未足月胎膜早破發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

張賜敏，張龑

未足月胎膜早破（preterm premature rupture of membranes，PPROM）是指妊娠37周前發(fā)生的胎膜破裂，易引起急性絨毛膜羊膜炎、羊水過少、早產(chǎn)、胎兒窘迫、新生兒呼吸窘迫綜合征、新生兒感染等多種母兒并發(fā)癥。由PPROM引起的早產(chǎn)發(fā)生率已經(jīng)超過了由子癇前期、妊娠期糖尿病等其他妊娠相關(guān)疾病引起的早產(chǎn)發(fā)生率，此外，新生兒的死亡率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他組別，因此，需要對PPROM進(jìn)行及時(shí)的診斷和有效的治療措施，正確診斷和治療PPROM則需要對其病因及發(fā)病機(jī)制進(jìn)行深入了解。一些臨床因素是PPROM發(fā)生的誘因，包括生殖道感染（如細(xì)菌、滴蟲、淋球菌、衣原體導(dǎo)致的感染和隱匿性絨毛膜羊膜炎等）、行為因素（如吸煙、營養(yǎng)不良、妊娠期間性交）、產(chǎn)科并發(fā)癥（如多次妊娠、羊水過多、雙胎妊娠）、宮頸因素（宮頸手術(shù)及外傷）、環(huán)境因素和遺傳易感性等，這些導(dǎo)致PPROM因素的發(fā)病機(jī)制是重疊的。本文主要對PPROM發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 核因子κB（NF-κB）相關(guān)炎性細(xì)胞因子

足月分娩可能是一種生理性炎癥狀態(tài)，白細(xì)胞浸潤子宮、宮頸和胎膜組織，引起炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素 1β（IL-1β）、IL-6、IL-8 和腫瘤壞死因子 α（TNF-α）水平增加，這些因子的釋放又進(jìn)一步促進(jìn)白細(xì)胞聚集，進(jìn)而導(dǎo)致炎性細(xì)胞大量激活、浸潤，誘導(dǎo)環(huán)氧化酶2（COX-2）表達(dá)，促進(jìn)前列腺素以及基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）生成，同時(shí)大量的炎性細(xì)胞因子也可通過多種途徑誘導(dǎo)羊膜細(xì)胞凋亡，最終促進(jìn)宮頸成熟和子宮收縮，導(dǎo)致分娩發(fā)動。

細(xì)菌或病毒產(chǎn)物可以激活Toll樣受體（TLR）啟動炎癥級聯(lián)反應(yīng)，NF-κB與炎癥相關(guān)的信號通路是關(guān)鍵通路。TLR家族可被多種致病微生物識別，NF-κB是位于TLR下游的信號通路，細(xì)胞受到刺激后激活NF-κB，活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，合成 IL-1、IL-6、IL-8、IL-12 和 TNF-α等細(xì)胞因子并釋放到細(xì)胞外，促進(jìn)白細(xì)胞聚集以維持和發(fā)動分娩。PPROM被認(rèn)為是多種原因?qū)е碌纳鲜鐾緩降牟±砑せ?，其中感染是主要的誘因之一。一項(xiàng)關(guān)于解脲脲原體與自發(fā)性早產(chǎn)關(guān)系的研究表明，與血清型3型解脲脲原體陰性的孕婦相比，陽性的孕婦發(fā)生自發(fā)性早產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加[1]。

目前研究認(rèn)為高遷移率族蛋白B1（HMGB1）參與PPROM相關(guān)的NF-κB炎癥信號通路[2]。HMGB1屬于HMG超家族成員，HMGB1的主要受體是晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）和TLR。HMGB1與RAGE結(jié)合誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子產(chǎn)生，導(dǎo)致相關(guān)組織損傷，最終導(dǎo)致炎癥發(fā)生。HMGB1與TLR結(jié)合可使IL-1、IL-6、TNF-α等炎性細(xì)胞因子大量釋放，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，最終可導(dǎo)致胎膜早破。一項(xiàng)關(guān)于HMGB1信號傳導(dǎo)通路的研究發(fā)現(xiàn)，PPROM胎盤中HMGB1、RAGE、NF-κB p65、MMP-2、MMP-9 的 mRNA 及蛋白水平表達(dá)升高，表明PPROM胎盤中HMGB1核質(zhì)易位導(dǎo)致HMGB1與其受體RAGE結(jié)合，激發(fā)NF-κB活性，誘導(dǎo)MMP-9和MMP-2釋放，最終導(dǎo)致胎膜早破[3]。

近年研究證實(shí)神經(jīng)系統(tǒng)的多功能蛋白DREAM（downstream regulatory element antagonist modulator）/Calsenilin/KChIP3在NF-κB信號傳導(dǎo)通路中扮演重要角色[4]。其可與DREAM元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。DREAM可調(diào)節(jié)多種生物學(xué)過程，與抗炎細(xì)胞因子的啟動子結(jié)合，可抑制其轉(zhuǎn)錄。在炎性疼痛模型中，DREAM表達(dá)下調(diào)小鼠體內(nèi)由NF-κB介導(dǎo)的促炎介質(zhì)導(dǎo)致的肺和血管的炎性損傷也會降低[5]。此外，研究發(fā)現(xiàn)重度子癇前期孕婦的胎盤中DREAM mRNA表達(dá)上調(diào)[6]。

