子宫内膜异位症发病机制研究进展

Research Progress on the Pathogenesis of Endometriosis

摘要: 子宫内膜异位症(Endometriosis, EMs)简称内异症，是育龄期女性常见的多发病，其表现形式多样，易复发，易恶变，对女性的身体健康及生活质量造成极大的危害。尽管目前已有许多基础与临床研究对EMs的致病机理进行了深入的探索，但其发生发展的具体原因尚不明确。越来越多的研究证明EMs是与遗传、激素、免疫、炎症微环境等多重因素相互联系的复杂疾病，本文就近年来EMs在表观遗传、免疫炎症、激素等方面发病机制的研究作一综述。

Abstract: Endometriosis (EMs) is a common and frequently occurring disease in women of childbearing age. Its lesions are extensive and diverse, and have invasiveness and metastasis similar to malignant tumors. It is highly recurrent and can also undergo malignant transformation, seriously affecting women’s health and quality of life. Although there have been numerous basic and clinical studies exploring the etiology and mechanism of EMs in recent years, there is still controversy over the exact etiology and pathogenesis of the development of EMs. More and more studies have shown that EMs are complex diseases that are interrelated with multiple factors such as genetics, hormones, immunity, and inflammatory microenvironment. This article reviews the recent research on the pathogenesis of EMs in epigenetics, immune inflammation, hormones, and other aspects.

1. 引言

子宫内膜异位症(Endometriosis, EMs)简称内异症，是指子宫内膜组织(腺体和间质)在子宫腔被覆内膜及子宫以外的部位出现、生长、浸润，反复出血，继而引发疼痛、不孕及结节或包块等 [1] 。这些异位病变最初多为卵巢斑点样病灶，后来发展为充满咖啡色液体的深部浸润性囊肿。异位病灶可以侵袭身体的各个器官，如膀胱、肾脏、输尿管、肺、胸膜等，但大部分发生在盆腔器官及腹膜，多见于卵巢、子宫骶韧带，其次是子宫及其他脏腹膜、直肠阴道隔等，也有其他部位的内异症，如腹壁、会阴切口、肺、胸膜等。子宫内膜异位症是育龄期妇女的常见病、多发病，其病变广泛，形态多样 [2] ，具有类似恶性肿瘤的侵袭性和转移性，且极具复发性，亦可发生恶变，严重影响妇女的健康和生活质量。

多年来，有关EMs的病因及发病机制仍以Sampson经血逆流种植学说为主导理论被学者们广泛接受，90%的女性月经期都有经血逆流发生，而临床上却仅有10%女性发生Ems [3] 。虽然近几年临床学者们就EMs病因及发病机制进行了大量的临床与基础研究，但是EMs发展的确切发病机制仍不清楚。越来越多的证据表明EMs是与遗传、激素、免疫、炎症微环境等多重因素相互联系的复杂疾病 [4] 。国内外文献报道，免疫炎症因素在EMs的发病机制中占有重要地位 [5] ，许多研究表明 [6] [7] ，多种免疫细胞，如中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞、NK细胞及细胞因子等均参与EMs的发生、发展。子宫内膜异位症是一种免疫炎症性疾病，有大量证据表明子宫内膜异位症具有炎症性 [8] 。与正位子宫内膜相比，几种关键的炎症介质，包括COX-2、IL-1β、IL-8、肿瘤坏死因子(TNF)-α、PGE2和E2，在子宫内膜异位病变中升高 [9] 。本文就近年来EMs在表观遗传、免疫炎症、激素等方面发病机制的研究作一综述。

2. EMs遗传、表观遗传机制

目前有几种学说可以解释子宫内膜异位症的起源，其中最受关注的理论主要有经血逆流种植学说、体腔上皮化生学说以及诱导学说 [10] 。目前，大家广泛认可的仍是Sampson的经血逆流学说，并且这一理论得到了子宫流出道阻塞女性具有更高的子宫内膜异位症患病风险这一事实的支持。但是经血逆流现象普遍存在，而EMs患者毕竟是少数，故而，该理论并不能很好地解释子宫内膜异位症相对于经血逆流低的发病率，也不能解释一些深部子宫内膜异位症(DIE)甚至盆腔外子宫内膜异位症的情况 [11] 。不像表浅型子宫内膜异位，DIE位于内脏深部，多位于重要脏器，如肠道、输尿管和膀胱等。实际上，DIE的病理特征类似于肿瘤转移，即单一或微肿瘤细胞群中存在干细胞样细胞，可经由淋巴管通路形成新的病变 [12] 。近期，Suda [13] 等人发现子宫内膜异位囊肿上皮细胞存在癌基因变异，并发现正常子宫内膜上皮细胞也存在癌基因突变。研究学者们推测，癌基因突变会克隆性扩大，并可由经血逆流而出，这也是卵巢子宫内膜异位囊肿形成的重要原因。但是，现有的经血逆流模型并不能很好地解释DIE发生的原因。故而，经血逆流理论一直被受怀疑。

