子宫内膜异位症(endometriosis,EMT)是一种以慢性盆腔痛和不孕为特征的女性生殖系统疾病,其子宫内膜间质和腺体在子宫腔外生长[1]。EMT 中在位和异位内膜细胞的生长依赖于雌激素的持续刺激,使内膜细胞增殖和激活炎症反应,卵巢分泌的孕激素具有通过结合基质细胞核内孕激素受体(progesterone receptor,PR)对抗雌激素诱导内膜细胞的增殖作用,促进子宫内膜从增殖期向分泌期转变和内膜基质细胞蜕膜化[2]。EMT 患者PR 异常致孕激素信号传导缺陷出现孕激素抵抗,使患者对孕激素反应降低,孕激素类制剂治疗失败,影响子宫内膜蜕膜化,导致胚胎着床窗口期子宫内膜容受性下降引起不孕。目前研究表明,EMT 患者在位和异位子宫内膜中PR 表达缺失或衰减,且对孕激素治疗无反应者的PR 表达水平明显低于有反应者[3-4]。敲除PR 的雌性小鼠表现完全不孕,且出现排卵异常、内膜细胞对雌激素的反应加强、蜕膜化失败、乳腺发育中断和缺乏性行为等一系列生殖功能的异常[5]。因此,探索EMT 患者PR 异常导致孕激素抵抗的机制具有重要意义。本文对PR 表达下降、PR 活性降低及PR 信号传导异常导致孕激素抵抗的机制进行综述,旨在为逆转孕激素抵抗提供理论基础。
孕激素在子宫内膜中主要通过激活由同一基因不同启动子转录而来的同源核受体PR-A 和PR-B发挥作用,两种PR 亚型在子宫内膜腺上皮的表达较子宫内膜间质丰富,且月经周期的每个阶段均有表达,在月经中期表达最高,随后逐渐下降,在分泌晚期达到最低点,PR-B 是主要发挥活性的受体,而PR-A对PR-B 具有一定的抑制作用[6]。此外,孕激素膜受体具有介导孕激素信号传导功能,由两种特定的膜受体参与核外孕激素的作用,包括膜孕激素受体和孕激素受体膜组分,其月经周期于子宫内膜内表达和差异调节,并在EMT 相关病理中表达变化,膜孕激素受体作为G 蛋白偶联受体介导非基因组孕激素信号传导,而孕激素受体膜组分具有高亲和力的孕激素结合活性诱导孕激素的生理功能[7-8]。
2.1.1 炎症抑制PR 表达 炎症是参与EMT 病理生理的主要分子和细胞过程,引起疼痛、邻近组织重塑、纤维化、粘连形成和不孕。近年来报道证明,促炎环境具有调节PR 表达的能力。Grandi 等[9]从EMT 患者分离出的异位子宫内膜基质细胞中观察显示,暴露于肿瘤坏死因子-α 和白细胞介素-1β 可显著降低PR-A和PR-B(mRNA 和蛋白)的表达。核因子κB 蛋白是炎症反应的主要调节因子,具有调节细胞增殖、黏附、凋亡和炎症等相关基因表达的功能[10]。Shen 等[11]从109 例EMT 患者临床样本发现,内膜中p65 的高表达与PR-B 的低表达密切相关,且核因子κB 的p65亚单位可与PR 相互作用,并通过抑制PR 的表达参与孕激素抵抗的发生。EMT 患者腹腔液和异位病灶中多种炎症因子(如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β)均可增加核因子κB 转录活性,且异位植入物表达的促炎症细胞因子水平升高,促进核因子κB 的表达,降低PR 表达和孕激素的作用,从而导致建立增殖状态和分化功能的减弱,提示EMT 中炎症因子通过下调PR 的表达水平参与孕激素抵抗的发生[12]。
近年来有报道指出,氧化应激是参与EMT 病理生理的一个潜在因素,血红素通过结合游离血红素、中和血红素促进氧化和促炎潜能[13]。孕激素受体膜组分1 是细胞膜相关PR 家族的成员之一,含有高亲和力的孕激素结合位点,其是一种参与血红素运输的结合蛋白,由含有血红素结合域的C 端区域组成[14]。腹腔异位病灶周期性出血导致EMT 患者腹膜液中含有高水平的血红素。Ma 等[15]通过血红素处理子宫内膜基质细胞后PR 调控基因的表达谱分析指出,释放至腹膜液的血红素占据孕激素受体膜组分1 结合位点消耗孕激素受体膜组分1,降低其表达水平,从而下调PR表达参与孕激素抵抗。总之,氧化应激可通过降低PR表达水平参与EMT 患者孕激素抵抗的发生。
