Cell Death Dis︱杨美香/尹芝南团队合作揭示更年期女性阴道萎缩的新机制
撰文︱宛 硕，杨美香
责编︱方以一，王思珍
编辑︱杨彬薇
随着人口老龄化的加剧，更年期女性人口的数目逐年上升。2017年中国更年期妇女人口约为1.67亿，预计到2030年将增至2.8亿[1]。届时全球的绝经后妇女人口数目预计将达到12亿，并以每年新增4700万人的速度增加[2]。阴道是雌性生殖系统的重要部分，参与交配、月经流出、分娩等多个生物学过程。阴道上皮是保护阴道免受外部伤害和病原体入侵的物理屏障。更年期雌激素水平的下降，导致了阴道萎缩[3]。阴道萎缩是一种未得到充分诊断和治疗的常见的疾病，严重影响着大多数绝经后妇女的生活质量。
阴道上皮细胞的功能受到雌激素的调控。然而，调控阴道细胞增殖和分化的机制仍然知之甚少。mTOR信号通路与细胞生长和代谢密切相关，在女性生殖中发挥重要作用，包括胚胎发育[5,6]，卵巢体细胞增殖[7]，卵泡生成[8]，卵母细胞减数分裂成熟[9]，卵巢衰老[10]，生育[10]，青春期[11]和子宫内膜稳态维持[12]。然而，雌激素是否影响阴道上皮mTOR信号通路的活化，以及mTOR信号通路在阴道稳态维持中的作用尚不明确。
2022年10月11日，暨南大学附属第一医院、暨南大学生物医学转化研究院杨美香研究员、尹芝南教授课题组合作在Cell Death & Disease在线发表了题为“mTORC1 signaling pathway integrates estrogen and growth factor to coordinate vaginal epithelial cells proliferation and differentiation”的研究，揭示了mTOR信号通路协调雌激素和生长因子促进阴道上皮细胞增殖和分化的机制，为绝经后妇女阴道萎缩的治疗提供新的见解。
研究团队通过分析更年期女性阴道的转录组测序数据，发现接受雌激素治疗的阴道干燥症患者的阴道组织mTORC1信号通路水平较治疗前显著活化。研究团队进一步通过构建卵巢摘除的小鼠模型，发现与雌激素注射前相比，皮下注射刺激雌激素后，野生型小鼠阴道Raptor、p-S6蛋白水平显著上调（图1）。上述结果表明，雌激素可显著促进阴道上皮mTORC1信号通路的活化。
图1 雌激素介导阴道上皮mTORC1信号通路的活化
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
为了探讨mTORC1信号通路对阴道发育和功能的影响，研究团队进一步构建了生殖管道Rptor缺失的小鼠模型（PgrCre Rptorfl/fl）。通过阴道灌洗液涂片以及HE染色分析，研究这发现野生型小鼠具有完整的发情周期（发情期前、发情期、发情后期、发情间期），且阴道上皮厚度随发情周期呈周期性变化，而阴道Rptor的缺失小鼠发情阶段停滞于发情间期，阴道上皮厚度较薄，且厚度无周期性变化（图2）。
图2 Rptor缺失对小鼠发情周期的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
随后，研究团队观察了Rptor缺失小鼠阴道开口情况，并使用MRI构建阴道的三维模型，测量小鼠阴道的直径，发现与野生型小鼠相比，Rptor缺失小鼠阴道开口较小，阴道直径较小（图3）。以上结果提示，Rptor缺失影响了小鼠阴道的发育。
图3 Rptor缺失对小鼠阴道开口大小和阴道形态的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
为了排除卵巢功能的改变对阴道上皮发育和功能的影响，研究者开展卵巢的HE染色分析、超数排卵实验、雌孕激素水平的检测，发现Rptor缺失小鼠卵泡发育、排卵能力、雌孕激素分泌均未明显改变（图4）。以上结果提示，Rptor缺失小鼠卵巢功能无异常，Rptor缺失小鼠阴道上皮发育和功能异常与卵巢无关。
图4 Rptor 缺失对小鼠卵巢功能的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
为了探讨青春期Rptor缺失小鼠阴道上皮的发育情况，研究者比较了青春期、成年Rptor缺失小鼠和野生型小鼠的阴道的组织学形态。HE染色结果显示，与野生型小鼠相比，青春期Rptor缺失小鼠阴道无明显异常，成年Rptor缺失小鼠阴道上皮层化、角化有明显缺陷。以上结果提示，Rptor缺失小鼠在青春期后阴道发育异常。
进一步通过构建卵巢摘除的小鼠模型，研究者发现皮下注射雌激素后，野生型小鼠阴道上皮粘液分泌明显增加，阴道上皮基底层细胞增殖水平明显上调，阴道上皮细胞凋亡水平显著下调。而Rptor缺失小鼠阴道上皮粘液分泌水平、基底层细胞增殖水平无明显变化，阴道上皮凋亡水平上调。以上结果提示，Rptor缺失抑制阴道粘液分泌、阴道上皮层化、阴道上皮增殖，导致阴道上皮细胞凋亡。
图5 Rptor缺失对阴道上皮功能的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