近年来，子宫内膜异位症的干细胞起源学说已成为学者们广泛关注的研究热点。研究证明，子宫内膜干细胞包括胚胎残留来源干细胞或骨髓来源干细胞，这些干细胞介导子宫内膜的周期性再生并发挥重要作用 [14] 。子宫内膜干细胞学说既与经血逆流植入理论相吻合，又能较好地阐释 DIE及内异症的发生机理。子宫内膜间质干细胞(MSCs)具有易于分离、富集等优点，是目前国内外学者关注的热点。这些细胞位于基底肌和功能肌的血管周围区域，它们负责产生功能性基质 [15] 。使用标记物CD146、PDGFR-B和SUSD2，可以从子宫内膜活检或月经脱落的血液中有效地分离出子宫内膜间充质干细胞 [16] [17] 。并且，几种骨髓来源的干细胞群(BMDSCs)，包括间充质干细胞、造血干细胞和内皮祖细胞，被认为有助于子宫内膜的生理性再生 [18] 。子宫内膜增生阶段，循环中的上皮细胞、基质细胞持续增生，内膜增厚。按照这一学说，骨髓基质干细胞若不返回子宫内膜而是迷失于软组织，就有可能出现子宫内膜异位症。由此来看，在异位内膜中，异位内膜与在位内膜之间存在一定的竞争关系。最近的证据表明，CXCL12/CXCR4轴参与将BMDSCs募集到在位和异位子宫内膜组织。在癌症中CXCL12/CXCR4的激活已被证明可以增加金属蛋白酶的表达，促进血管生成，并募集内皮细胞以促进肿瘤进展和转移 [19] ，CXCR4是一种在干细胞表面表达的趋化因子受体，CXCL12是其配体。CXCL12在各种组织中的基质细胞和上皮细胞中表达，尤其是来自发炎或损伤组织的基质细胞和上皮细胞 [20] 。一项体外研究表明，生理性雌二醇(E2)增加小鼠骨髓干细胞对CXCL12和CXCR4的表达 [21] ，而孕激素(P4)增加其在人子宫内膜基质细胞中的表达。CXCR4和CXCL12在子宫内膜异位上皮细胞中的表达水平高于正常子宫内膜 [22] 。

肿瘤相关基因突变在内异症中普遍存在，如DIE、内膜异位囊肿及医源性内异症等。尽管异位的子宫内膜表现为正常，但在病理上却很难与在位的子宫内膜进行鉴别。然而，Anglesio [23] 等人在2017年的研究报告中发现，83%的良性DIE病变包含体细胞突变，26%携带癌症驱动突变，包括KRAS、PIK3CA、ARID1A和PPP2R1A，所有这些都局限于上皮细胞，这些众所周知的基因在子宫内膜样癌和子宫内膜异位症相关卵巢癌中也经常发生突变 [24] ，ARID1A被归类为抑癌基因，在人类许多癌症中检测到ARID1A失活突变，最常见于子宫内膜衍生及相关癌症，包括子宫内膜样癌、卵巢透明细胞癌和卵巢子宫内膜样癌。ARID1A [12] 可能通过增加侵袭性和影响转化生长因子(TGF) β信号通路，进而影响P4信号通路，从而促进子宫内膜异位症的临床表型。确定癌症相关基因的突变是否与临床P4耐药性有关非常重要，因为40%的子宫内膜异位症女性表现P4耐药性(即对P4治疗无反应)。尽管异位子宫内膜与在位子宫内膜组织两者之间临床特点相近，但已有研究表明二者在表观遗传学上有显著差异，miRNA表达谱也有显著差异。Suryawanshi [25] 等通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)方法检测了6例健康对照、7例EMs患者及7例EMs相关性卵巢癌患者血浆中1113个miRNA的表达，并鉴定出23个miRNA在EMs患者的血浆中存在显著表达差异，并发现3种miRNA (miR-16、miR-191和miR-195)具有潜在临床应用价值。研究表明，ESR1、ESR2、PGR、NR5A1、CYP19A1、HOX基因簇和GATA家族基因的启动子甲基化异常，基因和蛋白表达也发生了相应的变化 [26] ，因此，我们提出假说：调控内异症发生发展的关键基因可能是调控内异症发生发展的关键分子。

