|
子宫内膜异位症雌激素效应与孕激素抵抗是近十几年来认知和理解子宫内膜异位症病理生理及临床表现与进展的最重要基础文献之一。 子宫内膜异位症雌激素受体-β、雌激素受体-α甲基化异常，孕激素受体甲基化异常等导致孕激素抵抗机制国际研究进展很多，血小板炎症及前列腺素转化通路参与类固醇激素合成转化及雌孕激素受体甲基化与去甲基化过程，导致内膜上皮与基质细胞炎症-肿瘤信号激活与核内癌基因和炎症因子基因活化等，导致内膜分泌转化及蜕膜化缺陷，并发子宫内膜炎及息肉，从而导致一系列生殖后果和临床表现。
Review Semin Reprod Med 2010 Jan;28(1):36-43.doi:
10.1055/s-0029-1242991.Epub 2010 Jan 26.Estrogen
receptor-beta, estrogen receptor-alpha, and progesterone resistance in
endometriosis子宫内膜异位症的雌激素受体-β、雌激素受体-α和孕激素抵抗 摘要：子宫内膜中孕酮信号传导的丧失可能是子宫内膜异位症发展的一个原因，并且在患有这种疾病的女性中通常观察到存在孕激素抵抗。在子宫内膜异位基质细胞中，孕酮受体（PR）、特别是PR-B异构体的水平显著降低，导致旁分泌信号传导的丧失。PR缺乏可能是对孕激素疗法不再有反应的患有子宫内膜异位症的女性中孕激素抵抗发展的原因。在这里，我们回顾了导致PR缺乏的复杂表观遗传学和转录机制。最初的事件可能涉及雌激素受体（ER）β启动子的甲基化不足，导致子宫内膜异位基质细胞中ERβ的病理性过度表达。我们推测，子宫内膜组织中ERβ和ERα的相对水平的改变表明E2调节的PR表达，使得ERα：ERβ比率的降低可能导致对PR的抑制。在这篇综述中，我们提出了一个分子模型，该模型可能是子宫内膜异位症中导致PR损失和孕激素抵抗的ERβ和ERα变化的原因。关键词：ER-β，ER-α，PR，孕激素抵抗，DNA甲基化，表观遗传学，启动子，基因调节，转录子宫内膜异位症定义为在子宫腔以外存在子宫内膜样组织。它是导致不孕和慢性骨盆疼痛的最常见原因之一，影响约十分之一的育龄女性（这一基于传统认知的发病率估计显然严重低估了本病的发生率）。1,2子宫内膜异位症的发病率估计在不孕患者中高达30%（临床真实的情况也会远高于此比例外），在慢性盆腔疼痛患者中高达45%。2与诸如糖尿病和哮喘等其他常见的慢性疾病类似，子宫内膜异位症以多基因方式遗传，具有复杂的多因素病因。3与未患该病的女性亲属相比，患有这种疾病的女性亲属的子宫内膜异位症发病率增加了7倍。4子宫内膜异位症最显著的方面是其生长依赖于雌激素，类似于在位子宫内膜中所见，但缺乏对孕酮或合成孕激素的一致反应。5子宫内膜异位症相关不孕采用辅助生殖技术来治疗如体外受精。子宫内膜异位症相关疼痛主要用内分泌药物治疗，如合成孕激素、口服避孕药或促性腺激素释放激素类似物。1然而，这些治疗中断了排卵，并且仅在一半接受治疗的患者中成功。6-8此外，患者通常在6个月至3年的时间内对同一药物的重复治疗产生耐药性。由于普通患者可能需要在育龄期使用各种药物进行反复治疗，因此显然需要确定可以作为新兴治疗剂的靶点的新的分子途径。在这篇文章中，我们重点关注子宫内膜异位症对孕酮作用产生耐药性的机制。显然需要更好地了解这一过程，因为只有一半的患有子宫内膜异位症相关骨盆疼痛的患者对持续使用孕激素（Depo-Provera）或联合口服避孕药的治疗有反应。6–8这种低反应率可能会随着重复治疗的尝试而进一步降低。新的观点包括使用新的选择性孕酮受体调节剂（SPRM）治疗子宫内膜异位症，所述调节剂可能表现出改变与孕酮受体（PR）的结合特性，或者靶向某些PR异形体。另一个临床上有意义的问题是子宫内膜异位症中导致雌激素受体（ER）β表达增加的机制，这也可能影响其他关键核受体如ERα和PR的水平。已经做出一些考虑来确定ERβ配体对子宫内膜异位症的影响。9进一步的分子和临床研究可能揭示ERβ选择性配体可以治疗子宫内膜异位症相关症状的机制。