子宫内膜异位症相关生物标志物的研究进展

江妹，岳文涛

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是子宫内膜的腺体和间质组织种植于子宫腔外的一种激素依赖性疾病。近年来，EMs 的发病率呈现明显的增高趋势，已是目前常见的妇科疾病之一，累及全世界高达10%的育龄期妇女[1]。尽管对EMs 的研究不断深入，但EMs 的临床诊断及治疗仍然缺乏足够敏感和特异的体征、症状以及血液检测。目前，诊断EMs 的金标准依然为腹腔镜检查。因此，症状的非特异性以及侵入性的诊断方法往往会导致对EMs 诊断和治疗的延迟。鉴于EMs 的复杂性和异质性，探索敏感度高、特异性强的生物标志物或组合性生物标志物对EMs 的无创性诊断及早期诊断至关重要。现对与EMs 相关的生物标志物的最新研究进展进行综述。

1 EMs 分子病因学相关的生物标志物

EMs 通常被认为是一种良性疾病，但是EMs 病变广泛，形态多样，具有恶性肿瘤的临床特性，如侵袭性和复发性，亦可发生恶变等[1]。虽然近年有大量的基础和临床研究探讨EMs 的病因机制，但是EMs发展的确切起源及发病机制仍存在争议。越来越多的研究证明EMs 不是一种单一的疾病，而是多因素共同导致的一种慢性病，这些因素包括遗传因素、表观遗传、激素、免疫反应、微环境及环境因素等。这些多重相互联系的因素可能解释了EMs 具有不同的发病位置、症状以及激素反应等复杂的疾病表现及异质性[2]。因此，在EMs 发展的各个阶段，检测血液、尿液、宫颈黏液等体液中相关的细胞、蛋白和基因等生物标志物对于EMs 的无创性诊断具有重要的意义。

1.1 肿瘤相关的糖类抗原CA-125 是一种成熟的肿瘤标志物，其常被用于上皮性卵巢癌的诊断，亦是目前研究最广泛的EMs 无创诊断标志物。多项研究表明EMs 患者的血清CA-125 水平升高，且升高程度可能与EMs 疾病的严重程度密切相关[3]。2016 年Hirsch 等[4]综合先前的研究，对1 500 多例EMs 患者和1 300 例对照组的资料进行了荟萃分析，阐述了血清CA-125 诊断EMs 的准确性。以30 U/mL 为检测阈值，敏感度为52.4%，特异度为92.7%。该研究显示血清CA-125（阈值30 U/mL）可作为有症状患者的常规检测，但不推荐作为筛查试验。CA-125≥30 U/mL 可高度预测具有疼痛和（或）不孕症的女性患者，但是CA-125＜30 U/mL 不能排除EMs。由于在许多生理或病理条件下均可导致CA-125 水平升高，将CA-125 作为单一的血清生物标志物易增加假阳性结果，因此CA-125 不能满足EMs 充分诊断的理想标准[5]。

1.2 细胞因子细胞因子是一种广泛参与细胞信号传递的小蛋白。在EMs 中，细胞因子可促进疾病的进展。它们在子宫内膜细胞逃避免疫监视、降低识别和破坏异位细胞中发挥重要作用，有助于子宫内膜异位病灶的植入。研究表明EMs 患者血清中白细胞介素1（IL-1）、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等多种炎症因子，趋化因子及细胞黏附因子等的水平增高，它们可能被用作EMs的生物标志物[6]。现研究多采用多个细胞因子的组合检测，以评价细胞因子作为诊断EMs 的生物标志物的可能。2019 年Knific 等[7]评估了116 例EMs 患者血浆样本中40 种细胞因子，包括炎症因子和趋化因子等。该研究通过这40 种细胞因子的血浆浓度、临床数据及适当的统计分析，发现并没有任何一组细胞因子的组合具有足够的敏感度和特异度诊断EMs，表明选定的细胞因子的水平对诊断EMs 的潜力有限。总之，由于细胞因子的作用具有多效性，可以参与各种生理或病理的生物途径，缺乏特异性，故目前尚无细胞因子能够作为EMs 的生物标志物。此外，有研究表明，EMs 患者患其他与自身免疫或激素失调相关疾病的风险更高，如纤维肌痛、感染、慢性疲劳综合征、肠道综合征、甲状腺炎、系统性红斑狼疮和多发性硬化症等[8]。因此，很难将单独的细胞因子水平改变与一种疾病联系起来。

