上皮-间质转化在子宫内膜异位症发病机制中的作用

马雪松，张宗峰

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是一种慢性炎症性、雌激素依赖性的良性妇科疾病，其特征是在宫腔外的其他部位存在功能性子宫内膜组织（间质和腺体）。EMs发病率约为10%～15%，其临床症状通常与慢性盆腔疼痛和不孕症等相关，严重影响着广大女性的身心健康及生活质量[1]。有研究表明，所有EMs病变的形成具有相同的共性，那就是重复组织损伤和修复，最终导致纤维化[2]。关于EMs发病机制最广为接受的是经血逆行和种植理论[3]，最近这一理论的一个新发现表明上皮-间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）可能是其发病机制之一。上皮细胞发生EMT后不再为基底层和管腔间隙之间提供片状保护屏障，由于缺乏间皮屏障，子宫内膜细胞很容易黏附在腹膜基质上，最后形成EMs病变。同时有学者发现在腹膜和卵巢EMs病变中，上皮细胞的上皮表型表达缺失，而间质细胞标志物表达上调。此外，对Sampson的经血逆流假说的一个补充研究发现EMT在EMs的发生发展中起关键作用，当细胞脱离细胞外基质（ECM）或黏附在不合适的位置时，细胞会死亡，这就是所谓的失巢凋亡（Anoikis），但EMT存在一个与失巢凋亡对抗性相关的特征，这有助于异位病变的扩散[4]。此外，Matsuzaki等[5]提出在泌尿生殖系统发育过程中，来自中胚层的子宫内膜细胞发生间质-上皮转化（MET），由于其间质来源的一些印迹被保留下来，子宫内膜上皮细胞可能倾向于通过EMT恢复到原来的状态。

近年来EMT的研究主要集中在肿瘤领域，而其在EMs中的研究甚少。到目前为止，大多数研究都没有解释阐明EMs究竟发生哪种类型的EMT，在现有文献研究的基础上，推测可能有两种类型参与其中。另外，缺氧和雌激素这两种刺激信号可通过不同的途径激活EMT过程，促进EMs的形成。这些途径涉及许多细胞因子和细胞转导通路，最终导致细胞增殖和迁移。现从EMT类型、刺激信号、细胞因子及信号转导通路方面综述EMT在EMs发病机制中的重要作用。

1 参与EMs发病机制的EMT类型

EMT是在人的整个生命过程中起着至关重要作用的生理过程，除了在胚胎发育中促进各种组织的生长发育外，在机体成年后还负责伤口愈合和组织再生，同时伴随着一系列细胞结构和行为上的复杂变化。现通常将其分为3种不同的生物亚型：①1型EMT发生在脊椎动物和无脊椎动物的胚胎发育过程中，主要参与组织和器官的生成，这是一个正常的生理过程，与其他异常功能（如炎症、纤维化或侵袭）无关；②2型EMT通常发生在慢性创伤或炎性损伤的反应中，将会导致组织纤维化和其他组织器官的破坏；③3型EMT被认为是肿瘤转移的主要发生机制并伴随诱导血管生成，可强烈促使肿瘤细胞发生一系列具有转移级联特征的程序。调控这3种EMT类型的详细机制尚不清楚，但其功能差异是显著的。

如前所述，EMs是一个重复的组织损伤和修复过程，其组织学特征是病变周围存在密集的纤维组织[1]，这在深部浸润型子宫内膜异位症（DIE）中表现更为显著，其中约10%~15%的患者会形成致密瘢痕[6]。EMs一直被认为是一种炎症性疾病，研究显示在大量EMs患者中存在免疫反应失调的情况[7]。因此推测2型EMT可能通过参与慢性炎症反应促进EMs的纤维化过程。此外，EMs区别于其他良性疾病的最大特点之一是3型EMT诱导的类似恶性转移能力，这种能力通常与血管生成有关，其可以促进内皮功能、血管通透性及动物实验中EMs的发展[8]。因此，仅仅关注EMs的部分特征来制定有效的治疗方法是不够的，还需要进一步研究EMs不同阶段所发生不同类型的EMT。

