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上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在子宮腺肌病中作用的研究進(jìn)展

2020-03-03 04:40:28汪沙段華鄭德璇
國際婦產(chǎn)科學(xué)雜志 2020年1期
關(guān)鍵詞:胞外基質(zhì)纖維細(xì)胞肌層

汪沙,段華,鄭德璇

子宮腺肌病(adenomyosis,ADS)是子宮內(nèi)膜腺體及間質(zhì)侵入子宮肌層導(dǎo)致的以子宮局灶或彌漫性增大為主要改變的良性疾病。近年來其發(fā)病年齡呈年輕化趨勢,且發(fā)病率明顯上升,主要臨床癥狀為逐年加劇的進(jìn)行性痛經(jīng)、經(jīng)量增多、經(jīng)期延長和不孕等,嚴(yán)重危害育齡女性身心健康。ADS的具體發(fā)病機(jī)制尚不清楚,目前多數(shù)研究者認(rèn)為ADS是子宮內(nèi)膜基底層細(xì)胞增生、侵入到肌層間質(zhì)的結(jié)果,而關(guān)于引起子宮內(nèi)膜基底層細(xì)胞侵入肌層的因素尚不清楚,有研究提示此過程與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT)關(guān)系密切。因此,現(xiàn)就EMT在ADS中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 EMT概述

1.1 上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞特征 正常子宮內(nèi)膜組織中的細(xì)胞主要是上皮細(xì)胞。上皮細(xì)胞具有極性,細(xì)胞的游離面分化特殊結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng),基底面包括基膜和質(zhì)膜內(nèi)褶,基膜對上皮細(xì)胞有支持、連接和固著作用,并對細(xì)胞的增殖和分化有重要意義,其主要化學(xué)成分是糖蛋白,如層黏連蛋白、Ⅳ型膠原蛋白等。上皮細(xì)胞的特征是細(xì)胞與細(xì)胞之間存在相對緊密的連接,對維持組織結(jié)構(gòu)完整性和協(xié)調(diào)細(xì)胞功能有重要意義;并且其與附著基底膜之間有著很強(qiáng)的極性。而間質(zhì)細(xì)胞是間質(zhì)及結(jié)締組織的主要組成成分,結(jié)構(gòu)松散,細(xì)胞相對沒有極性,移動性較高。這兩類細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的差異同樣在各自特性基因和蛋白表達(dá)上有所反映。

1.2 EMT概念 EMT是指在生理及病理情況下發(fā)生細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)變,同時伴隨細(xì)胞形態(tài)與相關(guān)基因表達(dá)的改變。EMT在胚胎形成以及組織器官發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用,同時也參與器官纖維化和腫瘤的形成[1]。EMT以上皮細(xì)胞極性的喪失及間質(zhì)特性的獲得為重要特征,同時EMT使細(xì)胞在多個方面均發(fā)生改變。

形態(tài)學(xué)方面,上皮細(xì)胞形態(tài)由橢圓形轉(zhuǎn)變?yōu)殚L梭形(呈成纖維細(xì)胞樣形態(tài));細(xì)胞黏附分子表達(dá)減少,細(xì)胞間連接解體,細(xì)胞分散;以細(xì)胞角蛋白為主的細(xì)胞骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆ㄐ蔚鞍祝╒imentin)為主。

分子學(xué)方面,間質(zhì)標(biāo)志物Vimentin、纖維連接蛋白(fibronectin,F(xiàn)N)表達(dá)增加,上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白(E-cadherin)表達(dá)減少,相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(ZEB1、Snail、Slug、Twist等)上調(diào)。細(xì)胞間黏附相關(guān)因子E-cadherin主要分布在上皮細(xì)胞,與維持上皮細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞極性及組織結(jié)構(gòu)完整性密切相關(guān),E-cadherin表達(dá)減少是EMT過程的重要標(biāo)志[2]。間質(zhì)細(xì)胞特征性功能分子在一般上皮細(xì)胞不表達(dá)或表達(dá)非常低,而在EMT過程中重新表達(dá)或高水平表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子則通過與E-cadherin基因啟動子區(qū)序列結(jié)合,抑制E-cadherin的表達(dá)并保持間質(zhì)表型[3]。

