子宫内膜异位症的遗传学发病机制研究进展

曹现岭，孙振高

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是指具有生长功能的子宫内膜组织出现在宫腔被覆黏膜以外的其他部位，影响约5%～10%的育龄期女性。EMs临床表现多样，其中大多数女性出现慢性非周期性盆腔痛、痛经和不孕等症状。研究发现，EMs患病率在不孕症女性中为25%～35%，在盆腔痛女性中达39%～59%[1]。50%的EMs患者有明显痛经[2]。此外，EMs可增加多种慢性疾病的发病风险，如自身免疫性疾病、癌症、哮喘和炎症性结肠炎等[3]。EMs虽为良性病变，但具有类似恶性肿瘤的局部种植、浸润生长及远处转移能力，严重影响育龄女性的健康和生活质量，且EMs患病率与不孕症的关系使得对EMs的深入研究尤为重要，以期为其诊断、治疗提供更好的帮助。EMs的发病机制尚不完全清楚，有证据表明，EMs在患者的一级亲属和单卵双胞胎中发病率较高，EMs的发病风险中高达51%是遗传导致的[4]，提示遗传因素在EMs的发生中发挥重要作用。现就EMs的遗传学发病机制研究进展进行综述。

1 与炎症相关的基因

EMs伴随慢性炎症反应，炎症与EMs病变的发生和粘连的形成有关，在EMs患者全身和局部病变中均有发生。因此炎症相关基因可能在EMs的发生、发展中发挥重要作用。

EMs的一个风险位点已在染色体2q13中被发现，其位于富含炎症基因的区域中，并且包含白细胞介素1（IL-1）家族簇[4]。遗传变异可能通过影响该区域内的靶基因赋予EMs易感性，在腹膜环境中，EMs病变生长相关的炎症反应刺激促进病变进展的趋化因子、细胞因子、生长因子和血管生成因子的产生。影响基因表达的基因区域称为表达数量性状位点（eQTL），而其中主要的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs） 通 常 称 为 eQTL SNPs。eQTL SNPs对基因表达的影响可以通过多种途径，其中一种较为常见的途径是替代等位基因改变调控元件的DNA结合位点从而改变基因调控，并通过局部相互作用改变基因表达。最近的研究表明，定位在250 kb区段内的基因最有可能受到eQTL SNPs的影响[5]。

Gajbhiye等[4]研究通过全基因组关联分析（genomewideassociation study，GWAS） 发现，染色体2q13上SNPsrs10167914变异是EMs的易感因素，这些基因间SNPs很可能影响位于250 kb区段以内的基因。在该区段内有21个个体基因转录物，其中6个是IL-1家族成员、3个是先前与炎症相关的编码基因、4个代表新的编码基因或者假基因、其余8个目前被认为是非编码的RNA转录本。有3个IL-1家族成员在预定切断区段之外，3个非IL-1家族基因可能在炎症环境改变的信号通路中发挥作用，其余12个是非编码RNA转录本或尚未被发现的最新转录物。单个IL-1家族成员对炎症微环境的影响可能很小，但IL-1活性可通过激动剂、拮抗剂和受体之间的微妙平衡介导调控，并且一个IL-1家族成员的活性可能影响另一个IL-1家族成员活性。如3个IL-36的转录本和IL-38可增强IL-1β的活性。因此，SNPsrs10167914可能不是通过对单个IL-1家族成员的影响而在EMs的发生、发展中发挥作用，而是通过影响该家族多个成员，使其在疾病发展的不同时间点相互作用，改变IL-1家族成员作用的局部炎症微环境，从而介导EMs的易感性。

2 与癌前病变有关的基因

EMs是一种潜在的癌前病变，其具有类似恶性肿瘤的局部种植、浸润生长和远处转移的能力。研究显示，25%深部浸润型EMs存在癌症驱动基因突变[6]，然而尚不清楚这些突变是否也存在于卵巢型EMs中。