2 EMs相关EMT分子发病机制

2.1 EMs的刺激信号

2.1.1 缺氧信号 暴露在缺氧环境下的细胞转录反应改变会引起缺氧诱导因子（HIFs）的表达升高。HIF-1是细胞对缺氧反应最具特征的调节因子，由HIF-1α和HIF-1β亚基组成。与稳定表达的HIF-1β亚基相比，HIF-1α亚基的表达和活性受细胞内氧浓度的精确调控。在正常内膜、在位及异位内膜组织中，均可观察到HIF-1α的过表达及与EMT相关的形态学改变，同时在健康内膜和在位内膜组织中，缺氧和缺血状态均可诱导子宫内膜细胞发生EMT[9]。根据经血逆流假说，推测子宫内膜上皮细胞可能适应种植过程中的低氧等特殊微环境，发生EMT从而导致侵袭能力增强，促进异位病变的发生。但这一过程同时需要血管生成，这是EMs中缺氧诱导的最基本过程。血管内皮生长因子（VEGF）在EMs患者在位和异位内膜组织中均呈强阳性表达，且腹腔液中的表达水平增高，VEGF/NRP-1（血管内皮生长因子/神经纤毛蛋白1）轴可能与EMT增强和转移过程中核因子 κB（NF-κB）和 β-catenin 信号转导有关[10]。继HIF-1α和VEGF依赖的信号通路之后，也有研究报道活性氧簇（ROS）可刺激发生EMT过程并增强多种人类恶性肿瘤细胞的侵袭能力。在EMs细胞中发现较强的内源性氧化应激反应，可能导致ROS的产生增加和过氧化氢酶水平降低[11]。赖氨酸氧化酶亚型（LOX和LOXL2）也被认为是缺氧EMT的调节因子，其可能通过与某些转录抑制因子相互作用而增强上皮细胞的可塑性。研究发现，LOX在EMs病变组织中的表达高于正常子宫内膜[12]，而与EMT相关的其他因子，如肝细胞生长因子（HGF）、NF-κB、Tswist1和转化生长因子β（TGF-β）在缺氧条件下表达也被上调[11]。Notch信号通路还通过增加细胞运动性和侵袭性参与缺氧诱导的EMT过程。

2.1.2 雌激素信号 EMs作为一种激素依赖性疾病，受雌激素的密切调控，与正常子宫内膜相比，EMs病变存在雌二醇合成上调和失活水平低下的现象。雌激素受体有2种亚型——ERα和ERβ，每种ER亚型在EMs组织中均有其独特的表达模式。在女性生殖系统中，ERα主要在子宫中表达，而ERβ主要在卵巢中表达。以往的研究认为无论是卵巢还是腹膜，ERβ的表达均高于ERα，这在许多EMs动物模型中也有类似的发现。但最近的一项研究表明，与正常子宫内膜相比，卵巢EMs病变组织中ERα的表达增高[13]。这些错综复杂的研究结果表明，学者们需要进行更详细地研究以了解ER在EMs进展中的确切作用机制。

ERα可直接与HGF启动子结合，诱导子宫内膜上皮细胞发生EMT，还可通过激活Snail和Slug的启动子活性从而使其表达上调[14]。没有直接的证据表明ERβ可以调节EMs细胞发生EMT。但在其他疾病，特别是恶性肿瘤组织中，ERβ的表达通常与EMT的发生、发展呈负相关。例如，在三阴性乳腺癌中，ERβ与调节转移基因的启动子结合可抑制突变型p53的转录活性[15]。在基底样乳腺癌细胞中，EMT的抑制与ERβ介导的miR-200a/b/429上调和ZEB1和SIP1的抑制相关，最后导致E-cadherin的表达增加[16]，但ERβ并不是在所有条件下都抑制EMT过程，如在肺腺癌中[17]。

