表观遗传学与子宫内膜异位症相关性卵巢癌发生机制的研究进展

杨盼盼，刘畅，柴宜红，王晓慧

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是一种慢性激素依赖性疾病，不同种族的EMs患病率差异较大，其发病率在育龄妇女中约占5%～15%左右，在绝经后妇女中约占3%～5%左右[1-2]。异位的子宫内膜主要见于骶韧带、卵巢等盆腔部位，亦可见于输尿管、肺等器官。尽管组织学认为EMs是良性疾病，但细胞学和分子学等证明其具有肿瘤特征[3-4]，其与肿瘤具有诸多共同特征。与恶性肿瘤相似，异位的子宫内膜组织可导致新生血管形成以及向正常组织播散、浸润等。近年来，流行病学研究表明，EMs可能与卵巢癌有关。据报道，EMs与卵巢癌在表观遗传学等研究领域具有明显相关性。患有EMs的妇女发生卵巢癌的风险相对于普通人群有中度增加，随着研究不断深入，学者们对卵巢癌发生和EMs恶性转化的多种机制进行了长期研究，但这些机制仍存在诸多争议，目前研究证实卵巢肿瘤的发生机制涉及表观遗传学。与基因突变相比，表观遗传学是一种不改变DNA序列的基因表达可遗传修饰，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微小 RNA（microRNAs，miRNAs）[5-7]。

1 DNA甲基化

DNA甲基化是指从S-腺苷-L蛋氨酸中向细胞内的细胞因子中加入甲基基团，由DNA甲基转移酶家族介导，发生在胞嘧啶残端C-5位置，仅在CpG二核苷酸序列中。人类基因组中大多数CpG位点是甲基化的，而广泛表达基因的启动子区域中局部CpG岛处于非甲基化状态。高甲基化可以抑制基因表达，而低甲基化可导致转录增加和蛋白活化。此外，诸多证据表明DNA甲基化与肿瘤的发生和发展呈正相关，且当先前灭活的致癌基因转录激活时[8]，DNA甲基化也有助于肿瘤发生。

1.1 参与EMs恶性转化的基因许多基因在EMs的恶性转化中因DNA甲基化而激活或沉默。一些基因参与了卵巢EMs的恶性转化，高甲基化使人类runt相关转录因子3基因（RUNX3）、错配修复基因hMLH1、肿瘤抑制基因RASSF2及10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（PTEN）等基因表观遗传失活，而逆转录转座子LINE-1和合胞素-1因低甲基化而被激活。约60%的子宫内膜异位症相关性卵巢癌（endometriosis associated ovarian cancer，EAOC）患者因体内RUNX3启动子高甲基化使RUNX3基因失活并降低了RUNX3蛋白表达。此外，EAOC患者子宫内膜中RUNX3高甲基化程度及RUNX3蛋白表达降低程度均高于EMs患者。Ren等[9]研究探讨了hMLH1高甲基化与卵巢EMs恶性转化的关系，结果与上述RUNX3启动子高甲基化一致，hMLH1是DNA错配修复系统中的一员，该系统可纠正增殖过程中DNA复制的错误。此研究证实异常启动子甲基化导致的hMLH1蛋白表达缺失与卵巢EMs的恶性演变具有明确相关性。

1.2 激素与EMs恶性转化众所周知，EMs是一种对雌激素敏感和孕激素抵抗的疾病。与在位组织相比，卵巢EMs组织中雌激素受体α（ERα）下调且ERβ上调，表观遗传学是否为EMs异位细胞中ER表达的原因，尚需进一步研究。既往研究发现，雌激素受体2（ESR2）基因启动子在EMs异位细胞基质中是低甲基化的，这可能与ERβ的上调有关，然而通过肿瘤细胞中的启动子高甲基化却观察到ERβ基因呈低表达[10]。毫无疑问，雌激素相关基因和ER信号通路参与卵巢癌的发展[11-12]。Yamaguchi等[13]使用甲基化特异性聚合酶链反应鉴定透明细胞癌特异性基因甲基化显示，在276个高甲基化基因中有64个特异性基因参与ER相关通路，ER相关通路基因通过启动子甲基化下调，这与ERα的表达降低一致。雌激素相关基因和信号通路有助于EMs的恶性转化，但EMs和卵巢癌之间ERβ基因表达不一致性及其相关分子机制尚需进一步研究。

