泛素化與子宮內(nèi)膜異位癥不孕的研究進展

樊旭梅 湯偉偉 熊 露 萬貴平▲

1.南京中醫(yī)藥大學附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院婦產(chǎn)科，江蘇南京 210028；2.江蘇省中醫(yī)藥研究院，江蘇南京 210028

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）是具有活性的子宮內(nèi)膜組織出現(xiàn)在子宮腔被覆內(nèi)膜及子宮以外的激素依賴性疾病。據(jù)統(tǒng)計，在育齡期女性中約10%患有EMs，即全球EMs患者約有1.76億，不孕癥女性合并EMs的患者有20%～50%，EMs伴慢性盆腔痛女性有71%～87%[1]。EMs的主要癥狀是痛經(jīng)、不孕癥和慢性盆腔痛，致使患者的生活質(zhì)量降低，甚至增加了社會衛(wèi)生資源的負擔。EMs被很多現(xiàn)代醫(yī)家稱為慢性病。因此，目前EMs的治療原則是控制疼痛，減少復(fù)發(fā)，保護生育力，終生管理。

蛋白質(zhì)翻譯后，通過共價修飾靶蛋白上特定的氨基酸殘基，改變靶蛋白的物理和化學性質(zhì)，最終改變其生物學功能，稱為蛋白質(zhì)翻譯后修飾。泛素化是真核生物中最普遍、最復(fù)雜的蛋白質(zhì)翻譯后修飾之一，其主要介導(dǎo)蛋白質(zhì)的降解過程。細胞內(nèi)靶蛋白的降解過程主要通過泛素-蛋白酶系統(tǒng)（ubiquitin-proteasome system，UPS）。近年來，許多研究已證實泛素化通過調(diào)控EMs的相關(guān)通路，在腫瘤生長和增殖過程有很大的影響。

1 EMs相關(guān)性不孕

EMs與不孕間的關(guān)系是公認的，并有充分的證據(jù)支持兩者是相關(guān)的[2]。EMs會影響女性的生育能力。育齡期女性生育力約為15%，而EMs女性患者生育力僅2%～10%[3]。

EMs導(dǎo)致不孕的具體機制目前并不完全清楚，目前，一些學說如前列腺素學說、自身免疫反應(yīng)學說和內(nèi)分泌學說，從病理生理的角度闡述了EMs不孕的原因[4]。妊娠的關(guān)鍵是具有良好的子宮內(nèi)膜狀態(tài)。胚胎的著床，胚胎遠期的發(fā)育和胎盤的形成都受子宮內(nèi)膜容受性的影響。相關(guān)研究表明子宮解剖因素、免疫和代謝方面的影響及內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)等均調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性[5]。

EMs不同程度地改變了患者子宮內(nèi)膜容受性生物標志物水平、子宮內(nèi)膜血流參數(shù)、子宮內(nèi)膜正?；蛘{(diào)控、性激素水平及免疫功能等，致使子宮內(nèi)膜容受性下降，是EMs引起不孕的主要原因[6]。近些年來，越來越多的醫(yī)學家通過研究子宮內(nèi)膜容受性去解決女性生殖問題。

2 子宮內(nèi)膜容受性的相關(guān)研究

子宮內(nèi)膜容受性是指子宮內(nèi)膜在種植窗期接受胚胎的能力。子宮內(nèi)膜在有限的時間內(nèi)，允許囊胚黏附、侵入、種植，這一時期為種植窗口期（window of implantation，WOI）。人類的種植期一般在7～10 d。子宮內(nèi)膜容受性下降可能會導(dǎo)致不孕、流產(chǎn)、妊娠期高血壓疾病等[7]。研究表明，子宮內(nèi)膜容受性的形成除了受雌、孕激素的調(diào)節(jié)，還受其他因素的調(diào)節(jié)，包括細胞黏附分子家族、細胞因子、前列腺素類、糖復(fù)合物，還有一些未知因素[8]。

關(guān)于EMs患者在位內(nèi)膜容受性的研究發(fā)現(xiàn)，與內(nèi)膜容受性密切相關(guān)的生物學標志物如同源框基因A10（HOXA10）、白血病抑制因子（LIF）、雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）等表達減少，說明EMs患者的子宮內(nèi)膜容受性受損[9-11]。研究表明，EMs會導(dǎo)致全身和局部細胞因子表達的改變，進一步影響子宮內(nèi)膜功能，從而使患者的生育率下降[12]。

