鐵過(guò)載與子宮內(nèi)膜異位癥病程進(jìn)展的相關(guān)性

劉夢(mèng)娜，許天敏，張琨

作為婦科常見(jiàn)疾病之一，子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）影響著全世界約 2 億 15～55 歲的女性，臨床表現(xiàn)主要為痛經(jīng)、性交痛、慢性盆腔痛及不孕[1]，嚴(yán)重影響患病女性的生活質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與歐美白種女性相比，亞洲女性的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加了9倍[2]。越來(lái)越多的研究表明EMs患者患上皮性卵巢癌的風(fēng)險(xiǎn)顯著增高，其難以預(yù)防、難以早期發(fā)現(xiàn)、難以杜絕復(fù)發(fā)并具有惡性轉(zhuǎn)化可能，給臨床的診治帶來(lái)挑戰(zhàn)。目前病因?qū)W說(shuō)主要包括經(jīng)血逆流子宮內(nèi)膜種植學(xué)說(shuō)、血液和淋巴播散學(xué)說(shuō)、體腔上皮化生學(xué)說(shuō)、免疫學(xué)說(shuō)、內(nèi)分泌學(xué)說(shuō)及遺傳學(xué)說(shuō)[3]。近年來(lái)關(guān)于EMs盆腔微環(huán)境的研究越來(lái)越受到重視，局部微環(huán)境在EMs異位病灶的生長(zhǎng)及進(jìn)展中有重要意義，EMs異位病灶的出血及經(jīng)血逆流后大量積累的亞鐵血紅素及游離鐵通過(guò)一系列反應(yīng)使卵巢或腹腔微環(huán)境受到破壞。鐵過(guò)載是EMs病因和病理生理學(xué)的重要因素，其影響巨噬細(xì)胞清除功能，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，激活核因子κB（NF-κB）及相關(guān)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)異位內(nèi)膜細(xì)胞存活、黏附、侵襲、增殖和血管生成[4-5]。

1 鐵的正常生理作用

鐵是維持健康哺乳動(dòng)物細(xì)胞所必需的微量元素。普通成年人體內(nèi)存在3～5 g鐵，大部分用于形成血紅蛋白，其余存儲(chǔ)在肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的鐵蛋白中。當(dāng)機(jī)體需要鐵時(shí)可以通過(guò)鐵自噬的方式促進(jìn)鐵蛋白釋放鐵[6]。鐵參與多個(gè)重要的生理代謝過(guò)程，包括通過(guò)血紅蛋白的氧轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝反應(yīng)和DNA合成[7]。鐵對(duì)許多細(xì)胞代謝過(guò)程至關(guān)重要，包括生物合成血紅素和產(chǎn)生鐵-硫中心，這些過(guò)程對(duì)機(jī)體內(nèi)一系列細(xì)胞增殖和代謝功能所需酶的活性具有調(diào)節(jié)作用[8]。

2 鐵過(guò)載在EMs中的形成過(guò)程

鐵參與構(gòu)成許多含鐵酶及蛋白質(zhì)，但在超生理量情況下會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生不利影響，其與過(guò)氧化氫和超氧陰離子反應(yīng)生成劇毒的羥基自由基有利于形成有氧微環(huán)境[9]。大量研究表明，鐵過(guò)載現(xiàn)象出現(xiàn)在EMs患者的腹膜、腹膜液、異位內(nèi)膜病灶甚至是巨噬細(xì)胞中[10]。婦女經(jīng)血逆流非常普遍，但只有約10%～15%的育齡婦女發(fā)生EMs。對(duì)這一現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn)，健康女性體內(nèi)存在一個(gè)精確的動(dòng)態(tài)平衡，即致病因素（月經(jīng)返流）和保護(hù)因素（完整的腹膜屏障、免疫系統(tǒng)）之間保持平衡，當(dāng)返流至腹膜的異位子宮內(nèi)膜因不能與其生長(zhǎng)所需的細(xì)胞外基質(zhì)相互作用而發(fā)生失巢凋亡[11]。而EMs患者體內(nèi)的這種平衡被打破，即EMs患者隨經(jīng)血逆流的內(nèi)膜細(xì)胞數(shù)量多且性質(zhì)不同，腹膜失去完整性及免疫系統(tǒng)清除能力下降[12]。Sampson提出的經(jīng)血逆流假說(shuō)認(rèn)為，經(jīng)期時(shí)子宮腔內(nèi)的內(nèi)膜腺上皮和間質(zhì)可隨經(jīng)血逆流，經(jīng)輸卵管進(jìn)入盆腔，在卵巢和鄰近的腹膜等處種植、生長(zhǎng)、浸潤(rùn)，形成EMs異位病灶。經(jīng)血逆流發(fā)生的溶血、異位病灶出血導(dǎo)致血紅蛋白和鐵釋放到微環(huán)境中[13]。過(guò)量的血紅蛋白、鐵等依賴于巨噬細(xì)胞的清除，當(dāng)前者持續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)至巨噬細(xì)胞，可使鐵蛋白貯存鐵受到抑制，同時(shí)引起巨噬細(xì)胞異常活化，使巨噬細(xì)胞功能受損，導(dǎo)致殘存的凋亡內(nèi)膜及血紅素結(jié)合鐵不能被清除，進(jìn)一步加劇鐵及其衍生物在異位病灶處的蓄積，最終為異位內(nèi)膜逃脫免疫清除及內(nèi)膜的生長(zhǎng)侵襲提供有利環(huán)境[14]。

