盆底器官脫垂分子生物學(xué)發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

鄧志敏，代芳芳，程艷香

盆腔器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)是中老年女性常見的婦科疾病，研究表明大約30%～50%的女性會出現(xiàn)POP，且隨著年齡增長，患病風(fēng)險(xiǎn)增加?？梢灶A(yù)見，隨著人口的老齡化，POP對女性患者和醫(yī)療系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)將越來越重[1]。POP是一種多病因疾病，流行病學(xué)研究表明，POP與年齡、體內(nèi)激素、長期腹壓增加和產(chǎn)科因素(如產(chǎn)次、嬰兒體重、會陰側(cè)切等)密切相關(guān)[2]。然而，這些并不能完全解釋POP的病因，越來越多的研究者認(rèn)為，POP是在環(huán)境因素和遺傳因素共同作用下發(fā)生發(fā)展的[3]。公認(rèn)的是POP是一個多因素多環(huán)節(jié)共同作用的復(fù)雜病理過程，雖然它的發(fā)病機(jī)制依舊不明確，但是隨著技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)今這方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，本文主要從盆底組織細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的合成及代謝、盆底的神經(jīng)損傷和氧化應(yīng)激、雌激素受體、HOXA11、易感基因等方面對POP的分子生物學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為今后的研究者提供思路和方向。

1 盆底結(jié)締組織與盆腔器官脫垂

女性盆腔器官的支持結(jié)構(gòu)主要由盆底神經(jīng)、肌肉、韌帶等結(jié)締組織組成，其中成纖維細(xì)胞可分泌ECM，結(jié)構(gòu)蛋白(膠原蛋白和彈性蛋白)是ECM主要成分之一。他們在合成和降解之間保持平衡，構(gòu)成結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)，若網(wǎng)絡(luò)平衡破壞對盆腔器官的支持會減弱，并最終導(dǎo)致POP。

1.1 膠原蛋白

人體可以合成28種膠原，盆腔結(jié)締組織內(nèi)以I、III、V型為主，I型最多。既往研究發(fā)現(xiàn)POP患者中膠原總量減少、I/III型膠原比例降低、III型膠原增多，近年來研究者開始深入了解膠原蛋白的合成與代謝。

膠原蛋白合成方面，多功能細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor beta,TGF-β)處于中心地位，它廣泛調(diào)節(jié)免疫功能、胚胎發(fā)育、ECM合成和降解等生理過程。Mauviel[4]證明TGF-β能抑制金屬蛋白酶和ECM降解。在腎纖維化和肺纖維化模型的研究中發(fā)現(xiàn)TGF-β1能使ECM過度沉積，導(dǎo)致纖維化[5-6]。這提示TGF-β，尤其是TGF-β1的下調(diào)可能是POP的病因之一。

膠原蛋白代謝方面，基質(zhì)金屬蛋白酶家族(Matrix metalloproteinase,MMPs)中的MMP2和MMP9受到最大關(guān)注。Ma等[7]發(fā)現(xiàn)在機(jī)械應(yīng)變后，MMP2和MMP9的mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著升高，金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)和ECM表達(dá)水平顯著降低，猜測低水平的TIMPs無法結(jié)合MMPs并阻斷ECM降解，MMPs和TIMPs是ECM降解的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。Min等[8]發(fā)現(xiàn)MMP表達(dá)增高時抑制TGF-β1信號通路，影響膠原蛋白合成。Liu等[9]進(jìn)一步解釋，機(jī)械應(yīng)力抑制TGF-β/Smad信號通路，上調(diào)MMP2/9活性，抑制TIMP2合成，促進(jìn)ECM降解。然而，Johnston等[10]用TGF-β1治療心臟纖維化模型24小時后，TIMP2和MMP9轉(zhuǎn)錄水平均增加。出現(xiàn)上述分歧結(jié)果可歸因于方法、對象、活檢部位、樣本量的差異，目前多數(shù)結(jié)果支持Liu等[9]的觀點(diǎn)。盡管存在分歧，但這些研究都表明，MMPs可通過影響TIMP的表達(dá)和TGF-β1信號通路來影響膠原蛋白代謝。