几项研究表明，子宫内膜异位组织与在位子宫内膜组织之间的miRNA表达谱不同 [27] 。例如，子宫内膜异位症中miR-20a的上调会降低靶标蛋白DUSP2，从而导致细胞外信号调节激酶(ERK)和前列腺素E2 (PGE2)诱导的FGF9表达异常激活 [28] 。miR-200b在异位内膜区低表达，其靶基因ZEB1、ZEB2均高表达，且两者均可促进内异症侵袭及增殖，且miRNA靶基因多态性可能参与内异症发生发展。由此来看，内异症(EMs)是一类具有高度异质性的表观遗传学疾病，可通过DNA甲基化，组蛋白修饰，miRNA介导的基因表达，调控细胞生存、侵袭转移及血管新生。一些在子宫内膜异位细胞中失调的miRNA如miR-200家族，在子宫内膜异位症的进展中具有重要作用，其下调导致了COX2、TGF-β、IL-6、IL-8和Bcl2的表达增加，使得炎症和抗凋亡途径激活，且miRNA调控的基因在类固醇通路、凋亡通路、血管生成通路、EMT和组蛋白乙酰化、甲基化等表观遗传修饰中也发挥重要作用 [29] 。

3. EMs免疫炎症机制

近年来，免疫炎症因素在EMs发生发展过程中的作用逐渐受到重视，人们认为EMs就是一种免疫相关的炎症性疾病 [8] ，且有研究表明，EMs患者腹腔液中炎症反应活跃，炎症细胞的聚集增强，多种炎症因子的表达与健康妇女相比存在显著差异 [30] 。在健康妇女中，逆流经血进入腹腔后会被立即清除，而EMs患者具有独特的免疫炎症微环境，经血中异位子宫内膜细胞可逃离免疫监视作用而形成内异症病灶 [8] 。研究表明，异位子宫内膜细胞有着不同的免疫表型和生物活性，可以激活腹腔内中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等参与炎症反应 [31] 。通过近年的文献发现，免疫学因素在EMs的发病机制中占有重要地位，许多研究表明，多种免疫细胞如中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞和NK细胞等均参与EMs的发生与发展。研究发现，子宫内膜细胞自噬受卵巢激素调控，诱导免疫细胞浸润，在子宫内膜脱落、组织修复、防止感染等过程中扮演重要角色，同时，自噬异常及其介导的免疫紊乱也是内异症发生发展的重要因素 [32] 。

血小板参数已被提议作为许多疾病的炎症标志物 [33] ，血小板平均体积(MPV)与各种炎症性疾病有关，包括炎症性息肉、糖尿病、肠易激综合征、恶性肿瘤和肥胖。血小板压积(PCT)是血小板总体积在血液中体积的百分比，被认为是炎症的潜在标志。此外，血小板/淋巴细胞比例(PLR)及系统性免疫炎性指标(SII)是近年来发现的一种新型炎性指标，最近有报道可反映炎症状态。血小板是骨髓中巨核细胞不断产生的细胞质碎片，携带有巨核细胞的部分细胞质，其内部无细胞核以及染色体DNA，只有来源于巨核细胞的部分mRNA，一旦形成后就无法合成新的mRNA。正常情况下血小板呈静息状态，而活化后的血小板能够聚集、黏附及释放大量生物活性因子，促进EMs的发生与进展 [34] 。血小板除了在止血和调节5-HT中的作用外，还与免疫调节有关 [35] 。活化的血小板在多种生理和病理条件下均具有炎症功能。活化血小板在子宫内膜异位症病理过程中起着重要作用，但其作用只是导致内异症发展的一个重要因素 [34] 。