2 氧化應(yīng)激損傷

在正常妊娠過程中，氧化分子具有多種生理功能，主要表現(xiàn)為控制細(xì)胞命運(yùn)和傳遞信號，對妊娠胚胎發(fā)育起著至關(guān)重要的作用?；钚匝醮兀╮eactive oxygen species，ROS）與抗氧化物通過酶類與非酶途徑的嚴(yán)格調(diào)控保持氧化還原反應(yīng)動態(tài)平衡，當(dāng)ROS的產(chǎn)生超過內(nèi)在的抗氧化防御時(shí)，氧化應(yīng)激就產(chǎn)生了。氧化應(yīng)激和ROS可能是導(dǎo)致PPROM的因素之一。胎膜早破可能是炎癥-氧化應(yīng)激軸引起的一種胎膜疾病，膠原蛋白是ROS作用的主要靶點(diǎn)，ROS可導(dǎo)致膠原裂解[7]。有學(xué)者利用多光子熒光顯微鏡和二次諧波激光共焦顯微鏡對擇期剖宮產(chǎn)、陰道分娩、PPROM和自發(fā)性早產(chǎn)的羊膜進(jìn)行觀察，以了解氧化應(yīng)激對足月分娩或早產(chǎn)胎膜的影響，羊膜的三維顯微分析顯示微骨折是妊娠期間組織重塑區(qū)域的結(jié)構(gòu)改變；氧化應(yīng)激引起早產(chǎn)羊膜微骨折數(shù)量增加，胎膜微裂縫增加，胎膜的重塑能力降低，從而導(dǎo)致PPROM[8]?？寡趸瘎┩ㄟ^形成活性較低的自由基或阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來降低ROS的危害。有研究發(fā)現(xiàn)抗氧化物N-乙酰半胱氨酸（NAC）可抑制NF-κB激活途徑及隨后發(fā)生在胎膜的磷脂代謝、促炎細(xì)胞因子釋放和蛋白酶活性[9]。但是，擬通過抗氧化物降低ROS損傷來改善妊娠結(jié)局的臨床試驗(yàn)并未取得理想效果。

3 胎膜MMPs/MMPs組織抑制劑（tissue inhibitors of MMPs，TIMPs）系統(tǒng)失衡

細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分是膠原，膠原降解導(dǎo)致的細(xì)胞外基質(zhì)排列紊亂是導(dǎo)致PPROM的最終機(jī)制。感染誘導(dǎo)的MMPs活化可能是多種炎性細(xì)胞因子和信號傳導(dǎo)通路共同作用的結(jié)果，炎性刺激產(chǎn)生的細(xì)胞因子及細(xì)胞凋亡可以誘導(dǎo)胎膜組織產(chǎn)生MMPs并且減少TIMPs的生成，降解細(xì)胞外基質(zhì)及膠原，導(dǎo)致胎膜破裂。病原微生物侵襲絨毛膜可以通過直接的蛋白水解作用或活化MMPs降解膠原蛋白，活化MMPs的細(xì)胞因子包括炎性細(xì)胞因子和趨化因子，主要包括 IL-1β、TNF-α、IL-6、單核細(xì)胞趨化蛋白 1（MCP-1）和巨噬細(xì)胞炎癥蛋白 1（MIP-1），TNF-α可能是導(dǎo)致MMPs活化的最強(qiáng)因子[10]。此外，胎膜分泌前列腺素也可導(dǎo)致MMPs的激活，前列腺素E2在炎性細(xì)胞因子的作用下可以直接從胎膜中釋放出來，促進(jìn)MMPs的激活。研究表明COX-2和前列腺素釋放減少可使MMPs活性下降[11]。TIMPs是MMPs活性的特異性抑制因子，其中TIMP-1分布最為廣泛，其通過與MMP-9形成復(fù)合體，發(fā)揮特異性抑制作用。有研究表明MMPs/TIMPs失衡可能是PPROM的關(guān)鍵機(jī)制。PPROM時(shí)，MMP-9表達(dá)明顯升高，TIMP-1表達(dá)下降，MMP-9與TIMP-1比例失衡，維持胎膜基質(zhì)膠原的動態(tài)平衡被打破，導(dǎo)致膠原降解加速，胎膜抗拉能力下降，從而導(dǎo)致胎膜破裂[12]。PPROM 時(shí) MMP-3、MMP-10、MMP-11、MMP-13 和MMP-14的活性也會升高，可能與中性粒細(xì)胞趨化性和炎性反應(yīng)上調(diào)有關(guān)，具體機(jī)制仍未明確[13]。MMPs與TIMPs遺傳多態(tài)性的前瞻性研究表明，MMP-1、MMP-2、MMP-3和TIMP-2與PPROM的發(fā)生無明確關(guān)系[14]。

