TGF-β/Smads信號(hào)通路在常見(jiàn)婦科疾病中的研究進(jìn)展

申思晉，平毅

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001； 2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院婦產(chǎn)科，太原 030001)

多種婦科疾病的發(fā)生、發(fā)展與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路存在密切聯(lián)系。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/Smads信號(hào)通路是人體內(nèi)一條極為重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與了細(xì)胞增殖、分化和凋亡，并可影響體內(nèi)免疫系統(tǒng)的細(xì)胞識(shí)別功能，介導(dǎo)體內(nèi)多種生物學(xué)效應(yīng)，參與人體生長(zhǎng)、發(fā)育，并可維持人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。蛋白酶水解、機(jī)體損傷、細(xì)胞外酸堿環(huán)境改變均可導(dǎo)致TGF-β/Smads信號(hào)通路的異常激活，該通路激活導(dǎo)致的細(xì)胞異常增殖、分化及其對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的改變均可導(dǎo)致疾病的發(fā)生，且在疾病的發(fā)展過(guò)程中起重要作用[1]，該通路的激活常見(jiàn)于宮頸癌、卵巢癌、盆底器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)、多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)等多種婦科疾病[2-3]。目前，婦科疾病的常規(guī)治療方法為手術(shù)及藥物治療，但手術(shù)治療復(fù)發(fā)率高、預(yù)后較差，且缺乏早期診斷指標(biāo)，給臨床診斷及治療帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，因此TGF-β/Smads信號(hào)通路及其下游調(diào)節(jié)因子在婦科疾病中的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注?，F(xiàn)對(duì)TGF-β/Smads信號(hào)通路在婦科常見(jiàn)疾病中的研究進(jìn)展作予以綜述，以期為婦科疾病在分子細(xì)胞層面的診斷與治療提供新思路。

1 TGF-β/Smads 信號(hào)通路

人類(lèi)存在TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3三種TGF-β亞型，三者的同源性為84%～92%[1]，參與細(xì)胞增殖、識(shí)別、分化和凋亡等過(guò)程，并在人體發(fā)育及機(jī)體調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。人體中的TGF-β1首先與隱性相關(guān)肽、成熟的TGF-β蛋白和信號(hào)肽組成一個(gè)活性分子，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與反式高爾基體中進(jìn)一步加工，最終形成成熟的TGF-β，并與隱性相關(guān)肽以共價(jià)鍵形式形成復(fù)合體，以抑制其活性。蛋白酶水解、氧化應(yīng)激損傷中活性氧類(lèi)、酸性環(huán)境等均可破壞其共價(jià)形式，使其激活[1]。

TGF-β具有3種受體，其中 Ⅰ 型受體和 Ⅱ 型受體是一種糖蛋白，含有特殊的絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，其本質(zhì)為單通道跨膜受體，Ⅲ 型受體可增加兩者與TGF-β親和力[4]。Smads蛋白位于TGF-β/Smads信號(hào)通路下游，在該通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮重要作用，是該通路中的明星因子。Smads蛋白大致可分為三類(lèi)，①調(diào)節(jié)型 Smads(R-Smads)：Smad1、2、3、5、8；②共同通路型 Smads(Co-Smads)：Smad4；③抑制型Smads(I-Smads)：Smad6、7。TGF-β首先與Ⅱ型受體結(jié)合成為活化型，Ⅱ型受體具有持續(xù)的磷酸激酶活性，因而與Ⅰ型受體結(jié)合后，可使Ⅰ型受體激活?；罨蟮蘑裥褪荏w可以和Smad2、3或Smad1、5、8發(fā)生短效結(jié)合，并使其磷酸化。接下來(lái)，Smad2、3或Smad1、5、8從受體復(fù)合物中分離并與Smad4相互作用形成具有功能的異源寡聚體復(fù)合物，隨后進(jìn)入細(xì)胞核并對(duì)TGF-β超家族Smad依賴性信號(hào)途徑發(fā)揮調(diào)節(jié)或抑制作用[5]。