綜上，膠原蛋白的合成和代謝之間此消彼長，它們通過TGF-β1和MMPs進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，一方面，MMPs抑制TGF-β1信號通路，抑制膠原蛋白合成，另一方面MMPs通過影響TIMPs和TGF-β1，促進(jìn)膠原蛋白降解，POP中膠原蛋白代謝異常是合成減少和降解增加的雙重結(jié)果。

1.2 彈性蛋白

彈性蛋白是提供彈性和反沖的組織，對于陰道抵抗機(jī)械應(yīng)變的能力非常重要，它的代謝異?？赡軐?dǎo)致盆底生物學(xué)功能改變，Ma等[7]證明機(jī)械應(yīng)變后，彈性蛋白含量降低，盆底組織對機(jī)械應(yīng)變的抵抗力減弱。婦女分娩時骨盆底的延長擴(kuò)張會導(dǎo)致彈性纖維的破壞，且絕經(jīng)后彈性蛋白酶會增加，而缺乏纖蛋白或賴氨酰氧化酶(lysyloxidase,LOX)的雌性小鼠在分娩后不久也出現(xiàn)了自發(fā)的POP。纖蛋白(Fibulin)家族屬于ECM彈性蛋白，包括Fibulin-1、2、3、4、5。Khadzhieva等[11]和Zhao等[12]的研究提示Fibulin-5(Fbln-5)在POP的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，F(xiàn)bln-5可以通過微纖絲幫助LOX樣蛋白(LOXL)正確定位，然后彈性蛋白原單體通過LOX交聯(lián)沉積在支架上并整合形成不溶的彈性纖維，說明Fbln-5是彈性纖維發(fā)育所必需的。POP小鼠子宮骶韌帶中Fbln-5和LOXL1的表達(dá)均降低且Fbln-5的表達(dá)與POP中的LOXL1呈正相關(guān)[12-13]。Khadzhieva等[11]則認(rèn)為Fbln-5與LOXL1之間無明顯關(guān)系。雖然研究數(shù)量有限且存在上述爭議，但毋庸置疑的是彈性纖維的穩(wěn)態(tài)依賴于彈性蛋白聚合物降解和再合成之間的平衡，F(xiàn)bln-5和LOXL1可協(xié)同導(dǎo)致彈力蛋白合成障礙，打破這種平衡，最終導(dǎo)致POP發(fā)生發(fā)展。

1.3 盆底神經(jīng)損傷和氧化應(yīng)激

通常認(rèn)為，經(jīng)產(chǎn)婦經(jīng)歷多次妊娠及陰道分娩后，盆底神經(jīng)易受損且損傷后修復(fù)功能差，盆底組織可發(fā)生嚴(yán)重去神經(jīng)病變、神經(jīng)肽生成和釋放減少、血流灌注不足、肌肉萎縮變性，這些病理過程促進(jìn)POP發(fā)生發(fā)展。盆底肽類神經(jīng)遞質(zhì)如血管活性腸肽(vasoactive intestinal polypeptide,VIP)和神經(jīng)肽(neuropeptide Y,NPY)的異常，NPY參與血液流動調(diào)節(jié)，VIP起神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)作用，常反映盆底神經(jīng)的損傷，可作為評估損傷程度的標(biāo)志。Shao和Dai發(fā)現(xiàn)POP患者中VIP、NPY蛋白表達(dá)下降，且與病情嚴(yán)重程度有關(guān)，他們認(rèn)為評估NPY可能可以預(yù)測POP的發(fā)病[14-15]。雖然VIP和NPY耗竭的潛在機(jī)制尚不清楚，但盆腔神經(jīng)損傷的神經(jīng)肽理論已被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)可。