为了探讨mTORC1信号通路调控阴道上皮发育和功能的分子机制，研究者收集了野生型小鼠和Rptor缺失小鼠的阴道，开展RNA-seq分析，结果显示，与野生型小鼠相比，上皮细胞角化相关通路在Rptor缺失小鼠阴道中显著下调（图6）。与此同时，Rptor缺失小鼠ErbB信号通路分子EREG显著下调。而皮下注射EREG则能显著促进Rptor缺失小鼠阴道上皮层化、角化、粘液分泌，促进阴道上皮基底层细胞增殖，抑制阴道上皮的凋亡水平，以及上调阴道上皮YAP1的水平（图7）。以上结果提示，EREG可能通过YAP1部分挽救mTORC1信号通路缺失引起的阴道萎缩，雌激素通过激活mTORC1-EREG-YAP1轴促进阴道上皮细胞发育和功能的维持。
图6 Rptor 缺失对阴道上皮细胞发育和分化相关基因表达水平的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
图7 EREG是调控阴道上皮细胞增殖和分化的重要分子
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
为了探讨mTORC2信号通路对阴道发育和功能的影响，研究者构建生殖管道Rictor缺失的小鼠模型（PgrCre Rictorfl/fl）。研究者发现，Rictor缺失小鼠的阴道外口、生殖管道大体形态与对照组小鼠无明显差别。进一步的阴道灌洗涂片以及阴道HE染色结果显示，Rictor缺失小鼠具有正常的发情周期，对雌激素响应无异常。以上结果显示，mTORC2信号通路对阴道发育和功能无明显影响。
图8 Rictor缺失对小鼠阴道发育和功能的影响
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
图9 mTORC1信号在雌激素依赖的小鼠阴道上皮细胞增殖和分化中的作用
（图源：Shuo W, et al., Cell Death & Disease, 2022）
综上所述，该研究初步阐明了mTORC1信号通路在调控阴道上皮发育、层化和角化中的重要作用。mTORC1信号通路的缺失可导致阴道上皮细胞丧失雌激素反应性，导致阴道萎缩。在阴道组织水平上涉及雌激素下游分子的研究有助于更好地阐明雌激素维持阴道发育和稳态的机制，值得注意的是，该研究发现EREG联合雌激素在治疗Rptor缺失小鼠阴道萎缩中有一定的作用，提示EREG可能通过mTORC1信号通路非依赖的方式发挥改善阴道萎缩的症状，为绝经女性阴道萎缩的治疗提供新的思路。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41419-022-05293-8
暨南大学生物医学转化研究院杨美香研究员、尹芝南教授为该论文的共同通讯作者。暨南大学基础医学与公共卫生学院宛硕为该论文第一作者。该研究获得国家自然科学基金项目，高等学校学科创新引智计划的支持。
通讯作者：尹芝南（左）、杨美香（右）
（照片提供自：杨美香/尹芝南团队）
通讯作者简介（上下滑动阅读）
尹芝南，教授，博士生导师，暨南大学生物医学转化研究院院长，暨南大学生物医学转化研究院国际免疫中心主任。研究方向包括γδT细胞激活，分化和其他自身免疫病和肿瘤模型中的作用；小分子药物筛选与机制研究；肠道菌群与免疫系统相互作用研究；以及CD4 T细胞mTOR、miR-146a关键基因的调节功能研究。研究成果发表在Nature，Cell，Hepatology，Nature Immunology等国际期刊上，共发表学术论文150篇左右，其中以第一作者、通讯或共同通讯作者发表文章约85篇。曾获得国家杰出青年基金、第五届侨界贡献奖、广东省丁颖科技奖、国家人力资源和社会保障部新“百千万”人才工程“有突出贡献中青年专家”等荣誉。先后主持或作为骨干参与中国国家自然基金重点项目、科技部重点基础研究发展计划项目（973）等课题，并受聘为多类专业期刊的审稿人。
杨美香，研究员，博士生导师。研究方向包括T-box家族转录因子Eomes和T-bet调控自然杀伤细胞发育和功能的机制研究；PI3K-mTOR信号通路相关分子调控自然杀伤细胞发育和功能的时序性研究；自然杀伤细胞发育分化和免疫记忆形成的代谢调节。研究成果发表在Journal of Experimental Medicine、Nature Communications、Immunity等国际期刊上，共发表学术论文50余篇，其中以第一作者、通讯或共同通讯作者发表文章20余篇。先后主持或作为骨干参与中国国家自然基金面上项目、广州市科技计划项目、国家自然科学基金青年基金等课题。本课题组长期招聘博士后。
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[1] Nie G, Yang H, Liu J, Zhao C, Wang X. Psychometric properties of the Chinese version of the Menopause-Specific Quality-of-Life questionnaire. Menopause. 2017;24:546-554.
