Snail介导的上皮-间质转化及其与子宫内膜异位症关系的研究进展

余　星，陈　雄

(1.九江市第一人民医院总院妇产科，江西 九江 332000； 2.上海市第一人民医院宝山分院妇产科，上海 200940)



Snail介导的上皮-间质转化及其与子宫内膜异位症关系的研究进展

余星1，陈雄2

(1.九江市第一人民医院总院妇产科，江西 九江 332000； 2.上海市第一人民医院宝山分院妇产科，上海 200940)

子宫内膜异位症是妇科的常见病和多发病，在育龄期妇女中的发病率日益上升,是引起生育年龄妇女盆腔痛和不孕症的主要原因之一。目前其发病机制尚不清，且治疗效果不理想，复发率高。上皮-间质转变(EMT)赋予细胞迁移和侵袭性,一个建立子宫内膜异位病灶的先决条件。Snail蛋白是EMT的重要转录调节因子，可诱发EMT。本文对近年来snail的结构及功能、对EMT调节作用及其对子宫内膜异位症发生、发展、浸润、转移特点的研究进展进行综述，为进一步为子宫内膜异位症的发病机制及治疗策略提供重要的理论基础。

上皮间质转化； snail； 子宫内膜异位症

子宫内膜异位症是一种雌激素依赖的良性妇科疾病，特点是子宫内膜组织生长在子宫腔外，痛经、性交痛、不孕等是其重要特征。子宫内膜异位症的流行范围在生育年龄妇女为2%～22%，且在痛经患者中可能达到40%～60%；此外，大约25%～50%的不孕妇女有子宫内膜异位症[1]。上皮-间质转变(EMT)的机制为上皮细胞失去极性，细胞间黏附下降，获得迁移性及侵袭性增加，转化为间质细胞的外观并具有其功能。EMT及其逆过程间质-上皮转变(MET)，是胚胎发育中必不可少的发展事件，参与原肠胚的形成、神经管到神经嵴细胞的形成、中胚层的形成、心脏瓣膜形成和腭发生[2]。EMT的特点之一是上皮型钙黏蛋白(E-cadherin)(编码CDH1)功能的丧失，而snail是EMT的主要诱导因子且能强烈抑制E-cadherin表达式[3]，除了诱导EMT之外，snail家族成员还参与不同的重要发展过程，包括神经分化、细胞运动等。在过去十年中，EMT和癌症细胞转移已经被广泛的研究，然而，主要的作用机制仍不确定。近来研究[4]发现在深部浸润子宫内膜异位症的上皮细胞样表型可能更有助于细胞的生长和浸润，提示EMT和MET可能在盆腔子宫内膜异位症的发病中起重要作用。本文对近年来snail的结构及功能、对EMT调节作用及其对子宫内膜异位症发生、发展、浸润、转移特点的研究进展进行综述，为进一步为子宫内膜异位症的发病机制及治疗策略提供重要的理论基础。

1　EMT的概念及机制

EMT的概念被首次发现在胚胎学领域。它是指细胞从始基与神经嵴脱落并迁移到达既定部位形成中胚层与神经管发挥作用，其定义了一个平稳的发展过程即极化的上皮细胞转化为高度能动的间质细胞，这使单个细胞突破基底膜，侵袭性生长和区域内外扩散性转移。此现象同时伴随有细胞形态与相关基因的改变，其使上皮标记基因如E-Cadherin表达下调，而上皮型钙黏蛋白的表达缺失与上皮细胞的转移有关[5]，间质标记基因如纤维连接蛋白 (fibronectin)、波形蛋白 (vimentin)等表达增加、且细胞的运动与侵袭力增强[6]。发生EMT后，上皮细胞可以恢复和重新获得属性，而其逆向过程(MET)也有助于在发展过程中组织和器官的形成。在成人组织中，EMT可以重新激活，如在组织损伤后实现伤口愈合。EMT也发生在纤维化等疾病或癌症的进展中。癌细胞可以通过EMT从原发肿瘤部位解离，通过血液或淋巴转移，侵入周围组织，并最终种植于其他部位。转移性细胞可以通过MET过程重新获得上皮特性类似于原发性肿瘤细胞[7]。在EMT中，上皮细胞失去细胞间的相互作用，包括粘附连接，紧密连接和桥粒，从而促进细胞发生个体化。EMT还使细胞获得侵入性，从而降解细胞外基质和重新合成细胞外基质蛋白。EMT的潜在分子和细胞机制，是依赖于生理或病理情况下由复杂的多种细胞外信号、转录因子和信号通路形成，其中snail(snail/slug)家族为其主要的转录控制因子，此外还有ZEB (ZEB1/ZEB2)和Twist(如Twist1等)家族。

