压力性尿失禁发病机制研究进展
2021-03-05 来源:现代妇产科进展

作者:左晓虎综述,洪 莉审校,武汉大学第一临床学院,武汉大学人民医院妇产科

 

压力性尿失禁( stress urinary incontinence,SUI) 是指在腹 腔压力增大的情况下,如打喷嚏、咳嗽、大笑时,尿液不受控 制自主流出的一种常见女性疾病。我国成年女性的 SUI 发 病率为 18. 9%[1],老年女性的发病率明显增高[2-3]。SUI 严 重影响到患者的日常活动、正常工作以及社交,导致生活质 量明显下降[4-5],并且其严重程度与患者焦虑、抑郁程度明显 相关[5-6]。目前 SUI 的发病机制尚未完全阐明,进一步探究 其发病机制将有助于疾病的预防与治疗。本文将从解剖学、 分子生物学及遗传学三方面对 SUI 的发病机制进行综述。

 

1 SUI 病因

 

排尿的控制依赖于盆底肌肉、结缔组织的完整,尿道括约 肌及尿道黏膜的正常闭合以及正常的神经支配。这些组成部 分中的 1 个或多个受损,则可能出现尿失禁的症状。SUI 的病 因并不十分清楚,目前的观点认为主要与以下因素有关: ( 1) 妊娠分娩: 特别是经阴道分娩所致盆底损伤,同时第二产程 延长、产钳助产等因素会进一步增加患 SUI 的危险度。( 2) 绝 经: 绝经雌激素水平降低引起盆底组织松弛以及尿道收缩 障碍。( 3) 先天性盆底组织或尿道括约肌发育异常。

 

2 SUI 的发病机制

 

2.1解剖学机制

 

2.1.1 压力传导理论 根据 Enhorning 提出的压力传导理 论[7],在正常女性中,近段尿道位于腹腔“压力均衡区”内, 当腹腔内压力突然增大时,盆底支持组织可以使膀胱颈稳定 在较高位置,压力会同时传导至膀胱与近段尿道,使尿道闭 合防止尿液溢出。但在 SUI 患者中,由于盆底支持力量不 足,膀胱颈及近段尿道位置下降,腹腔内压力只能传导至膀 胱而无法到达近段尿道,膀胱内压力大于尿道闭合压力进而 发生溢尿。

 

2.1.2 吊床假说 1994 年 Delancy 提出“吊床假说”[8],认 为尿道中段下方耻骨宫颈筋膜、阴道前壁、肛提肌等组成吊 床样结构,维持尿道闭合压。当腹内压增大时,尿道受到腹 腔内压力及吊床样结构支撑两个相反方向的力的作用后闭 合。若此支撑结构缺陷、松弛,则无法使尿道闭合并发生 SUI。


2.1.3 经产妇盆底损伤 分娩是 SUI 的重要危险因素之 一,并且 经 阴 道 分 娩 女 性 的 患 病 率 显 著 高 于 剖 宫 产 女 性[9-12]。目前认为其损伤机制主要有以下几点: ( 1) 妊娠期 间子宫体积可达非孕期 500 ~ 1000 倍,子宫自身重量可达 1100g,约为非孕期 20 倍。增大的子宫将膀胱向上推,造成 过度牵拉; 同时对盆底组织产生向下的作用力,增加了对盆 底肌肉、韧带等支撑组织的负担[13]。( 2) 阴道分娩过程中, 盆底支撑组织会因为胎头下降挤压过度延展受损。Duran 等[14]利用模拟产伤大鼠模型研究发现,尿道括约肌等出现 肌节过度伸长、肌纤维断裂等损伤。Rynkevic 等[15]通过对绵 羊妊娠前、妊娠中、分娩后研究发现,妊娠会导致盆底软组织 顺应性改变,并且在分娩后 1 年仍未恢复。此外,分娩相关 的肛提肌撕脱伤、神经损伤等在 SUI 的发生发展中也起到重 要作用[16-17]。部分女性在分娩过程中发生会阴裂伤,部分 需要器械助产或会阴侧切,这些不良事件通过损伤盆底肌 肉、血管和神经推动了 SUI 的进展。