2 TGF-β/Smads 信號(hào)通路與婦科惡性腫瘤

2.1TGF-β/Smads信號(hào)通路與宮頸癌 宮頸癌患者占女性惡性腫瘤患者的15%，其發(fā)病率居我國(guó)婦科惡性腫瘤首位，是第二大女性惡性腫瘤，病死率居女性惡性腫瘤病死率的第四位，常見(jiàn)于中年女性，但近年來(lái)發(fā)病率及病死率逐漸增加，并呈年輕化趨勢(shì)[6-8]。高危型人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)持續(xù)感染是目前較明確的HPV相關(guān)宮頸癌的病因，但具體致病機(jī)制仍不明確。

在不同部位、不同類(lèi)型腫瘤中，TGF-β的作用隨腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展時(shí)期的不同而發(fā)生變化。在腫瘤形成早期階段，TGF-β主要發(fā)揮抑癌作用；在腫瘤形成晚期階段，可改變腫瘤組織細(xì)胞外基質(zhì)，通過(guò)促進(jìn)新生血管生成促進(jìn)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移，并通過(guò)對(duì)宿主產(chǎn)生較長(zhǎng)久的免疫抑制阻礙自然殺傷細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，促進(jìn)瘤體生長(zhǎng)[9-10]。在宮頸癌相關(guān)的研究中，TGF-β在宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅰ～Ⅲ級(jí)患者宮頸組織中呈低表達(dá)，而在宮頸癌組織中呈高表達(dá)，證實(shí)了其在不同階段腫瘤組織中的雙向調(diào)節(jié)作用[11]。此外，TGF-β與宮頸癌發(fā)生的高危因素——HPV感染密切相關(guān)。Peralta-Zaragoza等[12]發(fā)現(xiàn)，宮頸癌細(xì)胞中HPV16 E6、E7可能激活TGF-β的核心因子，使TGF-β1呈高表達(dá)。同樣，TGF-β1對(duì)HPV16 E6、E7的表達(dá)產(chǎn)生重要影響，Donalisio等[13]發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可減少HPV16 E6、E7的表達(dá)，并增加人體抑癌基因p53的表達(dá)，通過(guò)激活細(xì)胞周期抑制基因p21使細(xì)胞停滯于G1期。故推測(cè)，TGF-β可能通過(guò)與HPV感染中的關(guān)鍵致病蛋白相互作用，進(jìn)而影響HPV感染相關(guān)宮頸癌的發(fā)生與發(fā)展。

TGF-β信號(hào)通路自噬可能參與了宮頸癌的發(fā)生。Liu等[14]通過(guò)體外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探究無(wú)血清條件下TGF-β1對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(NIH3T3)的影響，結(jié)果顯示，TGF-β1可減弱無(wú)血清狀態(tài)對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的影響，并促進(jìn)癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞的形成，且TGF-β1通過(guò)調(diào)節(jié)自噬微管相關(guān)蛋白1輕鏈3β和自噬基因Beclin激活自噬。由此推斷，TGF-β/Smad自噬信號(hào)通路不僅通過(guò)促進(jìn)無(wú)血清條件培養(yǎng)下的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞增殖，還通過(guò)促進(jìn)癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞形成參與宮頸癌的發(fā)生與發(fā)展。

2.2TGF-β/Smads信號(hào)通路與卵巢癌 卵巢上皮性癌是女性生殖系統(tǒng)中死亡率最高的惡性腫瘤[15]，起病隱匿，早期癥狀不明顯，診斷率較低，目前卵巢上皮性癌患者的5年生存率為30%～40%[16-17]。卵巢癌的傳統(tǒng)治療方法包括手術(shù)治療和化療，隨著化療藥物在臨床的廣泛應(yīng)用，卵巢上皮性癌患者的化療藥物耐藥日趨嚴(yán)重，部分腫瘤細(xì)胞對(duì)兩種甚至多種化療藥物均耐藥，且復(fù)發(fā)性卵巢癌無(wú)法治愈，對(duì)卵巢癌的臨床治療及患者預(yù)后十分不利[18-19]。

