The Expression and Significance of Pyroptosis Factor Cytokine Caspase-1、IL-1β and IL-18 in Endometrial Polys
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摘要:
目的 检测细胞焦亡相关因子Caspase-1、IL-1β与IL-18在子宫内膜息肉组织中的表达情况，探讨细胞焦亡与子宫内膜息肉发病的关系，为深入研究子宫内膜息肉的发病机制提供依据。 方法 选取2020年1月至2021年1月在昆明医科大学第一附属医院妇科行宫腔镜探查术 + 诊刮术的60例患者，将术后病检为子宫内膜息肉的30例患者纳入观察组，术后病检为增生期子宫内膜的30例患者纳入对照组。采用免疫组化法检测Caspase-1、IL-1β与IL-18在观察组和对照的表达情况。 结果 Caspase-1主要表达于胞浆内，观察组的IRS得分为：（4.88±1.8）分，对照组的IRS得分为：（1.37±1.13）分，Caspase-1在观察组的表达高于对照组（t = 8.95，P < 0.05）。IL-1β在2组中均不表达。IL-18主要表达于胞浆和胞核内，观察组的IRS得分为：(6.84±2.41)分，对照组的IRS得分为：（1.73±0.90）分，IL-18在观察组的表达高于对照组（t = 10.87，P < 0.05）。 结论 Caspase-1和IL-18在子宫内膜息肉组织中高表达，这两种细胞焦亡相关因子可能参与子宫内膜息肉的发生。 -
关键词:
- 子宫内膜息肉 /
- 细胞焦亡 /
- 半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1 /
- 白介素-1β /
- 白介素-18
Abstract:Objective To detect the expression of caspase-1、IL-1β and IL-18 in endometrial polyps so as to explore the relationship between pyroptosis and endometrial polyps and provide the basis for exploring the pathogenesis of endometrial polyps. Methods In total 30 endometrial polyps specimens （from the observation group） and 30 normal endometrial specimens （from the control group） were collected from the patients visiting the Obstetrics and Gynecology Department of the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University from January 2020 to January 2021. The expression of caspase-1, IL-1β and IL-18 in both groups were detected by immunohistochemical method. Results Caspase-1 was mainly expressed in the cytoplasm, the IRS score in the observation group and control group was 4.88±1.82 points and 1.37±1.13 points respectly, caspase-1 express was higher in the observation group （t = 8.95, P < 0.05）. IL-1β was not expressed in both groups. IL-18 was mainly expressed in cytoplasm and nucleus, the IRS score in the observation group and control group was 6.84±2.41 points and 1.73±0.90 points respectly, IL-18 express was higher in observation group （t = 10.87, P < 0.05）. Conclusion Caspase-1 and IL-18 in endometrial polyps is increased, and these two pyroptosis related factors may be involved in the occurrence of endometrial polyps. -
Key words:
- Endometrial polyps /
- Pyroptosis /
- Caspase-1 /
- IL-1β /
- IL-18
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子宫内膜息肉（endometrial polyps，EP）是由于局部子宫内膜过度增长而形成的，其组成包括子宫内膜腺体、间质、血管3部分，据不完全统计，子宫内膜息肉的患病率约为7.8%～34.9%[1-2]。近年来随着检测技术的发展及人们健康意识的提升，该疾病的检出率有增高的趋势。目前子宫内膜息肉的发病机制尚不明确，已有研究表明子宫内膜息肉的发生可能与遗传因素[3]、局部子宫内膜激素受体表达失衡[4]、菌群失调[5]、代谢失调[6]、细胞增生和凋亡[7-8]、新生血管生成[9-10]、免疫与炎症[11-12]、氧化应激等相关[13]。现有的研究表明炎症可能参与子宫内膜息肉的发病，而目前的研究新热点细胞焦亡（Pyroptosis）被认为是一种促炎性的细胞程序性死亡方式，研究表明细胞焦亡广泛参与炎症和感染相关疾病的发生[14-17]。基于以上背景本研究将检测细胞焦亡相关因子Caspase-1、IL-1β与IL-18在子宫内膜息肉组织中的表达，为深入探讨子宫内膜息肉发病机制的研究提供新的理论基础。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
