宮腔粘連發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展*

劉昀華,朱宏濤 綜述,胡建國審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院婦產(chǎn)科,重慶 400072)

宮腔粘連(intrauterine adhesion,IUA)又稱Asherman綜合征,是一種常見的婦科疾病,1894年FRITSH[1]最先報(bào)道了1例清宮術(shù)后繼發(fā)閉經(jīng)的病例,首次定義了IUA。之后ASHERMAN[2]于1948年明確了結(jié)構(gòu)性創(chuàng)傷和IUA之間的關(guān)系,于1950年提出了“創(chuàng)傷性IUA”的概念。IUA多由子宮內(nèi)膜基底層損傷導(dǎo)致的宮腔部分或全部閉塞引起,其臨床表現(xiàn)通常為月經(jīng)減少、閉經(jīng)、盆腔疼痛、不孕或反復(fù)流產(chǎn)等。近年來,IUA的病因、診斷、治療等研究取得一定的進(jìn)展。 本文參考國內(nèi)外文獻(xiàn),對(duì)IUA發(fā)病機(jī)制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行一定闡述。

1 臨床病因?qū)W

子宮腔操作史可能是IUA形成的主要因素,研究證明94.3%的IUA患者均有相關(guān)病史[3]。除此之外,年齡、種族、遺傳、子宮疾病、陰道菌群等因素均會(huì)影響IUA的發(fā)生。研究顯示,在微生態(tài)水平上,IUA患者克雷伯菌屬、希瓦菌屬、乳酸桿菌的檢出率均高于非IUA者[4],不動(dòng)桿菌檢出率明顯低于非IUA患者,提示子宮內(nèi)膜微生物群變異可能是IUA的發(fā)病原因之一。

2 組織學(xué)病因

子宮內(nèi)膜的修復(fù)機(jī)制目前有3種假說,分別是殘存內(nèi)膜上皮分裂增生、子宮內(nèi)膜干細(xì)胞分化和間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(mesenchymal-epithelial transition,MET),這3種機(jī)制共同維持著內(nèi)膜的正常形態(tài)和功能。子宮內(nèi)膜包括功能層和基底層,正常月經(jīng)時(shí)只有功能層受卵巢激素影響而發(fā)生剝脫,孕激素撤退導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)與炎癥激活的修復(fù)作用同時(shí)進(jìn)行,最終達(dá)到平衡。而宮腔操作導(dǎo)致的醫(yī)源性損傷通常傷口深達(dá)基底層,正常的內(nèi)膜組織殘留過少,細(xì)胞數(shù)量減少、功能受損,局部缺血缺氧導(dǎo)致活性氧增加[5],同時(shí)Ⅰ型膠原蛋白過度沉積,炎癥反應(yīng)與修復(fù)作用的平衡被打破,最終導(dǎo)致IUA發(fā)生。

3 分子學(xué)病因

3.1 轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)信號(hào)通路

目前研究認(rèn)為,纖維細(xì)胞增生異常活躍是IUA的主要發(fā)病機(jī)制,其中TGF-β是經(jīng)典的促纖維化因子,與IUA的發(fā)生密切相關(guān)[6]。TGF-β超家族是一個(gè)結(jié)構(gòu)相關(guān)的蛋白家族,Smad蛋白是TGF-β超家族下游最重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白之一。在纖維化過程中,TGF-β超家族的二聚配體與細(xì)胞膜表面的Ⅰ型和Ⅱ型受體結(jié)合成為異四聚體并使受體磷酸化,活化的受體激活Smad2和Smad3,這些效應(yīng)子與Smad4結(jié)合轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核參與調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄[7],這種機(jī)制主要發(fā)生于活化的成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞內(nèi)[8]。在各種器官的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,抑制TGF-β均可以達(dá)到明顯的抗纖維化效果[9-10]。目前針對(duì)TGF-β相關(guān)通路的靶向治療主要包括抑制五羥色胺[11]、干擾TGF-β受體[12]、核受體[13-14]等。TGF-β通路已經(jīng)是公認(rèn)的纖維化核心通路,針對(duì)TGF-β通路多個(gè)下游靶點(diǎn)的聯(lián)合治療將是未來方向之一。