2.1.2 表观遗传修饰调节异常抑制PR 表达 表观遗传修饰在不改变基因序列的情况下,通过调控基因的转录表达参与多数细胞分化和疾病发生过程,主要包括DNA 甲基化修饰、RNA 甲基化修饰、组蛋白修饰、基因沉默和非编码RNA 等。
DNA 甲基化的异常被证明在EMT 发病机制中起重要作用。DNA 甲基化通过调控PR 亚型的表达在EMT 中参与孕激素抵抗[16-17]。PR-A 和PR-B 的启动子区富含CpG 岛,易受基因表观遗传学调控的影响改变PR 的表达水平[18]。研究表明,EMT 患者中PR-B启动子在异位子宫内膜中发生的高甲基化抑制PR-B的表达,导致PR-B mRNA 和蛋白质下调[10]。Su 等[19]指出,Notch 信号的过度激活可诱导PR 基因外显子的超甲基化导致PR 表达降低,从而影响下游激素靶基因的表达。以上证据表明,EMT 中子宫内膜的高甲基化可降低PR 表达水平参与孕激素抵抗的发生。
微RNA(microRNA,miRNA)是位于DNA 非编码区的小RNA,可通过连接信使RNA 的3’-非翻译区阻止靶基因的翻译。目前大量研究证明,miRNA 通过阻止PR 表达参与EMT 孕激素抵抗的发生。Pei 等[20]发现,miR-194-3p 可抑制EMT 患者在位内膜中的PR表达水平和蜕膜化,导致子宫内膜容受性降低和胚胎植入失败。miR-196a、miR-29c 和miR-9 在EMT 患者中过表达,导致PR-B 及其靶基因的表达降低[21]。Lin等[22]报道,Yes 相关蛋白1 信号通路在EMT 的发生过程中发挥重要作用,指出Yes 相关蛋白1 通过上调miR-21-5p 抑制PR 的表达,从而抑制子宫内膜基质细胞的蜕膜化;进一步通过Yes 相关蛋白1 的敲除及用Yes 相关蛋白1 抑制剂处理,结果发现可降低miR-21-5p 的表达,提高异位内膜基质细胞中PR 表达。以上证据表明,miRNA 在抑制子宫内膜PR 的表达中起重要作用,其参与EMT 中PR 表达下调导致孕激素抵抗的发生。
RNA 修饰是一种转录后水平的调控方式,N6-腺苷酸甲基化作为真核生物内部RNA 修饰方式在EMT中调控PR 表达参与孕激素抵抗的发生[23-24]。在胚胎发生过程中,甲基转移酶3 在孕激素信号传导中起至关重要的作用[25]。Zhao 等[26]在EMT 患者的在位和异位内膜中发现甲基转移酶3 和N6-腺苷酸甲基化水平均显著低于正常子宫内膜。Zheng 等[27]发现由甲基转移酶3 介导的N6-腺苷酸甲基化修饰通过控制PR mRNA 的翻译过程而影响PR 的转录表达活性。以上证据说明,在EMT 中N6-腺苷酸甲基化表达异常可降低PR 水平,与孕激素抵抗密切相关。
2.1.3 泛素-蛋白酶体系统异常抑制PR 表达 泛素化是体内蛋白质降解的主要途径之一,丝裂原活化蛋白激酶P38α 亚型作为丝氨酸/苏氨酸丝裂原活化蛋白激酶家族成员之一,可通过泛素化调节蛋白稳定性和活性。有研究显示,P38α 介导泛素连接酶E3C 结构域位点的磷酸化限制泛素连接酶E3C 的催化活性,确保PR 蛋白的稳定性和转录活性,P38α 表达缺陷的小鼠模型中泛素连接酶E3C 通过泛素-蛋白酶体途径促进PR 的降解,导致子宫对孕激素的反应性降低和胚胎植入失败[28]。因此,泛素-蛋白酶体系统是调节PR 表达水平的机制之一。