随机收集2020年1月至2021年1月在昆明医科大学第一附属医院妇科住院行宫腔镜探查术 + 诊刮术治疗的患者60例。纳入标准：（1）术后病理学符合《妇产科病理诊断学》[18]中对于子宫内膜息肉和增生期子宫内膜的诊断标准；（2）签署治疗知情同意书。排除标准：（1）合并系统感染性疾病；（2）合并恶性肿瘤、精神类疾病；（3）合并心、脑、肾脏器严重病变；（4）糖尿病；（5）高血压。按照《妇产科诊断病理学》[18]的诊断标准将术后病理学诊断为子宫内膜息肉的30例患者纳入观察组，术后病理学诊断为增生期子宫内膜的30例患者纳入对照组。
1.2 实验方法
采用免疫组化法检测Caspase-1、IL-1β与IL-18的表达情况。按照试剂盒说明将观察组和对照组各组织经过切片、脱蜡及水化、抗原修复、PBS液冲洗、一抗孵育、二抗孵育、显色、复染、脱水、中性树脂封片等操作过程。结果判读参照Remmele等[19-20]提出的包括阳性染色的强度及阳性细胞百分比的方法进行，每个切片于显微镜下随机取 10 个视野进行观察。判读细节包括：（1）染色强度：0 分：无阳性染色；1 分：染色呈淡黄色；2 分：染色呈黄色；3 分：染色呈棕黄色。（2）阳性细胞百分比：0 分：无阳性细胞；1 分：阳性率 0%～10%；2 分：阳性率 11%～30%；3 分：阳性率 31%～70%；4 分：阳性率 71%～100%；（3）免疫组化反应评分（immunoreactive score，IRS）：IRS = 染色强度得分×阳性细胞百分比得分。记录切片的阳性染色强度及阳性细胞百分比得分，计算免疫组化反应评分，最终取平均值记录。
1.3 统计学处理
采用SPSS25.0统计学软件对实验数据处理并进行统计学分析。计数资料以n（%）的形式表示，采用χ2 检验。计量资料服从正态分布以
$\bar x \pm s$ 的形式表示，2组比较采用成组样本t检验，P < 0.05为差异有统计学意义，采用GraphPad Prism 8.0 绘制图。2. 结果
2.1 一般资料
2组患者年龄、孕次、产次差异无统计学意义（P > 0.05），见表1。
表 1 患者基本情况（$\bar x \pm s$ ）Table 1. Basal condition of patients （$\bar x \pm s$ ）相关因素 观察组
30例对照组
30例t/χ2 P 年龄（岁） 44.33 ± 8.28 45.40 ± 7.17 0.530 0.600 孕次（次） 2.67 ± 1.06 2.73 ± 0.90 0.260 0.800 产次（次） 1.93 ± 0.94 2.27 ± 0.74 1.520 0.130 2.2 Caspase-1的表达情况
Caspase-1主要表达于胞浆内，观察组的IRS得分为：（4.88±1.82）分，对照组的IRS得分为：（1.37±1.13）分，观察组Caspase-1的表达高于对照组，差异有统计学意义（t = 8.950，P = 0.000），见图1、图2。
图 1 Caspase-1在观察组和对照组的表达a～b：Caspase-1在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：Caspase-1在对照组的表达（c：SP×40；d：SP×200）。Figure 1. Expression of caspase-1in observation group and control group
图 2 Caspase-1在观察组和对照组的表达与对照组比较，****P < 0.05。Figure 2. Expression of caspase-1in observation group and control group2.3 IL-18的表达情况
IL-18主要表达于细胞胞浆和胞核，观察组的IRS得分为：（6.84±2.41）分，对照组的IRS得分为：1.73±0.90分，观察组IL-18的表达高于对照组，差异有统计学意义（t = 10.870，P = 0.000），见图3、图4。
图 3 IL-18在观察组和对照组的表达a～b：IL-18在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：IL-18在对照组的表达性（c：SP×40；d：SP×200）。Figure 3. Expression of IL-18 in observation group and control group
图 4 IL-18在观察组和对照组的表达与对照组比较，**P < 0.05。Figure 4. Expression of IL-18 in observation group and control group2.4 IL-1β在观察组和对照组的表达情况
观察组与对照组IL-1β均为阴性，见图5。
图 5 IL-1β在观察组和对照组的表达a～b：IL-1β在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：IL-1β在对照组表达（c：SP×40；d：SP×200）。Figure 5. Expression of IL-1βin observation group and control group3. 讨论
