局部高雌激素在子宫内膜异位症发病机制中的作用

程冀妍，陈喆，江春花综述 曹颖审校

子宫内膜异位症是子宫内膜间质及腺体生长在子宫外其他组织或器官，如腹壁、卵巢、宫骶韧带等部位，引起以进行性痛经、慢性盆腔痛、性交困难、不孕等为主要临床表现的一种疾病。严重的子宫内膜异位症可导致盆腔解剖结构改变，形成广泛粘连。该病在育龄期女性中的患病率可达1%～6.8%[1-2]，甚至更高，严重影响了育龄期女性身体健康及生活质量[3]。虽然子宫内膜异位症发生的病理机制尚未阐明，但大量的流行病学及临床研究均表明，子宫内膜异位症是一种雌激素依赖性疾病。雌二醇(estradiol, E2)具有促进异位病灶细胞黏附、侵袭、增殖，抑制凋亡，维持炎性反应的作用[4-6]。现阶段的药物治疗，主要以降低循环中雌激素水平为主，其带来的不良反应限制了药物的长期应用[7]。更有研究表明，腹膜型及深部浸润型子宫内膜异位症病灶局部雌激素水平不随月经发生周期性变化[8]，子宫内膜异位症患者异位病灶中雌激素水平升高，而血液循环中雌激素水平并未升高[6]，以上均说明局部雌激素代谢在子宫内膜异位症的发生发展中起着重要作用。子宫内膜异位症理想治疗方案为靶向抑制病灶局部产生的雌激素，因此充分认识病变局部的雌激素代谢及其作用，可能为研究新的子宫内膜异位症治疗药物提供思路。

1 异位病灶中雌激素的来源

绝经期前女性体内雌激素主要来源于卵巢，卵泡膜细胞在各种酶的催化作用下，将血液中的胆固醇转化为雄烯二酮和睾酮。芳香化酶是雌激素的主要合成酶，在排卵前其将雄烯二酮转化为雌酮(estrone， E1)，将睾酮转化为E2。除卵巢外，一些非性腺器官和组织，如外周皮肤和脂肪组织也可将肾上腺分泌的雄烯二酮转化为E1，E1还可在类固醇脱氢酶的作用下转化为E2。异位内膜间质细胞自身也可合成雌激素，且合成能力较在位内膜、正常内膜明显增强[9]。因此异位病灶中的雌激素来源有4种：(1)排卵前卵泡分泌的 E2随血液循环进入异位组织；(2)排卵期卵泡破裂，卵泡液中的E2直接进入腹腔；(3)周围组织如脂肪、皮肤、骨骼肌等，通过旁分泌和自分泌生成雌激素；(4)异位内膜间质细胞将胆固醇转化为 E2，经旁分泌作用于异位病灶[4]。

2 病灶局部雌激素水平升高

相较于血清中E2、E2/E1比值的周期性变化，异位病灶中的 E2 及 E2/E1比值远高于同期血清，且不随月经周期而改变，E2始终是异位病灶微环境中的优势激素[8]。大量基因组学研究发现[10-12]，在异位组织中多种性激素受体及参与性激素合成代谢的酶基因表达失调，如雌激素受体α(estrogen receptor alpha， ERα)表达下调，ERβ表达上调，雌激素合成相关酶如芳香化酶、17β羟化类固醇脱氢酶(17beta-hydroxysteroid dehydrogenase,17β-HSD)基因表达增加。一种高雌激素依赖性基因Cyr61在子宫内膜异位症患者的在位内膜及异位病灶中表达上调[13]。此外，在雌激素刺激下，子宫内膜下肌层的蠕动波显著增强。子宫内膜异位症患者外周血中雌激素水平正常，其子宫肌层蠕动波却增强，与控制性超促排卵卵巢过度刺激时类似[14]。以上证据均表明，在子宫内膜异位症病灶局部存在高雌激素环境，其与病灶组织微环境对雌激素合成代谢的调控密切相关，减少异位病灶微环境中 E2合成对于治疗子宫内膜异位症具有重要意义。

