子宫内膜异位症病因的干细胞学说.doc

子宫内膜异位症病因的干细胞学说 作者：黄宇婷， 程明军， 徐丛剑【关键词】 干细胞； 子宫内膜异位症； 病因子宫内膜异位症（endometriosis，EM）是妇科最常见的良性疾病之一，发病率高达10%15%，但现有治疗效果都不令人满意。EM的病因尚不明确，目前的学说均不能完全解释临床上多种类型EM的发病。因此,进一步探究EM的病因对于指导并寻找新的诊疗方法，有着十分重要的意义。随着干细胞研究的不断深入，越来越多的证据证明EM可能与各种来源的干细胞相关，EM是一种干细胞相关疾病的观点被越来越多的研究者所关注。 1 现有病因学的多种假说 对于EM的发病原因，研究已较为深入，目前存在多种学说，最广为接受的Sampson学说(即传统的子宫内膜种植学说)认为EM是内膜随经血逆流进入腹腔、种植于卵巢和邻近的盆腔腹膜表面，继续生长、蔓延而形成的，随着月经周期反复出血而形成内膜异位囊肿。Hirata等1使用GFP小鼠示踪异位内膜支持了这一理论，但男性患者在长期使用雌激素治疗后，也可以发生EM，这种现象是不能用子宫内膜种植来解释的。体腔上皮化生学说认为由于胚胎发育过程中，苗勒氏管、卵巢表面的生殖上皮、盆腔腹膜都是由胚胎具有高度化生潜能的体腔上皮细胞分化而来，异位的内膜组织也是由体腔上皮化生而来的，也有病理学研究为该学说提供了证据2。然而这些学说均不能完全解释临床上所有类型EM的发病。 越来越多的研究开始关注免疫因素、遗传因素和内分泌因素在子宫内膜异位症发病中的作用。 由于发现EM患者常伴有某些免疫功能异常，EM发病的免疫因素越来越受到重视。免疫学说认为，免疫反应异常是导致内膜损害的起始点，并且能够维持这种损害的持续存在，即EM被认为是一种自身免疫综合征。在EM患者的血清、宫颈分泌物、阴道分泌物中发现抗子宫内膜和卵巢的IgG，IgA型自身抗体，而多种自身抗体与不孕症相关。细胞免疫反应的减弱是异位内膜细胞得以种植的重要条件，其中EM患者巨噬细胞活性增高、T淋巴细胞活性减低。巨噬细胞活性增高，其生长因子分泌增加，其中包括血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF）、巨噬细胞衍生生长因子（MDGF）、表皮生长因子（EGF）等，而这些生长因子在体外可刺激内膜基质细胞的增殖。EM患者体内多种因子水平升高，如肿瘤坏死因子（TNF），白介素1（IL1），IL2，IL6，IL8，单核细胞趋化蛋白1（MCP1），干扰素（INF），以及活化正常细胞表达和分泌的调节物（RANTES）等，且都与疾病的进展有关。但是，对于免疫因素是EM发生的原因还是结果，目前存在较大争议，前者尚缺乏确凿的证据3。研究表明EM有遗传倾向，在英国，EM患者的一级亲属EM发病率为一般人群的6倍；1997年报道单卵双胎姐妹EM发病一致性为88%。由此提出了EM是多基因遗传病，一名妇女基因中拥有阈值数量以上的致病基因就会发病。另外，部分EM患者有特异染色体的改变，包括单体X，4q+，5q+，和7，8，10三倍染色单体，以及基因片段如1p，22p，5p，6q，7p丢失等，都提示EM与遗传有关。 EM是雌激素依赖性疾病，EM病灶自己也产生雌激素。雌激素是一种很强的有丝分裂原，体内明显能促进正常子宫内膜和EM病灶的生长，而雌激素并不能促进体外培养的异位内膜细胞增殖，但可使体外培养的子宫内膜间质细胞VEGF合成增加，也能激发旁分泌细胞因子，刺激基质金属蛋白酶（MMPs）基因的表达，后者能促进子宫内膜碎片侵入腹膜下层，并在异位生长。EM妇女与正常妇女体内雌二醇（E2）水平无显著差异，而前者的月经血中E2浓度明显升高，说明病灶局部雌激素产生亢进。由此，有雌激素阈值理论认为：在很低的E2水平（515 pg/ml）时，很多雌激素反应性组织处于静止或萎缩状态（如内膜）；当某些组织中E2达到2060 pg/ml时可引起明显的组织反应；例如EM病变组织需要E2水平>2040 pg/ml才开始生长，显然EM病灶局部远远超过这个水平（正常月经妇女E2为50300 pg/ml，绝经后与男性约为515 pg/ml）。 