3 鐵過(guò)載通過(guò)不同方式在EMs病程進(jìn)展中起作用

3.1 催化產(chǎn)生活性氧簇（ROS）參與氧化應(yīng)激總鐵包括血紅蛋白鐵和非血紅蛋白鐵（游離鐵），機(jī)體內(nèi)大約2/3的鐵與紅細(xì)胞中的血紅蛋白結(jié)合[15]。鐵及亞鐵血紅蛋白通過(guò)一系列生化反應(yīng)釋放ROS，ROS可與多種細(xì)胞成分發(fā)生反應(yīng)，包括氨基酸殘基、DNA的嘌呤和嘧啶堿基以及攻擊膜脂，引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)[16]。研究表明在EMs的炎癥部位，鐵表達(dá)催化產(chǎn)生的ROS具有雙刃劍作用。Iwabuchi等[17]指出在慢性氧化環(huán)境中，過(guò)量ROS可能通過(guò)激活絲裂原激活蛋白（MAP）依賴的方式在腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中起重要作用，同時(shí)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3）和B淋巴細(xì)胞瘤2（Bcl-2）也參與ROS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，為異位子宮內(nèi)膜凋亡提供有利的生理環(huán)境；而另一方面，亞致死濃度的ROS可能導(dǎo)致負(fù)責(zé)存活和適應(yīng)氧化應(yīng)激的基因組不穩(wěn)定及突變，潛在的抗氧化劑能減緩ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，導(dǎo)致EMs相關(guān)的卵巢癌發(fā)生。所以增強(qiáng)的抗氧化能力或亞致死濃度的ROS表現(xiàn)出細(xì)胞保護(hù)作用，可以保護(hù)異位內(nèi)膜細(xì)胞免于死亡或凋亡，但會(huì)導(dǎo)致DNA損傷、非整倍性、基因組不穩(wěn)定和突變的積累，結(jié)果使異位內(nèi)膜向惡性轉(zhuǎn)化。