生物學(xué)功能方面,上皮細(xì)胞的遷移、侵襲能力增強(qiáng)。N-cadherin是間質(zhì)細(xì)胞來源的骨架蛋白之一,分布于神經(jīng)外胚層和中胚層,在正常上皮細(xì)胞中基本不表達(dá)或表達(dá)較低,其主要功能是介導(dǎo)成纖維細(xì)胞的動態(tài)黏附,有助于間質(zhì)細(xì)胞移動,在腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT后其表達(dá)上調(diào)。Vimentin也是細(xì)胞骨架蛋白之一,特異性地分布于間質(zhì)細(xì)胞,Vimentin表達(dá)異常增多導(dǎo)致細(xì)胞骨架蛋白構(gòu)成發(fā)生變化,使得上皮源性細(xì)胞具有成纖維細(xì)胞樣特征,更易于遷移游動?;|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)可以降解細(xì)胞外基質(zhì),在EMT過程中表達(dá)增加,與細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。大量研究發(fā)現(xiàn),EMT的發(fā)生過程與多種信號通路和生長因子有關(guān),如Wnt信號通路、轉(zhuǎn)化生長因子 β(TGF-β)、肝細(xì)胞生長因子(HGF)等,可以引起細(xì)胞增殖侵襲、誘導(dǎo)EMT發(fā)生[4]。Wnt信號通路與TGF-β/Smad信號通路可以相互作用,上調(diào)EMT誘導(dǎo)因子Snail和Twist表達(dá),使E-cadherin表達(dá)下調(diào),同時激活β-catenin/T細(xì)胞因子(TCF)/淋巴樣增強(qiáng)因子(LEF)復(fù)合物,間接引起Vimentin等間質(zhì)標(biāo)志物表達(dá)上調(diào),共同調(diào)節(jié)EMT的發(fā)生過程[5]。

1.3 EMT分類 根據(jù)生物學(xué)特征不同,EMT分為3種類型[6]:Ⅰ型EMT與胚胎發(fā)育相關(guān);Ⅱ型EMT與成熟組織修復(fù)相關(guān),伴隨傷口愈合、組織再生和器官纖維化,當(dāng)損傷和炎癥持續(xù)時,Ⅱ型EMT所生成的纖維母細(xì)胞聚集并引起進(jìn)行性纖維化,最終導(dǎo)致器官損傷;Ⅲ型EMT涉及腫瘤發(fā)展演變,可使腫瘤細(xì)胞形態(tài)和黏附性發(fā)生改變,是腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移的重要機(jī)制。已證實(shí)EMT不僅能夠促進(jìn)許多實(shí)體腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,如膀胱癌、原發(fā)性肝癌、結(jié)腸癌和卵巢癌等,而且在腎、肝、肺等器官的纖維化疾病進(jìn)展中也起著重要作用[7]。

2 EMT在ADS中的作用

ADS是婦科常見疾病之一,病理可見子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)存在于子宮肌層,并存在周期性增生和剝脫出血。ADS是一種良性疾病,但其表現(xiàn)出與腫瘤轉(zhuǎn)移類似的特性。ADS子宮內(nèi)膜基底層與其病灶具有相似性,表明疾病發(fā)展可能與子宮內(nèi)膜侵入子宮肌層有關(guān),而引起內(nèi)膜基底層細(xì)胞侵入肌層的因素尚不清楚。研究認(rèn)為子宮內(nèi)膜浸潤現(xiàn)象可能發(fā)生于損傷的子宮肌層或子宮內(nèi)膜-子宮肌層交界區(qū),子宮內(nèi)膜浸潤組織內(nèi)聚力減弱的薄弱平滑肌纖維束,導(dǎo)致子宮內(nèi)膜異位移植和植入,同時伴有基因改變和相關(guān)通路的失調(diào)[8]。ADS子宮內(nèi)膜特性的改變與EMT過程密切相關(guān),包括細(xì)胞外基質(zhì)降解、細(xì)胞運(yùn)動、細(xì)胞黏附和血管生成等因素[9],提示EMT可能參與ADS的發(fā)生和發(fā)展。