3 HOXA10在EMs中子宮內(nèi)膜容受性的作用及機制

HOX是能編碼60個氨基酸的DNA序列，主要調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性和調(diào)控胚胎發(fā)育，對細胞的定向分化與增殖的影響也很大[13]。HOXA是HOX基因中重要的一大類，其中9、10、11、13這4個基因的表達分別在輸卵管、子宮、子宮和宮頸、陰道上段。這些基因在生殖系統(tǒng)發(fā)育中有很大的作用[14]。HOXA10在胚胎發(fā)生過程中對子宮的發(fā)育和模式形成至關(guān)重要。性類固醇和胚胎促進HOXA10的表達，隨著孕激素水平的升高，HOXA10的表達在著床時達到峰值[15]。HOXA10正常表達在維持子宮內(nèi)膜正常分化中起關(guān)鍵作用，研究表明，隨著EMs分期標準（r-AFS）分期增高，HOXA10表達水平明顯降低，在EMs合并不孕患者中降低更為明顯[16]。

HOXA10參與卵泡成熟、胚胎著床、胎盤植入等過程，通過改善子宮內(nèi)膜容受性、子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞蛻膜化調(diào)節(jié)母體的免疫耐受性等保證妊娠成功[17]。Siracusa等[18]研究表明，小鼠實驗中，發(fā)現(xiàn)小鼠在敲除HOXA10基因后能正常排卵并妊娠，但胚胎卻在子宮內(nèi)存活率很低，說明HOXA10缺失可能影響了受精卵著床。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在受精卵著床窗口期HOXA10表達最高，HOXA10的表達減少可能與子宮內(nèi)膜相關(guān)不孕有很大關(guān)系[19]。提示著床期子宮內(nèi)膜HOXA10基因的表達可作為內(nèi)膜容受性的指標[20]。然而是怎樣的機制調(diào)控了關(guān)鍵靶點HOXA10，使其蛋白功能在EMs不孕患者中發(fā)生改變？弄清楚這些問題將有助于深入理解EMs導(dǎo)致不孕的分子機制，為EMs相關(guān)性不孕的治療提供新方法。由此說明HOXA10是子宮內(nèi)膜容受性建立的關(guān)鍵靶點。

有研究提示，復(fù)發(fā)性著床失敗的女性子宮內(nèi)膜中，HOXA10的表達明顯低于生育對照組[21]。Han等[22]研究發(fā)現(xiàn)，S相激酶相關(guān)蛋白2（SKP2）通過與HOXA10相互作用，降低了HOXA10的蛋白穩(wěn)定性，進一步惡化了子宮的接受能力。因此推測SKP2基因表達的改變與人類植入缺陷有關(guān)。在黃體期SKP2的高表達降低了HOXA10的表達，抑制了子宮內(nèi)膜增生和卵泡粘連，使子宮接受能力惡化。

4 泛素化認識

泛素（Ubiquitin，Ub）是由76個氨基酸組成的高度保守蛋白，存在于所有的真核生物中[23]。泛素化（Ubiquitination）是通過泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2、泛素連接酶E3參與的E1-E2-E3酶級聯(lián)反應(yīng)傳遞到底物蛋白表面[24]。

Ub向底物蛋白的傳遞很復(fù)雜。第一步，在消耗ATP的情況下，Ub被泛素激活酶E1激活，通過硫酯鍵連接形成E1～Ub復(fù)合物。第二步，E1～Ub復(fù)合物被泛素結(jié)合酶E2識別，活化的泛素分子通過硫酯鍵傳遞到E2的活性位點Cys殘基，形成E2～Ub復(fù)合物。第三步，泛素連接酶E3識別E2～Ub復(fù)合物和底物蛋白，將Ub傳遞到底物蛋白上[25]。泛素修飾底物蛋白的形式有2種，第一種是單泛素化，是一個泛素分子共價結(jié)合到底物蛋白的賴氨酸殘基上。若該反應(yīng)在一個底物蛋白上的多個賴氨酸殘基上結(jié)合，則稱為多單泛素化。第二種多聚泛素化修飾，是多個泛素分子結(jié)合到一個底物蛋白上的賴氨酸殘基上[26]。泛素分子會形成8種相應(yīng)的泛素鏈，不同類型的多聚泛素鏈的構(gòu)象不同，而且其構(gòu)象處于動態(tài)變化中，而后與底物蛋白特異性結(jié)合，進而引發(fā)一系列的反應(yīng)。多聚泛素鏈構(gòu)象的多樣性在細胞生理功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[27]。