2　Snail的结构及调节机制

2.1Snail结构

Snail第一次被描述是作为中胚层形成的调节器在果蝇中。随后，snail同系物被发现在从无脊椎动物到脊椎动物，如线虫、软体动物和人类的许多物种中。三个snail家族在脊椎动物蛋白质已确定:snail1(snail)，snail2(slug)和snail3(Smuc)，含类似的组织结构，一个高度保守的羧基末端，包含4～6个C2H2锌指结构和能够结合到E-box (5′-CANNTG-3′)的目标基因[8]。所有脊椎动物的snail成员的氨基末端包含了SNAG(snail/Gfi)，其能控制转录复合物。果蝇中snail不包含SNAG，但它有一个的共同的组成P-DLS-K通过CtBP发挥着抑制功能。在snail中间组成部分，SRD和NES被发现能调节蛋白的稳定性和snail亚细胞定位。

2.2Snail的调节机制

Snail由多种信号通路及调节因子共同作用。在转录水平,snail可以被不同的生长因子直接激活启动子，如TGF-β、FGF2和EGF以及不同的信号分子如ILK、H-ras、v-Akt和NF-κB/p65。在翻译后水平，snail在细胞核内表达降低的同时细胞质中也迅速被蛋白酶体降解。翻译后，磷酸化，泛素化，和赖氨酸氧化都能影响snail蛋白稳定性，亚细胞定位和活性。Snail在GSK-3β依赖性磷酸化和β-Trcp介导的泛素化后蛋白酶中表达降低。Snail的两个磷酸化途径，一个是蛋白质降解，另一个是亚细胞定位，双重调节其功能。可以设想GSK-3β和磷酸化的snail结合从而诱导其核表达通过由脯氨酰异构酶PIN1介导的构象改变。随后磷酸化GSK-3β导致snail与β-Trcp相关结合，从而导致了snail在细胞质中的降解。GSK-3β磷酸化由SCP控制，其可稳定snail蛋白在细胞核。Snail的另一个调节因子是p21激活的蛋白激酶(PAK1)，其磷酸化snail(Ser246)，从而增加snail蛋白积聚于细胞核。此外，磷酸化的snail(Ser11和92)，分别由PKA和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶CK2介导，能稳定调节snail的功能。此外，Lats2激酶与snail相互作用，直接使snail发生磷酸化在苏氨酸203残基，并且维持snail在细胞核且提高其稳定性。

3　Snail介导的EMT相关信号通路

EMT是一个动态的过程，通过引发微环境的改变，包括细胞外基质(如胶原蛋白和透明质酸)和多种分泌因子，如表皮生长因子(EGF)、纤维母细胞生长因子(FGF)、肝细胞生长因子(HGF)、骨形成蛋白(bmps)、转换生长因子-β(TGF-β)、Notch、Wnt、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和细胞因子。在这些EMT过程中均可发现存在snail的表达，不同的肿瘤细胞中许多信号分子已被证明能诱导snail的表达。