孕酮参与正常子宫内膜中炎症通路的激活，其可募集各种免疫细胞，介导局部炎症。与正常子宫内膜相比，EMs患者异位子宫内膜中的孕酮受体蛋白表达水平较低，既往研究表明孕酮受体参与EMs的病理过程，但目前尚不清楚诸如DNA甲基化的表观遗传修饰是否有助于孕酮受体相关组分的改变。研究表明，EAOC患者体内孕酮受体和ER的表达低于EMs组。此外，雌激素和孕激素通过介导Wnt/βcatenin信号调节正常子宫内膜细胞的增殖和分化[14]，而通过多种调节因子异常激活Wnt/β-catenin信号通路与具有表观遗传修饰的卵巢癌有关[15-17]，所以，孕酮与其他因子一起可能在间接调节卵巢癌的发展中起关键作用。虽然关于激素是否真的有助于EMs恶性转化仍不清楚，但目前已发现它们之间具有一定的相关性。

1.3 氧化应激大量文献研究表明，活性氧簇（ROS）介导的氧化应激在EMs的病理生理中发挥重要作用[18]。ROS是由正常氧代谢产生的中间体，而在ROS过量释放期间，ROS和抗氧化剂之间的平衡被破坏，并通过各种机制诱导细胞损伤，最终产生有害作用[18]。研究表明，ROS可诱导EMs的进展，因此，其可能是EMs及其恶性转化进展中的重要因素。氧化应激可通过调节相应的酶来消除或诱导特异性DNA和组蛋白甲基化。Xie等[19]研究了氧化应激与ARID1A基因表达之间的相关性，发现ROS通过调节其启动子的甲基化降低了ARID1A基因的表达水平。另一种表观遗传酶，即编码基因的羟化酶TET家族，在EMs中显著下调[20]，TET介导的DNA去甲基化可以起到抵抗氧化应激的作用，这也可证明氧化应激和EMs的DNA甲基化之间有联系。此外，氧化应激可通过表观遗传改变在癌症的发生过程中起作用。ROS通过启动子高甲基化抑制抑癌基因而导致肿瘤发生。一项卵巢癌的研究显示，过氧化氢通过直接靶向卵巢癌细胞中的mRNA的3′非翻译区（3′-UTR）下调miR-29b[21]。因此推测，关于由氧化应激介导的EAOC的研究应该具有很大的前景。

2 组蛋白修饰

组蛋白修饰对表观遗传调节具有重要作用，组蛋白乙酰化由组蛋白乙酰转移酶介导，使染色质处于更加不稳定的状态以完成基因表达，相反，组蛋白去乙酰化受组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的调节，将染色质转化为更加浓缩或转录抑制状态以抑制基因表达。与组蛋白乙酰化不同，组蛋白甲基化更加难以捉摸，组蛋白甲基化可以刺激但也可以抑制染色质的浓缩状态，这主要取决于其修饰的赖氨酸残基，并与甲基化的程度也有一定的相关性。例如，H3K4的三甲基化与染色质的转录活性相关；而H3K9的甲基化与抑制基因的表达相关。此外，其他类型的组蛋白修饰（磷酸化或泛素化）与染色质凝聚状态和基因表达的调节相关。

2.1 异常酶表达异常HDAC可促进包括卵巢癌在内的癌细胞的生长和转移。HDAC在调节细胞生长、分化和凋亡等重要细胞过程中起着至关重要的作用，如去乙酰化酶SIRT1和Ⅲ类HDAC调节组蛋白乙酰化水平以及DNA修复。与良性肿瘤相比，上皮性卵巢癌中SIRT1的表达显著增加，而在位子宫内膜中SIRT1的表达水平下降。研究显示，在异位子宫内膜中HDAC1和HDAC2的基因和蛋白表达水平高于正常子宫内膜。此外，另一个关键的组蛋白甲基化由组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶介导，相应酶的异常表达可能促进恶性肿瘤的癌基因表达和进展，如H3-K27甲基化受组蛋白甲基转移酶EZH2增强子的调控，卵巢癌中EZH2的表达高于正常组织，其表达与组蛋白去甲基化酶KDM2B的表达呈正相关[22]，KDM2B可通过去甲基化来控制基因表达。因此推测这些酶的异常表达在EAOC的发病中起着重要作用。