2.1.4 尿道黏膜、括约肌功能缺陷 尿道黏膜、黏膜下层以 及尿道括约肌对于维持尿道闭合压有着非常重要的作用,而 其形态、功能会随着年龄增大以及激素水平改变而发生变 化[18-20]。雌激素可促进尿道上皮生长成熟,当雌激素水平 下降,尿道黏膜逐渐萎缩,黏膜下层血管减少,影响尿道正常 闭合。尿道括约肌中横纹肌细胞的数量和密度也会因凋亡 而减低[21-22],尿道收缩功能下降,导致 SUI 发生。

 

2. 2 分子生物学机制


2.2.1  基质金属蛋白酶及基质金属蛋白酶组织抑制因子与 SUI 细胞外基质( extracellular matrix,ECM) 主要由胶原蛋 白、弹性蛋白、蛋白聚糖、氨基聚糖等成分组成,一般由成纤 维细胞、上皮细胞等分泌产生。盆底支持组织中 ECM 不仅 在机械支持上起到重要作用,也对细胞的黏附、增殖、分化和 基因表达产生影响。目前研究发现,SUI 患者盆底支持组织 中最主 要 的 Ⅰ/Ⅲ 型 胶 原 蛋 白 含 量 较 正 常 女 性 显 著 降 低[23-24],胶原蛋白的生成异常或过度降解是 SUI 发生的重要因素。基质金属蛋白酶( matrix metalloproteinases,MMPs) 与 基质金属蛋白酶组织抑制因子( tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs) 在 ECM 的代谢( 特别是胶原代谢) 中起到重 要作用。MMPs 是导致 ECM 中胶原及其他各种蛋白降解的 主要酶类,可分为胶原酶明胶酶、基质降解素、基质溶解素、 膜型 MMPs 和其他 MMPs。TIMPs 存在于细胞外基质,可与 MMPs 特异性结合使其失活,达到抑制 ECM 降解的作用。在 SUI 患者尿道支持组织中发现,MMPs 及其 mRNA 表达上调, 而 TIMPs 水平下调。Fan 等[25]结果显示,SUI 女性阴道壁组 织中 TIMP-3 含量显著低于正常女性。Candoso 等[26]研究发 现,SUI 患者( 特别是尿道内括约肌缺损的患者) 尿道下组织 中 MMP-1、2、9 表达均上调,且 MMP 与 TIMP 比值显著升高。 研究发现,盆腔脏器脱垂( pelvic organ prolapse,POP) 患者中 MMP-1、2 水平升高,TIMP-1 水平下降[27]。这些结果与 SUI 患者盆底组织中Ⅰ/Ⅲ型胶原纤维含量降低的发现一致。


2.2.2 水通道蛋白与压力性尿失禁 水通道蛋白( Aquaporin,AQPs) 首先由 Agre 所发现,被证明在细胞中起到跨细胞 膜迅速运输水分子的作用,目前在人体中发现的 AQP 已有 11 种。江德文等[28]通过 RNA 干扰技术特异性下调 AQP-2 表达,ELISA 检测发现 ECM 中Ⅰ型胶原纤维分泌显著减少。 Zhang 等[29] 利用 Western blot、免疫组化、免疫荧光法对比 AQP2 在 SUI 女性中的表达差异,证明 SUI 患者阴道前壁中 AQP-2 表达明显下调,并且 AQP-2 下调显著降低Ⅰ/Ⅲ型胶 原纤维的产生,可能与 SUI 的发生密切相关。


