·综述·

脂氧素A4在子宫内膜异位症中的生物学研究进展

李相禹 王亚飞 崔玉兰

基金项目:哈尔滨医科大学研究生实践创新项目(2018186)

作者单位:150000 哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第二医院妇科

通讯作者:崔玉兰(c7011@163.com)

【摘要】 脂氧素A4(LXA4)是一种内源性抗炎和免疫调节介质,近年来被认为是子宫内膜病变中潜在的重要参与者。这种由花生四烯酸通过脂氧合酶的作用合成的类花生酸,可能参与月经周期中子宫内膜的调节。最近的研究表明,LXA4在子宫内膜上皮细胞作用与雌激素受体激动剂类似,以类似于弱雌激素雌三醇的方式拮抗一些雌激素介导的通路。LXA4还是子宫内膜中重要的抗炎分子,但其在各种生理和病理情况下的具体功能尚不明确。本综述在免疫内分泌相互作用的背景下,对其已知和假定的作用进行了综述。

【关键词】 子宫内膜异位症; 脂氧素A4; 子宫内膜生物学; 炎症反应

女性生殖道黏膜有免疫监测系统,作为对抗病原体的前线。免疫串扰对妊娠的成功和胚胎移植的耐受性至关重要[1]。此外,在月经来潮的物种中,如人类和大多数灵长类动物,子宫内膜表面上三分之二的周期性脱落需要快速愈合和再生,同时保持这些防御功能和减少炎症反应。内源介质对排卵、月经、植入和分娩的所有代表性短期炎症事件的限制,有助于解决炎症[2]。女性生殖系统的健康是通过炎症、代谢和免疫稳态之间的平衡来维持的,尤其是在女性生殖道等黏膜表面。炎症反应失衡是导致许多免疫介导的疾病的基础。脂氧素(lipoxins,LXs)是最近发现的消解素和保护素,可作为一种特殊的促分解介质,在炎症的分解发挥着至关重要的作用。本篇综述关注一个可能是子宫内膜组织平衡作用的核心分子——LXA4。LXA4作为一种抗炎介质与人类的月经周期和妊娠过程密切相关。研究显示[3],LXA4受不同的信号通路介导,且在不同细胞类型中的作用机制不同。其作为一种免疫调节剂,已在其他系统中被证明能抑制白细胞迁移、白三烯诱导的反应,包括血管收缩和趋化反应以及有丝分裂过程等。最近的研究表明[4],LXA4和相关的受体在子宫内膜生物学可作为各种对立力量之间的支点,发挥平衡组织修复、创口愈合以及维持妊娠过程等作用。LXA4水平降低可能会直接导致体内炎症反应失衡和慢性疾病发生,影响子宫内膜的健康和生殖功能。

一、LXA4的合成和脂氧合酶代谢产物

LX的产生是以跨细胞的方式发生在炎症部位,包括两种不同的细胞类型,即上皮细胞和中性粒细胞。目前已克隆出三种人脂氧合酶(lipoxygenase,LOX),即催化多不饱和脂肪酸氢过氧化物的含铁酶:5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LOX)、12-脂氧合酶(12- lipoxygenase ,12-LOX)和15-脂氧合酶(15- lipoxygenase,15-LOX)。花生四烯酸的顺序氧化导致LXs的形成。阿司匹林会引发表观型LXs的产生,称为阿司匹林引发LXs,如15-epi-LXA4,这也是他汀类药物的共同属性。

白细胞介素13(interleukin-13,IL-13)是人单核细胞15-LOX基因表达和酶活性的有效诱导因子,可以激活ERK1/2-MAPK(extracellular signal-regulated kinase 1/2/mitogen-activated protein kinase)。IL-13诱导小鼠单核细胞内12/15-LOX的表达,γ干扰素(interferon gamma,IFN-γ)可抑制其表达和生物活性。此外,白细胞介素4(interleukin-4,IL-4)还诱导小鼠骨髓细胞产生12/15-LOX。研究显示[4],IL-4和IL-13均参与单核细胞向M2巨噬细胞的分化,与M1巨噬细胞相比,M2巨噬细胞具有免疫抑制表型。