Zou等[7]对4个熟知的癌症相关基因（KRAS、PPP2R1A、PIK3C A和ARID1A）和其他6个癌症相关的基因[BRAF、NRAS、HRAS、丝裂原活化蛋白激酶1（ERK1）、ERK2和磷酸酶基因（PTEN）]的突变情况进行检测，结果显示在101个卵巢EMs样本中，有4个体细胞突变（4%），其中包括K RAS基因p.G12V突变、PP2R1A基因p.S256F突变和2个A RID1A基因的无义突变（p.Q403*和p.G1926*）；而在其余7个基因中未发现突变，并且该研究第一次发现KRAS基因p.G12V突变和ARID1A基因p.Q403*突变共同发生在一例36岁患者的样本中，其血清CA125为308.4 U/mL，月经初潮年龄为18岁。在这些突变中，KRAS p.G12V是在人类多种癌症中存在的热点基因突变[8]；ARID1A p.Q403*突变在15例食管癌中检出1例[9]、69例尿道癌中检出2例[10]，ARID1A p.G1926*突变在横纹肌肉瘤中检出[11]。尽管研究发现这些癌症基因在卵巢型EMs中的突变频率低于深部浸润型EMs[12]，但仍提示其可能参与EMs的发病机制甚至恶变机制。

3 与尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1（UGT1A1）有关的基因

UGT是一种二相代谢酶和终点酶，是代谢生物活性类固醇激素（如雌激素及其代谢物）的重要途径，随着激素作用的结束，类固醇分子与UGT结合，亲水性增强，从而排出体外。其有UGTIA和UGT2 2种主要形式[13]。UGT1基因突变使UGT的活性降低或丧失，并可导致高雌激素积累，相反，UGT活性增加可加强底物雌激素降解[13]。但有研究观察到UGT1A1表达增加与EMs病变部位局部高雌激素水平的事实不一致，推测UGT1A1的增加可能是由于局部高雌激素水平而代偿性增加。而EMs局部雌激素水平是一系列合成代谢酶综合作用的结果，UGT1A1的作用可能被其他因素所掩盖。总之，UTG代谢生物活性类固醇激素的功能可能参与EMs的发生、发展，而EMs病变部位的维持需要局部高雌激素环境。但还需要进一步的研究来确定UGT1A1和其他UGT在正常子宫内膜组织和EMs病理条件下雌激素水平的调节作用，明确UTG1A1在EMs中表达增加而功能受限的真正原因，可能会为EMs的治疗提供一个潜在的新靶点[14]。

4 与细胞色素P450家族（CYPs）有关的基因

以往研究认为大多数CYPs局限于肝脏，但近年研究发现CYP1A1和CYP1B1在肝外组织（如子宫内膜）广泛表达[15]。雌激素依赖性被认为是EMs最主要的特征之一，EMs局部雌激素浓度取决于合成和代谢的相对速度，CYPs是代谢雌激素（如雌二醇和雌酮）的候选酶之一。其中CYP1A1催化子宫内膜2-OH羟基化反应，从而产生较少的雌激素代谢产物（2-羟基雌二醇）。CYP1B1是起源于4-羟基儿茶酚的羟基雌激素，是雌激素受体激动剂，并在氧化为醌类后有潜在的致癌作用。CYP1A1与CYP1B1在雌激素代谢和致癌方面发挥作用，但雌激素氧化代谢在EMs发病机制中的作用尚处于起始研究阶段，目前仅发现CYP1A1在卵巢EMs中高表达，而CYP1B1未发现明显变化[15]。据报道，CYP1A1 mRNA和CYP1B1 mRNA在浅表EMs的高表达并未伴随蛋白质表达的增加，提示转录后其他因素调节作用的存在，如激素、IL、mRNAs甚至重金属等[16]。该方面研究仅检测了mRNA和蛋白质等水平，对其是因EMs而代偿性升高还是疾病的诱因尚不能确定，未来可以开展更多研究验证不同部位EMs雌激素水平不同的具体调控机制，以期为不同类型EMs提供个性化治疗。

5 与免疫相关的基因IL-12B

越来越多证据表明，清除腹腔子宫内膜碎片的免疫功能破坏可能有助于EMs的形成[17]。EMs患者腹腔免疫应答受损与辅助性T淋巴细胞（Th细胞）分泌的细胞因子减少、自然杀伤（NK）细胞的细胞毒活性降低有关，二者共同促进EMs的形成。IL-12是免疫系统中的关键因子，参与原代T细胞向Th1细胞的转化并调节抗原呈递和NK细胞的活性。IL-12是一种异源二聚体细胞因子，包括不同基因（IL-12A和IL-12B）分别编码的p35和p40亚基。位于IL12B启动子和3'非翻译区的rs17860508 CTCTAA/GC和rs3212227 A/C与体外基因转录水平和mRNA稳定性改变有关。有研究发现位于IL-12B启动子区的rs17860508的多态性可能影响卵巢EMs的发病风险，而rs3212227的基因多态性与卵巢EMs无关[18]。由此推测IL-12B与卵巢EMs存在相关性，但是Zhao等[18]研究缺少对正常女性子宫内膜IL-12B mRNA含量的比较，未来需要更严密的试验设计以得出更科学的结论。IL-12 p40蛋白在子宫内膜组织中的表达水平及细胞定位有待进一步的免疫化学分析，从而为以后EMs的治疗提供潜在的靶点和方向。