3.1受体酪氨酸激酶(RTKs)信号通路

被HGF、EGF、FGF激活，通过RAS-MAPK或PI3K-Akt途径导致snail的激活。通过MAPK信号或PI3K一直是必要且充分的在调节EMT与TGF-β结合，同时也参与snail的激活。TGF-β是多功能的细胞因子，能调节细胞增殖、分化和凋亡。它抑制肿瘤发展的早期阶段；然而，它促进肿瘤发展当细胞对TGF-β产生抗药性。Snail在介导肿瘤免疫逃逸中发挥着重要作用。在最后阶段，TGF-β能诱导EMT通过依赖Smad上调snail的表达。它也表明TGF-β，通过Smad通路，诱导HMGA2的表达和抑制E-cadherin的表达。Smads和HMGA2共同结合于snail启动子并诱导snail的表达，抑制E-cadherin表达和促进EMT表型。在TGF-β诱导EMT过程中，snail与SAMD3/4形成转录阻遏复合物。这个复合物的靶基因与E-boxes相连并且和Smad结合编码粘连蛋白如E-cadherin、CAR和闭合蛋白，从而抑制转录。Ohlsson Teague等[9]通过基因芯片技术分析异位及在位子宫内膜组织中miRNA表达水平发现，TGF-β可通过靶向作用转录因子snail、ZEB1及ZEB2等影响子宫内膜上皮细胞发生EMT，从而可能促进EMs的形成。

3.2Wnt信号通路

β-catenin是Wnt信号通路的关键调节分子，β-catenin通过与TCF/LEF结合作为转录因子，是诱导上皮细胞发生EMT和循环系统的关键。在人类乳腺癌细胞，Wnt信号通路通过激活细胞内蛋白质Axin2的表达导致EMT的发生以及稳定snail的功能。Snail和β-catenin的协同效应为肿瘤细胞提供了生存和侵入的能力。Snail翻译后稳定由GSK-3β调节。例如，通过刺激LOXL2稳定snail的功能，能阻断FBXL14与snail的结合。无论是磷酸或非磷酸化形式的snail都可与FBXL14结合，导致snail泛素化和蛋白酶体降解。Snail稳定由TNF-α/NF-κB途径控制，其阻断snail的磷酸化和泛素化通过破坏其结合到GSK-3β和β-Trcp。最近，Wnt/Snail的一个新的功能在调节肿瘤进展中被发现。通过β-catenin/TCF4/snail信号通路，Wnt能抑制线粒体呼吸作用通过抑制细胞色素氧化酶(COX)活性和通过增加葡萄糖消耗和乳酸生成诱发糖酵解的发生[10]。近来研究发现在子宫内膜异位症中，通过激活Wnt信号通路，能诱导上皮细胞表型消化转化为间质表型，使得在位内膜细胞易于从原发部位发生解离种植其他部位形成内异病灶[11]。

3.3NF-κB信号通路

Li等[12]研究发现，在果蝇中可以直接激活NF-κB同系物Dorsal来激活snail的表达。NF-κB还可以与人类snail启动子78～194 bp结合，增加snail的转录。另外，Akt可以通过直接磷酸化激活IKKα来激活NF-κB信号通路，从而上调snail的表达,而PI3K/AKt通路激活存在于子宫内膜异位症。AKT(Ser473)表达水平在异位内膜间质细胞中较高,PI3K/AKt过度刺激导致子宫内膜异位间质细胞蜕膜化减少，蜕膜化减少以及IGFBP-1分泌也被观察到在其他部位的异位内膜间质细胞和子宫内膜异位症在位内膜间质细胞。子宫内膜蜕膜化是一个重塑事件发生在月经周期的孕酮的分泌阶段，以利于子宫内膜胚胎的植入。众所周知,孕酮和CAMP能减少AKt磷酸化水平和增加核FOXO1的表达水平在正常子宫内膜间质细胞中，有趣的是,抑制PI3K和AKt通路导致核FOXO1和IGFBP1表达水平增加，支持PI3K /AKt途径参与子宫内膜异位症中蜕膜反应的减少,为子宫内膜异位症提供了一个很好的描述特征[13]。