維生素D受體(vitamin D receptor,VDR)是核受體超家族中的一員,其配體1,25-二羥維生素D3[1,25-(OH)2D3]是一種來源于維生素D3的代謝活性激素。VDR可以與磷酸化的Smad3結(jié)合,減少Smad靶基因轉(zhuǎn)錄,從而抑制TGF-Smad通路[15],這與纖維化的發(fā)病息息相關(guān)。1,25-(OH)2D3可以通過抑制人肺泡上皮中的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)來減弱TGF-β誘導(dǎo)的促纖維化作用[16],反之,缺乏維生素D也會(huì)誘導(dǎo)纖維化疾病發(fā)生[17]。值得注意的是,補(bǔ)充維生素D時(shí)需要監(jiān)測體內(nèi)1,25-(OH)2D3前體即25羥維生素D[25(OH)D]的含量,有研究證實(shí)過量25(OH)D會(huì)加重間質(zhì)細(xì)胞纖維化程度[18]。

微RNA(microRNA,miR)是一種是長約22個(gè)核苷酸的非編碼RNA,廣泛存在于各種生物中。LI等[19]用miR-29b模擬物分別轉(zhuǎn)染經(jīng)TGF-β1刺激前后的胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell,ESC)并觀察細(xì)胞內(nèi)纖維化相關(guān)因子α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、I型膠原α1鏈 (collagen type 1 α1,COL1A1)及磷酸化Smad2/3(p-Smad2/3)的表達(dá)水平,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)miR-29b可以從mRNA和蛋白水平抑制纖維化相關(guān)因子的表達(dá),同時(shí)抑制ESC向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,減緩纖維化進(jìn)程。NING等[20]分析比較了正常子宮內(nèi)膜組織和IUA患者內(nèi)膜組織的miR表達(dá)譜和纖維化相關(guān)因子表達(dá)水平,結(jié)果顯示IUA患者子宮內(nèi)膜組織中miR-326下調(diào),miR-326水平與TGF-β1、α-SMA和COL1A1表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān);而miR-326的過表達(dá)可以通過抑制IUA患者ESCs中TGF-β1的表達(dá)來阻斷TGF-β1/Smad3信號(hào)通路的激活。以上結(jié)果顯示,miR可能成為IUA治療的潛在靶點(diǎn)。

自噬在細(xì)胞內(nèi)普遍存在,正常情況下能夠清除細(xì)胞的代謝廢物和老舊細(xì)胞器,此過程能夠?yàn)榧?xì)胞提供部分能量并更新細(xì)胞器。ZHOU等[21]比較了IUA患者和正常子宮內(nèi)膜周期者的轉(zhuǎn)錄譜,發(fā)現(xiàn)IUA患者子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的自噬水平均明顯降低,其中上皮細(xì)胞的自噬受損更為明顯,且自噬水平與EMT進(jìn)程呈負(fù)相關(guān)。自噬可以被(extracellular matrix,ECM)中膠原的沉積激活,通過降解和重吸收作用促進(jìn)膠原分解及成熟TGF-β1的降解,最終延緩纖維化進(jìn)展[22]。然而,TGF-β1的過度抑制也可能會(huì)導(dǎo)致全身性的炎癥和免疫性疾病,自噬作用過強(qiáng)也會(huì)導(dǎo)致正常細(xì)胞器的損傷,如何平衡TGF-β和自噬的關(guān)系,以及如何將藥物作用范圍限制在損傷部位仍是需要攻克的難題。

3.2 Wnt信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路參與細(xì)胞正常發(fā)育,腫瘤發(fā)生、發(fā)展等多項(xiàng)生理活動(dòng),包括經(jīng)典通路、非經(jīng)典細(xì)胞極性通路和非經(jīng)典鈣信號(hào)通路3種不同的Wnt信號(hào)通路[23]。其中經(jīng)典通路為Wnt/β-連環(huán)素(β-catenin)信號(hào)通路,它參與細(xì)胞生長凋亡與腫瘤發(fā)生、發(fā)展,與心、腎、肝、肺等多種器官的纖維化有關(guān)[24]。有研究顯示,四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠中Polo激酶1(PLK1)升高,抑制PLK1可以減少肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells,HSCs)的活化并促進(jìn)其凋亡,而PLK1介導(dǎo)的HSC活化則必須有Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與[25]。Wnt/βcatenin通路與RAS/TGF-β/Smad通路間的互相干擾在組織纖維化中起重要作用,通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin通路和ECM形成,可以有效抑制TGF-β對(duì)人ESC的促纖維化作用[26]。

