子宫内膜异位症相关信号通路研究进展

朱小琳，韩亚光，韩延华，胥风华，丛晶，王雪莲

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是指具有活性的子宫内膜种植于子宫体腔以外的任何部位，常以痛经、不孕症、月经异常为主要临床表现。EMs性不孕症占30%～50%[1]，使广大育龄期女性的生活质量大幅下降，而术后较高的复发率及激素类药物对卵巢功能的抑制作用使EMs的治疗陷入瓶颈[2]。相关报道指出，促性腺激素释放激素拮抗剂（GnRHA）、孕激素受体调节剂（SPRMs）、雌激素受体调节剂（SERMs）、芳香化酶抑制剂（AIs）、免疫调节剂和表观遗传抑制剂是目前治疗EMs的新型药物[3]。随着分子生物学和病理生理学的不断进展，发现EMs发病机制与异位内膜细胞抗凋亡能力增强、脱落的具有活性的腺上皮-间质细胞异位种植于盆腔组织，引起细胞外基质结构重建，并为其提供氧和营养物质，促进新血管形成等密切相关[4]。目前发现，丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、Wnt/β -连环蛋白（β-catenin）、转化生长因子 β（transforming growthfactorβ，TGF-β）/Smad、核因子 κB（nuclearfactor κB，NF-κB）、Ras同源基因/Rho相关螺旋卷曲蛋白激酶（Ras homolog gene/Rho-associated coiled coilforming protein kinase，Rho/ROCK）、Janus 激酶 2/转录活化因子3（Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3，JAK2/STAT3）等信号通路与EMs的发生、发展密切相关。现就上述6条信号通路对EMs的发病机制进行综述，为EMs的机制研究提供理论基础。

1 MAPKs信号通路

MAPKs信号通路主要由细胞外信号调节激酶1/2 （extracellular signal-regulated kinases，ERK1/2）、P38 MAPK、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路组成，分支通路生物效能各不相同。

相关研究指出，P38 MAPK在EMs患者在位内膜和异位内膜中均表达升高，并且其能刺激炎症细胞分泌过多的炎性介质促进新生血管生成[5]。而P38 MAPK抑制剂可使EMs大鼠模型异位病灶的生长受到抑制，白细胞介素6（IL-6）、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）分泌减少，提示 P38 MAPK 与 EMs异位病灶的形成尤为密切，并且该通路受炎性因子调控[6]。又有研究进一步指出，趋化因子FKN（fractalkine）在EMs中表达异常增高可激活P38 MAPK通路，促进下游靶基因基质金属蛋白酶9（MMP-9）的转录，抑制 MMP-9 组织抑制物 1（TIMP-1）、TIMP-2 的表达[7]。提示MMP/TIMP的表达失衡与MAPKs信号通路关系密切，并为异位内膜细胞的侵袭、黏附提供了有利条件。

ERK1/2及JNK信号通路是与血管内皮细胞形成、细胞外基质降解等生物学效应关系密切的信号通路，这可能是由于EMs患者体内高雌激素水平使ERK1/2通路异常激活，活化的ERK入核启动相关转录因子，加剧异位内膜细胞的增殖和侵袭能力[8]。此外，ERK1/2及JNK信号通路在调控细胞凋亡方面亦具有一定作用，这可能与EMs在位内膜间质细胞中高表达的趋化因子2（CCL2）通过ERK1/2通路促进凋亡抑制基因survivin的表达有关[7]。

2 Wnt/β-catenin 信号通路

Wnt信号通路是调控细胞生长、发育、分化的关键途径，尤其在胚胎早期发育、成体组织的稳态维持、干细胞的增殖分化中作用显著。β-catenin蛋白作为该通路的正向调节效应物，当其水平低下时，Wnt通路关闭；当其水平较高时，Wnt通路开放。正常情况下β-catenin有两种存在形式：①大部分可与E-钙黏附蛋白（E-cadherin）和细胞骨架蛋白（Actin）相结合，维持细胞的稳定性；②少部分可与由糖原合成酶激酶 3β（GSK-3β）、轴蛋白（Axin）、结直肠腺瘤性息肉基因（adenomatous polyposis coli，APC）、酪蛋白激酶（casein kinase，CK）等形成的“降解复合物”结合，随后进行泛素化和蛋白酶体介导的降解，维持胞质内游离β-catenin低水平。