2.2.3 赖氨酰氧化酶与压力性尿失禁 赖氨酰氧化酶( lysyl Oxidase,LOX) 在胶原纤维和弹性纤维的交联中起到重要 作用。成纤维细胞分泌的胶原蛋白在细胞外形成胶原原纤 维,再进一步聚合形成胶原纤维。而此时的胶原纤维并不成 熟,需要在 LOX 的作用下共价交联后形成稳定的纤维网状 结构发挥作用。Liu 等[30]研究发现,LOX 缺陷导致弹性纤维 稳态的失败,可能是女性盆底功能障碍的病因。目前多项研 究证实,SUI 患者阴道前壁、子宫主骶韧带等部位 LOX 水平 较正常女性低[31-32],Ozbek 等[33]通过对 LOXL1 多态性的分 析也证明了 LOX 缺陷是导致 SUI 发生的原因之一。


2.2.4 转化生长因子-β 与 SUI 转化生长因子-β( transforming growth factor-β,TGF-β) 在多种生理及病理过程中发挥 作用,如伤口愈合、组织修复等,具有促进成纤维细胞增殖, 促进胶原蛋白合成以及抑制 ECM 降解的作用,而其中与 ECM 关系最密切的是 TGF-β1。Froese 等[34]研究发现,机械 应力牵张会通过 TGF-β 途径促进啮齿动物和人肺纤维化的 发生。Song 等[35]证明通过抑制 TGF-β 的激活可阻止心肌纤 维化的进展,均证明了 TGF-β 与成纤维细胞的增殖密切相 关。目前已有研究发现,中老年 SUI 或 POP 患者盆底组织中 TGF-β1 水平显著低于正常女性[24,36]。Wang 等[37]通过对大 鼠模型盆底组织分析,发现 SUI 模型大鼠以及正常分娩大鼠 均存在不同程度的 TBR-2 和 SMAD7 蛋白表达上调,证明了 TGF-β1 信号通路失调在 SUI 的形成中发挥作用。


2.2.5 氧化应激与 SUI 组织受到机械应力后会产生一定 的活性氧( reactive oxygen species,ROS) ,如机械应力过大,则 导致 ROS 的堆积,过量的 ROS 会直接引发细胞凋亡[38-39]。 已有研究发现,在分娩相关盆底损伤后,盆底组织会出现明 显的氧化损伤及凋亡指数的增加[40],并出现 ECM 代谢异 常[41]。凋亡导致尿道括约肌及其支持系统肌细胞持续丢 失,收缩功能减弱,控尿能力受损,是引发 SUI 的原因之 一[42-43]。Hong 等[41]发现,分娩后 POP 女性盆底组织谷胱甘 肽过氧化物酶 1( GPX1) 表达下调,提示机械应力相关氧化损 伤在盆底组织 ECM 异常中起作用。核因子 E2 相关因子 2 ( nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2) 是机体抗氧化体系的 重要组成部分,对氧化应激高度敏感,与抗氧化元件( antioxidant response element,ARE) 结合后可促进多种抗氧化基因转 录。汤剑明等[44]通过对小鼠分别进行 Nrf2 基因敲除或过表 达,再进行阴道扩张建立 SUI 模型,发现细胞凋亡水平以及 功能学指标存在显著差异,证明了 Nrf2 对机械牵拉诱导的小 鼠成纤维细胞凋亡的保护作用。同时观察到在机械牵拉介 导的 SUI 模型中 Nrf2 表达下调[45],可能是 SUI 产生的潜在 机制之一。


2.2.6盆底组织 miRNA 水平与 SUI miRNA 是一种非编码 短链 RNA,通过与靶基因的相互作用对基因表达进行调控, 在细胞增殖、分化、蛋白质表达等多个方面发挥作用,miRNA 的水平异常也被发现与多种疾病相关。Liu 等[46] 对 SUI 患 者与正常女性尿道旁阴道壁组织进行分析,发现有 12 种 miRNA 差异表达,包括 let-7a、miR-101、miR-125b2、miR-190b 和 miR-892b 的上调以及 miR-124、miR-330-3p、miR-485-3p、 miR-517b、miR-523、miR-589 和 miR-93 的下调。Yang 等[47] 研究了 SUI 患者阴道组织,通过荧光霉素报告法发现 miR-93 下调导致钙蛋白酶 2( calpain2) 过表达,导致盆底组织Ⅰ型胶 原含量下降。

