摘要：子宫内膜异位症是指子宫内膜细胞在子宫内膜以外的地方生长。在其他慢性炎症性疾病中，线粒体功能障碍被怀疑在疾病的发病机制中起作用。然而，关于子宫内膜异位症线粒体功能或其对组织代谢的影响知之甚少。本研究的目的是分析非人灵长类（NHP）子宫内膜和子宫内膜异位症组织的线粒体功能，以识别可能导致疾病的组织代谢特征。

 

方法：用线粒体呼吸测量法测定子宫内膜异位症组织和子宫内膜的线粒体功能，与对照组的临床健康NHPs相比以确定在子宫内膜和子宫内膜异位症组织中是否存在氧化磷酸化的变化。应用靶向代谢组学和多维度统计分析对能量和氨基酸生物合成途径中的关键代谢产物进行了定量研究。

 

结果：与正常子宫内膜相比，线粒体呼吸测定分析显示，患有子宫内膜异位症的NHPS的子宫内膜在所有能量状态（基础状态，P=0.01；状态3，P=0.02；状态3U，P=0.04；状态4O，P=0.008）都降低了复合II介导的耗氧率（OCR），子宫内膜异位组织的状态3，复合I介导的OCR（p=0.02）与呼吸控制率均降低。组织靶向代谢组学显示，与正常子宫内膜相比，子宫内膜异位症组织中的肉碱（p=0.001）、磷酸肌酸（p=0.01）、NADH（p=0.0001）、FAD（p=0.001）、色氨酸（p=0.0009）和苹果酸（p=0.005）减少与正常子宫内膜相比，非霍奇金淋巴瘤子宫内膜异位症患者的FAD（p=0.004）、色氨酸（p=0.0004）和苹果酸（p=0.03）显著降低。在子宫内膜异位症和子宫内膜异位症动物的子宫内膜样品中发现的重要代谢物是氨基酸生物合成或能量代谢途径的一部分。

 

结论：子宫内膜和子宫内膜异位症组织线粒体能量的产生和代谢降低。线粒体能量产生减少可能是由于氧化应激引起的线粒体DNA或膜损伤，细胞代谢的改变，或能量底物减少。然而，具体原因仍不清楚还需要进一步的研究来确定线粒体能量生产和代谢减少对子宫内膜异位症和子宫内膜的影响。

 

 

背景：子宫内膜异位症是一种以氧化应激和慢性炎症为特征的慢性妇科疾病。巨噬细胞和少量淋巴细胞产生活性氧（ROS），以清除子宫内膜异位症组织和清除血红蛋白。炎症引起的红细胞渗出或周期性子宫内膜样组织脱落中的血红蛋白结合铁是子宫内膜异位症组织中ROS的另一来源。对子宫内膜异位症和其他慢性炎症性疾病（例如Crohn氏病）的研究表明，氧化应激也可能源自其他代谢来源，例如线粒体代谢缺陷。在机制上，上皮细胞癌以类似于子宫内膜异位症（即卵巢癌）的方式播撒在腹部，绝大多数支持线粒体代谢，是导致腹部癌细胞持续存在的因素，并且与非癌的、原位细胞类似物相比有显著改变。. 在现有文献中缺乏关于子宫内膜异位症或子宫内膜线粒体功能的信息，以及线粒体功能如何可能参与子宫内膜异位症相关的氧化应激。直接评估子宫内膜异位症和子宫内膜线粒体功能可能有助于深入了解细胞代谢和疾病发病机制。此外，线粒体ROS可能是降低子宫内膜异位症氧化应激的潜在治疗靶点，这表明在临床前动物模型中，线粒体ROS可以减轻疾病进展。一个生物系统的代谢组可以提供对线粒体功能或活性氧产生变化的见解。基于代谢组学的研究很少研究子宫内膜异位症的代谢改变。根据这些研究，子宫内膜异位症患者血清中参与丙酮酸代谢和氧化应激的11种代谢物水平升高。先前的研究还确定了子宫内膜异位症女性血清代谢产物的诊断模式，其预测能力大于80％，敏感性，特异性和分类率均大于90％。尽管观察到子宫内膜异位症女性血清代谢产物的模式，但这些研究并未提供有关组织代谢的大量信息，因为血清代谢产物可能无法反映组织中的浓度。因此，与临床健康对照组的子宫内膜相比，我们结合线粒体呼吸测定法和自发性子宫内膜异位症的非人类灵长类动物（NHP）模型，并使用靶向代谢组学来确定子宫内膜和子宫内膜异位组织的代谢变化。 尸检时采集的NHP组织为研究子宫内膜代谢提供了一个高度可翻译的平台。此外，NHPs提供了临床上健康的子宫内膜来源，而没有临床上健康的女性子宫内膜活检所涉及的伦理问题。 我们假设子宫内膜异位症组织由于其相对增殖性质而具有增加的线粒体呼吸作用。相反，我们假设子宫内膜会减少呼吸，这与ROS影响的其他组织相似。我们还预期子宫内膜异位症和子宫内膜中与氧化应激和丙酮酸代谢相关的代谢物的组织浓度升高，，并且这些变化将反映先前在人血清中观察到的代谢物。这项研究为更好地了解子宫内膜异位症的发病机理以及新陈代谢对子宫内膜生物学的影响提供了机会。此外，治疗子宫内膜异位症中的慢性炎症或线粒体功能障碍可能是减少系统性氧化应激的代谢生物标志物以及炎症对子宫内膜影响的一种策略。最终，减少相关的慢性炎症可以改善子宫内膜异位症女性的整体系统健康。

 