17β-雌二醇(estradiol,E2)可下调15-LOX和LXA4的合成。在前列腺癌细胞中,糖皮质激素可抑制12/15-LOX活性;而在血管平滑肌细胞中,醛固酮可刺激12/15-LOX的表达。在前列腺上皮细胞中,过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxidosome proliferators activate receptor gamma,PPAR-γ)与孤独受体(related orphan receptor-α,ROR-α)相互作用,结合15-LOX启动子,为15-LOX和LXA4的产生提供了一种新的负反馈机制[5]。这种调节机制是否与人类子宫内膜有密切关系尚待观察。

LXA4水平在月经周期结束时最高,月经后逐渐下降;与IL-13在正常月经周期达到峰值的时间类似[6]。如前所述,雌激素介导的对这种酶的抑制与LXA4水平在增殖期下降和E2升高的观察相符。妊娠期LXA4水平的升高可能是由于人绒毛膜促性腺激素促进了LXA4在子宫内膜蜕膜的释放。

LOX代谢物在生殖功能中的作用研究已有30多年的历史。利用PR基因敲除小鼠,证实12/15-LOX是PR在子宫表面上皮的下游靶点。受精卵着床时,观察到12/15-LOX酶的最大诱导作用。此外,12/15-LOX缺失小鼠表现出植入受损,使用12/15-LOX抑制剂证实了这些结果,导致植入部位显著减少[7]。事实上,LOX抑制剂已经被证明可以间接降低孕酮的产量。因此,确定这些中间代谢物的相关作用以及LXA4是否也参与其中,将具有一定的指导意义。

二、LXA4受体

LXA4是LX家族成员中最具特色的,其不仅可抑制免疫细胞的募集、趋化、黏附和转归,而且可抑制促炎细胞因子的产生,具有促进炎症的消退作用,在体内外对损伤或细胞损伤后起到重要的制动作用。LXA4直接或间接激活多种受体,包括肽受体的一个亚类,以及g蛋白偶联受体。LXA4受体还包括甲酰肽受体2/LXA4受体(formyl peptide receptor 2/LXA4 receptor,FPR2/ALX)、另一种具有多种配体的表面膜g蛋白偶联受体、芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor ,AhR)、配体激活的核转录因子,以及最近的雌激素受体α(estrogen receptor-alpha,ERα)[8]

FPR2/ALX与LXA4结合具有高亲和力,可在多种细胞类型中表达,如中性粒细胞、单核细胞、自然杀伤细胞和上皮细胞等,而且其表达受不同细胞因子调节。研究显示,虽然单核细胞可表达这种受体,但由于翻译沉默,它们的分化使其表达被阻断[2]。这些结果表明FPR2/ALX在组织-巨噬细胞功能中的相关性有限[9]。近年来,FPR2/ALX在人子宫内膜中的表达已被报道。研究发现FPR2/ALX mRNA的表达在月经期较增殖期增加[6]。在妊娠早期,蜕膜也表现出高FPR2/ALX的表达。LXA4在妊娠早期血清水平升高,与FPR2/ALX水平升高一致。LXA4的另一个生理相关受体是AhR。尽管AhR存在于人子宫内膜中,但其表达在月经周期中保持恒定,迄今为止还没有确凿的报告显示LXA4在该组织中激活了AhR。LXA4是近年来发现的一种雌激素受体配体,它能刺激雌激素反应基因的表达,诱导子宫内膜上皮细胞的增殖[10]。有趣的是,LXA4与孕期胎盘大量制造的雌激素雌三醇(E3)具有高度的结构相似性。与弱ERα激动剂的特性一致,因此,LXA4也抑制E2介导的作用。值得注意的是,上述三种受体都是混杂的,在不同的子宫内膜细胞类型、月经周期的不同阶段或妊娠期受到复杂的调节。由于同一个细胞中可能存在多个受体,因此需要利用生理上相关的配体浓度和读数,对这些不同类型受体和相关信号系统之间的潜在串扰进行充分的控制研究。

