周建星,白 茹,紅 霞,托 婭

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059;2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)

子宮內(nèi)膜異位癥(Endometriosis,EMs)是指正常的子宮內(nèi)膜組織在宮腔以外的部位異常繁殖和浸潤,其發(fā)病率約為10%[1]。是一種以盆腔疼痛、月經(jīng)不調(diào)及不孕為主要特征的性激素依賴性疾病。EMs對患者的生活質(zhì)量造成了一定的影響,其生育能力也遭受著持久的損傷,甚至可引發(fā)癌變。關(guān)于EMs在近年間的研究也暴露出了一些亟待解決的問題,如發(fā)病機制、信號傳導通路并不完全清楚等,近年來,有研究表明鐵死亡與EMs有著一定的關(guān)聯(lián)?；诖?本文綜述以往相關(guān)的研究為基礎(chǔ),以期給后續(xù)讀者有所借鑒和啟示。

1 鐵死亡概況

1.1 鐵離子平衡穩(wěn)態(tài)的維持 鐵離子是多種蛋白質(zhì)和免疫系統(tǒng)的重要組成成分,也是人體所需要的元素。鐵代謝過程主要經(jīng)由胞內(nèi)吸收、貯存和運輸來實現(xiàn)長期穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。鐵濃度的異常變化會損害細胞及器官的正常功能,人體的鐵濃度是通過嚴密的反饋信息來校準的。研究顯示,鐵介導的芬頓反應參與了細胞內(nèi)活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的組成,其具有強氧化性、能攻擊胞內(nèi)DNA分子、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等物質(zhì),最終使胞內(nèi)ROS積聚,抗氧化能力耗盡,從而破壞了正常的細胞膜結(jié)構(gòu),誘發(fā)細胞死亡,促進了各種疾病的發(fā)展進程[2]。鐵代謝途徑對于維持體內(nèi)鐵的動態(tài)平衡具有不可替代的作用,與此相關(guān)的代謝分子有:轉(zhuǎn)運蛋白1(Divalent metal transporter 1,DMT1)、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(Transferrinreceptor,TFR)、膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白(Ferroportin,FPN)及鐵蛋白(Ferritin)等;FPN在人體內(nèi)起著重要的鐵轉(zhuǎn)移蛋白的作用。

1.2 鐵超載與鐵死亡 鐵死亡概念最早由Dixon于2012年提出,主要是由于胞內(nèi)鐵超載導致ROS積聚從而造成氧化還原反應失調(diào),最終誘發(fā)脂質(zhì)過氧化而導致細胞死亡,它與已知的壞死、凋亡、自噬等細胞形態(tài)和生物化學不同,是一種高度鐵依賴的程序性細胞死亡[3];此過程是通過細胞內(nèi)鐵的代謝、脂質(zhì)的代謝及氧化還原的水平來調(diào)控的。近年來發(fā)現(xiàn)鐵代謝異常為EMs發(fā)生發(fā)展的一個特征性表現(xiàn)。學者多采用美國國家計劃生育學會(AFS)于1985年提出的“子宮內(nèi)膜異位癥分期糾正法”將EMs患者分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期。Lousse等[4]通過采集和測定血清及腹膜液中鐵離子含量,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn):Ⅲ-Ⅳ期EMs患者轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度、腹膜液鐵含量及血清轉(zhuǎn)鐵蛋白含量,較Ⅰ-Ⅱ期患者和對照組顯著增高,且EMs患者病變的累及范圍與鐵含量水平呈正相關(guān)。由此可見,鐵超載和氧化應激微環(huán)境可以促進內(nèi)膜細胞的大量繁殖、侵襲和黏附等特性,參與EMs的發(fā)生發(fā)展。去鐵胺(Desferrioxamine,DFO)作為醫(yī)學上廣泛使用的鐵離子螯合劑,其可降低鐵離子濃度,從而抑制鐵死亡的發(fā)生并縮小異位病灶,由此也證明了鐵超載可促進EMs的發(fā)生及發(fā)展[5]。上述現(xiàn)象也說明:不同分期的EMs患者內(nèi)膜細胞對鐵含量的耐受性和產(chǎn)生鐵死亡的水平都有所不同,且鐵含量對誘導鐵死亡的發(fā)生發(fā)展有著舉足輕重的意義。

