CDK1通过增强子宫内膜干细胞的糖酵解和线粒体自噬来减缓子宫内粘连的进展

《Cellular Signalling》：CDK1 alleviates intrauterine adhesion progression by enhancing glycolysis and mitophagy in endometrial stem cells

　　

龙西翠|杨丽娟|周江红|王素杰|吴明杰|韩学松

昆明医科大学附属延安医院妇产科，中国云南省昆明市650051

摘要

背景与目的

子宫内粘连（IUA）常导致反复流产或不孕。子宫内膜干细胞（EnSCs）的糖酵解活性和线粒体自噬水平对子宫内膜再生至关重要。尽管周期依赖性激酶1（CDK1）调节这两个过程，但其在IUA中的作用尚不清楚。本研究旨在阐明CDK1如何在IUA进展过程中调节EnSCs的糖酵解和线粒体自噬。

方法

实验采用体外脂多糖（LPS）刺激的细胞损伤模型以及体内IUA大鼠模型进行。通过HE染色和Masson染色评估子宫病理损伤和胶原沉积情况。使用流式细胞术和透射电子显微镜检测线粒体膜电位和自噬体形成。免疫荧光、ELISA、Western blotting、CCK-8检测及多种生化试剂盒用于检测相关蛋白、炎症细胞因子和糖酵解活性。

结果

在IUA组织中观察到EnSCs数量减少，同时糖酵解受损且线粒体自噬功能异常。LPS刺激显著降低了EnSCs的存活率和增殖能力，抑制了与干细胞特性相关的Oct4、Nanog和Sox2基因，上调了促凋亡蛋白Bax和切割型caspase-3以及促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β，同时下调了抗凋亡蛋白Bcl-2。IUA中的CDK1表达水平较低，而CDK1过表达可减轻子宫损伤、纤维化及炎症，减少干细胞丢失，恢复EnSCs的增殖和干细胞特性，增强糖酵解和线粒体自噬，并抑制凋亡和炎症。然而，dynamin相关蛋白1（DRP1）抑制剂mitochondrial division inhibitor 1（Mdivi-1）或自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）会减弱CDK1的积极作用。

结论

CDK1通过促进DRP1介导的线粒体自噬和增强糖酵解来恢复EnSCs功能并缓解IUA进展。

引言

子宫内粘连（IUA）是一种常见的妇科疾病，由子宫内膜基底层损伤后异常修复引起，导致子宫腔内组织粘连，常表现为月经异常、痛经、反复流产甚至不孕，严重影响患者的身体健康和生育能力[1]、[2]、[3]。感染和宫腔内操作是IUA的主要诱因[4]。目前，宫腔镜粘连松解术是主要的治疗手段；然而，IUA的高复发率限制了其临床效果[5]，因此迫切需要探索更有效的治疗方法。子宫内膜干细胞（EnSCs）主要位于基底层，具有自我更新和多向分化能力，对子宫内膜再生至关重要[6]。研究表明，补充EnSCs可促进子宫内膜修复和再生，部分逆转IUA引起的病理损伤[7]。因此，针对EnSCs的功能进行研究具有巨大潜力。

先前的研究强调了细胞能量代谢和线粒体功能在维持干细胞自我更新、分化和存活中的关键作用[8]。大多数干细胞处于缺氧微环境中，其中糖酵解是主要的代谢途径[9]、[10]。例如，糖酵解驱动的能量产生对肺泡干细胞介导的肺再生至关重要[11]。此外，线粒体缺陷会损害干细胞的功能和分化[12]、[13]。Ho等人[14]发现线粒体自噬通过抑制氧化代谢和清除活跃呼吸的线粒体在维持造血干细胞干性中起重要作用。在子宫内膜相关研究中，子宫内膜基质细胞的蜕膜化过程中糖酵解增强[15]。Zhou等人[16]报告称，抑制自噬会促进子宫内膜上皮细胞的上皮-间质转化并加重IUA中的纤维化进程。然而，IUA期间EnSCs的糖酵解和线粒体自噬的变化及其机制仍不明确。

周期依赖性激酶1（CDK1）是细胞周期的关键调节因子[17]，最近被发现参与细胞代谢和线粒体功能的调节。研究表明，CDK1在代谢性脂肪性肝炎小鼠中的表达升高，在糖酵解途径中富集，并被确定为关键的糖酵解相关基因[18]。此外，CDK1促进dynamin相关蛋白1（DRP1）的磷酸化，增强线粒体分裂和线粒体自噬，在神经元损伤和心力衰竭中具有保护作用[19]、[20]。Neganova等人[21]证明CDK1参与维持干细胞多能性和基因组稳定性，而CDK1的抑制会破坏多能性基因表达和细胞存活。然而，CDK1在IUA中的作用及其对EnSCs糖酵解和线粒体自噬的调节作用尚未报道。因此，本研究旨在探讨CDK1是否通过调节EnSCs的糖酵解和线粒体自噬在临床、动物和细胞水平上影响IUA进展。

章节片段

临床样本收集

我们医院共收集了36份子宫内膜样本，分为三组（每组12份）：正常对照组、轻度IUA组和中度IUA组。样本数量基于IUA领域的先前研究确定。对于临床队列，每组12份样本与类似的IUA临床研究一致[22]。由于子宫内膜组织较少且为保护子宫内膜干细胞/祖细胞，重度IUA患者未被纳入样本。

IUA导致组织中干细胞丢失并抑制EnSCs的糖酵解和线粒体自噬

EnSCs对IUA中的子宫内膜修复至关重要，其功能活性依赖于平衡的糖酵解和线粒体稳态[8]。我们首先通过免疫组化检测临床子宫内膜组织中SUSD2的表达情况，SUSD2是公认的子宫内膜干细胞/祖细胞标志物。与正常组相比，轻度IUA组和中度IUA组中SUSD2的表达显著降低，表明IUA中存在干细胞丢失。

讨论

由IUA引起的妇科疾病，包括月经异常、盆腔疼痛、不孕和反复流产，日益受到关注[27]。治疗IUA的关键在于解除粘连并促进子宫内膜再生[28]。然而，目前的治疗方法（如手术、抗粘连措施和激素治疗）不仅受到IUA高复发率的限制，而且对子宫内膜再生的效果也不理想[29]。

结论

本研究表明，CDK1是IUA中子宫内膜干细胞功能障碍的关键调节因子。IUA中的EnSCs表现出糖酵解受损和DRP1依赖的线粒体自噬，导致干细胞特性减弱和凋亡及炎症增加。IUA中CDK1表达显著下调，而其过表达可恢复糖酵解和线粒体功能，促进EnSCs的增殖和干细胞特性，并减轻子宫损伤和纤维化。这些发现表明CDK1具有潜在的治疗作用。

发表声明

不适用。

伦理批准和参与同意

本研究获得了昆明医科大学附属延安医院医学伦理委员会的批准（批准编号2025–427-01）。所有动物实验均获得了中国科学院昆明动物研究所机构动物护理和使用委员会的批准（批准编号2026–01-022）。

CRediT作者贡献声明

龙西翠：撰写——原始稿件、方法学、资金获取、概念构思。杨丽娟：撰写——审阅与编辑、概念构思。周江红：撰写——审阅与编辑、可视化。王素杰：撰写——审阅与编辑、数据管理。吴明杰：数据管理。韩学松：监督、资金获取、概念构思。

资助

本研究得到了云南省科学技术厅与昆明医科大学联合基础研究计划（202401AY070001-374）、云南省教育厅科学研究项目（2026Y0390）以及昆明医科大学临床研究项目（MR-KYLY-18）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

不适用。