2.1.4 上皮-间充质转化异常抑制PR 表达 上皮-间充质转化是上皮细胞失去上皮细胞特征转化为具有间充质细胞特性的生物学过程。近年来有研究证明,EMT 中上皮-间质转化异常促进异位病变的PR 表达。上皮-间充质转化可由多种生长和分化因子诱导,如转化生长因子β 通过诱导增加转录因子(如蜗牛家族转录抑制因子1/2)促进上皮-间充质转化的转换过程[29]。Ma 等[30]指出,EMT 由转化生长因子β 诱导的上皮-间充质转化中蜗牛家族转录抑制因子1/2水平升高导致上皮细胞中PR 表达显著下降;免疫组织化学染色结果证明,异位病灶中存在N-钙黏蛋白高表达与PR 低表达。尽管分子水平上两者的关系尚不明确,但有研究初步证实在EMT 上皮细胞中转化生长因子通过诱导蜗牛家族转录抑制因子1/2 的表达影响PR 的表达水平。因此,在EMT 病变中上皮-间充质转化异常与PR 抑制有关,从而促进孕激素抵抗。
PR 活性降低直接促进孕激素抵抗的发展。有研究证明,胰岛素样生长因子结合蛋白1 和催乳素是子宫内膜基质细胞蜕膜化的标志,两者的表达均与PR活性有关,在EMT 患者的在位和异位内膜中均显著下降,且两者表达水平均低于健康女性,最终影响在位子宫内膜的蜕膜化导致胚胎着床失败[31]。亲免疫蛋白FKBP 结合蛋白4 是PR 的伴侣蛋白,干扰FKBP结合蛋白4 的表达可诱导PR 功能活性下降。EMT 患者的子宫内膜中FKBP 结合蛋白4 表达水平降低,可阻碍孕激素与PR 结合和转运功能[32]。在FKBP 结合蛋白4 敲除小鼠的子宫内膜中,PR 转录活性的降低可导致子宫内膜蜕膜化不全[33]。过氧化氢诱导克隆5 是PR共激活因子。Aghajanova 等[34]指出,EMT 患者cAMP/PKA 通路的激活受损可使过氧化氢诱导克隆5 表达异常,并导致PR 功能活性受损。另外,促炎症细胞因子不仅可通过改变类固醇受体伴侣蛋白和受体共激活因子破坏PR 功能,还可通过直接竞争受体共调节因子或干扰连接PR 和其他转录因子的功能桥梁干扰PR 活性[32]。由此可见,PR 活性降低促进EMT 患者孕激素抵抗的发生。
PR 调控的信号失调是EMT 中发生孕激素抵抗的部分之一。目前已在子宫内膜中筛选出很多受PR调控的下游效应分子,包括印度刺猬因子(Indian hedgehog,IHH)、性别决定区Y 框蛋白17、鸡卵清蛋白上游启动子转录因子Ⅱ(chicken ovalbumin upstream promoter transcription factor Ⅱ,COUP-TFⅡ)、Wnt 家族成员4(Wnt family member 4,Wnt4)及心脏和神经脊衍生物表达转录因子2(heart and neural crest derivatives expressed transcript 2,HAND2)等,这些分子在子宫内膜生理功能的调控方面起重要作用。
HAND2 是心脏和肢体发育过程中的重要转录因子。Li 等[35]研究显示,HAND2 是子宫内膜细胞中PR信号传导的关键介质,在子宫内膜中HAND2 主要表达于基质细胞,受PR 调节并介导孕激素对雌激素增殖效应的抑制作用;HAND2 表达缺失的小鼠子宫表现持续的上皮增殖和基质细胞蜕膜化缺陷,降低子宫内膜容受性,导致胚胎着床失败。Liu 等[36]研究指出,在EMT 中异位子宫内膜的HAND2 表达水平明显下降。另外,IHH 信号传导是PR 介导的主要途径之一,具有对抗雌激素的增殖作用,刺激COUP-TFⅡ和Wnt4调控子宫内膜蜕膜化反应[37]。PR 诱导的IHH-COUP-TFⅡ-Wnt4 通路在抑制雌激素刺激上皮的增殖作用和诱导间质蜕膜化过程中起重要作用,在EMT 患者子宫内膜中IHH、COUP-TFⅡ和Wnt4 均表达下降,促进EMT 患者PR 信号传导失调[38]。性别决定区Y 框蛋白17 表达于子宫内膜上皮,且被证明是子宫内膜PR 的重要调控基因,通过IHH 信号调控胚胎着床和腺体发育[37]。与正常子宫内膜比较,EMT 患者异位子宫内膜的增殖期和分泌期性别决定区Y 框蛋白17 的表达明显下降[39]。以上证据表明,EMT 中PR 靶点的失调可使孕激素信号传导失败,从而导致孕激素抵抗的发生加速疾病进展。