此外,LXA4介导子宫内膜组织作用的模型将取决于有效配体和受体的有效性。月经期FPR2/ALX水平的升高,可能与局部LXA4生成增加同时发生,可能有助于在内源性E2相对较低的时候,调节子宫内膜的修复和消退炎症反应。此外,当雌激素水平处于最低点时,基底腺和间质中较高的ERα表达为LXA4在月经期的潜在靶点。因此,LXA4是否能促进子宫内膜再生和愈合值得研究。

三、LXA4的靶点——巨噬细胞

包括巨噬细胞在内的先天免疫细胞是LXA4介导生物活性的主要靶细胞[11]。巨噬细胞和子宫自然杀伤细胞大量存在于子宫内膜间质中,并在月经周期的大部分时间内被发现。研究发现[12-13],性激素可调节巨噬细胞在组织中的分布,月经前子宫内膜间质中的巨噬细胞数量增加,与黄体死亡导致的雌激素和孕酮水平下降一致。

巨噬细胞通过其产生基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)的能力参与组织重塑,并与月经和妊娠密切相关。值得注意的是,LXA4及其类似物降低了子宫内膜异位症小鼠模型中多种不同细胞类型和腹腔液细胞中MMP的表达和活性,其中巨噬细胞是主要成分。

妊娠蜕膜巨噬细胞在清除凋亡小体、子宫血管重塑、对胎儿抗原的免疫耐受、对外源性病原体的免疫、宫颈成熟和恢复等方面发挥作用,引起免疫抑制和抗炎反应[14]。LXA4促进巨噬细胞吞噬凋亡中性粒细胞和组织碎片,这一过程对炎症的解决和月经后组织完整性的重建至关重要。

免疫学和新陈代谢领域正在融合,提供了对各种生理和病理状态的见解。最近的研究表明,ERα与巨噬细胞功能和代谢有关,ERα在动脉粥样硬化相关炎症中对造血/髓细胞有保护作用[4]。如上所述,雌激素与巨噬细胞进入子宫内膜有关,并明显与免疫反应有关。ERα在LXA4介导的子宫内膜和腹腔巨噬细胞功能调节中的作用有待阐明。

四、LXA4在子宫内膜异位症中的作用

子宫内膜异位症是一种炎症性、雌激素刺激性疾病,约有10%的育龄妇女受到影响,据估计,高达80%的不明原因不孕症可归因于此[14]。目前,最广为接受的是桑普森的月经逆行理论,即月经子宫内膜碎片向后穿过输卵管,进入腹腔,在那里植入并持续[7]。在狒狒模型,子宫内膜异位症组狒狒的在位子宫内膜发生改变,雌激素活性、细胞增殖和孕激素抵抗增强[15]。大量证据表明,子宫内膜异位症患者的正常免疫反应(有助于促进生育和免疫耐受)发生改变,子宫内膜异位症患者的宫内环境、腹腔和全身循环发生炎症变化。

LXA4抑制小鼠临床前模型子宫内膜异位症的进展。研究显示[16],LXA4预处理联合孕酮、维甲酸(retinoic acid,RA)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)可显著降低MMPs的表达,减少子宫内膜异位病变的生长。此外,LXA4还抑制肉豆蔻酸佛波酯诱导的人蜕膜组织中炎症细胞因子IL-6和IL-8的表达,并在其他炎症动物模型中减弱趋化因子CCL2、IL-6和抑制核转录因子(inhibit nuclear factor,NF)-κb和Akt途径[17]