2.1 細(xì)胞形態(tài)改變 研究表明,正常子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞具有規(guī)則且較大的細(xì)胞核,并且細(xì)胞和細(xì)胞之間排列規(guī)整和連續(xù),而ADS子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞間的排列中斷[10]。ADS上皮細(xì)胞由橢圓形轉(zhuǎn)變?yōu)殚L梭形,呈成纖維細(xì)胞樣形態(tài),細(xì)胞間連接解體,細(xì)胞分散;細(xì)胞骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆ㄐ蔚鞍诪橹?。同時在子宮內(nèi)膜-肌層交界區(qū)存在E-cadherin陰性的腺上皮細(xì)胞,缺乏橋粒結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出流動性特征[11]。雌激素可以通過黏著斑激酶調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜細(xì)胞骨架的重塑和運(yùn)動[12]。TGF-β和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等因子可與子宮內(nèi)膜腺上皮細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合,通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路影響細(xì)胞黏附分子表達(dá)和細(xì)胞骨架功能,破壞細(xì)胞間連接[12]。ADS異位內(nèi)膜和在位內(nèi)膜膜聯(lián)蛋白 A2(annexin A2,ANXA2)的表達(dá)均高于正常內(nèi)膜,激活下游Rho/ROCK通路,誘導(dǎo)張力纖維形成,調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架肌動蛋白,調(diào)控細(xì)胞骨架重排,在調(diào)節(jié)細(xì)胞極性和細(xì)胞遷徙中具有重要作用[13]??傊?,子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞形態(tài)的改變使細(xì)胞間接觸不穩(wěn)定,形成更易遷移和侵入的間質(zhì)表型。

2.2 分子表達(dá)改變 EMT過程中,上皮黏附相關(guān)分子(如E-cadherin)表達(dá)下調(diào),間質(zhì)來源相關(guān)分子(如N-cadherin、FN、Vimentin)表達(dá)上調(diào),而且誘導(dǎo) EMT的細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子如Snail、Slug、Twist等表達(dá)也顯著增加。EMT是多因素共同作用的復(fù)雜過程,受多種因子及多條通路的調(diào)控[4]。

Oh等[14]報道β-catenin作為參與細(xì)胞分化和維持組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要分子,在ADS異位病灶和在位內(nèi)膜中的表達(dá)水平均高于正常內(nèi)膜,β-catenin通過激活Wnt/β-catenin信號通路,導(dǎo)致EMT標(biāo)志物如E-cadherin表達(dá)降低,而E-cadherin轉(zhuǎn)錄抑制因子Snail和鋅指蛋白1(ZEB1)表達(dá)升高,促進(jìn)ADS的發(fā)生和發(fā)展。Qi等[15]研究發(fā)現(xiàn),ADS異位內(nèi)膜中Notch信號通路的負(fù)性調(diào)控因子Numb表達(dá)水平明顯低于正常內(nèi)膜,同時 Notch1、Snail、Slug、Twist和N-cadherin表達(dá)增加,表明Numb的異常負(fù)調(diào)控可能涉及ADS的發(fā)生和發(fā)展。Twist作為凋亡抑制蛋白參與EMT過程,促進(jìn)細(xì)胞遷移、侵襲、抗凋亡等,Twist可通過抑制E-cadherin表達(dá)和誘導(dǎo)N-cadherin表達(dá)來調(diào)節(jié)EMT過程。N-cadherin在ADS中上調(diào),也能夠刺激Snail和Slug上調(diào)[11]。HGF在ADS中過表達(dá)可下調(diào)E-cadherin表達(dá),上調(diào)N-cadherin、Slug和Snail表達(dá),從而促進(jìn)EMT的進(jìn)展[16]。局部黏著斑激酶(focal adhesion kinase,F(xiàn)AK)在 ADS異位病灶和在位內(nèi)膜的表達(dá)均高于正常內(nèi)膜,且FAK與E-cadherin表達(dá)呈負(fù)相關(guān),兩者可能共同參與ADS的發(fā)生、發(fā)展過程[12]。FAK作為局部黏著斑成分并將整合素連接到肌動蛋白細(xì)胞骨架,由磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)依賴性的生長因子啟動[12],激活蛋白激酶B(AKT)信號通路,增加Snail表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致E-cadherin下調(diào)[17],誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜向肌層侵襲和轉(zhuǎn)移。