在这篇综述中，子宫内膜异位组织和子宫内膜异位症是指异位子宫内膜样组织在盆腔腹膜或卵巢内生长的病理状态。子宫内膜组织和子宫内膜是指正常的在位或宫内子宫内膜组织。在无疾病女性与患有子宫内膜异位症的女性的子宫内膜之间也存在生物学差异。Sampson提出了最广为接受的在盆腔腹膜表面上发生子宫内膜异位症的机制，即通过经血逆流将子宫内膜组织植入腹膜上。由于> 90%的女性发生经血逆流，因此认为子宫内膜异位症是由分子缺陷引起的，这些缺陷有利于子宫内膜组织在腹膜上的月经碎片中存活和建立。12在患有或未患子宫内膜异位症的女性子宫内膜中通过微阵列表征的基因表达谱显示，在植入窗口期间几种孕酮靶基因失调，此时子宫内膜暴露于最高水平的孕酮下。13 例如，与未患子宫内膜异位症的女性相比，在患有子宫内膜异位病的女性子宫内膜中，原型孕酮反应性基因糖基化脂质运载蛋白显著下调。这些发现表明，患有子宫内膜异位症的女性的在位子宫内膜表现出子宫内膜异位组织内发现的病理学。13,14在用供卵进行体外受精的绝经后女性中，在缺乏卵巢功能的情况下，外源性补充雌二醇（E2）和孕酮就足以使子宫内膜做好植入准备。这一观察结果强调了这些类固醇在子宫生理学中的必要作用。事实上，E2和孕酮都是子宫内膜组织的主要调节因子。据估计，在月经周期的不同阶段中，每种激素都要调节数百个基因的表达。15子宫内膜异位组织和在位子宫内膜组织对E2和孕酮的反应具有明显相似的组织学变化，并且两种组织都含有免疫反应性ER和PR。在位子宫内膜可预见地响应于延长的孕激素疗法或含有孕激素的口服避孕药而萎缩。然而，用这些药物治疗不会可预见地抑制子宫内膜异位组织生长。在细胞因子和前列腺素产生、雌激素生物合成和代谢以及对孕激素的临床反应方面，异位位置（如腹膜或卵巢）中的子宫内膜异位组织与子宫内的在位子宫内膜有根本不同。8,16,17就孕酮反应而言，在正常子宫内膜与患有子宫内膜异位症的女性的在位和异位组织之间存在显著分子差异。13,18,19环境和实验室证据都强烈支持雌激素是子宫内膜异位症中一种极强的雌激素受体和孕激素抵抗的观点。生物活性雌激素E2由卵巢分泌或由子宫内膜异位组织局部产生，其作为一种经典的类固醇激素发挥作用，调节子宫内膜组织或子宫内膜异位组织的生长。E2进入细胞并与雌激素反应细胞中的内质网结合，内质网亚型α和β是对E2具有高亲和力的蛋白，有不同的基因编码。1986年克隆了经典的人类ERα，1996年从大鼠前列腺和人类睾丸中克隆了第二种雌激素受体ERβ。20-22尽管ERα和ERβ都存在于子宫内膜中，但ERα似乎是该组织中雌激素作用的主要介质。23尽管子宫内膜异位症对雌激素敏感，但是与其正常组织对应物在位子宫内膜相比，子宫内膜异位症似乎含有一种独特的类固醇激素受体补体。例如，几位研究人员报告称，与在位子宫内膜组织和细胞相比，人类子宫内膜异位组织和原代基质细胞中的ERβ水平明显更高，ERα水平更低。24,25此外，与在位子宫内膜相比，子宫内膜异位症中PR的两种异形体、特别是PR-B的水平显著更低。5,26E2受体复合物作为一种转录因子来起作用，它通过在基础启动子区的直接DNA结合或与其他对接转录因子结合而变得与E2基因的启动子相关联。27这种相互作用引起ER特异性的基因转录起始，从而促进特定mRNA和蛋白质的合成。27 PR是许多E2应答基因之一，并且E2在在位子宫内膜组织和基质细胞中起作用，促进子宫内膜对孕酮的反应性。28相比之下，在增生晚期期间暴露于高E2水平的活检子宫内膜异位组织中或在用E2处理的子宫内膜异位细胞中，PR mRNA和蛋白质水平没有升高，这表明子宫内膜异位症中E2诱导的PR表达显著减弱。26ERα、ERβ和PR mRNA及蛋白水平在原发性子宫内膜异位症细胞和子宫内膜基质细胞中存在差异调控因为子宫内膜异位症组织对性激素类固醇的反应明显不同于子宫内膜，我们和其他人确定了来自这些组织的细胞中类固醇受体的表达。我们最新的关于子宫内膜细胞和子宫内膜异位细胞中类固醇受体水平的发现与先前发表的数据一致。26 采用实时聚合酶链反应来定量原发性子宫内膜和子宫内膜异位症间质细胞中核受体的mRNA水平。与子宫内膜基质细胞相比，子宫内膜异位基质细胞中的ERα mRNA水平显著更低（七倍；图1）。ERβ