卵巢癌早期診斷的特異性標(biāo)志物對(duì)于卵巢癌的早期診斷至關(guān)重要。隨著靶向治療對(duì)惡性腫瘤治療的顯著療效逐漸顯現(xiàn)，分子靶向治療可能成為新的卵巢癌治療手段，可降低卵巢癌復(fù)發(fā)率和耐藥性等，同時(shí)在很大程度上減輕患者痛苦。

TGF-β1表達(dá)水平與多種惡性腫瘤的臨床分期及預(yù)后具有相關(guān)性。在卵巢癌相關(guān)研究中，TGF-β1在卵巢癌中呈高表達(dá)[20]。吳夢(mèng)等[21]發(fā)現(xiàn)，Ⅲ～Ⅳ 期卵巢癌患者血漿及腫瘤組織TGF-β1的表達(dá)水平高于 Ⅰ～Ⅱ 期卵巢癌患者，可能是由于卵巢癌細(xì)胞對(duì)TGF-β1相關(guān)調(diào)節(jié)兒童產(chǎn)生耐受，并受到人體負(fù)反饋調(diào)節(jié)，使TGF-β1分泌增多。研究顯示，成纖維細(xì)胞可作用于TGF-β1基因，增加TGF-β1受體蛋白表達(dá)，并激活TGF-β1/Smads通路，進(jìn)而增加卵巢癌細(xì)胞的侵襲性[22]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可經(jīng)TGF-βⅡ型受體/Smad3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)血管內(nèi)皮因子生成，進(jìn)而促進(jìn)新生毛細(xì)血管形成，為腫瘤的轉(zhuǎn)移提供有力的營(yíng)養(yǎng)條件[23]。在免疫逃逸方面，TGF-β1參與了包括先天性及獲得性免疫在內(nèi)的多種免疫方式，并作為卵巢癌細(xì)胞的免疫抑制分子，通過(guò)作用于樹(shù)突狀細(xì)胞及自然殺傷細(xì)胞，影響T細(xì)胞活性，這為卵巢癌細(xì)胞的免疫逃逸提供了有力支持[24]。

近年來(lái)，卵巢癌的抗TGF-β1靶向治療取得了顯著成果，治療方法主要包括：①在分子生物水平抑制TGF-β1合成；②抑制體內(nèi)TGF-β1與其特異性受體結(jié)合；③通過(guò)抑制TGF-β1上游激活物抑制TGF-β1下游Smads相關(guān)信號(hào)通路；④調(diào)節(jié)體內(nèi)TGF-β1相關(guān)的免疫干預(yù)[25-26]。

綜上，在婦科惡性腫瘤領(lǐng)域尤其是宮頸癌與卵巢癌的研究中，TGF-β1不僅可在早期診斷發(fā)揮作用，還可為腫瘤的輔助治療提供新思路。目前，TGF-β1在惡性腫瘤中的作用尚存在爭(zhēng)議，其在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的雙向調(diào)節(jié)特異性仍需進(jìn)一步深入研究。

3 TGF-β/Smads信號(hào)通路與POP

POP是由于盆底支持結(jié)構(gòu)薄弱導(dǎo)致盆腔器官移位而引發(fā)的一系列臨床癥狀，手術(shù)率及復(fù)發(fā)率均較高，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和身心健康[27]。我國(guó)流行病學(xué)研究報(bào)道，POP患病率為7.8%～19.3%[28-29]。因此，對(duì)POP發(fā)病機(jī)制的研究將為POP的治療提供新靶點(diǎn)及思路，對(duì)疾病的防治具有重要意義。