3 局部高雌激素形成机制

芳香化酶是将雄激素转化为雌激素的限速酶，其在正常子宫内膜中不表达，在子宫内膜异位症患者异位内膜及在位内膜中均高表达，这是导致异位病灶雌激素合成增加的重要原因[4]。芳香化酶可将卵巢及肾上腺来源的雄烯二酮转化为E1，E1在17β-HSD作用下被转化为E2。环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)类似物或前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)能够上调异位内膜间质细胞中芳香化酶的表达，而PGE2的合成由环氧合酶2(cyclooxygenase type 2, COX-2)所调控。此外，PGE2能够上调性激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, StAR)表达，后者能够促进胆固醇进入线粒体合成性激素[15]。以上研究表明炎性反应环境能够有利于异位病灶合成E2。类固醇生成因子-1 (steroidogenic factor-1, SF-1) 在正常子宫内膜腺体和间质细胞中几乎无表达，在异位内膜间质细胞中高表达，SF-1与芳香化酶及StAR基因的启动子区结合，可激活上述基因转录[16]。另有研究认为异位内膜间质细胞中上游刺激因子2(upstream stimulatory factor 2, USF2)及转录因子21(transcription factor 21，TF21)表达明显高于在位内膜间质细胞，USF2与TF21能够协同作用,与SF-1基因上游的E-box元件相结合，从而激活SF-1转录[17]。过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1 ( peroxisome proliferator-activated receptor γ coactiva-tor-1,PGC-1) 是一种调节类固醇合成的转录共激活剂，在卵巢子宫内膜异位囊肿中高表达，可以激活芳香化酶的转录活性。由腹腔巨噬细胞和异位病灶产生的主要致炎因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)可以激活异位内膜间质细胞中PGC-1α转录[18]，这一发现也证明病灶局部炎性反应环境与高雌激素状态密切相关。

4 局部高雌激素对子宫内膜异位症发生发展的影响

雌激素通过与雌激素受体(estrogen receptor，ER)结合发挥生物学作用。ER存在于细胞核、细胞质及细胞膜上。雌激素激活核受体ER后，能够激活多种基因转录。此外，雌激素还可以与细胞质及细胞膜上的ER或G蛋白偶联雌激素受体1(G-protein coupled estrogen receptor 1, GPER)结合，通过非基因组方式发挥作用[19]。ERα和ERβ是2种最经典的雌激素受体。在正常子宫内膜中，以ERα占主导，特别是子宫内膜增殖主要依赖ERα的作用。子宫内膜异位症病灶中呈现ERα表达下调，ERβ表达上调的表现，ERα/ERβ的比值下降[20-21]。在异位内膜间质细胞中ERα表达下调与3′端附近启动子高甲基化有关。此外，在卵巢子宫内膜异位囊肿间质细胞中，ERβ可以直接抑制ERα表达。然而在异位内膜间质细胞中，ERβ启动子CpG岛的甲基化程度很低；正常内膜间质细胞中，该段序列呈现高甲基化[20]。病灶局部高雌激素及雌激素受体的变化，使异位组织细胞在增殖、凋亡、黏附、侵袭、血管新生、炎性反应等诸多方面异常，有利于子宫内膜异位症的发生发展。

4.1 雌激素对异位病灶细胞增殖及凋亡影响 E2诱导ERβ在RAS样雌激素调节生长抑制因子(ras-like and estrogen-regulated growth inhibitor, RERG)基因启动子区域富集，促进其转录。PGE2介导蛋白激酶A可以使RERG磷酸化并发生核转位，从而诱导异位内膜细胞增殖[21]。ERβ还可抑制由肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)诱导的凋亡。凋亡信号调节激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1,ASK1)是TNF-α诱导凋亡的关键蛋白，异位病灶中ERβ与ASK1相互作用，从而抑制凋亡发生。应用ERβ特异性抑制剂PHTPP能够显著抑制子宫内膜异位症模型小鼠异位病灶生长[22]。