2 鐵死亡與EMs的發(fā)生機制

關(guān)于EMs病因?qū)W說種類繁多,Sampson 提出“經(jīng)血逆流”學說是最被接受的EMs假說,并且有學者提出76%～90%的EMs患者有輸卵管經(jīng)血逆流的現(xiàn)象[1]。我國郎景和教授主張建立“在位子宮內(nèi)膜決定論”,并首次提出:在位子宮內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的根本性異常可以決定內(nèi)膜在宮腔外能否黏附及侵襲周圍的組織,以及能否促進病灶部位血管的生成,其對不同類型EMs的發(fā)病機制進行了解釋和補充,但對此疾病的發(fā)生和發(fā)展仍不能作出全面的解釋[6]。EMs 患者的子宮內(nèi)膜在基因表達、代謝水平及不同信號傳導通路的反應方面都有所差異。目前鐵死亡發(fā)生發(fā)展機制的研究主要聚焦于ROS和脂質(zhì)的積聚及氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡,涉及這一途徑的相關(guān)分子包括:血紅素加氧酶-1 (Heme oxygenase-1,HO-1)、腹腔巨噬細胞核因子κB蛋白(Nuclear factor kappa-B,NF-κB)、谷胱甘肽過氧化物酶 4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)、胱氨酸/谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運蛋白(System Xc-)等[5]。此外Nrf2-Keap1-ARE信號通路、SLC7A11信號通路、P53信號通路、線粒體相關(guān)核糖體GTP酶1(Mitochondrial GTPases 1,MT1G)、促血管生成特征、子宮內(nèi)膜干細胞增殖(Endometrial stem cells,EnSCs )等在驅(qū)動EMs的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要的作用。

2.1 GPX4與鐵死亡 谷胱甘肽(Glutathione,GSH)主要存在于細胞質(zhì)中,GSH參與了多種生物學過程,對調(diào)控胞內(nèi)氧化還原平衡狀態(tài)發(fā)揮著重要的作用。GPX4是谷胱甘肽過氧化物酶中唯一能保護細胞膜抵抗過氧化物損傷的物質(zhì),GSH是GPX4還原ROS的重要底物,GSH的耗盡和GPX4功能的喪失促進了EMs的發(fā)生發(fā)展,此生物學功能在鐵死亡中起著至關(guān)重要的作用[7]。另一方面,有研究表明,鐵死亡激活劑Erastin可以通過影響GSH以降低GPX4反應底物的濃度,從而造成ROS積聚,以間接的方式誘導鐵死亡的進程[8]。半胱氨酸雙加氧酶1(Cysteine dioxygenase1,CDO1)既是半胱氨酸的催化劑,又是抗氧化劑。Hao等[9]研究發(fā)現(xiàn)CDO1可以通過上調(diào)GPX4水平和重建GSH儲存來防止ROS產(chǎn)生,從而保護細胞免于發(fā)生鐵死亡。GSH在生殖細胞中也有著重要的生物學價值,影響受精卵結(jié)合及胚胎形成發(fā)育?？傮w而言,氧化還原之間的平衡狀態(tài)與EMs病因?qū)W之間的聯(lián)系非常密切。

2.2 HO-1與鐵死亡 與EMs相關(guān)的典型抗氧化劑HO-1、膽紅素和GSH等,已被證實與氧化損傷和炎癥的保護有關(guān),且總抗氧化能力(Total antioxidant capacity,TAC)反映了囊液中抗氧化化合物的累積能力[10]。血紅素經(jīng)HO-1還原,被解離為膽綠素、鐵和一氧化碳(CO),膽綠素隨后又被還原為膽紅素。膽綠素和CO發(fā)揮著獨特的抗氧化作用,并具有抗炎和抗細胞凋亡的特性[11]。Imanaka等[10]研究發(fā)現(xiàn)EMs患者的膽紅素、HO-1和TAC與非EMs患者相比顯著升高,且EMs患者總鐵與HO-1呈正相關(guān),而對于非EMs患者中沒有與鐵相關(guān)的抗氧化劑,提示在EMs中HO-1可能有助于控制鐵誘導的氧化應激,并且發(fā)揮著微妙的平衡反應。另一個細胞內(nèi)因素是血紅素,Hecht等[12]發(fā)現(xiàn)高水平的血紅素抑制EMs細胞系的生長,而低水平的血紅素促進EMs細胞系的生長,HO-1通過降低內(nèi)膜微環(huán)境中的高血紅素水平來促進EMs的生長。異位病灶中總鐵、血紅素鐵和游離鐵的濃度,可預測EMs患者的惡性轉(zhuǎn)化。以上可以說明,在本病的發(fā)展過程中HO-1的作用不可或缺。