[2] Sharman Moser S, Chodick G, Bar-On S, Shalev V. Healthcare Utilization and Prevalence of Symptoms in Women with Menopause: A Real-World Analysis. Int J Womens Health. 2020;12:445-454.
[3] Farage M, Maibach H. Lifetime changes in the vulva and vagina. Arch Gynecol Obstet. 2006;273:195–202.
[4] Thaung Zaw JJ, Howe PRC, Wong RHX. Postmenopausal health interventions: time to move on from the Women’s Health Initiative? Ageing Res Rev. 2018;48:79–86.
[5] Gangloff YG, Mueller M, Dann SG, Svoboda P, Sticker M, Spetz JF, et al. Disruption of the mouse mTOR gene leads to early postimplantation lethality and prohibits embryonic stem cell development. Mol Cell Biol. 2004;24:9508–16.
[6] Murakami M, Ichisaka T, Maeda M, Oshiro N, Hara K, Edenhofer F, et al. mTOR is essential for growth and proliferation in early mouse embryos and embryonic stem cells. Mol Cell Biol. 2004;24:6710–8.
[7] Palaniappan M, Menon KM. Luteinizing hormone/human chorionic gonadotropin-mediated activation of mTORC1 signaling is required for androgen synthesis by theca-interstitial cells. Mol Endocrinol (Baltim, Md). 2012;26:1732–42.
[8] Herta AC, Lolicato F, Smitz JEJ. In vitro follicle culture in the context of IVF. Reprod (Camb, Engl). 2018;156:F59–F73.
[9] Guo J, Zhang T, Guo Y, Sun T, Li H, Zhang X, et al. Oocyte stage-specific effects of MTOR determine granulosa cell fate and oocyte quality in mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2018;115:E5326–E5333.
[10] Zhang XM, Li L, Xu JJ, Wang N, Liu WJ, Lin XH, et al. Rapamycin preserves the follicle pool reserve and prolongs the ovarian lifespan of female rats via modulating mTOR activation and sirtuin expression. Gene 2013;523:82–7.
[11] Roa J, Garcia-Galiano D, Varela L, Sanchez-Garrido MA, Pineda R, Castellano JM, et al. The mammalian target of rapamycin as novel central regulator of puberty onset via modulation of hypothalamic Kiss1 system. Endocrinology 2009;150:5016–26.
[12] Wang Y, Zhu L, Kuokkanen S, Pollard JW. Activation of protein synthesis in mouse uterine epithelial cells by estradiol-17beta is mediated by a PKC-ERK1/2-mTOR signaling pathway. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112:E1382–1391.
本文完