经典的Wnt/β-catenin通路是细胞外Wnt蛋白与卷曲蛋白（Frizzled）、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（low density lipoprotein receptor related protein，LRP5/6）结合形成复合物[9]，将信号传递并活化胞质内蓬乱蛋白（dishevelled，Dsh或 Dvl），通过抑制GSK-3β活性使“降解复合物”的稳定性减弱，促进胞质中游离β-catenin增多转位至细胞核内，与核内转录因子T细胞因子/淋巴样增强因子（T cell factor/lymphocyte enhancer factor，TCF/LEF）结合，激活 Wnt/β-catenin信号通路，活化下游相关靶基因表达，最终导致细胞生长、分化，促进异位内膜细胞的黏附、侵袭和血管生成。Cheng等[10]发现Frizzled mRNA在异位内膜病灶中的表达明显高于在位内膜，这与βcatenin调控其上游Wnt-7a、Frizzled蛋白及下游靶基因MMP-9有关，说明Wnt/β-catenin信号通路与EMs异位病灶的形成密切相关。还有研究进一步指出对下游信号通路的调节与β-catenin的浓度有关[11]，仍有待进一步证实。

3 TGF-β/Smad信号通路

TGF-β是一种具有多功能多肽类生物活性的细胞因子，在细胞的增殖、分化、迁移、凋亡、黏附、血管生成及免疫监视等生物行为中发挥关键作用[12]。TGF-β作为TGF家族中最典型的一种，由390个氨基酸构成，经过酶作用降解为112个氨基酸的多肽亚单位，并且每两个亚单位间由二硫键结合。研究较多的同分异构体有 TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3。在组织内，潜在的TGF-β结合蛋白与TGF-β结合，主要存在于细胞质中，阻断了TGF-β和其他受体的结合，而TGF-β与TGF-β结合蛋白以外的受体相结合则是通过自分泌或旁分泌发挥作用[13]。

TGF-β具有双向调节作用，在肿瘤早期TGF-β具有抑制上皮细胞增殖、诱导细胞凋亡的功能，但随着疾病的进展，TGF-β亦具有促进肿瘤细胞转移、维持和激发干细胞潜能的功能[14]。TGF-β主要通过抑制调节因子c-myc、细胞周期蛋白（cyclin）、周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）等生物活性，阻断细胞从G1期向S期转变，从而抑制肿瘤细胞增殖；在促进肿瘤细胞转移方面，TGF-β主要与加速新生血管形成和炎性反应、增强上皮-间充质细胞转化等有关[12]。相关研究表明，在EMs异位病灶组织中TGF-β表达阳性率高达97.1%，显著高于在位内膜及正常内膜[15]，推测这可能是由于TGF-β过表达激活了异位内膜细胞周围血管的形成，使盆腔微环境处于免疫耐受状态，最终导致异位内膜细胞的种植和转移[12]。此外Chang等[12]研究指出，TGF-β在EMs中的作用机制与糖酵解效应（Warburg效应）关系密切，长期乳酸耐受状态可使微环境酸化，有利于肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。刘志红等[16]研究发现，EMs患者腹腔液中TGF-β1和乳酸含量明显高于非EMs患者，说明TGF-β1可能是通过促进糖酵解参与了EMs的形成，针对这一行为仍需进一步研究证明。

4 NF-κB及NF-κB信号通路

NF-κB信号通路是一条在肿瘤疾病中研究较多的通路，近年其在EMs中的作用逐渐被揭示与验证。NF-κB是由多肽亚单位蛋白家族组成的具有转录调控功能的一种核转录因子，主要由Re1A、Re1B、c-Re1、p50/p105和p52/p100组成。NF-κB作为MMP、尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）和组织型纤溶酶原激活物（tPA）的调节因子，直接影响异位内膜细胞黏附、侵袭的形成。研究表明，被IL-1或肿瘤坏死因子α（TNF-α）激活的 NF-κB 能够增加 uPA 表达，使得uPA启动子中含有Re1A可直接诱导其表达的NF-κB结合位点[17]。异位内膜细胞的存活取决于新生血管对炎性环境的维持，由于血管受交感神经纤维支配，所以作用于血管的因子也可作用于神经纤维，故有学者提出血管形成常伴随神经纤维作用[18]。Wei等[19]研究发现，川陈皮素通过抑制NF-κB的活化在EMs的治疗中发挥作用。相关研究指出，NF-κB基因和蛋白在EMs患者在位内膜及异位内膜中均呈高表达[20]；TNF-α可通过NF-κB信号通路提高细胞凋亡抑制蛋白（cellular inhibitor of apoptosis protein，cIAP）在异位内膜细胞中的表达，从而抑制细胞凋亡，加速EMs的形成[21]。亦有学者认为，NF-κB可与IL-6基因启动子结合，诱导IL-6合成，导致EMs患者腹腔液中IL-6呈高水平状态[22]。综上，NF-κB参与调控异位内膜细胞黏附、侵袭、血管生成等过程。