1.3 激素EMs 是一种激素依赖性疾病，类固醇激素在EMs 发展中发挥重要作用。子宫内膜的增殖和分化主要由雌、孕激素介导，研究表明异位子宫内膜组织中存在雌激素、孕激素和雄激素受体。异位内膜组织中的雌、孕激素受体表达水平存在一定差异，从而利于形成雌激素样环境；但由于类固醇类激素的合成及作用局限于子宫内膜异位组织中，因此血清中雌二醇和孕酮水平不受EMs 的影响[9]。Maia 等[10]检测了97 例有明显症状的EMs 患者血浆中尿皮质素1（urocortin-1，Ucn1）的水平，结果显示与对照组相比，EMs 患者的血浆Ucn1 水平显著升高。受试者工作特征曲线（ROC）分析显示血浆Ucn1＞46 pg/mL是诊断EMs 的最佳截断值，敏感度为76%，特异度为88%。在有慢性盆腔疼痛、不孕症或两种症状都有的女性中，患EMs 的可能性随着血浆Ucn1 水平的增加而增加。2019 年Pergialiotis 等[11]通过系统回顾和荟萃分析探讨EMs 患者子宫内膜异位组织或血液样本中Ucn1 表达的意义，分析结果表明，Ucn1 在EMs 患者异位组织及血液中表达水平显著增高，其表达水平与疾病的严重程度呈正相关。尽管目前研究证据表明Ucn1 可作为EMs 临床诊断及预后的具有潜在价值的生物标志物，但是还需更多的临床研究以评价Ucn1 的实际临床应用价值。

1.4 表观遗传相关的分子标志物表观遗传修饰在不改变DNA 序列的前提下，通过调节DNA 甲基化、DNA 去甲基化、组蛋白修饰及染色质重塑等调控重要基因的表达水平。现有的研究表明表观遗传修饰在EMs 的发展中发挥重要的作用。雌激素信号、低氧应激及炎症细胞因子是EMs 发生、发展的3个相互关联的影响因素，而表观遗传调控在协调这3 个因素中起着核心作用[12]。DNA 甲基化由DNA 甲基转移酶（DNA methyl-transferases，DNMT）催化，已有研究表明EMs 患者中DNMT 的表达水平显著升高，DNMT 的表达随着类固醇激素的反应而改变[13]。微小RNA（microRNA，miRNA）是一种单链非编码RNA，在广泛的生理病理过程中对表观遗传基因的调控发挥重要作用。近年研究认为miRNA 有望成为EMs 诊断和预后的重要生物标志物[14]。Moga 等[15]进行荟萃分析发现，miR-200 家族、miR-143、miR-145、miR-20a 和miR199a 是EMs 中最常见的表达失调的miRNA。

1.5 循环子宫内膜细胞（circulating endometrial cell，CEC）检测CEC 是近年来提出的一种新的EMs 诊断标志物，在EMs 患者的外周血中检测到的CEC 为异位病变的存在提供了明确的依据[16]。Chen等[17]结合微流控芯片技术与免疫组织化学染色的方法，成功分离并鉴定了EMs 患者外周血中的CEC，并评估其作为EMs 的生物标志物的可能性。该研究显示EMs 患者外周血中CEC 检出率为89.5%，显著高于健康对照组（15%），并且CEC 与月经周期无相关性。2019 年Pospisilova 等[18]进行了一项多中心研究，对423 例EMs 患者外周血中的CEC 进行分离富集，并对其中11 例患者的CEC 进行了基因表达分析，结果显示CEC 的细胞形态学分析和基因表达谱分析结果与患者的临床特征密切相关；EMs 患者外周血中CEC 的检出率为78.4%，其中分泌期CEC的数量最高；基因表达分析结果显示在CEC 数量较高（每8 mL 样品CEC≥1 000 个）的样品中，基因NANOG、角蛋白18（cytokeratin 18，KRT18）、波形蛋白（Vmentin，VIM）和FLT1 的表达水平显著增高。因此，CEC 是一种有潜在临床应用价值的EMs 生物标志物，利用EMs 患者外周血中CEC 的特征及相关的差异表达的分子标志物为EMs 的非侵入性辅助诊断提供了可能。