2.3 腹腔巨噬細胞與鐵死亡 EMs患者子宮內(nèi)膜細胞和紅細胞通過逆行月經(jīng)血進入盆腔,被腹腔巨噬細胞(Peritoneal macrophages,PMs)吞噬。一般來說,浸潤的巨噬細胞根據(jù)它們的作用被分為促炎型(經(jīng)典活化的M1型)和抗炎/促分解型(選擇性活化的M2型)。M2型具有免疫抑制能力,可增強異位細胞的存活和侵襲能力,誘導異位病灶的生長和血管形成;M1型和M2型分別抑制和促進EMs的發(fā)展[13]。引發(fā)炎性反應的炎癥因子大多由M1型分泌,主要包括白細胞介素6(Interleukin-6,IL-6)、白細胞介素1β(IL-1β)及腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor,TNF-α),其可抑制內(nèi)膜異位細胞的繁殖和黏附以及促進組織的損傷,且轉(zhuǎn)錄活性被NF-κB信號通路激活[14-15]。經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn),PMs的極化是可逆的,極化為M1型后促進ROS的積聚從而導致炎癥的發(fā)生,鐵超載產(chǎn)生的ROS同樣也能促進PMs向M1型極化,然而,M2型卻具有抗炎特性和低氧活性的特征[16]。PMs中NF-κB核轉(zhuǎn)位的比例明顯升高,影響異位環(huán)境中PMs的極化,且NF-κB信號通路參與M2向M1表型的轉(zhuǎn)化[14]。由此可見,其表型的轉(zhuǎn)變介導了免疫抑制過程,是疾病進展的一個標志。具有黏附特性的EMs內(nèi)膜細胞觸發(fā)炎癥信號,招募更多的PMs,其是占據(jù)EMs病灶巨噬細胞群的主要來源,PMs的激活促使氧化應激反應,從而產(chǎn)生ROS,后者進一步促進PMs中NF-κB的增加[15]。NF-κB是EMs中各種炎癥和病理反應的重要調(diào)節(jié)因子,誘導內(nèi)膜細胞異常增殖、觸發(fā)炎性反應并干擾細胞凋亡過程,因此可促進EMs患者體內(nèi)促炎因子和血管生成介質(zhì)的增加[17]。也有研究報道Nrf2-keap1-ARE信號通路也可抑制NF-κB的表達[18]。由此可見,PMs的NF-κB在EMs的炎性反應中起著關(guān)鍵的作用。

2.4 其他途徑 P53作為主要抑癌因子,其突變或失活將導致腫瘤和癌癥的發(fā)生。在氧化應激作用下,P53通過轉(zhuǎn)錄抑制SLC7A11的表達,同時抑制胱氨酸攝取的過程,使細胞提高對鐵死亡的敏感度。作為一種重要的抗氧化蛋白,胱氨酸經(jīng)胱氨酸運輸?shù)鞍譙ystem Xc-由SLC7A11和SLC3A2編碼,其可提供合成GSH的原料——胱氨酸,實驗證明抑制System Xc-的表達能使細胞易于被鐵死亡誘導[8]。Nrf2的調(diào)節(jié)中有多種被認為可以防止鐵死亡發(fā)生的基因如:GPX4、System Xc-、γ谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-glutamylcysteine synthetase,γ-GCS)、重組人鐵蛋白輕鏈(FTL)和蛋白重鏈1(FTH1)及血紅素加氧酶(Heme oxygenase 1,HMOX1)[18]。有文獻報道,與非EMs受試者相比,EMs患者子宮內(nèi)膜細胞的增殖顯示出通常在癌細胞中觀察到的特征:細胞生長不受控制、促血管生成因子的增加及逃避凋亡的能力[11]。局部炎癥和ROS水平的增加有助于獲得對EMs發(fā)展至關(guān)重要的增殖表型和促血管生成特征。劉海青等[19]通過收集 EMs 患者與非 EMs 患者子宮內(nèi)膜病變深度的數(shù)據(jù),在觀察比較中發(fā)現(xiàn):EMs患者月經(jīng)血及內(nèi)膜細胞中CD34和CD45表達陽性率均高于對照組,其是血管內(nèi)皮細胞的特異度標志物,且表達的上調(diào)與EMs病灶組織內(nèi)新生血管的生成和有絲分裂等有關(guān)。也有研究通過對EMs患者和對照組子宮內(nèi)膜樣本相比中發(fā)現(xiàn),子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞中鐵死亡引發(fā)炎癥的產(chǎn)生及血管生長細胞因子的生成,后者包括白細胞介素8(IL-8)和血管內(nèi)皮生長因子A (Vascular endothelial growth factor-A,VEGF-A)等,VEGF-A和IL-8顯示出局部表達,并且在異位病灶中顯著上調(diào),EMs異位病灶部位需要充足的血液供應,因此血管生長細胞因子對病灶的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要[20-21]。由此可見,內(nèi)膜間質(zhì)細胞在鐵死亡的發(fā)展中觸發(fā)細胞因子分泌,并通過旁分泌作用促進鄰近病變的血管生成,從而驅(qū)動EMs的發(fā)生發(fā)展。也有研究表明,子宮內(nèi)膜干細胞(Endometrial stem cells,EnSCs)的功能障礙會使病灶周圍血管異常增生及免疫調(diào)節(jié)能力失衡,直接導致在位內(nèi)膜的異常,且EnSCs可能是EMs發(fā)生的先決條件[22]。