5 Rho蛋白及Rho/ROCK信号通路

Rho蛋白作为Ras基因同系物[23]是一种小分子三磷酸鸟苷（guanosine triphosphate，GTP）结合蛋白，在细胞转导过程中起着信号转换器或分子开关的作用，通常以与GTP结合呈激活状态和与二磷酸鸟苷（guanosine diphosphate，GDP）结合呈失活状态存在，二者可相互转换启动或终止细胞级联活化反应，此外Rho蛋白尚具有GTP酶的生物活性，可通过调控下游靶效应分子Rho激酶来调节肌动蛋白骨架形成、基因表达、增殖、凋亡、细胞黏附和迁移等多种生物功能[24-25]。更有研究进一步指出，Rac1作为Rho蛋白Rac亚家族成员之一，主要介导细胞板状伪足的形成，Cdc42作为Rho蛋白Cdc42亚家族的重要成员，主要诱导丝状伪足的形成，而Rho亚家族的作用主要是促进应力纤维的形成、肌动蛋白收缩并介导细胞阿米巴样迁移[26]。

Rho/ROCK是一条诱导细胞骨架重组、促进细胞迁移的重要通路，可通过调节肌动蛋白骨架的聚合状态，参与多种细胞收缩、黏附、迁移、增殖和凋亡等功能。目前Rho/ROCK信号通路在心脑血管、内分泌、呼吸系统、消化系统疾病的研究中较为常见，例如在弥漫性胃癌中25%的患者存在RhoA基因突变，突变的位点主要集中在RhoA鸟苷酸结合域周围的Tyr42和Arg5[27]。而在EMs中，其主要作用机制认为是被多种炎性介质及细胞因子激活后，导致血管内皮细胞通透性增加，屏障作用减弱，产生与异位内膜细胞黏附、侵袭、增殖等类似的生物学效应。张玉虹等[28]研究指出，EMs异位内膜间质细胞中的NF-κB、MMP-9表达升高，TIMP-1表达下降，使下游相关细胞生长因子和抗凋亡蛋白表达增加，从而提高异位内膜细胞的生长和抗凋亡能力，促进异位内膜细胞的黏附和侵袭。更有研究进一步指出，血管内皮生长因子（VEGF）可以促进Rho活化并向细胞膜内表面聚集，引起细胞骨架的重组，而ROCK抑制剂则可减弱VEGF引起血管生成的作用[26]。提示Rho/ROCK信号通路与EMs异位病灶的形成密切相关[29]。

6 JAK2/STAT3信号通路

JAK2/STAT3信号通路的作用机制主要是机体受到外界刺激后，胞外信号蛋白（ESPs）可与细胞膜上的受体结合，激活JAK2，具有活性的JAK2（p-JAK2）可使受体多位点酪氨酸残基磷酸化产生STAT3对接位点，导致STAT3与受体结合并磷酸化（p-STAT3），进一步加剧p-JAK2促使p-STAT3二聚体化或异二聚体化的形成，最终从受体复合体上脱离移位到细胞核内，再与相应DNA反应元件结合，指导目的基因的转录和细胞因子的表达[30]。

JAK2/STAT3作为一条细胞内信号传导通路，主要介导炎性细胞及炎性介质在胞内的传递，目前在肿瘤疾病中研究较多，主要涉及细胞增殖、侵袭和血管生成方面。而EMs的大多研究指出，由于遭受外界细胞因子的持续刺激，被活化的STAT3调控相关下游靶基因转录，促使异位内膜细胞发生异常增殖、侵袭和转移，同时参与炎性微环境的形成、上皮细胞-间充质转化、细胞外基质降解等多个过程。在促进异位内膜细胞凋亡方面，有研究指出p-STAT3形成二聚体入核，可通过JAK2/STAT3通路调控下游靶基因STAT3、凋亡抑制基因Bcl-XL和凋亡抑制蛋白LIVIN的表达水平，这一行为可增强异位内膜细胞的促凋亡能力[31]。亦有研究进一步指出，JAK2/STAT3信号通路与EMs的形成密切相关受肝再生磷酸酶3（phosphatase of regenerating liver 3，PRL-3） 的调节，加强了异位内膜细胞的增殖、迁移和侵袭能力[32]。又有研究进一步指出，该通路的抑制剂SOCS3具有抑制STAT3活性、阻止细胞的异常侵袭和转移及诱导细胞凋亡的作用，并且随着SOCS3表达浓度的增加，STAT3的活性逐渐降低，二者呈负相关。

7 结语与展望

EMs的发病机制目前尚无确切定论，但大多研究表明雌激素持续刺激、局部炎性环境的改变、多种酶及复杂因子交互作用均可导致异位内膜细胞黏附、侵袭及血管形成的发生，其中涉及多条信号通路共同作用。因此仅单独靶向其中一条信号通路可能疗效不佳，而多靶点联合抑制多条信号通路势必有助于提高治疗效果，使EMs新药开发的前景更为广阔。但EMs复杂的发病机制使其在治疗上存在一定局限性，对不同信号通路交互作用的深入研究将有助于提高EMs靶向药物的治疗效果，也为靶向药物的选择提供新的思路。