2 高通量组学技术筛选EMs 生物标志物

近年来，随着分子生物学及生物信息学分析技术的不断发展，一种非侵入性的高通量的筛选EMs生物标志物的方法应运而生。这些研究使用高通量的筛选技术检测群体之间的多重差异。其优点是不限定于某种特定的一组标志物或已知或怀疑的疾病发病机制相关的蛋白。这种不偏倚的方法可能有助于评估疾病的特异性生物标志物[19]。其中最常用的筛选技术主要有基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学。鉴于EMs 具有复杂性、异质性以及不明确的病理生理学机制，同时缺乏理想的诊断工具，因此，高通量筛选技术可能成为发现EMs 生物标志物一个有应用前景的方法。

2.1 基因组学已有研究表明，EMs 是一种受多种遗传因素和环境因素影响的疾病，因此，研究遗传因素对了解该疾病具有重要意义。全基因组关联研究（genome wide association studies，GWAS）可以用来检测基因组的变异，亦称为单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNP）。Rahmioglu 等[20]进行了一项大规模的荟萃分析，数据包含了11 506 例患者及32 678 例对照，结果显示在整个研究人群中发现了6 个基因组区域可能参与EMs 的病理生理发展，包括7p15.2、WNT4、VEZT、CDKN2B-AS1、ID4 和GREB1。Pagliardini 等[21]对590 例患者外周血DNA进行检测，研究证实与正常人群相比，VEZT 基因接近的SNP rs10859871 与EMs 的高风险密切相关；该研究同时整合了先前的数据进行荟萃分析，同样证实SNP rs10859871 与EMs 存在显著关联。因此，与高风险EMs 相关的SNP 可能成为新的EMs 预测指标和治疗靶点，但还需大规模的基础和临床研究数据进一步证实这些生物标志物的临床意义。

2.2 转录组学基于微阵列或RNA 测序的转录组数据分析主要评估了4 组转录本的表达水平，包括信使RNA（mRNA）、miRNA、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和环状RNA（circular RNA，circRNA）。虽然mRNA 表达水平的差异不一定转化为蛋白质水平的差异，但对mRNA 的分析常可以作为蛋白质水平的一个指标。因此，可能在mRNA 水平上检测到潜在的EMs 生物标志物[22]。miRNA 是非编码RNA 中稳定性最好的一类，miRNA 表达水平可能与特定的疾病相关，检测样本可从病变组织或血清、血浆和其他循环体液中获得。因此，近年来miRNA 被认为具有很大潜力成为EMs 诊断和预后的重要生物标志物[14]。Suryawanshi 等[23]通过实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）方法检测了6 例健康对照、7 例EMs 患者及7 例EMs 相关性卵巢癌患者血浆中1 113 个miRNA 的表达，并鉴定出23 个miRNA 在EMs 患者的血浆中存在显著表达差异。并通过进一步验证发现了3 种miRNA（miR-16、miR-191和miR-195）可作为诊断EMs 的潜在生物标志物。Pateisky 等[24]采用高通量RT-qPCR 阵列评价EMs 患者与健康对照者血浆中miRNA 的表达水平差异，发现血浆中特定的miRNA 表达水平与EMs 密切相关。研究发现hsa-miR-154-5p 在EMs 患者血浆中高表达，其敏感度为67%，特异度为68%；同时将hsamiR-154-5p 联合hsa-miR-196b-5p、hsa-miR-378a-3p 和hsa-miR-33a 作为组合诊断指标检测了83 例EMs 患者与健康对照者血浆中miRNA 的表达水平，结果显示ROC 曲线下面积为0.72，P 值为0.000 2，该组合诊断可能适用于EMs 的非侵入性诊断。Vanhie 等[25]采用测序的方法获得全基因组miRNA表达谱以评估EMs 患者和非EMs 患者血浆中miRNA 水平的差异。研究发现3 个miRNA（miR-125-5p、miR-28-5p 和miR-29a-3p）可用于诊断EMs，敏感度为78%，但是特异度仅为37%。尽管大量的研究证明miRNA 可作为诊断EMs 的潜在生物标志物，但迄今为止，不同研究中确定的目标之间没有显著重叠，还没有单个或成组的miRNA 可以作为EMs的生物标志物[15]。Wang 等[26]应用全基因组测序分析EMs 患者和健康对照组之间差异表达的血清lncRNA，研究发现了5 种血清lncRNA（NR_038395，NR_038452，ENST00000482343，ENST00000544649和ENST00000393610）的组合具有诊断EMs 的价值，敏感度为89.7%，特异度为73.2%。