4.2 雌激素对异位内膜细胞上皮间质转化的影响 Sampson经血逆流学说被广泛接受，即月经期破碎的子宫内膜组织通过输卵管逆流进入腹腔，黏附并种植形成异位病灶。在此过程中，上皮间质转化(epithelial-to-mesenchymal transition， EMT)可能是实现内膜异位种植的关键环节[23-24]。EMT是指上皮细胞失去细胞骨架和细胞间接触的极性，具备了更强的迁移及侵入能力，向高运动性的间充质细胞转化。在子宫内膜异位症患者的腹膜异位病灶及周围腹膜组织中，上皮细胞标志物表达下调而间叶细胞标志物表达上调。随着腹膜间皮细胞的EMT改变，破碎的子宫内膜更容易黏附于腹膜基质，开始异位生长[25]。细胞质中大量丰度的β-catenin可以发生核转位，激活EMT过程中多种蛋白的基因转录。而雌激素作用下ER能够与β-catenin的雌激素反应元件结合，启动β-caternin转录[26]。因此，雌激素可能通过上调β-catenin的表达促进异位内膜细胞EMT进程。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor， HGF)是激活EMT信号的重要蛋白，有研究证实雌激素能够促进卵巢子宫内膜异位病灶细胞中HGF基因转录，并上调多种间质细胞标志蛋白的表达，促进细胞迁移[27]。此外，子宫内膜细胞在迁移和侵袭过程中发生组织重构时，需要破坏细胞外基质。基质金属蛋白酶(matrix metallopeptidases，MMPs )在腹膜组织破坏及子宫内膜异位生长中发挥重要作用。雌二醇干预下，异位内膜间质细胞中MMP9的表达上调[28]。以上研究说明雌激素在子宫内膜迁移、黏附、侵袭种植过程中发挥着重要调节作用。

4.3 雌激素促进血管生成 与其他组织相比，子宫内膜的血管生长呈现复杂的周期性变化。增殖期雌激素促进血管增殖，分泌期孕激素促进血管成熟[29]。异位病灶在腹腔种植成功后，其进一步生长需要依赖血管新生，这一过程需雌激素的参与。与正常仓鼠相比，去势后仓鼠子宫内膜异位症病灶血管化程度低，说明性激素能够促进异位病灶血管新生[30]。体外实验表明，雌激素作用下，血管内皮祖细胞的迁移和成管能力增强[31]。雌激素可以上调β-caternin转录，β-caternin的稳定表达激活了Wnt/β-catenin 信号通路，后者能够直接促进血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)转录[26]。

4.4 雌激素促进炎性反应发生 子宫内膜异位症被认为是一种慢性炎性反应。大量证据表明，在异位病灶及子宫内膜异位症患者腹腔液中，巨噬细胞数量增加[32]。有研究认为，病灶局部及腹腔液中巨噬细胞以ERβ表达为主[33]。在雌激素干预下，脊髓背角神经节中趋化因子(C-C基序)配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL-2]、集落刺激因子1(colony-stimulating factor-1，CSF-1)基因表达增加，从而促进巨噬细胞的募集、生存及活化，被认为是神经源性炎性反应的关键环节。随着巨噬细胞数量的增加，腹腔液中TNFα、IL-6、IL-1β等促炎因子表达增加。此外，雌激素能够激活COX-2基因转录[34]。而COX-2是PGE2合成过程中必不可少的催化酶，花生四烯酸在COX-2催化下转化为前列腺素G2，后者在PGE2合成酶作用下转化为PGE2。一项在人胎盘绒毛血管内皮细胞中的研究表明，雌激素受体β(ERβ)为COX-2表达所必需[35]。因此有学者推测，在异位病灶中，E2激活COX-2转录的过程至少有一部分需要通过介导ERβ来完成。由此看来，炎性介质PGE2通过激活StAR、芳香化酶转录，促进E2合成；E2与ERβ结合后激活了COX-2转录，又能够促进PGE2的产生。因此在异位病灶中形成了一个炎性反应—雌激素相互作用的恶性循环，被称为 PGE2-E2正反馈环[4,36]。

5 小 结

综上所述，子宫内膜异位症是一种雌激素依赖性疾病，病灶局部高雌激环境是子宫内膜异位症不容忽视的病理改变，其形成与病灶局部慢性炎性反应状态息息相关。高雌激素微环境可促进子宫内膜异位组织增殖、黏附、侵袭、血管生成过程，是组织异位种植的基础；有利于慢性炎性反应状态的持续，为病变的进展提供条件。异位病灶高雌激素微环境又几乎不受循环中雌激素变化的影响，因此降低病灶局部雌激素水平可能是制约子宫内膜异位症药物疗效提高的难点。高雌激素环境与慢性炎性反应状态相互影响，以炎性反应为靶点的药物研究可能会成为子宫内膜异位症治疗药物研发的重点。