局部免疫介质浓度/信号传导失调导致腹腔炎症增加,由此引起的全身性改变可能改变输送到子宫内膜的免疫细胞的数量和形态。巨噬细胞介导的细胞吞噬功能异常被认为是子宫内膜异位症发生的重要因素。前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)通过下调清道夫受体和脂质转运体CD36而降低人巨噬细胞介导的吞噬作用,被认为在巨噬细胞介导的吞噬作用中起重要作用,并增加小鼠子宫内膜异位病变的大小[17]。选择性激活巨噬细胞的过继转移显著促进了小鼠子宫内膜异位病变的生长,M1极化的炎性巨噬细胞保护了小鼠免于疾病的形成。然而,人类巨噬细胞标记物的特征不如小鼠细胞,细胞外标记物分析最好与相关效应分子的分析相结合。目前,已经描述了几种不同类型的巨噬细胞亚群,还有可能会有更多的发现[18-20]。巨噬细胞表现出一种表型可塑性,作为环境线索的一个功能,包括细胞因子和生长因子。研究显示[19],LXA4可在体外促进M2极化,因此进一步的研究是必要的,以确定具体的巨噬细胞亚群在子宫内膜组织和腹腔液,以及它们的极化是否有助于病理反应。

免疫功能缺陷和LXA4等抗炎介质的产生或活性降低可能是子宫内膜异位症患者生殖道和腹腔液持续炎症发生的原因。子宫内膜间质的改变长期以来一直被关注,包括对IL-1β和TNF-α的过度反应,导致炎症细胞因子上皮性中性粒细胞激活肽-78(epithelial neutrophil-activating peptide-78,ENA-78))、IL-6和IL-8的过度产生[18]。其他炎性细胞因子,包括IL-17,增加IL-8的分泌,环氧合酶-2(cyclooxygenase-2COX-2)和芳香化酶的表达,使该途径成为一个有吸引力的治疗靶点。LXA4的产生是由单核细胞IL-13诱导的,IL-13在月经周期中受调节,其表达是由卵巢类固醇激素和细胞因子诱导的。对微小RNA表达的研究揭示了该病的多种变化。Let-7miRNA是96例子宫内膜异位症患者子宫内膜中表达上调最多的miRNA之一,Let-7miRNA多态性与子宫内膜异位症有关。Let-7 miRNAs抑制IL-13的表达[19]

目前的治疗方法主要是通过手术切除异位子宫内膜组织和减轻症状,减轻症状通常是通过靶向激素或其受体治疗。而且一旦停止治疗,子宫内膜异位症容易复发;但手术可导致粘连发展,诱发慢性盆腔疼痛和不孕。由于传统的治疗方法具有生物利用度差、不良副作用和影响生育等负面影响,探究新的治疗子宫内膜异位症方法是必要的。由于炎症是子宫内膜异位症的主要相关症状,尤其是不孕和疼痛的基础,所以一种针对与本病相关的炎症变化的耐受性良好的免疫调节疗法可以改善症状,且无现有治疗的不良副作用。如上所述,LXA4通过抗炎和抗血管生成机制在临床前子宫内膜异位症模型中具有积极的保护作用,且不会改变卵巢功能。

五、结论

LXA4参与炎症反应和雌激素效应的网络调控,与其两者形成互调节环路,三者之间相互影响,关系紧密。从目前的研究成果分析,LXA4很可能通过抗炎和调节雌激素效应对子宫内膜异位症疾病进展产生影响。LXA4作为一种内源性抗炎因子,对机体的正常生理功能(如卵巢功能及骨骼生长)无明显影响,因此其与目前已经存在的内异症治疗药物相比具有显著的优势。另外,LXA4在子宫内膜异位症的“源头治疗”中也具有较好的发展前景。因此,深入探究LXA4的作用机制,将为探索子宫内膜异位症发病机制和生物靶向治疗提供新的思路。

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(收稿日期:2019-09-10)