在正常人體中，蛋白質(zhì)翻譯后需要被準確修飾后才能正常調(diào)控細胞的增殖及分化等功能。如果蛋白質(zhì)翻譯后修飾異常時，其具有的功能失調(diào)，細胞有可能會過度增殖并引發(fā)細胞癌變[28]。因此，需要通過某一途徑有效的降解這些蛋白質(zhì)，才能維持細胞的穩(wěn)態(tài)。研究表明，泛素-蛋白酶系統(tǒng)（UPS）是一種多催化細胞質(zhì)和核蛋白復(fù)合物，存在于所有真核細胞中，主要的功能是將蛋白水解并維持細胞中正常的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)[29]。

5 泛素化與EMs的相關(guān)研究

Ilad等[30]首次發(fā)表了在EMs中存在Ub的表達。研究結(jié)果顯示，異位內(nèi)膜腺上皮中Ub表達明顯高于在位正常內(nèi)膜，而且在腺上皮和間質(zhì)細胞中分泌期Ub的表達高于增殖期的周期性變化[31]。

三結(jié)構(gòu)域蛋白（TRIM）家族由70多個成員蛋白組成，是一類泛素連接酶，參與了免疫、增殖、抗病毒過程、腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等生物學過程。多個TRIM家族成員蛋白已被證明與癌癥有關(guān)，有EMs患者中有多個TRIM家族成員表達上調(diào)，TRIM家族在腫瘤中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究表明，在EMs中TRIM59通過泛素化抑制PPM1A，從而激活Smad/TGF信號通路，使其在腫瘤增殖和移植中發(fā)揮作用[32]。另有研究結(jié)果提示，ERK1/2/C-myc信號通路參與了TRIM65在EMs發(fā)病機制中的調(diào)控[33]。

Smad泛素調(diào)控因子1（SMURF1）是一種著名的Nedd4家族E3泛素連接酶，通過靶向底物蛋白進行泛素化和蛋白酶體降解，調(diào)節(jié)細胞定位，介導(dǎo)腫瘤發(fā)生、軸突發(fā)育、胚胎發(fā)生和內(nèi)穩(wěn)態(tài)等多種過程[34-35]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，EMs患者中，SMURF1通過泛素化和降解含SH2結(jié)構(gòu)域的磷酸酶1（SHP-1），從而激活STAT3通路，使其下游靶點基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2和MMP9的表達升高。進一步促進細胞增殖和侵襲子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞[36]。

6 SKP2與EMs中子宮內(nèi)膜容受性的相關(guān)研究

SKP2，F(xiàn)-BOX蛋白家族成員之一，是E3泛素連接酶復(fù)合物Skp1-Cullin 1-F-BOX類型的底物招募成分。SKP2抑制子宮內(nèi)膜上皮細胞（EEC）的增殖并降低胚胎細胞與EEC的黏附率，SKP2惡化了子宮接受能力和體內(nèi)胚胎著床[20]。在不孕癥患者中，SKP2表達水平較高，SKP2通過與HOXA10直接相互作用，通過促進HOXA10泛素介導(dǎo)的蛋白酶體降解，降低了蛋白的穩(wěn)定性，從而惡化了子宮內(nèi)膜容受性的形成。SKP2在生殖中至關(guān)重要，SKP2缺陷的小鼠表現(xiàn)出卵巢發(fā)育受損和生育能力下降。相關(guān)研究表明，SKP2在EMs表達高于正常人，異位內(nèi)膜中SKP2的表達明顯高于在位內(nèi)膜，并且分泌期表達明顯高于增生期[37]。

7 小結(jié)

研究表明，在婦科疾病中，泛素化調(diào)控了多種關(guān)于EMs相關(guān)的信號通路，并在腫瘤增殖和移植中發(fā)揮了很多作用。在EMs不孕中，SKP2通過泛素化HOXA10，降低了子宮內(nèi)膜容受性。目前已有研究表明SKP2在EMs不孕患者中表達明顯增高。由此提示新選擇可以通過抑制SKP2泛素化HOXA10，從而改善子宮內(nèi)膜容受性，提高妊娠率。SKP2可能成為子宮內(nèi)膜接受性的生物標志物和不孕癥的診斷和治療靶點，從而為EMs不孕提供新的治療方案。