mRNA在子宫内膜异位基质细胞中显著更高（约34倍；图1），而它在子宫内膜基质细胞中则低得多或几乎不存在。29 在子宫内膜基质细胞和子宫内膜异位基质细胞中，ERα与ERβ的比率平均分别为841和21。29子宫内膜异位基质细胞中的总PR和PR-B
mRNA水平显著低于子宫内膜基质细胞。29 ERα和ERβ的蛋白质水平在这两组中有显著差异，类似于关于mRNA水平的发现。29总之，在子宫内膜来源的基质细胞与子宫内膜异位症来源的基质细胞中，ERα、ERβ和PR水平显著不同。与子宫内膜基质细胞相比，子宫内膜异位基质细胞含有显著更高的ERβ水平和显著更低的ERα和PR水平。ERβ启动子处CpG岛的甲基化程度降低导致子宫内膜异位症中的高ERβ水平由于子宫内膜异位细胞与子宫内膜细胞之间ERβ表达的极大差异，我们检验了如下假设，即：改变DNA甲基化是引起子宫内膜异位细胞中的ERβ mRNA水平显著升高的机制。29 我们鉴定了占据ERβ基因的启动子区的CpG岛。对该区域的亚硫酸氢盐测序显示，原代子宫内膜细胞中的甲基化显著高于子宫内膜异位细胞。用去甲基化剂处理显著提高子宫内膜细胞中的ERβ mRNA水平。赋予启动子活性的关键区域也带有CpG岛。29 体外甲基化使ERβ启动子的活性严重失活。因此，ERβ启动子区CpG岛的甲基化是引起子宫内膜异位症与子宫内膜中ERβ的差异表达的主要机制。29因此，子宫内膜异位细胞中ERβ mRNA和蛋白质的高表达是由表观遗传学缺陷介导的，该缺陷涉及占据其启动子的CpG岛的低甲基化（图2）。
Figure 1 Messenger
RNA levels of steroids in primary stromal cells isolated from endometrium and
endometriosis (n = 8 patients in each category). Comparable in vivo
differences were also observed between whole tissues of endometrium and endometriosis
(our unpublished data). ER, estrogen receptor; PR, progesterone receptor; PCR,
polymerase chain reaction.
图1从子宫内膜和子宫内膜异位症分离的原代基质细胞中类固醇的信使RNA水平（每个类别中n = 8名患者）。在子宫内膜与子宫内膜异位症的全组织之间也观察到了可比较的体内差异（我们的数据未发表）。ER，雌激素受体；PR，孕酮受体；PCR，聚合酶链式反应。
Figure 2 In
endometrial stromal cells, a dense CpG island at estrogen receptor (ER)b promoter,
which is heavily methylated, suppresses its expression. We speculate that this
methylated CpG island is occupied by a repressor complex containing methyl- CpG
binding protein-2 (MeCP2) and a corepressor (Co-Repr). In contrast, the same
CpG island at ERb promoter in endometriotic stromal cells is
hypomethylated permitting recruitment of an enhancer transcriptional complex
including a coactivator (Co-Act).