PR 在女性各种生殖组织的发育和妊娠的维持中发挥全面而复杂的作用。PR 异常参与EMT 中孕激素抵抗的发生。EMT 是一种病因和病理生理复杂的疾病,近年来EMT 发病率逐年增加。然而有证据表明,EMT 患者孕激素类制剂治疗效果欠佳,可能由于孕激素抵抗所致。孕激素抵抗是一个多因素过程,任何引起PR 缺乏、PR 活性降低和PR 信号传导异常等因素,均可在不同程度上促进孕激素抵抗的发生、发展,使患者孕激素类药物治疗失败及出现子宫内膜蜕膜化异常导致不孕。目前已有报道关于逆转孕激素抵抗的方法,如甲基化抑制剂的使用可增加PR 和受PR调控信号通路分子的表达[40];小剂量阿司匹林可增加患者EMT 在位内膜的PR-B 表达水平,提高在位内膜和血清中子宫内膜容受性的标志分子白血病抑制因子的表达[41]。
综上,孕激素抵抗是EMT 研究中的一个重要问题,需更多的研究探讨其机制,以期研发逆转孕激素抵抗的新方法,为EMT 及相关不孕症的治疗提供新手段。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
[1]郑姮,綦小蓉.《ESHRE 子宫内膜异位症管理指南》解读[J].中国计划生育和妇产科,2023,15(8):3-7.
[2]MACLEAN J A,HAYASHI K.Progesterone actions and resistance in gynecological disorders [J].Cells,2022,11(4):647.
[3]REIS F M,COUTINHO L M,VANNUCCINI S,et al.Progesterone receptor ligands for the treatment of endometriosis:the mechanisms behind therapeutic success and failure [J].Hum Reprod Update,2020,26(4):565-585.
[4]FLORES V A,VANHIE A,DANG T,et al.Progesterone receptor status predicts response to progestin therapy in endometriosis [J].J Clin Endocrinol Metab,2018,103(12):4561-4568.
[5]LYDON J P,DEMAYO F J,FUNK C R,et al.Mice lacking progesterone receptor exhibit pleiotropic reproductive abnormalities[J].Genes Dev,1995,9(18):2266-2278.
[6]BEDAIWY M A,DAHOUD W,SKOMOROVSKA-PROKVOLIT Y,et al.Abundance and localization of progesterone receptor isoforms in endometrium in women with and without endometriosis and in peritoneal and ovarian endometriotic implants[J].Reprod Sci,2015,22(9):1153-1161.