POP的發(fā)生主要與盆底細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的改變有關(guān)，包含膠原蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、金屬蛋白酶組織抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)和彈性蛋白的異常表達(dá)[30]。TGF-β1是促進(jìn)膠原纖維分化合成的重要因子[31]。研究顯示，TGF-β1在體外實(shí)驗(yàn)中增加了Ⅰ型和Ⅲ型膠原信使RNA的表達(dá)，而Ⅰ型和Ⅲ型膠原對(duì)POP的發(fā)生至關(guān)重要，并可抑制膠原酶活性，這些均導(dǎo)致組織中膠原纖維合成的增加[32]。此外，TGF-β1可以減少M(fèi)MP表達(dá)并促進(jìn)TIMP合成，進(jìn)而減少盆底ECM降解[33]。另有研究表明，由于氧化應(yīng)激損傷中活性氧類(lèi)的調(diào)節(jié)，TGF-β1對(duì)成纖維細(xì)胞起促進(jìn)作用，而TIMP是重要的抗氧化的蛋白酶抑制劑，在氧化應(yīng)激抗氧化過(guò)程中發(fā)揮重要作用，使TGF-β1在POP的氧化應(yīng)激損傷中顯得尤為重要[34-35]。有試驗(yàn)證實(shí)，氧化應(yīng)激存在于人體內(nèi)多種組織的損傷及纖維化改變中，導(dǎo)致TIMP水平顯著增高，與TGF-β/Smads信號(hào)通路激活密切相關(guān)[36]。氧化應(yīng)激損傷在POP發(fā)生中的作用已得到廣泛認(rèn)可，大量試驗(yàn)證明，POP患者的抗氧化物水平較非POP患者顯著降低，而氧化物水平顯著增高[37-39]。因此，POP氧化應(yīng)激損傷中的活性氧類(lèi)通過(guò)作用于TGF-β1及其信號(hào)通路，介導(dǎo)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生對(duì)膠原組織代謝的影響，并通過(guò)對(duì)MMP及TIMP的調(diào)節(jié)影響ECM，而ECM對(duì)POP發(fā)生的調(diào)節(jié)又存在雙向性及多樣性，故認(rèn)為T(mén)GF-β1在POP發(fā)生發(fā)展中可能有多種作用機(jī)制。

TGF-β1與盆底組織ECM間的關(guān)系未來(lái)可成為POP分子機(jī)制的研究方向，可作為對(duì)現(xiàn)有POP治療的有力補(bǔ)充。隨著微泡技術(shù)的不斷成熟，關(guān)于TGF-β1與POP相關(guān)易感基因間關(guān)系的推測(cè)可通過(guò)體外細(xì)胞培養(yǎng)及相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，為T(mén)GF-β1作用于POP的靶向治療提供了有力保障。

4 TGF-β/Smads信號(hào)通路與PCOS

PCOS是以排卵障礙為基礎(chǔ)，以雄激素異常增高、卵巢呈多囊樣、胰島素抵抗為特征的綜合性內(nèi)分泌疾病，主要臨床表現(xiàn)為多毛、痤瘡、月經(jīng)稀發(fā)、閉經(jīng)甚至不孕。我國(guó)漢族女性 PCOS的發(fā)病率約為5.61%[40]。目前我國(guó)PCOS的主要治療為生活方式干預(yù)，對(duì)于無(wú)生育要求的女性多采用藥物治療包括短效避孕藥物調(diào)整月經(jīng)周期，拮抗高雄癥狀，并通過(guò)二甲雙胍類(lèi)藥物調(diào)節(jié)代謝；對(duì)于有生育要求的女性，采用新輔助生殖技術(shù)輔助生育[41]。但目前存在治療依從性差、輔助生殖費(fèi)用高昂、手術(shù)復(fù)發(fā)率高等問(wèn)題。