图2 在子宫内膜基质细胞中，雌激素受体（ER）β启动子处的密集CpG岛（它是高度甲基化的）抑制其表达。我们推测，这个甲基化的CpG岛被含有甲基-CpG结合蛋白-2（MeCP2）和辅阻遏物（Co-Repr）的阻遏物复合物占据。相比之下，子宫内膜异位基质细胞中ERβ启动子处的相同CpG岛是低甲基化的，从而允许募集包括辅激活物（Co-Act）的增强子转录复合物。子宫内膜异位症中ERa缺乏可能是E2不能诱导PR表达的原因，从而导致该疾病的妇女继发性PR缺乏和孕激素抵抗。体内观察显著表明，E2在小鼠子宫组织中诱导ERα的表达。30 E2很可能在调节人类子宫内膜基质细胞的ERα表达中也起到关键作用。然而，除了子宫内膜异位症基质细胞中的高ERβ水平外，通过局部芳香化酶活性产生的大量E2可能会扰乱这种调节，并且可能抑制ERα表达。29,31我们检验了如下假设，即ERβ是否导致在子宫内膜异位细胞中抑制ERα启动子活性以及mRNA和蛋白质表达。人类ERα基因通过多个启动子进行调节，三个主要的启动子是A、B和C，并且在各种组织中交替使用。32-34启动子A和B位于靠近翻译起始位点的2 kb区内，而启动子C位于该位点上游约101 kb处。32,35我们确定了ERβ在子宫内膜基质细胞和子宫内膜异位基质细胞的ERα基因的E2依赖性调节中的作用。36 ERβ敲低显著增加子宫内膜异位基质细胞中的ERα mRNA和蛋白质水平。36相反，子宫内膜基质细胞中ERβ的过表达降低了ERα mRNA和蛋白质水平。ERβ敲低显著减少子宫内膜异位基质细胞的增殖。36 ERβ敲低或过表达主要调节源自远端启动子C的ERα
mRNA种类。我们使用连续染色质免疫沉淀测定筛选了三个ERα启动子区的ERβ或ERα本身的结合（图3）。E2增强了子宫内膜异位细胞中ERα和ERβ二者与启动子A中含有非经典激活蛋白1（AP1）基序的区域的结合（图3）。我们研究了ERα启动子C的几个区域，启动子C位于共有剪接点上游约101 kb处。在E2存在下，ERβ与子宫内膜异位基质细胞中启动子C上游AP1位点侧翼的基因组区域和紧邻启动子C下游的带有特异性蛋白1（Sp1）基序的区域结合。相比之下，ERα不与任何启动子C序列结合。总之，这些发现表明，ERβ介导的对ERα表达的抑制可能主要是由启动子A和启动子C介导的。总之，在子宫内膜异位基质细胞中，高ERβ水平通过与交替使用的ERα启动子中的非经典DNA基序结合，抑制ERα的表达以及对雌二醇的反应。ERβ还调节细胞周期的进展，且可能有助于子宫内膜异位基质细胞的增殖。
Figure 3 Chromatin immunoprecipitation (ChIP)
polymerase chain reaction characterized estrogen receptor (ER)b or Era binding to
specific ERa promoter regions in stromal cells from
ovarian endometriomas. ERa gene
structure with selected potential cis-regulatory elements within each promoter
region were characterized in the ChIP assay. In the presence or absence of
estradiol (E2), ERb binds via specificity protein 1 (Sp1) and
activator protein (AP1) sites in ERa promoter C
and the AP1 site in promoter A. In an E2-dependent manner, ERa interacts
only with the ERa promoter A via an AP1 site. IgG, immunoglobulin
G; PR A, promoter A; PR B, promoter B; PR C, promoter C.