4　EMT在EMs中的表达

子宫内膜来源于间充质中胚层并随着泌尿生殖系统的发生而发展。通过保留一些间充质来源的印记、子宫内膜上皮细胞可能特别容易回到这个状态，通过EMT，即破坏上皮的全部极性和建立间充质及细胞的迁移。EMT过程提出了一个强有力的机制即抑制子宫内膜细胞从原发部位游离。作为转移的重要前提，EMT已经被考虑在相关研究的过程中。因此，阻止转移发生的早期阶段将是研究的关键。EMs的发病机制与上皮细胞和间质细胞相关粘附分子密切相关，其中上皮细胞相关蛋白被间质细胞相关蛋白取代是形成EMT的关键。作为上皮细胞的标志粘附分子E-cadherin，其下调可能是一个分子机制，它能使子宫内膜细胞从原始部位分离、粘附、侵袭、种植盆腔形成子宫内膜异位病灶。然而近来的研究表明不是细胞间粘附能力的下降导致转移，而是E-cadherin表达的缺失，它能通过激活特定的下游信号转导途径来诱导刺激，即snail的C2H2-型锌指结构的高度保守的羧基末端可与E-cadherin调节元件E-box结合，充当转录抑制因子在转录水平上抑制E-cadherin的表达，细胞膜上的E-cadherin表达下调、缺失、错位能引起胞质中β-catenin的增加，从而使β-catenin易至胞核促进细胞增殖和EMT。E-cadherin与子宫内膜异位症的关系可被RT-PCR利用退化的引物确定。有研究[14]发现在人类子宫内膜细胞中，snail表达的上调导致E-cadherin表达缺失，使子宫内膜上皮细胞之间以及子宫内膜上皮细胞与细胞外基质之间的粘附作用降低，细胞的侵袭能力增强，使得内膜细胞易于从在位解离、脱落并侵袭、种植于其他部位形成内异病灶，因此E-cadherin表达的缺失可能是使子宫内膜细胞侵袭植入盆腔的本质。Shaco Levy 等[15]发现在EMs患者的在位子宫内膜中E-cadherin周期性表达的消失，而且强度低于正常子宫在位内膜，提示E-cadherin的表达异常可能与子宫内膜异位症有关。Chen等[16]研究提示在分子水平上调控上皮标志蛋白的转录因子snail表达上调抑制了上皮标志蛋白的表达，使得子宫内膜细胞的迁移和侵袭转移能力增强。刘杰等[17]研究表明在EMS患者的异位内膜组织和在位内膜组织中，上皮标志物E-cadherin表达降低而间质标志物vimentin表达升高，提示子宫内膜细胞可能存在EMT过程。Bartley等[18]研究表明EMT可能在子宫内膜异位症和子宫内膜有着不同的调节机理，在子宫内膜异位症和子宫内膜中的相关蛋白的表达如E-cadherin、snail等，其中E-cadherin强表达于上皮细胞，但单个E-cadherin阴性细胞经常出现在子宫内膜异位症，与子宫内膜比在子宫内膜异位症snail表达上调。因此未来的研究应该进一步阐明 EMT在子宫内膜和子宫内膜异位症中的调控。

5　展望

关于EMT研究的共同特点是其能下调E-cadherin的表达或抑制其功能，因此研究EMT的作用是基于E-cadherin表达的缺失，而snail过表达与E-cadherin表达降低密切相关，同时与正常子宫内膜相比子宫内膜异位灶的上皮和基质细胞中snail表达升高，因此可通过研究核转绿因子snail的表达情况来实现。虽然有许多研究得到了关于snail信号通路的相关实验数据，但snail作为转录抑制因子，对其转录调控的直接靶点以及相关的上游和下游信号传导通路尚需进一步研究。因此， 子宫内膜异位症的研究仍任重道远，但这也势必成为子宫内膜异位症侵袭、转移机制研究的新热点。

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(责任编辑：况荣华)

2015-09-02

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1009-8194(2016)06-0104-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.06.038