[7]PRU J K,CLARK N C.PGRMC1 and PGRMC2 in uterine physiology and disease[J].Front Neurosci,2013,7:168.
[8]NOTHNICK W B.MicroRNAs and progesterone receptor signaling in endometriosis pathophysiology [J].Cells,2022,11(7):1096.
[9]GRANDI G,MUELLER D M,PAPADIA A,et al.Inflammation influences steroid hormone receptors targeted by progestins in endometrial stromal cells from women with endometriosis[J].J Reprod Immunol,2016,117:30-38.
[10]PATEL B G,RUDNICKI M,YU J,et al.Progesterone resistance in endometriosis:origins,consequences and interventions[J].Acta Obstet Gynecol Scand,2017,96(6):623-632.
[11]SHEN F,WANG Y,LU Y,et al.Immunoreactivity of progesterone receptor isoform B and nuclear factor kappa-B as biomarkers for recurrence of ovarian endometriomas[J].Am J Obstet Gynecol,2008,199(5):486.e1-486.e10.
[12]WIESER F,VIGNE J L,RYAN I,et al.Sulindac suppresses nuclear factor-kappa B activation and RANTES gene and protein expression in endometrial stromal cells from women with endometriosis [J].J Clin Endocrinol Metab,2005,90(12):6441-6447.
[13]VINCHI F,COSTA DA SILVA M,INGOGLIA G,et al.Hemopexin therapy reverts heme-induced proinflammatory phenotypic switching of macrophages in a mouse model of sickle cell disease[J].Blood,2016,127(4):473-486.
[14]CAHILL M A,NEUBAUER H.PGRMC proteins are coming of age:a special issue on the role of PGRMC1 and PGRMC2inmetabolismandcancerbiology[J].Cancers,2021,13(3):512.
[15]MA X Q,LIU Y Y,ZHONG Z Q,et al.Heme induced progesterone-resistant profiling and promotion of endometriosis in vitro and in vivo[J].Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis,2023,1869(7):166761.
[16]ROCHA-JUNIOR C V,DA BROI M G,MIRANDA-FURTADO C L,et al.Progesterone receptor B(PGR-B)is partially methylated in eutopic endometrium from infertile women with endometriosis [J].Reprod Sci,2019,26(12):1568-1574.
[17]王湘炼,朱姝,徐炜,等.子宫内膜异位症中雌、孕激素及其受体基因甲基化的研究进展[J].国际妇产科学杂志,2023,50(2):165-169.
[18]WU Y,STRAWN E,BASIR Z,et al.Promoter hypermethylation of progesterone receptor isoform B(PR-B)in endometriosis[J].Epigenetics,2006,1(2):106-111.
[19]SU R W,STRUG M R,JEONG J W,et al.Aberrant activation of canonical Notch1 signaling in the mouse uterus decreases progesterone receptor by hypermethylation and leads to infertility [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2016,113(8):2300-2305.
[20]PEI T,LIU C,LIU T,et al.MiR-194-3p represses the pro gesterone receptor and decidualization in eutopic endometri um from women with endometriosis[J].Endocrinology,2018,159(7):2554-2562.
[21]JOSHI N R,MIYADAHIRA E H,AFSHAR Y,et al.Progesterone resistance in endometriosis is modulated by the altered expression of microRNA-29c and FKBP4[J].J Clin Endocrinol Metab,2017,102(1):141-149.
[22]LIN S C,LI W N,LIN S C,et al.Targeting YAP1 ameliorates progesterone resistance in endometriosis[J].Hum Reprod,2023,38(6):1124-1134.
[23]HUANG E,CHEN L.RNA N6-methyladenosine modification in female reproductive biology and pathophysiology [J].Cell Commun Signal,2023,21(1):53.
[24]LIN X,DAI Y,GU W,et al.The involvement of RNA N6-methyladenosine and histone methylation modification in decidualization and endometriosis associated infertility [J].Clin Transl Med,2024,14(2):e1564.