郎景和4根据EM患者的在位子宫内膜与非EM患者的在位子宫内膜存在基因表达等多方面差异，提出了EM的“在位内膜决定论”，即不同个体（患者与非患者）经血逆流或经血中的内膜碎片能否在“异地”黏附、侵袭、生长，在位内膜是关键，在位内膜的差异是根本差异，是发生内异症的决定因素。这一理论是近期EM病因学研究的一项重要发现，对常见的腹膜型内异症发生作出了合理的解释，对Sampson学说做出了重要的补充和发展。但是，在位子宫内膜到底通过什么途径“决定”或影响了EM的发生与发展，目前还缺乏较为深入的研究。 2 子宫内膜异位症病因的干细胞学说 2.1 子宫内存在干细胞的相关研究 临床研究支持子宫内膜干细胞的存在：正常女性的月经血中干细胞的含量相当于等量骨髓干细胞含量的30倍。在子宫内膜电切术治疗后的妇女中观察到内膜再生，也有报道患者怀孕。 临床证据表明成人干细胞在内膜中存在，通常在妊娠结束时，尤其是经常伴有慢性炎症和损伤的情况下有骨化的倾向，尽管钙化组织与胎儿源性无关5，而这两种情况被认为可以促进间充质干细胞重建组织6。子宫内膜的研究中曾经找到平滑肌组织，骨细胞和软骨细胞。月经血中还可提取出体外能诱导分化成心肌细胞的干细胞7。 因此很多经典的干细胞标记用来检测人类子宫内膜，检验子宫全切术后标本发现基底层腺体有表达造血干细胞标记如CD34，ckit/CD117和Bcl2，CD34在基底层间质部分特异性表达8。流式细胞仪检测新鲜培养的蜕膜间质细胞，发现有一部分表达Stro1和CD34。 子宫内膜的再生是由位于内膜基底层干细胞介导的假设已经存在了很长时间9。在人工周期的短尾猿动物模型中发现了在增生期和分泌期基底层和功能层的内膜腺体增殖指数的显著差异10。细胞功能学研究也支持了子宫干细胞的存在11,12。 干细胞分裂的总数可以由单个腺体中编码错误的积累间接反映。内源性的DNA序列在细胞分裂过程中某特定基因CpG位点甲基化时出现多态性，这些随机的复制错误随着时间的增加而积累，因此反映了内膜干细胞的分裂活性。CSX基因是人类子宫内膜的一个沉默基因，检测它的甲基化位点为确认甲基化模式的改变并不影响功能，而是由随机的与老化相关的过程引起的。至绝经期为止，人类内膜腺体的甲基化程度不断增加，绝经后维持相对稳定。数据的数学模型也说明一个腺体含有一定未知数量的长期生存的干细胞，而不是一个不死亡的不断进行非对称性分裂的干细胞。这样看来对称性和非对称性细胞分裂随机发生来维持子宫内膜腺体干细胞池中干细胞数量的恒定 13。 有研究表明子宫内膜腺体呈单克隆性14,15。在正常内膜中存在少数PTEN空腺体。这些PTEN突变的腺体克隆在月经周期中持续存在于基底膜区，并在下一个周期中在功能层中找到各自相应的腺体。更有研究表明，子宫内膜异位症的异位病灶处也有单克隆、多中心起源的性质。 2.2 子宫内干细胞的来源 子宫内干细胞可能来源于胚胎时期干细胞的残留。来自于胚胎发育时期中肾管的干细胞仍存在于子宫内膜中，在月经周期中增殖。女性胚胎的生殖道来源于中胚层，中胚层在原肠胚形成后很快形成。随着这种胚胎组织增殖，有人认为一些细胞经历了间充质细胞到上皮细胞的转化以提供体腔上皮，并晚些形成了副中肾管或者苗勒氏管16。这些组成了表皮和潜在的尿生殖嵴间质。在胎儿期，在未分化的子宫表面上皮内收入潜在的间质中时腺体开始发展，间质分化成为平滑肌组织形成肌层17。推断一小部分的胎儿来源的上皮和间充质干细胞残留于成人的子宫内膜中并在其周期性的组织重建中发挥作用。 子宫内膜中存在CD34阳性的细胞，而CD34是骨髓来源干细胞的主要标记之一，因此推测骨髓来源的干细胞也是子宫内膜中干细胞的来源。有研究报道了骨髓来源的细胞可以迁移到在位和异位内膜组织，并且有小部分分化为间质细胞和腺上皮细胞18。少数接受单HLA抗原错配的异体骨髓移植的妇女中，受体内膜腺体和间质细胞中含0.2%52%的供体来源细胞19，骨髓移植受者的内膜嵌合的程度与其他器官相似20，在局部的腺体和间质中找到了供者来源的细胞，说明细胞在局部的增殖。这项观察加之在每名患者中供者来源的上皮和间质细胞的百分比相似，可能存在一个单一的子宫内膜干细胞，形成了腺体和间质。