缺氧和雌激素是在EMs病变中发现的2种主要刺激信号，两者都可通过各种途径参与EMT形成过程。由于在多数肿瘤病变中存在缺氧环境，对缺氧在EMT中的研究比对雌激素信号的研究更广泛，但雌激素高表达是EMs的独特特征，因此对雌激素的研究将为EMs的治疗提供更有效的途径。

2.2 EMs中参与EMT的相关信号分子及信号通路

2.2.1 EMs中参与EMT的相关信号分子 EMT的特征是上皮细胞表型的缺失、间质特性的获得、基底膜的破坏以及细胞移动性和侵袭性的增强，这些变化通常是由各种细胞信号分子所驱动。EMT相关的分子变化包括 E-cadherin、Desmoplakin、Mucin-1、occludin和claudin等上皮标志物的表达缺失，以及获得N-cadherin、平滑肌肌动蛋白、vimentin和纤维连接蛋白等间质细胞特性，这些分子变化都与细胞功能改变相关，如迁移增强、侵袭增强和凋亡抵抗等。参与EMT的关键调节因子还包括转录因子，如具有锌指结构的 Snail家族 （Snail、Slug、Smuc）和δEF1家族（SIP1/ZEB1和 δ/ZEB2），以及碱性螺旋-环-螺旋因子Twist和E12/E47。除Twist外，这些转录因子均与E-cadherin启动子上的E-盒位点直接结合从而抑制E-cadherin的表达。微小RNA（miRNA）也与这些转录的调控网络紧密相关，例如miR-200家族成员可使细胞维持上皮状态，还通过抑制ZEB1和ZEB2来阻碍EMT进程，反之，miR-200家族成员在转录水平上受ZEB因子和Snail1的抑制，从而形成一个双向负反馈环，使细胞保持在上皮或间质状态[18]。此外，p53可通过诱导miR-34a/b/c的表达上调来抑制Snail1和Snail2，反之，Snail1和Snail2在转录水平上抑制miR-34a/b/c[19]。这些负反馈通路调控着细胞的转变方向，很好地解释了EMT过程的复杂性。

2.2.2 促进EMs发生的EMT主要信号通路

2.2.2.1 TGF-β/Smad信号通路 在EMT众多诱导因子中TGF-β一直备受关注，主要是其在诱导恶性肿瘤相关EMT中的作用。TGF-β与其级联受体TGFβRⅠ和TGFβRⅡ结合发生磷酸化，激活Smad2/3。Smad2/3可以与Smad4形成三聚复合体并易位至细胞核，最终调节相关基因转录。Smad可激活转录因子，如 Snail1、Snail2/Slug、ZEB1、ZEB2、E12/E42 和Twist1，最终导致桥粒丢失，细胞间紧密连接丧失，并获得间质表型。TGF-β也可诱导非Smad信号通路，导致RhoGTPases、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇 3激酶（PI3K）-蛋白激酶 B（Akt）-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路的激活[20]。这些非Smad信号通路通常与Smad介导的基因表达相互协作，调节Smad的稳定性和活性。

在EMs患者的病灶中经常可以观察到腹膜、血清及腹腔液中TGF-β表达增加，这显示其在EMs的建立或维持中可能具有关键作用[21]。TGF-β1能抑制腹腔液中自然杀伤（NK）细胞活性，同时促进卵巢EMs的血管生成和细胞增殖。在腹膜间皮细胞中TGF-β1还可激活VEGF-A的表达，以维持病变的血管化[22]。在动物模型中，与野生型小鼠相比，缺乏TGF-β1的小鼠腹膜EMs病灶更少、更小[23]。但有关TGF-β1浓度升高是如何导致EMs的详细机制尚不清楚。