[25]CHEN J,FANG Y,XU Y,et al.Role of m6A modification in female infertility and reproductive system diseases [J].Int J Biol Sci,2022,18(9):3592-3604.
[26]ZHAO S,ZHANG B,YUAN H,et al.IGF2BP2 promotes the progression of ovarian endometriosis by regulating m6Amodified MEIS2 and GATA6 [J].Int J Biochem Cell Biol,2022,152:106296.
[27]ZHENG Z H,ZHANG G L,JIANG R F,et al.METTL3 is essential for normal progesterone signaling during embryo implantation via m6A-mediated translation control of progesterone receptor [J].Proc Natl Acad Sci USA,2023,120(5):e2214684120.
[28]TANG Y,QIU J,TANG Z,et al.P38α MAPK is a gatekeeper of uterine progesterone responsiveness at peri-implantation via Ube3c-mediated PGR degradation [J].Proc Natl Acad Sci USA,2022,119(32):e2206000119.
[29]KOKKINOS M I,MURTHI P,WAFAI R,et al.Cadherins in the human placenta-epithelial-mesenchymal transition(EMT)and placental development [J].Placenta,2010,31(9):747-755.
[30]MA L,ANDRIEU T,MCKINNON B,et al.Epithelial-tomesenchymal transition contributes to the downregulation of progesterone receptor expression in endometriosis lesions[J].J Steroid Biochem Mol Biol,2021,212:105943.
[31]BURNEY R O,TALBI S,HAMILTON A E,et al.Gene expression analysis of endometrium reveals progesterone resistance and candidate susceptibility genes in women with endometriosis[J].Endocrinology,2007,148(8):3814-3826.
[32]ZHANG P,WANG G.Progesterone resistance in endometriosis:current evidence and putative mechanisms[J].Int J Mol Sci,2023,24(8):6992.
[33]YANG H,ZHOU Y,EDELSHAIN B,et al.FKBP4 is regulated by HOXA10 during decidualization and in endometriosis[J].Reproduction,2012,143(4):531-538.
[34]AGHAJANOVA L,VELARDE M C,GIUDICE L C.The progesterone receptor coactivator HIC-5 is involved in the pathophysiology of endometriosis [J].Endocrinology,2009,150(8):3863-3870.
[35]LI Q,KANNAN A,DEMAYO F J,et al.The antiproliferative action of progesterone in uterine epithelium is mediated by Hand2[J].Science,2011,331(6019):912-916.
[36]LIU L,DONG H,GUAN Y,et al.Regulation of HAND2 expression by lncRNA HAND2-AS1 in ovarian endometriosis involving DNA methylation [J].J Endocr Soc,2023,7(6):bvad049.
[37]WANG X,LI X,WANG T,et al.SOX17 regulates uterine epithelial-stromal cross-talk acting via a distal enhancer upstream of IHH[J].Nat Commun,2018,9(1):4421.
[38]LIN S C,LI Y H,WU M H,et al.Suppression of COUP-TFⅡby proinflammatory cytokines contributes to the pathogenesis of endometriosis [J].J Clin Endocrinol Metab,2014,99(3):E427-E437.
[39]KINNEAR S,SALAMONSEN L A,FRANCOIS M,et al.Uterine SOX17:a key player in human endometrial receptivity and embryo implantation [J].Sci Rep,2019,9(1):15495.
[40]MAKABE T,KOGA K,NAGABUKURO H,et al.Use of selective PGE2 receptor antagonists on human endometriotic stromal cells and peritoneal macrophages [J].Mol Hum Reprod,2021,27(1):gaaa077.
[41]WANG L,ZHANG J,ZHANG H,et al.Low-dose aspirin can downregulate progesterone resistance and increase the expression of LIF in endometriosis during the implantation window[J].Gynecol Endocrinol,2021,37(8):725-729.
Research progress on progesterone resistance in the pathogenesis of endometriosis