ADS同時受雌激素水平影響,病灶局部雌激素水平與E-cadherin的表達(dá)相關(guān)[3]。研究證明,ANXA2作為雌激素的下游靶標(biāo),ADS病灶組織中ANXA2上調(diào)和E-cadherin的下調(diào)與ADS在位內(nèi)膜細(xì)胞中Vimentin和Slug的異常表達(dá)有關(guān)[18]。ADS也被認(rèn)為是炎癥性疾病,其特征在于促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)增加。單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)是一種特異性誘導(dǎo)單核吞噬細(xì)胞趨化和活化的β趨化因子,其在ADS子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞中高表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn),彌漫性和局灶性ADS患者子宮內(nèi)膜功能層的巨噬細(xì)胞數(shù)量增加[19]。巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要組成部分,也與EMT的發(fā)展密切相關(guān)。Ding等[20]研究證明,巨噬細(xì)胞耗竭可顯著降低ADS病灶內(nèi)膜中EMT 相關(guān)標(biāo)志物 [包括 CD41、VEGF、CD31、TGF-β、α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和膠原蛋白Ⅰ]的表達(dá)水平。研究表明,巨噬細(xì)胞聚集在ADS病灶,并緊密圍繞在發(fā)生EMT的腺上皮細(xì)胞周圍,ADS在位內(nèi)膜的上皮細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)可成功誘導(dǎo)EMT過程[21]。提示ADS病變中巨噬細(xì)胞的聚集與EMT有關(guān)。

關(guān)于多種相關(guān)分子在ADS病灶處異常聚集的機(jī)制尚不明確,有學(xué)者認(rèn)為可能通過旁分泌作用。在血小板活化之后,許多參與血管生成、細(xì)胞增殖和支配神經(jīng)的重要蛋白質(zhì)和生物活性分子被釋放并沉積在ADS病灶及其周圍子宮肌層內(nèi),導(dǎo)致血管生成增加,促進(jìn)EMT的發(fā)展[22]。

因此,ADS的EMT過程主要包括子宮內(nèi)膜細(xì)胞失去上皮黏附特性、間質(zhì)來源蛋白表達(dá)增加、肌動蛋白重排進(jìn)一步可能通過瓦解基底膜而增強(qiáng)細(xì)胞遷移和侵襲性。

2.3 生物學(xué)功能改變 ADS是子宮內(nèi)膜細(xì)胞侵襲性增強(qiáng)的結(jié)果,由于在子宮內(nèi)膜和子宮肌層之間沒有基底膜,組織應(yīng)激損傷和(或)局部組織炎癥引發(fā)EMT過程。隨著ADS持續(xù)的過度活動和慢性損傷,內(nèi)膜細(xì)胞持續(xù)增殖和慢性炎癥進(jìn)一步延緩了愈合過程,并導(dǎo)致病灶數(shù)目增加[11]。