Yamaguchi等[18]比較了21例EMs囊腫、4例透明細(xì)胞癌和11例非EMs囊腫患者病灶處游離鐵及幾種應(yīng)激相關(guān)分子[如乳糖脫氫酶、潛在的抗氧化脂質(zhì)過(guò)氧化物和8-羥基鳥(niǎo)嘌呤（8-OHdG）]濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與非EMs囊腫患者相比，EMs囊腫患者病灶處游離鐵及應(yīng)激相關(guān)分子的濃度顯著升高。有研究進(jìn)一步證實(shí)，EMs異位囊腫中游離鐵與8-OHdG相關(guān)，提示過(guò)量的鐵可促進(jìn)氧化性DNA損傷導(dǎo)致細(xì)胞癌變[19]。鐵可以形成8-OHdG加合物，導(dǎo)致點(diǎn)突變及DNA鏈斷裂，誘導(dǎo)DNA超甲基化和端粒長(zhǎng)度縮短。鐵過(guò)載誘導(dǎo)氧化應(yīng)激引起DNA損傷是遺傳毒性的主要原因，導(dǎo)致DNA突變、缺失或雜合性缺失（LOH）[20]。已有大量研究證明，LOH在某些基因位點(diǎn)上的積累參與了EMs的惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程。另外DNA損傷引起K鼠肉瘤基因（K-ras）激活、p53及磷酸酶和第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源基因（PTEN）失活，C骨髓細(xì)胞瘤基因（c-Myc）轉(zhuǎn)錄增加[8]。總之，這些分子事件促進(jìn)鐵誘導(dǎo)的持續(xù)氧化應(yīng)激，使前驅(qū)病變轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N亞型卵巢癌[3]。ROS作為哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)分子，通過(guò)激活具有調(diào)節(jié)DNA損傷感應(yīng)及修復(fù)的共濟(jì)失調(diào)基因（ATM）加快細(xì)胞周期進(jìn)程并促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化。鐵誘導(dǎo)的ROS可通過(guò)肝細(xì)胞核因子1β（HNF-1β）的過(guò)表達(dá)激活解毒和抗細(xì)胞凋亡途徑，從而促進(jìn)EMs異位細(xì)胞的存活。表達(dá)HNF-1β的細(xì)胞可以激活細(xì)胞周期檢查點(diǎn)，并通過(guò)上調(diào)磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）等生存因子來(lái)保護(hù)DNA免受損傷[20]。

3.2 增強(qiáng)NF-κB的活化介導(dǎo)炎癥反應(yīng)許多研究表明，鐵在巨噬細(xì)胞中過(guò)量積聚還可增強(qiáng)NF-κB的活性，激活后的NF-κB轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核誘導(dǎo)超過(guò)200個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄，其中許多基因參與調(diào)節(jié)炎癥和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，包括TNF、白細(xì)胞介素1（IL-1）、單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP-1)及調(diào)節(jié)T細(xì)胞正常表達(dá)和分泌的細(xì)胞因子（RANTES）[16]。EMs患者腹膜液中這些細(xì)胞因子濃度升高，促進(jìn)子宮內(nèi)膜的黏附、侵襲、增殖和血管生成，并在腹膜腔中形成炎癥環(huán)境。體內(nèi)及體外EMs動(dòng)物模型表明抑制NF-κB可減輕炎癥反應(yīng)、抑制細(xì)胞增殖且促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Alvarado-Díaz等[9]用健康女性的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞（ESCs）作為工作模型發(fā)現(xiàn)，在EMs患者腹膜腔中鐵過(guò)載調(diào)節(jié)細(xì)胞間黏附分子1（ICAM-1）表達(dá)及可溶型ICAM-1（sICAM-1）的分泌，可引發(fā)和維持腹膜EMs病灶中NF-κB組成性激活，并在經(jīng)血逆流的子宮內(nèi)膜細(xì)胞中激活NF-κB，從而增加異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，表明鐵過(guò)載可誘導(dǎo)和促進(jìn)EMs相關(guān)炎癥反應(yīng)。最近研究證實(shí)，NF-κB亞單位在子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞較ESCs表達(dá)更多，而子宮內(nèi)膜上皮是感染發(fā)生時(shí)的第一道防御屏障，提示NF-κB可調(diào)節(jié)固有免疫及炎癥反應(yīng)[21]。在低孕激素情況下，雌二醇（E2）可上調(diào)增殖期子宮內(nèi)膜中NF-κB亞單位p65活性，激活子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞中的NF-κB以刺激炎癥反應(yīng)，促進(jìn)異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的增殖和存活。NF-κB還可通過(guò)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）和一氧化氮合酶2（NOS2）產(chǎn)生大量NO，促進(jìn)異位病灶的炎癥反應(yīng)和壞死，使EMs發(fā)生惡變[14]。