图3 染色质免疫沉淀（ChIP）聚合酶链式反应表征了在卵巢子宫内膜瘤的基质细胞中雌激素受体（ER）β或ERα与特定ERα启动子区的结合。在ChIP测定中表征了ERα基因结构，所述基因结构在每个启动子区内具有选定的潜在顺式调节元件。在存在或不存在雌二醇（E2）的情况下，ERβ通过ERα启动子C中的特异性蛋白1（Sp1）和激活蛋白（AP1）位点以及启动子A中的AP1位点结合。通过E2依赖性方式，ERα通过AP1位点仅与ERα启动子A相互作用。IgG，免疫球蛋白G；PR A，启动子A；PR B，启动子B；PR C，启动子C。 ERβ与ERα的比率大幅增加可能导致子宫内膜异位症中孕酮受体表达的降低 PR是包括乳腺恶性上皮细胞在内的多个细胞类型中ERα的原型靶基因，ERα介导E2诱导PR。据报道，两种不同的E2调节的启动子产生编码两种功能不同的人类PR异形体PR-A和PR-B的转录物。37先前的研究证实，在使人类乳腺癌细胞暴露于E2 3天后，PR mRNA和蛋白质水平达到最大值。38-40已鉴定出两个主要的转录起始位点。上游转录起始位点产生编码PR-B蛋白的全长mRNA种类。另一种具有另一下游转录起始位点的mRNA种类产生截短的PR-A形式。尽管事实上提出的两个PR启动子序列都是E2反应性的，但都不含经典的回文ERE序列。41已经报道了人类PR启动子中的几种非经典调节元件（例如，AP1、Sp1）。已经显示这些位点结合ERα，并且有一次结合ERβ。28,41-49 我们推测，ERα的临界水平可能是子宫内膜基质细胞中PR的E2依赖性诱导所必需的。对ERα与ERβ的比率不同的PR启动子区的占据可能在确定E2对PR表达的作用中至关重要。子宫内膜异位基质细胞中显著更低的ERα与ERβ的比率可能导致子宫内膜异位基质细胞中对PR表达从E2刺激转变为E2抑制的原因（图4）。 
Figure 4 The proposed model for regulation of
steroid receptor expression in endometriotic stromal cells. ER, estrogen receptor;
PR, progesterone receptor.
图4提出的用于子宫内膜异位基质细胞中类固醇受体表达的调节的模型。ER，雌激素受体；PR，孕酮受体。总结 涉及启动子调节的复杂机制可能导致在子宫内膜异位症中观察到的ERα、ERβ和PR表达的异常。子宫内膜异位组织的基质细胞成分可能是这些异常的主要部位。在子宫内膜异位基质细胞中，ERβ启动子在病理上是低甲基化的，因此过度活跃，导致ERβ水平非常高。ERβ抑制ERα表达，并且导致子宫内膜异位细胞中极高的ERβ与ERα的比率。我们推测，在体内环境下，子宫内膜异位基质细胞中显著更低的ERα与ERβ的比率可能是导致子宫内膜异位基质细胞中对PR表达从E2刺激转变为E2抑制的原因（图4）。这一假设机制可能是一个至关重要的临床问题的答案，该问题涉及子宫内膜异位基质细胞中严重缺乏PR-B（这有助于患有子宫内膜异位症的女性的孕激素抵抗）的病因。子宫内膜异位基质中缺乏PR-B会扰乱正常的上皮-基质相互作用，从而导致子宫内膜异位症中的上皮细胞缺陷、17β-羟基类固醇脱氢酶-2 缺乏和孕激素抵抗。PR-B缺乏的这一后果可能只是子宫内膜异位症发病机制的冰山一角，并且许多其他分子畸变可能也在患有子宫内膜异位症的女性中导致产生对激素治疗的耐药性。而对PR-B缺乏的潜在分子机制的理解可能导致开发出靶向缺陷途径的新型治疗。这一概念支持使用具有混合激动剂/拮抗剂特性且对PR的亲和力可能更高的SPRM来克服子宫内膜异位基质细胞中的PR缺乏。此外，靶向子宫内膜异位组织中的高ERβ水平的选择性ERβ配体可能通过破坏这一机制而在临床上有益。 致谢（略） 参考文献（略）
|