6 与EMs DNA甲基化有关的基因

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰，主要发生在胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（CpG）二核苷酸丰富的区域，称为CpG岛，其中胞嘧啶核苷酸由DNA甲基转移酶转化为5′-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化在许多基本的细胞活动中发挥重要作用，包括基因组调控、细胞生长发育和组织特异性基因表达模式的维持[19]。绝大多数基因启动子与CpG岛有关，CpG岛甲基化可能导致基因表达的改变，从而可能启动病理过程[20]。DNA甲基化过程的改变也被认为是EMs发生的可能机制之一。近年Tahiliani等[21]还发现了一种功能不同的DNA修饰，即羟甲基化。5mC在10-11易位（ten-eleven translation，TET）家族蛋白的氧化作用下生成5-羟甲基胞嘧啶（5hmC），其在中枢神经系统中最丰富，也存在于子宫内膜等其他组织，参与EMs相关基因表达的调控[22-23]，提示其在EMs的发生、发展中可能发挥一定作用。相对来说，EMs DNA甲基化的研究较少，而DNA羟甲基化的研究更少，而且各个研究结果之间差异显著，且大部分不能被重复验证[19]。未来需要进一步研究明确DNA甲基化和羟甲基化在EMs发病中的作用，为EMs的诊断和治疗提供帮助。

7 GWAS

GWAS已经确定了11个独立的SNPs与EMs有关，分别是位于染色体9p21.3上CDKN2BAS中的rs10965253、染色体2q23.3上的rs1519761、染色体1p36.12上WNT4附近的rs7521902、染色体2p25.1上GREB1中的rs13391619、染色体2p14上的rs4141819、染色体6p22.3上ID4附近的rs7739264、染色体7p15.2上的rs12700667、染色体9p21.3上CDKN2B-AS1附近的rs1537377、染色体12q22上跨膜连接蛋白编码基因（VEZT）附近的rs10859871、染色体4q12上KDR附近的rs17773813[24]和染色体9p22上TTC39B中的rs519664。Sapkota等[25-26]报道发现一个新的EMs易感基因，位于染色体2q13上IL-1A中的rs6542095。除此之外，Sapkota等[27]通过GWAS还发现5个新的基因组[CCDC170、SyNE1、卵泡刺激素β亚基（FSHB）、FN1和7p12.3]区域内或附近包含的EMs易感位点。

染色体12q22上与EMs相关的SNPs使来自血液和子宫内膜的VEZT的表达增加。KDR基因编码血管内皮生长因子受体2，促进内皮细胞的增殖、转移和分化[28]。染色体2p25.1位点，包含雌激素应答调节基因GREB1，其首次发现于乳腺癌细胞和组织中。有研究证实了GREB1与继发性EMs发病风险的相关性[27]。雌激素受体A（ERA）对GREB1转录的调控是通过位于基因上游20 kb的3个雌激素应答元件（ERE）介导的。此外，GREB1作为雌激素受体转录复合物的重要组成部分可能影响EMs病变部位的雌激素水平[29]。

GWAS为EMs的研究提供了一种新的选择，由GWAS发现的EMs遗传变异的比例增加了一倍以上。研究发现，在类固醇激素信号和功能中发挥重要作用的基因与EMs的发生、发展具有相关性[27]。将来还需要更大样本的研究验证GWAS发现的EMs易感位点在EMs发生、发展中所发挥的具体作用。

8 结语

综上所述，已有研究发现炎症相关基因、癌前病变相关基因、免疫相关基因和CYPs家族相关基因等在EMs的发生、发展中扮演一定角色，越来越多证据表明遗传因素在EMs的发病中起重要作用，但是EMs的发生是环境和遗传因素共同作用的结果，涉及复杂的生理病理变化，其具体的发病机制尚不完全清楚。虽然本文从遗传学角度对EMs的发病机制进行了总结，但尚不全面，不论是GWAS还是单个基因的研究都有其局限性，对其中复杂的生理病理变化不能完全详尽，未来需要更大样本、更多人种的广泛研究，可以采取国际间多中心合作的方式并将研究方法与不断进步的科学技术相结合，以得出更准确的结论，从而为EMs的诊断和治疗提供理论依据。