3.3 引起巨噬細(xì)胞異?；罨⒂绊懫涔δ苌砬闆r下盆腔巨噬細(xì)胞有2個(gè)重要功能：①調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)；②調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)[22]。Lousse 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，EMs患者腹膜液中鐵過(guò)載的巨噬細(xì)胞及高濃度的游離鐵與該病臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重程度相關(guān)。巨噬細(xì)胞通過(guò)吞噬紅細(xì)胞或內(nèi)吞血紅蛋白－觸珠蛋白復(fù)合物吸收大部分鐵，血紅蛋白經(jīng)水解后釋放亞鐵血紅蛋白，而后被血紅素加氧酶（HO）催化并釋放活性鐵，釋放的游離鐵被巨噬細(xì)胞中的鐵蛋白儲(chǔ)存或返回腹膜液中與鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合[13]。Pirdel等[14]研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞可活化為M1型及M2型巨噬細(xì)胞。具有潴鐵傾向的M1型巨噬細(xì)胞可上調(diào)鐵蛋白活性同時(shí)下調(diào)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1和鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白水平，從而保護(hù)自身免受氧化應(yīng)激損傷。而M2型巨噬細(xì)胞通過(guò)增加細(xì)胞外鐵的可用性及2型輔助性T細(xì)胞（Th2細(xì)胞）的免疫應(yīng)答促進(jìn)新生血管生成、傷口愈合等。炎性腹膜環(huán)境中，巨噬細(xì)胞主要向M2型巨噬細(xì)胞活化，這些M2型巨噬細(xì)胞高表達(dá)CD163和CD206清道夫受體，CD163與CD206分別具有胞外輸出血紅蛋白衍生鐵及清除炎癥介質(zhì)的作用。而EMs腹膜微環(huán)境中局部缺氧和鐵過(guò)載等引起巨噬細(xì)胞異常活化，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的以上功能受損，從而進(jìn)一步加重了紅細(xì)胞代謝產(chǎn)物的蓄積，為異位內(nèi)膜細(xì)胞逃脫清除及鐵誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激提供條件。

Lousse等[13]對(duì)月經(jīng)周期各階段腹膜巨噬細(xì)胞中鐵蛋白染色發(fā)現(xiàn)其只在分泌期顯著增加，表明EMs月經(jīng)期巨噬細(xì)胞鐵解毒系統(tǒng)可能逐漸不堪重負(fù)，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞異常活化，EMs患者腹腔中巨噬細(xì)胞數(shù)量及活性上升的同時(shí)伴隨著NO的產(chǎn)生。Scutiero等[24]也發(fā)現(xiàn)，EMs腹膜液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的濃度明顯高于非EMs組，指出較高濃度的硝酸鹽可能來(lái)自腹膜巨噬細(xì)胞增強(qiáng)的NO活性。巨噬細(xì)胞通過(guò)NOS2誘導(dǎo)產(chǎn)生的過(guò)量NO對(duì)組織損傷、炎癥細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子產(chǎn)生應(yīng)答，并伴隨著ROS的產(chǎn)生加重組織損傷。NO在機(jī)體內(nèi)既可發(fā)揮促凋亡作用，又可起抑制凋亡的作用，這種復(fù)雜性在很大程度上可能取決于其與鐵、ROS、金屬離子和蛋白質(zhì)的相互作用[25]。

3.4 在與雌激素不斷平衡調(diào)節(jié)過(guò)程中引起EMs惡變有研究證實(shí)，雌激素與卵巢癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增高有關(guān)[26]。Yang等[27]發(fā)現(xiàn)卵巢切除術(shù)后的小鼠鐵代謝發(fā)生改變，并指出雌激素水平與調(diào)節(jié)鐵代謝相關(guān)酶的活性有關(guān)。雌激素代謝成分產(chǎn)生ROS，促進(jìn)鐵從鐵蛋白釋放，雌激素代謝物本身可形成DNA加合物[28]。由于c-Myc可以控制參與鐵代謝的分子（如鐵蛋白重鏈和鐵調(diào)蛋白）的基因表達(dá)，而雌激素可以調(diào)節(jié)c-Myc的表達(dá)。細(xì)胞內(nèi)鐵的平衡受到鐵調(diào)素-膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白軸的嚴(yán)格控制，雌激素反應(yīng)元件可對(duì)鐵調(diào)素-膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的啟動(dòng)子區(qū)域進(jìn)行調(diào)節(jié)[29]。過(guò)量的活性鐵易通過(guò)鋅鐵交換結(jié)合到雌激素受體（ER）分子的鋅指中，ER分子的鐵指可通過(guò)促進(jìn)芬頓反應(yīng)增加羥基自由基的產(chǎn)生比例，從而增強(qiáng)氧化應(yīng)激，引起鄰近DNA（如ER的雌激素反應(yīng)元件）廣泛損傷，導(dǎo)致ER表達(dá)受抑制[30]。鄧順生等[31]指出EMs是一種性激素依賴的癌前病變，可由EMs-EMs不典型增生-癌變逐漸過(guò)渡，病理上表現(xiàn)為腺上皮細(xì)胞受體逐漸失去對(duì)性激素的識(shí)別能力，由性激素依賴性轉(zhuǎn)變?yōu)榉且蕾囆缘娜シ只卣?，?dāng)腫瘤惡性變到一定程度就失去了ER、孕激素受體（PR）的表達(dá)，從而使異位內(nèi)膜發(fā)生惡變。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