3 鐵死亡與EMs相關(guān)性不孕

Hayashi等[23]對EMs小鼠進行交配,發(fā)現(xiàn)小鼠子宮內(nèi)膜異位灶出血導致鐵超載,從而誘發(fā)持續(xù)的氧化應激,阻礙卵泡刺激素受體(FSHR)的表達及受精過程,也造成卵泡形成減少,此外,鐵超載導致線粒體功能受損,細胞能量儲存降低,從而間接影響EMs患者的不孕及減緩卵泡成熟。由此可見,EMs影響卵巢儲備和卵母細胞的質(zhì)量,并導致毒性盆腔環(huán)境,減少受精和著床的機會。Cobo等[24]研究表明,與那些接受選擇性生育力保存的年輕(<35歲)受試者相比,年輕的EMs患者在接受卵母細胞玻璃化冷凍實驗時發(fā)現(xiàn),其卵母細胞的復蘇成活率、胚胎發(fā)育率和臨床妊娠率較生育力保存的受試者顯著下降,這表明EMs相關(guān)不孕的發(fā)病機制可能與卵母細胞的質(zhì)量和著床率受損有著一定的關(guān)聯(lián)。此外,越來越多的證據(jù)表明,ROS積累和線粒體功能受損破壞了卵泡液的抗氧化防御屏障,造成卵母細胞和精子的DNA受損,從而導致受精缺陷,即使實現(xiàn)了受精,氧化應激誘導的凋亡也可能導致胚胎破碎、著床失敗、流產(chǎn)、胎盤形成受損[25]。EMs患者孕酮和雌激素信號改變導致了孕酮的抵抗,這種不平衡除了加劇炎癥狀態(tài)的嚴重性,還可能降低子宮內(nèi)膜對胚胎植入的容受性[26]。EMs可能以多種方式影響生育能力:輸卵管粘連和功能障礙導致的卵母細胞完整性破壞、盆腔解剖結(jié)構(gòu)改變和胚胎質(zhì)量降低導致的卵巢儲備減少、子宮內(nèi)膜容受性受損導致的著床率及妊娠率的降低,其已被廣泛接受為EMs相關(guān)不孕的原因[27]。其次EMs與不孕癥相互影響,EMs可導致不孕癥的發(fā)生,反之不孕癥也是EMs發(fā)生發(fā)展的高危因素。中醫(yī)學以瘀血為基礎(chǔ)思想形成了多種成瘀理論,因此活血化瘀被作為中醫(yī)治療EMs的根本,而西醫(yī)則側(cè)重于藥物和手術(shù)治療,藥物治療主要由激素和非激素療法構(gòu)成,前者主要包括GnRH 拮抗劑,后者包括免疫調(diào)節(jié)劑、抗血管生成劑以及抗氧化劑等藥物的應用[28]。EMs相關(guān)性不孕的治療方法以腹腔鏡手術(shù)切除病灶以及分離粘連組織的治療作為首選,其目的是消除EMs可見病變,恢復正常的骨盆解剖結(jié)構(gòu),手術(shù)聯(lián)合體外受精-胚胎移植(In vitro fertilization-embryo transfer,IVF-ET)為EMs不孕婦女增加了未來生育的機會[29]。

4 結(jié) 語

近年來學者已細致綜合地研究了鐵死亡相關(guān)的分子機制、信號通路等,對EMs的發(fā)生發(fā)展提供了切實可行的新方向,但仍有較多機制尚不明確,如:表觀遺傳學理論、關(guān)鍵信號分子及通路、特異性診斷靶點、治療策略等。因此,關(guān)注鐵死亡將有助于闡明EMs的潛在發(fā)病機制,并具有實現(xiàn)早期治療、防止EMs進展和減輕患者疼痛的潛力。