2.3 蛋白质组学蛋白质组学研究主要集中在蛋白的鉴定、表达、转录后修饰以及蛋白质相互作用等方面。多项研究已采用蛋白质组学技术用于检测EMs 患者外周血中差异表达的蛋白或多肽，相关研究已发现一些EMs 特异的潜在生物标志物。Manousopoulou 等[27]利用蛋白质组学技术分别在病理组织及血清水平上筛选EMs 患者与正常对照组间的差异蛋白。该研究筛选出子宫内膜异位组织中差异表达的1 212 个蛋白以及EMs 患者血清中差异表达的404 个蛋白，进一步分析表明，这些与免疫应答、炎症反应、细胞黏附等相关的差异蛋白在子宫内膜异位组织和EMs 患者血清中明显表达丰富。其中有21 种差异蛋白在子宫内膜异位组织及血清样品中都有相同的差异表达趋势，可以作为EMs 潜在的组织特异性血清学标志物进行进一步探讨。Irungu等[28]采用2D-凝胶电泳和质谱分析技术筛选了28 例EMs 确诊患者和18 例接受手术的慢性盆腔疼痛患者之间的差异蛋白，并通过酶联免疫吸附试验（ELISA）方法对87 例血清样本进行进一步的验证，研究筛选出差异表达的候选标志物主要有蛋白LUM、CPM、TNC、TPM2 和PAEP。虽然目前有多项研究使用蛋白质组学技术发现了多个EMs 的生物标志物，但蛋白质组学技术在EMs 临床诊断中的应用还需大样本研究进一步验证。

2.4 代谢组学代谢组学研究的代谢物主要存在于体液及组织中，包括代谢的中期或末期产物。代谢物的浓度和最终成分变化迅速，从而代谢组学的检测反映了人群的当前状态。Vicente-Muñoz 等[29]对50例EMs 和23 例健康妇女的血浆进行代谢组学分析发现，与健康女性相比，EMs 患者的血浆中缬氨酸、岩藻糖、含胆碱的代谢产物、赖氨酸/精氨酸和脂蛋白浓度增加，肌酐浓度降低。EMs 患者血浆代谢组学特征中发现变化的代谢物与该疾病的进展密切相关。Braga 等[30]通过质谱分析获得50 例EMs 和50 例健康对照者血清样品的代谢组学谱，利用恰当的预测模型筛选出10 种潜在的生物标志物，并对该模型进行进一步的验证。提示血清代谢组学可能用作EMs 患者的无创辅助诊断工具。

3 结语和展望

EMs 虽然是一种良性的妇科疾病，但其诊断和治疗面临着巨大的挑战。尽管经过几十年的研究，但仍然没有足够敏感和特异的体征症状及用于血液检测的生物标志物，这严重阻碍了EMs 患者的及时诊断和治疗。寻找一种或一组高敏感度和特异度的生物标志物作为EMs 诊断和监测的辅助手段具有重要的意义。随着生物技术和生物信息学的不断发展，有望发现敏感度和特异度均较高的诊断EMs 的生物标志物。