3.3 Sonic hedgehog(SHH)通路

Hedgehog(HH)通路最初在果蠅中被發(fā)現(xiàn),它是一種進(jìn)化上高度保守的通路[27]。一般脊椎動(dòng)物中存在3種HH同源基因:SHH、desert hedgehog(DHH)和Indian hedgehog(IHH),這3種基因分別編碼3種配體。其中,SHH被認(rèn)為和多種器官纖維化進(jìn)程相關(guān)[28-30]。當(dāng)SHH與細(xì)胞表面受體Patched(Ptc)結(jié)合時(shí),經(jīng)典的SHH通路被激活,導(dǎo)致Ptc抑制的G蛋白偶聯(lián)受體Smoothened(SMO)釋放。隨后SMO誘導(dǎo)Gli轉(zhuǎn)錄因子在核內(nèi)積累,觸發(fā)大量影響細(xì)胞周期進(jìn)程、EMT的靶基因激活[31]。CHUNG等[32]培養(yǎng)了在肝內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)SHH配體的小鼠,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:SHH肝臟Ⅰ型膠原、α-SMA、EMT標(biāo)志物、TGF-β1表達(dá)明顯增加,肝纖維化相關(guān)基因如基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1,TIMP-1)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)也在SHH肝臟中上調(diào),提示SHH表達(dá)導(dǎo)致了ECM的積累和纖維化信號(hào)的激活。

SHH通路還存在非經(jīng)典途徑,即Gli可以繞過經(jīng)典的HH配體和受體被激活。LIANG等[33]用Gli抑制劑、SMO抑制劑處理肺纖維化小鼠,并制造選擇性耗盡Gli2的成纖維細(xì)胞,以此分析Gli2與TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系,結(jié)果顯示:TGF-β可以通過Smad3上調(diào)Gli2并誘導(dǎo)Gli2的核積累,Gli2成纖維細(xì)胞特異性敲除可以保護(hù)小鼠免受纖維化誘導(dǎo)。這項(xiàng)研究結(jié)果提示,Gli2可以整合SHH途徑和TGF-β途徑的信號(hào)并促進(jìn)組織纖維化。LIN等[34]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了激活的Gli2可促進(jìn)子宮內(nèi)膜纖維化的假設(shè)。以上表明,Gli2是SHH非經(jīng)典通路中促進(jìn)纖維化進(jìn)程的主要激活因子,可能成為未來治療的主要靶點(diǎn)。

3.4 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號(hào)通路

mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,也是重要的自噬調(diào)節(jié)劑。mTOR通常以mTOR復(fù)合體(mTORC)的形式存在,mTORC包括mTORC1和mTORC2,其中mTORC1負(fù)責(zé)調(diào)控細(xì)胞周期和蛋白質(zhì)的合成,與自噬相關(guān)。生理狀態(tài)下,mTORC1處于激活態(tài),抑制自噬表達(dá);細(xì)胞受損時(shí)mTORC1被抑制,自噬活性增強(qiáng)[35]。正向調(diào)控mTOR的通路包括磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)/蛋白激酶B(AKT)/mTOR通路、鈣離子信號(hào)通路、環(huán)腺苷酸(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)信號(hào)通路等,負(fù)向調(diào)控mTOR的通路有AMP激活的蛋白激酶(AMPK)/結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物1/2(TSC1/2)/mTOR通路、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ER stress)通路、缺氧-低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-HIF)通路等,p53根據(jù)其所處位置可以發(fā)揮雙向調(diào)控作用。

AMPK主要作用是維持細(xì)胞代謝的能量平衡。AMPK和mTORC1通過感知細(xì)胞內(nèi)的三磷酸腺苷(ATP)和營養(yǎng)(葡萄糖和氨基酸)水平,在平衡細(xì)胞能量動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[36],它們也是觸發(fā)自噬的關(guān)鍵上游調(diào)節(jié)因子。ZHANG等[37]在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)建了特異性mTOR敲除骨關(guān)節(jié)炎小鼠作為實(shí)驗(yàn)組,并建立對(duì)照組進(jìn)行比較,結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組小鼠的滑膜纖維化程度明顯減輕,提示mTOR消失導(dǎo)致自噬增加有利于減緩纖維化進(jìn)程;在體外實(shí)驗(yàn)中用雷帕霉素處理了人骨關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞并監(jiān)測自噬相關(guān)蛋白,體內(nèi)外結(jié)果均顯示mTOR抑制或缺失導(dǎo)致了骨關(guān)節(jié)炎滑膜細(xì)胞中AMPK1和UNC-51樣激酶1(ULK1)的上調(diào),自噬通量升高,提示mTOR抑制自噬的能力可能通過ULK1/AMPK1途徑實(shí)現(xiàn)。