在氧化應(yīng)激(oxidative stress,OS)方面，已證明POP患者存在明顯的DNA氧化損傷、脂質(zhì)過氧化和線粒體凋亡[16-17]，此外還有抗氧化酶表達(dá)減少、氧化和抗氧化平衡破壞、ROS水平增加、TGF-β1-CTGF通路下調(diào)，導(dǎo)致盆腔支持結(jié)構(gòu)發(fā)生功能障礙，這些提示OS參與了POP的病理過程[18]。Fang等[18]和Hong等[19]在探討機(jī)械因素在POP發(fā)病中的作用時發(fā)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力可激活磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3激酶(PI3K)/Akt信號通路，使ROS的產(chǎn)生和成纖維細(xì)胞的凋亡率顯著增加，線粒體膜電位明顯下降。而楊青等[20]發(fā)現(xiàn)ROS水平上調(diào)會改變ECM的成分，因此可以猜測機(jī)械應(yīng)變通過PI3K/Akt信號通路導(dǎo)致氧化還原不平衡，激活OS，接著影響細(xì)胞凋亡、TGF-β1信號通路和ECM的代謝，最終促進(jìn)了POP的進(jìn)程。

綜合神經(jīng)肽學(xué)說和OS兩個方面可知，機(jī)械應(yīng)力可以直接損傷盆底神經(jīng)減少神經(jīng)肽分泌，也可間接干預(yù)OS影響ECM的成分，這提示POP最重要的危險(xiǎn)因素可能是由分娩相關(guān)因素帶來的盆底損傷，如陰道分娩次數(shù)、會陰切口、胎兒體重、胎頭大小等。

2 雌激素受體與盆腔器官脫垂

盆底結(jié)締組織是雌激素作用的靶器官，現(xiàn)普遍認(rèn)為雌激素可影響結(jié)締組織代謝和功能，增加盆底肌肉力量，絕經(jīng)后，婦女體內(nèi)雌激素分泌迅速減少，結(jié)締組織被分解代謝后不能有效地修復(fù)，使得盆底結(jié)締組織力量變薄弱，生物力學(xué)功能被削弱，這是POP重要的發(fā)病機(jī)制。

一方面，絕經(jīng)前和絕經(jīng)后POP患者雌激素受體(estrogen receptor,ER)α蛋白表達(dá)均降低，且ER α蛋白表達(dá)與非編碼小分子RNA-221和222(mir-221、222)負(fù)相關(guān)[21]，ER αrs2228480是他們的靶基因，Chen等[22]證明有POP和無POP的女性在ER αrs2228480基因型分布上存在顯著差異，說明ER αrs2228480可能是POP的一個易感基因。Ward等[23]后來的Meta分析也證實(shí)了這一點(diǎn)。

另一方面，Tomaszewski等[24]發(fā)現(xiàn)ER可以刺激成纖維細(xì)胞表達(dá)III型膠原蛋白從而增強(qiáng)盆底組織的抗力，此外，LOXL1在盆腔器官的表達(dá)也受到激素的調(diào)節(jié)[13]，絕經(jīng)后雌激素的顯著降低也抑制了神經(jīng)支配，降低了NPY的分布[25]。

綜上所述，ER的基因多態(tài)性與POP顯著相關(guān)，雌激素也影響盆底組織的神經(jīng)分布，且通過LOXL1干預(yù)彈性蛋白的裝配。有研究者建議使用外源性雌激素治療或預(yù)防絕經(jīng)后婦女的POP，但是始終沒有足夠的證據(jù)支持該療法，根據(jù)2017年的循證臨床實(shí)踐指南，陰道雌激素及其替代品的使用對更年期女性泌尿生殖系統(tǒng)綜合征只有非常有限的改善[26]。因此，有必要對陰道雌激素及其替代品在絕經(jīng)后婦女POP治療中的有效性和安全性進(jìn)行全面系統(tǒng)的審查。可以窺見，ER和POP之間的關(guān)系網(wǎng)非常復(fù)雜，牽一發(fā)而動全身，還需要更多的研究數(shù)據(jù)才能構(gòu)建出相對全面的信號網(wǎng)絡(luò)。