2.2 相关基因和信号通路的变化在位和异位子宫内膜中全局组蛋白H4乙酰化和组蛋白H3K4甲基化水平较低，然而，EMs患者与健康人群之间的H3乙酰化却没有差异。肿瘤抑制基因RASSF1可通过H3-K27的甲基化直接下调，因此H3-K27甲基化的靶向表观遗传治疗可能具有很大的应用前景。众所周知，信号通路与恶性肿瘤进展的各个方面相关，对G蛋白耦联受体途径的分子机制的研究发现，在G蛋白信号转导调节因子2（RGS2）中，作为G蛋白耦联受体的抑制剂，其蛋白表达在卵巢癌进展中被下调。另一项相关研究表明，RGS2启动子基因组蛋白乙酰化的丧失导致RGS2表达的丧失，表明RGS2基因的下调与卵巢中RGS2启动子区HDAC的积累相关[23]。如上所述，HDAC表达可能是EMs恶变的原因，但SIRT1在卵巢癌中上调而其在EMs中则下调。因此，关于EMs恶性转变的相关机制尚需进一步研究。

3 MiRNAs异常表达

MiRNAs介导的转录后基因下调为近年来发现的一种新的表观遗传学调控。一旦miRNAs失调，便会导致疾病的发生和发展。研究表明，miRNAs可能与包括卵巢癌在内的人类各种恶性肿瘤的发病机制有关。

3.1 卵巢癌和EMs中的miRNAs在卵巢癌中，miRNAs可作用于细胞周期、细胞凋亡和增殖、细胞侵袭和转移以及化学抗性等生物过程。MiRNAs由Drosha和Dicer介导；Dicer和Drosha mRNA表达水平和相应的蛋白质在大多数卵巢癌中降低。此外，在卵巢癌中miR-200a及miR-141等显著上调，而miR-199a和miR-140等下调。另一方面，miR-200家族不同成员表达水平的改变与不同的卵巢癌组织型存在差异。MiR-200a和miR-200c过度表达发生在三种病理类型的卵巢癌组织中（透明细胞癌、浆液性癌、内膜样癌），而miR-200b和miR-141上调只存在于子宫内膜样卵巢癌和浆液性卵巢癌中[24]。Let-7家族是另一个miRNAs家族，其作为肿瘤抑制因子miRNAs，也在多种人类肿瘤中受到广泛关注。在卵巢癌中，let-7i可显著降低患者化疗耐药性，降低let-7i表达则显著增加了卵巢癌细胞对化疗药物顺铂的耐药性。因此，不同miRNAs对卵巢癌的发生和发展具有不同影响。

3.2 上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）其是一种高度保守的细胞过程，可将不动和极化的上皮细胞转化为运动的间充质细胞。EMT可增强细胞的迁移和侵袭能力，这是植入子宫内膜异位病变的先决条件，有研究证明EMT相关过程可能是盆腔EMs的发病机制之一。与在位子宫内膜相比，异位子宫内膜中miR-200b的表达下调且同时伴有EMT的增强，而miR-200b的上调可恢复EMT并抑制子宫内膜异位细胞的迁移和侵袭。EMT在癌症进展过程中的重要性已被普遍认可，EMT过程参与许多癌细胞的转移和进展。有研究证实，若敲除卵巢癌细胞中的基因间长链非编码RNA-重编码调控因子（linc-ROR），则可通过抑制 Wnt/β-catenin信号传导来阻止EMT过程，因此，推测EMT可能是卵巢癌侵袭和转移的重要现象[25]。另有研究表明，miR-23a的抑制降低了转化生长因子β1（TGF-β1）诱导的乳腺癌细胞EMT的侵袭和转移[26]。如上所述，EMT具有潜在的恶性倾向，可能是EMs恶性转变的过渡过程，故推测EMT是EAOC的早期事件。

4 结语

本文总结了EMs恶性转化与卵巢癌之间关系的表观遗传修饰，除了上述表观遗传修饰之外，其他表观遗传学如长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和翻译后修饰等也与EMs和卵巢癌的发病有关[27-28]。近年来，通过研究EMs患者的血液、腹膜液和在位子宫内膜，在控制EMs具体异位部位的分子途径方面取得了重大进展。研究EMs的表观遗传修饰，以及EMs与卵巢癌之间的相关性，将推动对EMs恶变的具体发病机制的理解，并可帮助临床医师早期诊断EAOC并寻找新的治疗靶点和治疗方案。