mTORC1通路可以接受多個(gè)方向的細(xì)胞刺激信號(hào)來調(diào)控能量物質(zhì)的合成和自噬,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使其成為極有研究價(jià)值的藥理學(xué)靶點(diǎn)。WEI等[38]在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞系(T-HESC)中,SHH通路通過磷酸化AKT(pAKT)-mTORC1軸對(duì)自噬的啟動(dòng)起負(fù)性調(diào)節(jié)作用,而自噬也可以通過介導(dǎo)Ⅰ型膠原蛋白降解調(diào)節(jié)SHH通路介導(dǎo)的子宮內(nèi)膜纖維化;體內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分印證了這項(xiàng)結(jié)論,誘導(dǎo)自噬可以減輕IUA模型中的纖維化,但是纖維化并不能被短期治療完全緩解。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),碘甲狀腺原氨酸脫碘酶2(type 2 iodothyronine deiodinase,DIO2)及甲狀腺素三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine,T3)可以通過抑制絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(MAPK/ERK)-mTOR通路維持自噬活性,減輕子宮內(nèi)膜纖維化;與體外結(jié)果不同,用氯喹抑制小鼠模型的自噬僅導(dǎo)致輕度EMT[21]。以上表明,自噬狀態(tài)的確能夠影響子宮內(nèi)膜纖維化進(jìn)程,然而僅通過自噬消除纖維化并不完整,自噬作用于纖維化的具體機(jī)制仍有待研究。

3.5 其他途徑

研究表明,與IUA相關(guān)的通路還包括Hippo信號(hào)通路、Rho/Rho激酶(Rho/ROCK)信號(hào)通路、核因子κB(NF-κB)信號(hào)通路等。子宮內(nèi)膜纖維化的重要特征是上皮/成纖維細(xì)胞-成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,Hippo信號(hào)是該轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,也是雌激素作用于干細(xì)胞的增殖分化必經(jīng)通路之一[39]。此外,XUE等[40]研究發(fā)現(xiàn),與正常子宮內(nèi)膜相比,IUA子宮內(nèi)膜組織中NF-κB通路活性明顯增強(qiáng)并與TGF-β表達(dá)呈正相關(guān),提示TGF-β可能通過激活NF-κB通路而發(fā)揮作用。以上各種信號(hào)通路并非完全獨(dú)立,而是互相影響共同作用于IUA的發(fā)展,且各信號(hào)通路互相作用的機(jī)制并未完全闡明,尚需更多研究。

4 小 結(jié)

IUA是一種普遍存在,且嚴(yán)重影響女性生育功能和生活質(zhì)量的疾病。有創(chuàng)宮腔操作是IUA最常見的病因,創(chuàng)傷形成后炎癥因子過度激活導(dǎo)致膠原蛋白沉積形成纖維化是其基本發(fā)病機(jī)制。然而IUA的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜,各種纖維化相關(guān)因子對(duì)病程影響的研究也只是開啟了冰山一角,目前自噬相關(guān)的纖維化在肝、腎、肺等器官的研究已日趨完善,但相關(guān)靶點(diǎn)在子宮內(nèi)膜纖維化的治療中是否適用還有待研究。在診療中,影響IUA預(yù)后的因素仍未十分明確,尚需更多臨床研究。目前干細(xì)胞治療還面臨著取材方式、感染風(fēng)險(xiǎn)等諸多問題,移植方式、劑量也并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但就已有研究來看,干細(xì)胞擁有廣闊的應(yīng)用前景。相信隨著研究的發(fā)展,能夠從根本上逆轉(zhuǎn)纖維化進(jìn)程、縮短患者病程、減輕患者痛苦的靶向治療將逐漸成為主要治療手段。