殖及生长，从而促使肿瘤发生。β-catenin在乳腺癌[24]、卵巢癌[25]、子宫内膜癌[26]及宫颈癌[27]等激素依赖性疾病中异常表达，开启了Wnt/β-catenin信号通路，使其在上述疾病的发生和发展中发挥重要作用。另有研究表明，与正常对照组相比，子宫内膜癌组中βcatenin聚集增高明显[28]，说明Wnt/β-catenin信号通路在子宫内膜癌发生过程中起到一定的作用，而这种作用的发挥主要是通过Wnt/β-catenin信号通路影响干细胞的细胞周期实现的。

随着有关子宫内膜干细胞研究的不断深入，EMs的干细胞起源学说不断完善，越来越多的学者认为EMs的形成与演变是子宫内、外干细胞共同参与的结果[29]。此学说也被形象地比喻为“种子”与“土壤”学说：来源于子宫内膜碎片的干细胞、胚胎残留干细胞、骨髓干细胞异常脱落进而逆流进入盆腔成为“种子”[30]，而不同的局部微环境是“土壤”，当“种子”与“土壤”同时具备的情况下EMs便会发生，并因“土壤”的不同而发生不同类型的EMs，由此经典的经血逆流学说、体腔上皮化生学说、免疫学说及苗勒管残迹学说等多种病因学说得以解释，即进入盆腔的子宫内膜干细胞在干细胞调节通路的诱导刺激下在盆腔特定部位进入增殖、分化程序并最终发展为EMs病灶。是否可以由此入手研究Wnt/β-catenin信号通路通过对子宫内膜干细胞即“种子”的调节参与EMs形成过程中的细胞侵袭、黏附及新生血管的生成等环节，有待进一步研究证实。

3 展望

目前子宫内膜干细胞研究在不断的推进，EMs干细胞学说已逐渐被认可，同时对于Wnt/β-catenin信号通路的各组成成分及其作用机制己逐渐明了[31]。Wnt信号通路可调节多种干细胞的增殖与分化，在肿瘤的发生发展中发挥作用，EMs因其具有侵袭、转移、复发的恶性生物学行为，故又称之为类肿瘤疾病或良性癌，且子宫内膜中存在干细胞，由此认为EMs的发生可能与Wnt信号通路的异常活化有关。建议今后应在子宫内膜干细胞及可调节其干细胞增殖分化的Wnt/β-catenin信号通路方面进行相关研究，寻找Wnt/β-catenin信号通路对EMs干细胞调节的靶点并开发可阻断这些靶点的基因药物，以探索出有效治疗EMs的新途径。

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