3.1. 血小板诱导EMs中免疫炎症反应

血小板是一种重要的免疫调节分子，在机体免疫应答中发挥重要作用。血小板能够表达介导血小板与白细胞、病原体、病原体分泌物和炎症状态下内皮细胞相互作用产生的表面受体，活化后的血小板能黏附到中性粒细胞和单核细胞表面，并与淋巴细胞相互作用 [36] 。目前大量的研究均证实了，炎症和免疫因素与EMs的发生和发展有着重要的联系 [37] ，尤其是慢性盆腔炎不但是EMs发病表现之一，而且已成为一个有利于EMs发展的因素。前期研究发现，血小板可通过调节P-selectin、CD40等蛋白的表达，与循环白细胞发生作用，从而诱导血小板–白细胞聚集体的形成。血小板可经CD40-CD154与DCs (DCs)结合，活化DCs，增强获得性免疫 [38] 。树突状细胞(endritic cell, DC)是一种抗原呈递细胞，能够识别和捕获抗原，促进幼稚T细胞的分化，从而诱导抗原特异性免疫反应，病变内活化的DC激活T细胞，导致EMs早期病变的损伤 [39] 。EMs中单核细胞的骨髓源性抑制细胞(Mo-MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)的扩增参与EMs患者腹腔免疫抑制微环境的形成，从而促进EMs的进展 [40] 。与健康女性相比，EMs患者体内有更高浓度的Tregs细胞，而高浓度的Tregs细胞能够抑制机体对异位病灶采取的免疫反应，从而促进抗炎环境形成，导致内膜细胞异位种植和生长。Treg细胞是 EMs进程中的关键分子，其对TGF-β等药物的敏感性更高，而激活的血小板可分泌TGF-β等多种生物活性因子，两者的交互作用如何值得进一步研究 [34] 。

3.2. 血小板介导EMs中氧化应激反应

近年来，国内外研究表明，内异症可导致氧化应激，而氧化应激在EMs进展中起重要作用 [41] 。内异症患者子宫内膜有周期性的损伤与修复，这一过程涉及到包括炎症、凝血等在内的多种系统共同参与 [42] 。相关研究提示，氧化应激反应(OS)已经被认为是一种与子宫内膜异位症发生与发展相关的潜在因素 [43] ，Lousse [44] 等提出EMs的本质是慢性炎症反应，而炎症反应所介导的氧化应激反应是促使疾病进展及产生相应临床表现的直接原因，并且氧化应激反应水平与EMs程度呈正相关。既往认为血小板参与止血、血栓形成和伤口修复等多个环节，但近年来的研究发现，血小板在炎症反应中同样扮演着重要角色。赵艳 [45] 等研究中提示了复发性流产患者的PDW显著增高，说明此类疾病患者体内血小板形态出现变化，从而对PDW产生直接影响。Estaras [46] 等研究指出，在子宫内膜异位症发生、发展过程中，异位内膜细胞表达对氧磷酶-1 (PON-1)的能力减少，导致氧化应激反应增强，促使其获得强大的增殖能力。也有研究显示，逆行入盆腹腔的经血细胞破裂后产生的血红素和铁离子，可抑制PON-1产生，触发氧化应激，促使子宫内膜细胞异位黏附并生长 [47] 。何海燕 [48] 等研究发现，内异症患者血清PON-1水平明显降低，与Arenas [49] 等研究内异症患者卵泡微环境中PON-1水平较低的这一观点相符，揭示了PON-1表达下调可能是异位内膜细胞生长、增殖的必要条件。最新研究指出，内异症的本质是一种慢性炎症性疾病，而PON-1表达下调可以激活巨噬细胞，引起炎症反应，促进异位内膜细胞侵袭和生长 [50] 。

3.3. 血小板促进EMs中EMT发生

上皮间质转化(EMT)是一种在生理和病理状态下由上皮向间质转化，并伴有形态和基因表达变化的过程。EMT参与胚胎形成、组织器官发育及器官纤维化和肿瘤的形成 [51] 。TGF-β信号通路是发育中涉及的主要途径之一，负责调节胚胎发生，维持人体组织稳态，调节不同细胞类型中的增殖、分化、凋亡和迁移 [52] 。TGF-β1是目前发现的最重要的致纤维化因子，可激活其下游Smads蛋白家族，调控相关基因表达，诱导EMT，使成纤维细胞分泌大量胶原并减少对细胞外基质的降解，是纤维化形成的重要启动因素 [53] 。活化血小板能够释放大量TGF-β1，TGF-β对细胞的生长、分化和免疫功能均有重要的调节作用，也是诱导EMT的重要细胞活性因子 [54] ，血小板分泌的TGF-β1可以激活细胞TGF-β/Smad信号通路，促进EMs疾病中EMT发生。