细胞焦亡的分子机制主要包括由Caspase-1介导的经典途径和由Caspase-4、Caspase-5、Caspase-11直接识别细菌脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）而引发的非经典途径[21]。在细胞焦亡的经典途径中，当胞细胞质模式识别受体（Pattern recognition receptors，PRRs）受到病原体相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)、内源性危险信号分子模式(Danger-associated molecular patterns，DAMPs)刺激时，该受体可通过（或不通过）凋亡相关微粒蛋白（Apoptosis-associated speck-like protein，ASC）主动招募炎性小体，促使2分子相邻的 pro-Caspase-1发生自身水解转变成为具有活性的Caspase-1。一方面被激活的Caspase-1可以引起GasderminD发生裂解形成含N端的片段和含C端的片段，含N端的片段可以在细胞膜上打孔；另一方面被激活的Caspase-1可以引起IL-1β、IL-18等炎性因子的成熟与释放，而成熟的IL-1β、IL-18经细胞膜上的孔隙流出细胞外后又可进一步诱发炎症反应[21]。基于上述细胞焦亡相关分子机制，本研究选择Caspase-1、IL-1β、IL-18三种细胞因子作为细胞焦亡通路中的关键因子，通过免疫组化法观察它们在子宫内膜息肉组织中的表达情况。
本研究发现在子宫内膜息肉组织中Caspase-1与IL-18的表达高于增生期子宫内膜组织中的表达，IL-1β在子宫内膜息肉组织中的表达为阴性。在Yali Zhu等[22-23]人的研究中发现子宫内膜息肉患者Th17反应上调且存在CD4+T细胞失衡的现象，与正常人群相比子宫内膜息肉患者血清中存在多种炎症因子包括IFN -γ、TNF、IL-17、IL-1β、IL- 6等的释放。因此可以推测炎症反应参与子宫内膜息肉的发生，且该过程有可能通过细胞焦亡途径实现。在薛娟丽等人[24]的研究中发现TNF-α、IL-6在子宫内膜息肉组织中的表达明显高于增生期子宫内膜组织中的表达，提示子宫内膜息肉的发生过程中可能伴随着炎症反应的存在。此外，周宁等人[25]的研究也发现与正常子宫内膜组织相比子宫内膜息肉组织中IL-23的表达增加，且IL-23的表达与子宫内膜息肉的发生及临床表现之间存在显著的关联性。在细胞焦亡过程中，当IL-18、IL-1β被释放到细胞外后可进一步诱发级联放大的炎症反应。研究表明IL-18主要通过IRAK途径、MAPK途径、Fas配体途径诱导炎症因子的释放，IL-1β则通过NF-κB途径诱发炎症因子的释放[26]。因此可以推测TNF-α、IL-6、IL-23等炎症因子的释放最初是由于IL-18、IL-1β的释放而诱发的。此外，IL-1β属于白介素-1细胞因子家族成员，参与细胞增殖、凋亡、分化[27]。而IL-1β可以影响中性粒细胞的激活程度，可以通过加速单核细胞、巨噬细胞的释放而影响炎症反应过程；还可以引起其下游细胞因子IL-10或IL-18的激活，进一步形成不同炎症因子之间互相交错激活的炎症反应[27]。因此，综合已有的研究结果和本研究的结果，是否可以将子宫内膜息肉发病机制中的炎症机制进行深入思考，即用细胞焦亡机制诱发炎症相关通路的激活来进一步解释子宫内膜息肉的炎症相关机制，为子宫内膜息肉发病机制的深入研究提供一条新的思路。再者，本研究发现IL-1β在子宫内膜息肉组织中的表达为阴性，研究结果与Yali Zhu等人[22-23]的不一致，其中的原因可能是IL-1β在子宫内膜息肉组织中的敏感度没有血清中的敏感度高，这一研究结果也提示在后续的研究中需采用多种检测方法联合进行。
本研究还存在以下不足，研究样本量小、人群来源单一，在后续的研究中需扩大样本量，必要时需进一步开展多区域研究。此外，本研究主要从组织学层面基于细胞焦亡的经典途径验证了Caspase-1、IL-18在子宫内膜息肉组织中高表达，IL-1β在子宫内膜息肉组织中不表达，参与细胞焦亡的因子有很多，因此对于整个细胞焦亡过程的验证还不充分，后续研究应该考虑多维度即从人、动物的经典途径和非经典途径进行验证，此外对于炎症相关因子的检测应将多种方式进行结合。
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图 1 Caspase-1在观察组和对照组的表达
a～b：Caspase-1在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：Caspase-1在对照组的表达（c：SP×40；d：SP×200）。
Figure 1. Expression of caspase-1in observation group and control group
图 2 Caspase-1在观察组和对照组的表达
与对照组比较，****P < 0.05。
Figure 2. Expression of caspase-1in observation group and control group
图 3 IL-18在观察组和对照组的表达
a～b：IL-18在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：IL-18在对照组的表达性（c：SP×40；d：SP×200）。
Figure 3. Expression of IL-18 in observation group and control group
图 4 IL-18在观察组和对照组的表达
与对照组比较，**P < 0.05。
Figure 4. Expression of IL-18 in observation group and control group
图 5 IL-1β在观察组和对照组的表达
a～b：IL-1β在观察组的表达（a：SP×40；b：SP×200）；c～d：IL-1β在对照组表达（c：SP×40；d：SP×200）。
Figure 5. Expression of IL-1βin observation group and control group
表 1 患者基本情况（
$\bar x \pm s$ ）Table 1. Basal condition of patients （
$\bar x \pm s$ ）相关因素 观察组
30例对照组
30例t/χ2 P 年龄（岁） 44.33 ± 8.28 45.40 ± 7.17 0.530 0.600 孕次（次） 2.67 ± 1.06 2.73 ± 0.90 0.260 0.800 产次（次） 1.93 ± 0.94 2.27 ± 0.74 1.520 0.130 
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