TGF-β1作用于PCOS主要與以下因素有關(guān)：①參與雌孕激素對(duì)子宮內(nèi)膜周期性調(diào)節(jié)；②對(duì)子宮內(nèi)膜容受性產(chǎn)生影響；③對(duì)胚胎種植產(chǎn)生影響。子宮內(nèi)膜的周期性變化受雌孕激素的嚴(yán)格調(diào)控，且體內(nèi)雌孕激素水平的改變也影響體內(nèi)激素受體的周期性變化。腺上皮與間質(zhì)上皮中的雌激素在增殖晚期達(dá)到高峰，隨后孕激素水平逐漸升高，并對(duì)雌激素受體產(chǎn)生抑制作用，在分泌中期達(dá)到最適宜胚胎著床的適宜濃度。因此，雌激素受體的降調(diào)節(jié)對(duì)于胚胎著床檢測(cè)尤為重要。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示，TGF-β1通過(guò)自分泌方式作用于卵泡膜細(xì)胞，影響其增殖分化，并介導(dǎo)雌激素對(duì)顆粒細(xì)胞DNA的刺激作用[42]。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TGF-β1可通過(guò)促性腺激素受體促進(jìn)雌激素生成，并通過(guò)增強(qiáng)促卵泡生成素作用增加其分泌雌激素[43]。TGF-β1對(duì)孕激素有抑制作用，主要抑制由促卵泡生成素產(chǎn)生的孕激素，孕酮水平過(guò)高而導(dǎo)致黃體生成素峰提前出現(xiàn)，進(jìn)而使卵泡過(guò)早黃素化和閉鎖，對(duì)胚胎著床及發(fā)育產(chǎn)生不利影響[44]。

子宮內(nèi)膜容受性是指子宮內(nèi)膜對(duì)胚胎的接受能力，即子宮內(nèi)膜允許胚胎錨定、吸附、定植并導(dǎo)致子宮內(nèi)膜間質(zhì)發(fā)生改變的狀態(tài)。PCOS患者內(nèi)分泌功能失調(diào)，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜受單一雌激素刺激而呈過(guò)度增殖表現(xiàn)。研究表明，PCOS患者子宮內(nèi)膜組織中的雌激素受體水平顯著升高，且雄激素受體水平也有所升高，這些均增加了子宮內(nèi)膜組織對(duì)雌激素與雄激素的敏感性[45]。TGF-β1通過(guò)對(duì)雌激素的促進(jìn)作用加強(qiáng)了子宮內(nèi)膜受雌激素單一刺激而導(dǎo)致的過(guò)度增殖，并抑制孕激素產(chǎn)生，繼而形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致子宮內(nèi)膜容受性降低。

在胚胎著床過(guò)程中，滋養(yǎng)細(xì)胞發(fā)揮了重要作用。滋養(yǎng)細(xì)胞是維持妊娠的基本條件，其來(lái)自胚胎外滋養(yǎng)層，可使子宮內(nèi)膜、子宮肌層及螺旋動(dòng)脈建立子宮胎盤(pán)循環(huán)，在母兒間免疫耐受方面發(fā)揮重要作用。此外，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞缺陷病與不明原因不孕、流產(chǎn)有重要關(guān)聯(lián)，TGF-β1可通過(guò)CD4+、 CD25+、 叉頭框轉(zhuǎn)錄因子P3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)[46]。因此，TGF-β1能夠抑制滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、遷移，并在孕早期影響胚胎植入與滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲，對(duì)TGF-β1的研究有助于新的免疫耐受產(chǎn)生，從而為新輔助生殖技術(shù)提供有力保證。

5 小 結(jié)

隨著研究的不斷深入，TGF-β/Smads信號(hào)通路與婦科疾病的相關(guān)性逐漸明確。TGF-β/Smads信號(hào)通路通過(guò)異常激活導(dǎo)致疾病發(fā)生，對(duì)疾病的影響呈多樣化、多形性、多階段特征。TGF-β/Smads信號(hào)通路在婦科疾病的早期診斷及靶向治療方面取得了顯著進(jìn)展，但目前對(duì)TGF-β/Smads信號(hào)通路的研究仍處于起步階段，相關(guān)研究普遍存在樣本較小等不足，故尚無(wú)有關(guān)TGF-β/Smads信號(hào)通路作用于人體的生物學(xué)特性及機(jī)制的充分證據(jù)，仍需大量體內(nèi)及體外試驗(yàn)的證實(shí)。未來(lái)，TGF-β/Smads信號(hào)通路作用于多種婦科疾病早期診斷的檢測(cè)及靶向治療可能成為現(xiàn)有婦科疾病治療手段的有力補(bǔ)充，將有助于減輕患者痛苦及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。