 

2.2.7 雌激素及雌激素受体与 SUI 流行病学调查发现,老 年女性 SUI 患病率明显高于年轻女性[2,3],提示机体激素水 平可能对 SUI 的发生有一定影响。尿道旁组织是雌激素的 靶点之一,分布有雌激素受体( ER) 。既往有研究通过对比 SUI 患者与正常女性尿道旁组织 ER 水平,发现 SUI 患者 ER 水平显著降低,特别是 ERα 表达下调在绝经前女性 SUI 中起 到重要作用[48]。Chen 等[49] 在对摘除卵巢的 SUI 模型小鼠 研究中发现,17β-雌二醇可显著增加小鼠尿道闭合压,提示 雌激素对 SUI 的发生发展可能存在抑制作用。

 

2.2.8一氧化氮、血管活性肠肽、垂体腺苷酸环化酶激活肽 与 SUI 一氧化氮( NO) 是一种自由基气体,在机体中起到生 物信使的作用,通过激活鸟苷酸环化酶合成环磷酸鸟苷使血 管平滑肌舒张,实现扩张血管的作用。一氧化氮合酶( NOS) 是 NO 合成过程中的关键酶,Ozcan 等[50]通过对阴道组织的 分析发现,神经型一氧化氮合酶( nNOS) 在 SUI 患者阴道前 壁表达水平下调。血管活性肠肽( vasoactive intestinal peptide,VIP) 是一种局部神经递质,具有扩张血管,舒张平滑肌 的作用。垂体腺苷酸环化酶激活肽( pituitary adenylate cyclase activating polypeptide,PACAP) 也是一种具有多种生物活性 的神经肽,可参与调控阴道血流,有助于 VIP 介导的血管舒 张。Fan 等[25]使用免疫组化法分析了 SUI 患者阴道组织 VIP 和 PACAP 水平,发现两者均显著低于正常水平。这些因子 可能共同参与了 SUI 的发生过程。


2.3 遗传学 通过流行病学研究对 SUI 患者进行调查,发 现 SUI 家族史是 SUI 发病的危险因素之一[51-52],提示遗传因 素在 SUI 中的重要性。Campeau 等[53]通过对大量病例分析 发现,SUI 家族史会增加患病的机会,并提出可能与 MMPs 等 生物化学机制相关。许多关于 POP 患者的研究发现,基因多 态性与疾病的发生有关,如 FBLN5 基因的单核苷酸多态性 ( single nucleotide polymorphisms,SNPs) [54]、COL3A1 基 因 rs1800255 位点多态性[55]与 POP 存在相关性。Penney 等[56] 通过对大量研究对象进行全基因组单核苷酸多态性研究发 现,8 个单核苷酸多态性与尿失禁显著相关。对 SUI 遗传学 的进一步研究将有助于对女性是否易感进行预测,对易感的 女性可以在 SUI 发生前采取积极的预防措施。


3 总结及展望


综上所述,SUI 的发病机制复杂,涉及盆底肌肉、神经、结缔组织、激素水平、遗传等多个方面。基于解剖学研究,SUI 的手术治疗已经相对完善。目前在分子生物学、遗传学方面 也有了大量的研究,这对于未来的非手术治疗以及新型生物 标记物的检测奠定了基础。随着今后对其发病机制认识的 进一步深入,相信将会在 SUI 的预测预防以及治疗方面取得 更大的进展。

 

参考文献略。 

 

来源:左晓虎,洪莉.压力性尿失禁发病机制研究进展[J].现代妇产科进展,2021,30(03):217-220.

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