ADS在位和異位子宮內(nèi)膜中MMP和VEGF的表達(dá)水平顯著高于正常子宮內(nèi)膜,VEGF與MMP表達(dá)呈正相關(guān)。提示MMP-2、MMP-9和VEGF在子宮內(nèi)膜組織侵入子宮肌層和ADS血管生成中發(fā)揮一定作用[23]。子宮內(nèi)膜的侵襲性增強(qiáng)導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解和重建是ADS發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節(jié),這個過程主要依靠MMP。MMP-2的高表達(dá)使蛋白水解酶活性增強(qiáng),影響細(xì)胞外基質(zhì)的合成,子宮內(nèi)膜腺上皮和間質(zhì)細(xì)胞侵入肌層、異位種植并形成病灶的能力增強(qiáng),并促使子宮平滑肌細(xì)胞過度增生[23]。ADS組織中MMP等分子的表達(dá)上調(diào)可能與子宮內(nèi)膜對異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞侵襲的反應(yīng)有關(guān)。有證據(jù)表明,肌肉生長抑制素(myostatin)和激活素A(activin A)可作為配體與TGF-β結(jié)合,抑制肌肉生長并促進(jìn)疾病狀態(tài)下的肌肉蛋白質(zhì)損失,進(jìn)一步刺激肌蛋白分解代謝。myostatin和activin A與肌肉細(xì)胞表面受體的結(jié)合導(dǎo)致肌肉蛋白水解[18]。Khan等[16]研究發(fā)現(xiàn),ADS子宮內(nèi)膜-肌層交界處的HGF水平增加,HGF高表達(dá)的子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞遷移能力也增加。同時,ADS患者在位內(nèi)膜中小窩蛋白1(caveolin-1,CAV1)的表達(dá)顯著下調(diào),使內(nèi)膜細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力[24]。

2.4 纖維化形成 纖維化是許多疾病的共同病理過程,其形成可以大概分為3個過程:①受損的上皮細(xì)胞釋放細(xì)胞因子,引起炎癥細(xì)胞在受損部位的聚集;②聚集的炎癥細(xì)胞分泌細(xì)胞因子,引起上皮細(xì)胞的損害,誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增生和間質(zhì)相關(guān)蛋白產(chǎn)生;③炎癥減退,受損器官纖維化。纖維化的特征表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)的聚集。對于慢性臟器纖維化疾病,EMT從兩個方面參與纖維化過程,EMT不僅能促進(jìn)分泌細(xì)胞外基質(zhì)的成纖維細(xì)胞或肌成纖維細(xì)胞增殖,并且導(dǎo)致上皮細(xì)胞大量流失,加劇纖維化組織的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞[25]。

目前已有研究表明,在ADS中存在纖維化的過程。相關(guān)病理研究認(rèn)為,ADS病灶處子宮內(nèi)膜周期性反復(fù)出血、增生,對臨近組織產(chǎn)生長期的損傷作用。在反復(fù)的局部損傷作用下,纖維化的相關(guān)因子被激活,細(xì)胞外基質(zhì)過度生成和異常沉積常常會發(fā)生纖維化。在ADS發(fā)展過程中,TGF-β1/Smad3信號通路驅(qū)動EMT以及成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化(fibroblast-myofibroblast transformation,F(xiàn)MT),最終導(dǎo)致纖維化程度加重[26]。最近研究發(fā)現(xiàn)活化的血小板在子宮內(nèi)膜異位上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中誘導(dǎo)TGF-β1/Smad3信號通路的活化,導(dǎo)致EMT和FMT,增加細(xì)胞遷移和侵襲傾向,并增加細(xì)胞收縮性和膠原蛋白的生成,最終導(dǎo)致纖維化[22,27]。

3 結(jié)語與展望

ADS子宮內(nèi)膜存在侵入子宮肌層的生物學(xué)行為,EMT賦予細(xì)胞遷移、侵襲的能力,因此認(rèn)為EMT可能是ADS的發(fā)病機(jī)制之一。EMT通過改變ADS子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞形態(tài)、相關(guān)生物分子表達(dá)及細(xì)胞生物學(xué)功能,進(jìn)而參與ADS發(fā)生和發(fā)展,最終導(dǎo)致ADS纖維化。目前ADS病因復(fù)雜,仍然需要進(jìn)一步研究更深入地了解其發(fā)病機(jī)制,以便早期診斷、早期干預(yù),制定個體化的治療策略。

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