方法：17只患有子宫内膜异位症的猕猴和8只没有子宫内膜异位症的猕猴（NHP）通过威克森林医学院灵长类中心尸检数据库（NHP总量，n=25）进行了鉴定。子宫内膜（EM）和子宫内膜异位症（EMO）组织在尸检时从NHPs中采集，作为其他研究的实验终点的一部分，并在尸检（线粒体功能研究）后立即使用，或速冻并储存在-80°C（代谢组学研究）下。子宫内膜异位症病例被分配给改良的美国生殖医学学会（ASRM）进行子宫内膜异位症严重程度分类。子宫内膜（nEM）同样是从临床健康动物中采集。与人类子宫内膜异位症的研究相似，NHPs食用了多种饮食，包括典型的高脂肪西方饮食和植物性饲料。接受不同饮食的猴子数量没有显著差异。所有动物研究均经）IACUC批准，然后将组织样品用于下文所述的线粒体生物能学和代谢组学研究。

 

线粒体生物能量学：从4例子宫内膜异位症NHPs（年龄11.5-16岁，平均14.6岁）的EMO（n=4）和EM（n=4）及5例健康非人灵长类动物健康子宫内膜中分离线粒体。简单地说，通过密度梯度离心，整个组织均化，线粒体从细胞颗粒的其余部分分离出来。使用Seahorse XF24-3细胞外通量分析仪，在添加ADP，寡霉素，FCCP或抗霉素A后，重复测量分离的线粒体耗氧率（OCR）。在分析仪中测试了5微克和10微克（μg）的线粒体蛋白，以确定最佳条件。所有样品均一式两份运行。 据报道线粒体耗氧量是每微克线粒体蛋白质耗氧的皮摩尔。分析特别检查了电子传递链复合物I I介导的呼吸和复合物I介导的呼吸的功能。计算各组和复合物（I或II）的呼吸控制率（RCR），如状态3U/状态4O的OCR。计算质子泄漏作为状态4o与抗霉素A OCR后的差异。用单向方差分析比较了每个配合物的OCR、rcr和质子泄漏。p值小于0.05被认为是显著的。除了子宫内膜异位症的严重程度外，还根据月经周期的阶段分析样品的线粒体功能。在正常组中，在收集组织时三只动物处于黄体期，一只处于卵泡期。 在子宫内膜异位组中，两只动物处于黄体期，一只处于卵泡期，另一只具有组织学萎缩性子宫内膜。综合考虑，无论疾病状况如何，黄体期有五例NHP，卵泡期有两例NHP，组织学性萎缩性子宫内膜有一例。月经周期是通过组织病理学评估，每日阴道拭子记录或血清雌激素与孕激素的比例来确定的。 确定每个月经周期阶段的OCR，RCR和质子泄漏，并使用单向方差分析进行分析。 P值小于0.05被认为是显著的。

 

靶向代谢组学分析：线粒体呼吸测定：电子传递链复合物I-和II介导的线粒体呼吸在EM和EMO中降低。特别是，在基线和状态3、4O和3U时，EM显著降低复合物II介导的OCR。EMO在基线能量状态下也降低了复合物II介导的OCR。此外，与nEM相比，EMO还降低了复合I介导的第3状态呼吸和RCR. 在nEM，EM或EMO组织之间，复合物I或II介导的呼吸RCR或蛋白质泄漏没有差异。假设月经周期的年龄和阶段会影响线粒体呼吸。 正常和子宫内膜异位NHP之间的年龄没有显着差异。月经周期在正常组和子宫内膜异位组之间平均分布，但子宫内膜异位组中有一个组织学上萎缩的子宫内膜异位被排除在周期分析之外。以月经周期相分析，结合有或无子宫内膜异位症的动物，在复合物II或复合物I介导的OCR、RCR或质子漏方面没有差异。由于子宫内膜异位症组所代表的阶段数有限，因此未根据ASRM阶段分析线粒体功能。

 

子宫内膜异位症能量代谢: PCA和PLS-DA在对照组、子宫内膜和子宫内膜异位症组织中未发现明显的代谢模式。然而，PLS-DA VIP评分基于主要成分1和2鉴定出10种重要代谢物。这些代谢物包括：肉碱，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），L-α-甘油磷酸胆碱，苹果酸，6-磷酸葡萄糖，谷胱甘肽，腺苷，磷酸肌酸，色氨酸和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。单因素方差分析证实6种代谢物在组织类型上存在显著差异。与正常子宫内膜相比，组织中的重要代谢物有所不同与正常子宫内膜相比，子宫内膜异位组织的肉碱、磷酸肌酸、NADH、苹果酸和FAD降低。与正常子宫内膜相比，患有子宫内膜异位症的NHP子宫内膜中的苹果酸，FAD和色氨酸显著降低。将子宫内膜异位或子宫内膜中重要代谢物的路径分析定位到相关路径，并与每种路径中评估的原始代谢物数量进行比较。与核黄素代谢途径匹配的子宫内膜异位症代谢物显著减少。NHPs子宫内膜异位症在子宫内膜中的重要代谢产物被映射为两个途径：（1）色氨酸的生物合成、代谢以及（2）氮代谢。

 

结论：患有子宫内膜异位症的NHP引起的子宫内膜和子宫内膜异位症的能量代谢下降，可能是由于能量代谢从氧化磷酸化转移或与子宫内膜异位症相关的氧化应激增加所致。如果发现炎症是这些代谢变化的原因，这些数据可能支持联合使用抗炎药和激素治疗子宫内膜异位症。然而，需要进一步的研究来更好地定义子宫内膜异位症相关炎症、线粒体功能和组织代谢之间的关系。