TGFBR2 调节子宫内膜对雌激素的反应，控制子宫内膜增生并影响生育能力

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：TGFBR2 coordinates the endometrial response to estrogen, regulating endometrial hyperplasia and fertility

　　子宫TGFβR2条件敲除小鼠模型显示其雄性激素受体（PR）和雌激素受体（ER）信号传导失衡，导致不孕、子宫内膜增生及生殖系统肿瘤形成，并揭示SMAD4与ER共调控PR表达的重要性。

　　
### 研究背景与意义
子宫内膜作为胚胎着床和妊娠维持的核心结构，其功能调控依赖于复杂的激素和信号通路网络。雌激素（E2）和孕激素（P4）的协同作用对子宫内膜的周期性重塑、免疫应答调节及妊娠启动至关重要。然而，现有研究对TGFβ信号通路在子宫内膜功能中的具体作用仍存在空白。TGFβ超家族信号通路通过ALK5受体与SMAD2/3/4转录因子相互作用，调控多种生物学过程，包括细胞增殖、分化及器官形成。尽管已有研究证实ALK5和SMAD2/3在子宫功能中的重要性，但TGFβR2（SMAD2/3的上游受体）的具体作用尚未明确。本研究通过构建TGFβR2条件性敲除小鼠模型（以孕激素受体启动的Cre系统驱动），系统性地解析了TGFβR2在非妊娠期子宫内膜稳态、妊娠期组织重塑及肿瘤发生中的关键作用，为理解子宫内膜疾病（如不孕、子宫内膜增生、子宫内膜癌）的分子机制提供了新视角。

### 核心发现
#### 1. **TGFβR2缺失导致小鼠不孕及妊娠并发症**
实验发现，TGFβR2条件性敲除（cKO）雌鼠表现为完全不孕或仅少数妊娠（1/19）。组织学分析显示，妊娠期子宫组织在胚胎着床（4.5 dpc）、蜕膜化（5.5 dpc）及滋养层血管形成（8.5 dpc）等关键阶段均存在严重缺陷：
- **胚胎着床异常**：cKO小鼠的着床点数量显著减少，且着床腔闭合不全（85.7%的植入位点），导致胚胎发育受阻。
- **蜕膜化缺陷**：5.5 dpc时，cKO小鼠的蜕膜细胞增殖标志物（Ki67）表达降低，且孕激素受体（Pgr）和COX2（炎症标志物）表达显著下降，提示TGFβ信号对蜕膜化过程至关重要。
- **血管形成障碍**：8.5 dpc时，cKO小鼠的螺旋动脉形成受损，血管平滑肌细胞（SMA标记）显著减少，表明TGFβR2在血管重塑中起关键作用。

#### 2. **TGFβR2缺失引发非妊娠期子宫内膜异常**
在未妊娠的cKO小鼠中，13-14周龄时观察到子宫内膜上皮增生（CK8标记的腺体数量和面积增加），且FOXA2（子宫内膜腺体分化关键因子）在腺体近腔面表达显著降低。值得注意的是，6周龄的cKO小鼠尚未出现明显组织学异常，提示子宫内膜功能异常可能依赖于卵巢激素（如雌激素）的持续刺激。此外，9月龄的cKO小鼠出现卵巢旁囊肿，提示长期生殖系统稳态失衡。

#### 3. **TGFβR2调控ER/PR信号轴的分子机制**
研究揭示了TGFβR2通过SMAD4与雌激素受体（ER）协同调控孕激素受体（Pgr）的表达：
- **ER信号增强**：在妊娠早期（4.5 dpc），cKO小鼠子宫内膜中ER表达上调，并伴随下游基因（如Lif、Lcn2）的异常激活，导致雌激素响应通路失控。
- **Pgr转录抑制失效**：通过RNA测序分析发现，SMAD4与ER在Pgr启动子区域存在重叠结合位点。TGFβR2缺失后，SMAD4介导的Pgr转录抑制功能丧失，导致孕激素信号减弱。
- **器官oid模型验证**：体外培养的子宫内膜上皮器官oid显示，cKO组在E2/P4刺激下Pgr表达未下降，且ER相关基因（如Esr1）和分化标志物（如Trp63）异常高表达，提示TGFβR2通过SMAD4/ER轴调控腺体分化。

#### 4. **肿瘤发生与SMAD4依赖性通路**
连续繁殖的cKO小鼠中，42.1%的个体在10周内死亡，尸检显示生殖道转移性肿瘤（如子宫内膜异位瘤样增生）。机制上，SMAD4的缺失导致pSMAD2/3表达下降，进而削弱对抑癌基因（如Sox17）的调控，促使子宫内膜癌相关基因（如Gna14、Chd1）异常激活。值得注意的是，cKO小鼠的肿瘤发生延迟于Smad2/3敲除模型，提示TGFβR2依赖的信号通路可能通过SMAD4间接影响肿瘤抑制网络。

### 临床关联与潜在应用
1. **不孕症治疗靶点**：TGFβR2在胚胎着床和蜕膜化中的核心作用提示，靶向TGFβ信号通路可能改善不孕症患者的妊娠成功率。
2. **子宫内膜癌防治**：研究证实TGFβR2通过抑制ER/PR信号和促进SMAD4依赖性转录抑制实现子宫内膜稳态。开发小分子抑制剂或基因疗法靶向TGFβR2可能成为子宫内膜癌的干预手段。
3. **激素替代疗法的优化**：当前激素疗法常导致ER/PR信号失衡，而TGFβR2的调控作用为精准调节激素响应提供了新思路。

### 与前人研究的对比与补充
- **与Alk5 cKO模型对比**：Alk5（TGFβR2的另一个受体）敲除小鼠表现为亚生育力，而TGFβR2敲除小鼠完全丧失生育能力，提示不同受体亚型在生殖功能中具有特异性调控作用。
- **与Smad2/3敲除模型差异**：Smad2/3敲除小鼠在更早阶段（6周龄）即出现子宫内膜增生，而TGFβR2敲除小鼠的异常在性成熟后显现，提示TGFβR2可能通过特定配体（如TGFβ1/2/3）调控上皮-间质转化（EMT）和腺体分化。
- **与FOXA2敲除模型差异**：FOXA2敲除小鼠因完全丧失腺体分化而无法妊娠，而TGFβR2敲除小鼠仍保留部分腺体功能（FOXA2在近肌层腺体中表达），提示TGFβR2可能通过SMAD4/ER轴间接维持FOXA2的时空特异性表达。

### 局限性与未来方向
1. **组织特异性局限**：当前研究依赖孕激素受体启动的Cre系统，可能高估TGFβR2在非生殖组织中的功能。未来需开发更精确的敲除模型（如诱导型Cre系统）。
2. **配体特异性待明确**：尽管已证实TGFβ1/2/3是TGFβR2的主要配体，但不同配体对子宫内膜功能的贡献仍需解析。
3. **临床转化挑战**：动物模型中观察到的肿瘤高发率是否直接反映人类子宫内膜癌风险，需进一步临床验证。

### 结论
TGFβR2通过SMAD4与ER/PR信号的动态平衡，调控子宫内膜的周期性重塑、妊娠期组织分化及免疫微环境。其缺失导致从局部组织异常（如腺体增生）到全身性肿瘤（如转移性子宫内膜癌）的多阶段病理过程。该研究不仅填补了TGFβ信号通路在生殖系统中的功能空白，还为子宫内膜疾病的精准治疗提供了分子靶点。未来研究可聚焦于TGFβ配体谱的解析及SMAD4/ER协同调控网络在人类疾病中的机制验证。