最新的研究发现，TGF-β信号启动的多功能转录因子OCT4通过刺激子宫内膜细胞迁移，进而调节TGF-βⅠ/TGF-βRⅠ诱导的EMs生长。在人EMs基质细胞中，TGF-β1呈剂量依赖性地上调OCT4、SNAIL和N-cadherin的基因和蛋白水平，而沉默内源性OCT4可显著抑制TGF-β1诱导的Snail和N-cadherin的表达[24]，这提示TGF-β与OCT4之间协同作用可能参与EMT进程，促进EMs发展。

此外，TGF-β一直被认为是纤维化的主要调节因子，如TGF-β1/Smad3诱导的EMT和成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化可导致胶原合成增加、细胞收缩力增强和平滑肌化生（SMM）。腹膜纤维化组织中同时存在的另一个过程是间皮向间质的转化（MMT），即腹膜腔内的间皮细胞（MCs）在病理条件下可转化为肌成纤维细胞。在小鼠模型中，阻断TGF-β的表达将导致与间质细胞转化相关的分子标志物表达下调，显著降低腹膜粘连度[25]。

2.2.2.2 Wnt/β-catenin信号通路 其广泛存在于EMs等多种疾病的发生、发展中。β-catenin是一种重要的细胞信号转导因子，与T细胞因子/淋巴增强子结合因子（TCF/LEF）家族的转录因子结合，募集共激活剂（BCL9、CBP/300、Pygo等）来启动下游靶基因的转录[26]。正常情况下，胞质中β-catenin水平受到GSK-3β磷酸化的严格调控，并通过泛素途径使其降解。Wnt-1/3可抑制GSK-3β的磷酸化，从而阻止β-catenin进入泛素化途径，形成β-catenin池。游离β-catenin可以重新定位到细胞核中，激活转录因子LEF-1/TCFs，从而诱导细胞发生EMT。

许多研究揭示了Wnt信号通路与EMs的关系，在EMs组织中发现高表达的Wnt7A，这可能会影响细胞存活，促进分散的子宫内膜细胞种植，从而增强EMs的形成。异位间质细胞分泌Wnt2增加可通过Wnt2/β-catenin信号通路激活上皮细胞的生长[27]。与TGF-β一样，Wnt/β-catenin信号通路在EMs中的另一个作用是诱导纤维化，阻断Wnt/β-catenin通路后，EMs间质细胞中α-SMA、Ⅰ型胶原和纤维连接蛋白等肌成细胞标志的表达降低。TGF-β/Smad和Wnt/β-catenin在EMT和纤维化过程中还存在协同作用，在肾小管上皮细胞中，硫化氢可通过Wnt/βcatenin通路抑制TGF-β1诱导的EMT过程[28]。TGF-β还可通过依赖p38的方式使Wnt拮抗剂Dickkopf-1的表达下调，在纤维变性疾病的发病机制中，两种途径的相互交叉发挥了重要作用[29]。SOX-2作为EMs的标志物，参与了TGF-β和β-catenin的网络，SOX2可抑制TIF1γ的表达，从而促进TGF-β诱导的EMT和细胞侵袭，还能降低E-cadherin的表达，进而降低β-catenin复合物的结合能力，最终导致细胞核中的Wnt信号元件可以募集更多的β-catenin来激活下游靶蛋白[30]。EMT的复杂过程要求学者们从网络的角度来看待信号转导，Wnt/β-catenin与其他EMT通路的关系还有待进一步研究。

3 结语

EMT现象一直普遍存在于EMs病变中，并在EMs侵袭和纤维化中发挥重要的作用，但其具体的分子生物学机制及作用途径仍然没有阐明。本文笔者推测可能有2种不同类型的EMT参与了EMs的发生发展过程，并综述了EMT刺激信号、相关的信号分子及信号通路，这可能为抑制EMs细胞的运动性和侵袭性提供新的治疗途径和方式。进一步研究EMT在EMs发生、发展中的重要作用及确切机制，对于临床治疗EMs提供新的思路和干预手段有着至关重要的作用。