4. EMs激素调节作用

EMs是一种雌激素依赖性疾病，子宫内膜的增殖和分化主要由雌、孕激素介导，研究表明异位子宫内膜组织中存在雌激素、孕激素和雄激素受体，而雌激素依赖和孕激素抵抗也是导致子宫内膜异位症预后不良的主要原因之一 [29] 。子宫内膜异位症患者和非子宫内膜异位症患者之间子宫内膜的差异之一是内异症患者表现出较低的PR通路活性和较高的ER通路活性。当将子宫内膜异位组织与在位子宫内膜进行比较时，差异更为显著 [25] 。由于PR活性降低不能再有效拮抗促炎性ER通路，从而促进了EMs的炎症反应，然而，局部E2产生增加和内在ER-β通路激活，又进一步加重了炎症反应。研究发现 [55] ，选择性使用ER-β拮抗剂可抑制小鼠子宫内膜异位症的生长。ER-β还通过与细胞质炎性体的成分相互作用来增加IL-1β，从而增强细胞粘附和增殖特性。该报告还显示，ER-β可通过上调IL-1β，抑制肿瘤坏死因子-α (TNF-α)介导的凋亡和炎性反应，进而促进异位内膜的粘附、增殖，提示其可能是通过这一机制逃逸了机体的固有免疫监控。ER-β信号途径可通过上皮–间充质转换(EMT)，进而促进肿瘤侵袭，是异位子宫内膜的重要特征。雌激素受体(ER-β)是雌激素受体(ER)的重要受体，而雌激素受体(ER-β)是雌激素受体(ER)的上游调控因子。

ER-β活性增强还通过负反馈作用于其启动子区域进一步下调PR表达，PR活性的降低促进了E2的合成，同时，异位内膜组织中E2浓度的增加也会进一步激活了内质网通路。与在位子宫内膜相比，异位内膜组织具有更高的芳香化酶活性，这会导致E2产生增加，E2在局部积累并增强 ER-β活性，从而促进子宫内膜异位症的发生、疾病进展及P4抵抗 [56] 。由此推测，ER-β可能是内异症发病机制的中心环节。激素治疗的目标是维持局部低雌激素状态，口服避孕药的目的是抑制卵巢E2的产生和排卵。除了抑制卵巢类固醇激素的生成外，孕激素还诱导异位子宫内膜组织的蜕膜化和凋亡。这也是临床上常用高效孕激素如孕三烯酮治疗EMs的原因所在，它能通过抗雌激素和孕激素的作用，阻止激素的过量表达，使异位内膜萎缩和失活，达到控制疾病的目的，从而有效控制病情进展。

综上，我们推测：异位子宫内膜炎症因子释放，ROS生成，EMT，雌激素依赖性和孕激素抵抗，表观遗传学变化等均是 EMs发病的关键环节。内异症(EM)患者存在局部炎症及免疫紊乱，但其发病机制尚不明确，有充分的证据显示子宫内膜异位症存在炎性反应。与异位子宫内膜相比，子宫内膜异位病变中的几种关键炎症介质(包括COX-2、IL-1β、IL-8、肿瘤坏死因子(TNF)-α、PGE2和E2)升高 [56] [57] ，这些介质的协同作用以维持和加重炎症。内异症患者子宫内膜环氧化酶-2 (COX-2)较正常女性子宫内膜高表达，而环氧化酶-2 (COX-2)在异位内膜组织表达更高。此外，IL-1β还会增加COX-2表达，从而上调PGE2，子宫内膜异位基质细胞的PGE2水平升高，从而诱导E2的产生，这反过来又促进局部炎症 [58] 。因此，E2与PGE2可形成一个正反馈回路，促进炎症反应，免疫应答，促进血管生成，促进内膜的存活。此外，在EMs患者中，也有大量的中性粒细胞出现，并且有可能在病灶内的新血管形成过程中起着重要作用 [36] 。目前多种研究表明，嗜中性细胞可促进EMs形成，但多以其分泌的细胞因子为基础，其分泌促炎症因子VEGF，IL-8，IL-12，CXCL10，CXCL12等 [38] 。研究发现，内异症患者血清、腹膜液及异位病灶均出现异常的免疫炎性反应，尤其是炎性因子(TNF-α)、白介素-1β (TNF-α)、白介素-1β (IL-6)、IL-17等介素(IL-17)的表达。然而，大多研究都是单中心的，难免存在样本量小、选择偏倚等缺点，未来还需要大样本多中心的研究进一步验证。由于炎症免疫应答在子宫内膜异位症的发生和进展中起着至关重要的作用，因此该病被认为是一种免疫相关的慢性炎症性疾病 [59] 。故而，这些促炎细胞因子有望被研究成为诊断EMs非侵入性血清生物标志物或治疗疾病的潜在靶点。

NOTES

^*通讯作者。