3 HOXA11與盆腔器官脫垂

HOX是調(diào)節(jié)泌尿生殖道胚胎發(fā)育的重要轉(zhuǎn)錄因子，決定胚胎前后體軸的分化，包括HOXA、B、C、D，在POP中HOXA11受到最多關(guān)注。在2008年，Connell等[27]首次證實(shí)HOXA11為宮骶韌帶發(fā)育所必需的基因，POP患者宮骶韌帶中HOXA11、I和III型膠原表達(dá)均降低，MMP2表達(dá)升高。后來發(fā)現(xiàn)，HOXA11基因可通過抑制p53的表達(dá)來促進(jìn)細(xì)胞增殖，減弱細(xì)胞凋亡[7]，且具有促進(jìn)膠原沉積、抑制ECM降解的功能，在POP中起保護(hù)作用[28]。Jeon等[29]證明miR-30D和181A是子宮骶韌帶中HOXA11的重要轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子，可能是POP的潛在治療靶點(diǎn)。由于每個miRNA都可以結(jié)合并調(diào)控多個mRNA靶點(diǎn)，因此我們猜想HOXA11缺陷信號通路中可能涉及多個miRNA，但還需要更多的研究來證實(shí)這一猜想。

4 盆腔器官脫垂的易感基因

隨著對POP研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)雖然機(jī)械應(yīng)變是POP的重要危險(xiǎn)因素，但是大多數(shù)經(jīng)陰道分娩產(chǎn)婦并不出現(xiàn)有癥狀POP，且存在未產(chǎn)婦POP患者，這說明存在某種因素使在具有相同危險(xiǎn)因素前提下某類患者更可能患POP。Jack對10例POP患者進(jìn)行家族分析發(fā)現(xiàn)，POP的家族傾向性為不完全外顯性，父母均可遺傳，有患病親屬的人群患病危險(xiǎn)性是普通人群的5倍[30]，前文提到的ER αrs2228480已被認(rèn)可為POP的易感基因[21]。遺傳分析發(fā)現(xiàn)Ill型膠原蛋白α1(COL3A1)rs1800255存在時，POP發(fā)病概率大幅增加，還有COL1A1、MMPS(MMP1、3、9)、ERα和ERβ等基因也與POP相關(guān)[23]。但Cartwright等[31]總結(jié)與POP相關(guān)的基因后發(fā)現(xiàn)只有COL1A1rs1800012與POP顯著相關(guān)，這可能是由于研究人群及基因分析方式不同。目前迫切需要將這些基因獨(dú)立復(fù)制以證實(shí)他們與POP的關(guān)系，并且尋找新基因，開發(fā)新方法從基因?qū)用骊U明POP的發(fā)病機(jī)制。隨著研究的推進(jìn)和數(shù)據(jù)的增加，不僅可以建立完整的POP易感基因網(wǎng)絡(luò)，還將允許研究者用更復(fù)雜的分析方式評估基因的可能性和有效性。

由于POP的發(fā)病率逐年增加，越來越多的臨床工作者期望從根源上解釋POP的發(fā)病機(jī)制，以尋找最佳的臨床治療方案。當(dāng)前，基因表達(dá)譜芯片、生物信息學(xué)分析等技術(shù)不斷進(jìn)步，加深了大家對POP的了解，雖然POP的機(jī)制未完全明確且存在爭議，但肯定的是，POP是環(huán)境因素(分娩、衰老、雌激素水平降低等)與遺傳因素(易感基因)共同作用的結(jié)果，易感人群在環(huán)境因素作用下，盆底結(jié)締組織細(xì)胞內(nèi)外分子環(huán)境改變，導(dǎo)致POP發(fā)生發(fā)展，未來，多學(xué)科的綜合利用可能為研究POP發(fā)病機(jī)制帶來新突破和新思路。