EMs作為婦科良性疾病，有惡性生長(zhǎng)的特性。許多研究認(rèn)為EMs可作為卵巢癌（主要為侵襲性低的透明細(xì)胞癌和子宮內(nèi)膜樣癌）的癌前病變。目前研究認(rèn)為EMs是一種多病因共同作用的疾病，其與卵巢癌有共同的致病因子，包括家族傾向、遺傳變異、免疫生物學(xué)、分子黏附、血管形成以及激素變化等。另外，鐵代謝與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，但具體的分子機(jī)制和通路尚未完全闡明。本文就近年來(lái)關(guān)于鐵過(guò)載的形成過(guò)程及鐵過(guò)載在EMs病程進(jìn)展中的作用研究進(jìn)行了綜述，經(jīng)血逆流、異位病灶溶血或腹膜巨噬系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致的鐵過(guò)載，不僅催化產(chǎn)生ROS誘導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂質(zhì)氧化及DNA損傷、突變；還可增強(qiáng)NF-κB的活化介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、促進(jìn)異位內(nèi)膜細(xì)胞增殖且抑制其凋亡；鐵過(guò)載對(duì)巨噬細(xì)胞功能的影響，使其無(wú)法清除經(jīng)血逆流產(chǎn)生的代謝物，進(jìn)一步加重了鐵過(guò)載，形成正反饋循環(huán)；此外，活性鐵在與雌激素不斷平衡調(diào)節(jié)過(guò)程中可能導(dǎo)致EMs向惡性轉(zhuǎn)變。因此推測(cè)多個(gè)致病因素（雌激素、炎癥反應(yīng)、分子生物學(xué)改變）共同作用交互產(chǎn)生鐵過(guò)載并影響鐵代謝可能是使EMs向惡性行為過(guò)渡的主要原因。研究表明EMs囊液的總鐵水平約為250 mg/L，血清的總鐵水平約為1 mg/L[17]，且鐵代謝相關(guān)指標(biāo)與腹膜EMs的病情嚴(yán)重程度相關(guān)，故EMs囊液、血清中等鐵代謝相關(guān)指標(biāo)的研究需要通過(guò)大量人體樣本聯(lián)合檢測(cè)來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

EMs診斷目前仍是依據(jù)病理檢查，需通過(guò)腹腔鏡或者開(kāi)腹手術(shù)進(jìn)行病理取材，存在標(biāo)本不易采集、無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)及隨訪等問(wèn)題。近年也有研究嘗試采用檢測(cè)外周血標(biāo)志物CA125進(jìn)行診斷，但發(fā)現(xiàn)特異性并不高而且容易漏診。另外，新型標(biāo)志物如液態(tài)活檢循環(huán)腫瘤DNA、循環(huán)腫瘤細(xì)胞、外泌體等的檢測(cè)也有一些應(yīng)用，但因其技術(shù)尚未成熟且檢測(cè)程序復(fù)雜、價(jià)格昂貴而不易被常規(guī)采用。為避免有創(chuàng)操作給患者帶來(lái)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，尋找簡(jiǎn)便易行且可能具有一定特異性、敏感性的新辦法，研究者試圖通過(guò)大量樣本的對(duì)比檢測(cè)來(lái)研究探討鐵代謝、炎性介質(zhì)表達(dá)與EMs相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)EMs可能的早期診斷方法，并應(yīng)用于病程進(jìn)展監(jiān)測(cè)、干預(yù)、治療及惡變的預(yù)防。