尽管大多数腺体为供者或者受者表型，在一些腺体中发现了嵌合体，说明不都是单克隆性的，与未经骨髓移植的妇女中单克隆性相矛盾。多克隆腺体包含一部分的供体细胞，可能因为骨髓来源的细胞与子宫内膜细胞发生了细胞融合，但是在使用DNAcomplexing染色检查组织后排除了这个可能性。 这些观察都依赖于标记物的表达，但是他们提出了很多问题，需要更多的实验来解决，如是否骨髓干细胞转化成为有功能的子宫内膜细胞？骨髓包含至少3种不同的干细胞，造血干细胞、间充质干细胞和内胚层祖细胞，这些干细胞都参与循环，哪一种骨髓干细胞参与了子宫内膜的再生还需要明确。骨髓来源的细胞是否在生理条件下每个月经周期定植于子宫内膜，还是仅发生在骨髓移植后还不清楚。是否局部组织损伤合并月经就足以诱导骨髓来源的干细胞进入子宫内膜并定植还不确定。骨髓来源的干细胞是否参与了子宫内膜基底层、功能层或者两者都参与了也不清楚。解决这些问题的实验是不可能在人类进行的，要依靠使用转基因标记鼠的动物实验来完成。 2.3 子宫内膜异位症病因的干细胞学说的提出 人体内所有组织细胞都是由干细胞分化而来，而干细胞具有可塑性和横向分化潜能21。目前，干细胞理论已日趋成熟，干细胞分化研究取得了丰硕的成果22。研究表明，骨髓干细胞具有可塑性和横向分化潜能23。体内、体外研究都表明，多种来源的骨髓造血干细胞可以转分化为肝实质细胞、胆管上皮细胞、神经元细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、胰岛细胞、肾组织上皮、角膜上皮细胞等，而骨髓间充质干细胞可转分化为脂肪细胞、软骨细胞、骨细胞等，而且在组织损伤后骨髓干细胞能“定向”到达损伤部位，参与修复过程24-27。 干细胞具有多向分化潜能和可塑性，人体内所有的组织细胞都是由干细胞分化而来。因此推测子宫内膜细胞以及子宫内膜异位症病灶细胞也可能是由相应的干细胞分化而来。大量研究证明子宫内含有干细胞。EM病灶细胞呈单克隆、多中心起源，提示病灶是由不同的干细胞分化而来的。EM患者腹腔液中的干细胞因子（stem cell factor, SCF）水平明显高于正常妇女。最近，Gargett28根据以往的研究结果推测子宫内膜异位症、子宫腺肌病的发病可能与子宫内膜中的干细胞相关。 因此，我们推断子宫内膜异位症发病机理与干细胞有关：逆流的经血和雌激素治疗等因素为种植的内膜碎片中的未分化干细胞、胚胎期遗留下来干细胞、甚至种植部位组织中的多分化潜能的未分化干细胞等提供了适宜分化的局部微环境。逆流经血发生于大多数育龄妇女中，子宫内膜中已证实存在干细胞，所以大部分妇女都会发生EM，只是由于个人遗传背景、免疫状况、生活及营养等条件的不同，病变的程度不一，导致仅在10%15%的妇女中发病且临床表现多种多样。这一子宫内膜异位症发病的干细胞理论为子宫内膜异位症的病因学研究带来了新的方向，在寻找新的诊疗方法方面前景良好，有着十分重要的意义。【参考文献】 1 Hirata T, Osuga Y, Yoshino O, et al.Development of an experimental model of endometriosis using mice that ubiquitously express green fluorescent proteinJ.Hum Reprod, 2005,20(8): 2092-2096.2 Zheng W, Li N, Wang J, et al.Initial endometriosis showing direct morphologic evidence of metaplasia in the pathogenesis of ovarian endometriosisJ.Int J Gynecol Pathol，2005,24(2): 164-172.3 程明军,徐丛剑.子宫内膜异位症的发病机制理论及学说J.中国实用妇科与产科杂志, 2007,23(7): 561-562.4 郎景和.子宫内膜异位症研究的新里程J.中华妇产科杂志, 2005,40(1): 3-4.5 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