RECK（reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs）是一種新發(fā)現(xiàn)的MMPs抑制基因，RECK蛋白可以調(diào)控MMPs活性，尤其是MMP-1、MMP-2和MMP-9，并且在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，與健康孕婦相比，組織病理學(xué)確診的絨毛膜羊膜炎患者胎膜中RECK蛋白活性降低，這可能與早產(chǎn)的發(fā)生有關(guān)[15]。

4 羊膜細(xì)胞凋亡

與足月剖宮產(chǎn)孕婦相比，胎膜早破孕婦胎膜的局部區(qū)域可觀察到大量凋亡的羊膜細(xì)胞，提示PPROM與細(xì)胞凋亡有關(guān)。最新的研究表明，p53在羊膜細(xì)胞凋亡中扮演重要角色[15]，p53可誘導(dǎo)凋亡基因Bax的表達(dá)及抑制抗凋亡基因B細(xì)胞淋巴瘤2（Bcl-2）的表達(dá)，從而加速細(xì)胞凋亡，PPROM患者p53表達(dá)水平及caspase蛋白酶含量均高于胎膜完整者，且兩者有明顯相關(guān)性。p53的表達(dá)促進(jìn)caspase蛋白酶介導(dǎo)的羊膜細(xì)胞凋亡，主要通過以線粒體為中心的內(nèi)源性凋亡通路進(jìn)行。p53激活促凋亡基因Bax，其在線粒體膜上形成多聚體并形成通道，使細(xì)胞色素C等促凋亡物質(zhì)從線粒體釋放至細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞色素C與凋亡蛋白酶活化因子1（apaf-1）結(jié)合，形成caspase募集結(jié)構(gòu)域，構(gòu)成凋亡小體，促進(jìn)caspase-9前體激活，caspase-9激活caspase-3前體，caspase-3切割細(xì)胞骨架，使其形成凋亡小體從而被吞噬，最終導(dǎo)致羊膜細(xì)胞凋亡[16]。感染是啟動上述途徑及上調(diào)凋亡基因表達(dá)的主要因素之一[17]。此外，促凋亡基因p53可結(jié)合于MMP-2的啟動基因上，使其表達(dá)增多，細(xì)胞凋亡可激活MMPs而降低TIMPs的合成。Survivin是目前已知最強(qiáng)的凋亡抑制蛋白，其主要通過調(diào)節(jié)caspase蛋白從而發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用。研究表明，PPROM患者Survivin蛋白水平明顯降低，促凋亡蛋白caspase-3及caspase-9表達(dá)增加，推測Survivin在胎膜早破患者中的表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致caspase表達(dá)上調(diào)，Survivin與caspase蛋白共同調(diào)節(jié)胎膜早破過程[18]。

5 遺傳因素

調(diào)控膠原蛋白合成的基因突變是PPROM發(fā)生的一個(gè)重要因素。如單基因缺陷導(dǎo)致的Ehlers-Danlos綜合征大大降低胎膜破裂的閾值。此外，維持絨毛膜抗拉強(qiáng)度的組織基因表達(dá)下調(diào)會降低絨毛膜抗拉強(qiáng)度，如細(xì)胞角蛋白（CK3、CK6A、CK7、CK8、CK14、CK15、CK16、CK19 和 CK24）、膠原蛋白（COL1A1、COL1A2 和 COL5A1）、軟骨相關(guān)蛋白（CRTAP）、富含亮氨酸和脯氨酸的蛋白多糖 1（LEPRE1）及鋅金屬肽酶 STE24（ZMPSTE24）[19]。利用單核苷酸多態(tài)性（SNPs）研究PPROM其他誘因的研究中，西非婦女SERPINH1基因啟動子中656 C/T富集，導(dǎo)致穩(wěn)定的纖維膠原蛋白減少，從而增加了PPROM發(fā)生率[20]。一項(xiàng)對妊娠合并PPROM的新生兒DNA進(jìn)行全外顯子組測序（WES）的研究發(fā)現(xiàn)，β防御素1（DEFB1）基因和甘露聚糖結(jié)合凝集素2（MBL2）基因編碼的抗微生物蛋白可能保護(hù)胎膜免受微生物侵害。METTL7B基因編碼一種甲基轉(zhuǎn)移酶，在妊娠合并感染的孕婦白細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄活性升高，可能與PPROM的發(fā)生機(jī)制存在潛在聯(lián)系[21]。

6 糖皮質(zhì)激素的作用

在使用糖皮質(zhì)激素治療的PPROM小鼠模型中，羊膜細(xì)胞間質(zhì)層變薄，在注射糖皮質(zhì)激素的羊膜細(xì)胞周圍可以觀察到巨噬細(xì)胞的遷移，IL-1β從這些巨噬細(xì)胞中釋放出來，增加MMP-9和COX-2 mRNA表達(dá)，降低COL1A1 mRNA水平，盡管巨噬細(xì)胞遷移至羊膜的機(jī)制尚未明確，但糖皮質(zhì)激素可以誘導(dǎo)羊膜巨噬細(xì)胞募集，引起胎膜抗拉性減弱，可能是導(dǎo)致PPROM的機(jī)制之一[22]。此外，研究表明皮質(zhì)醇可以刺激MMP-7啟動子激活蛋白1（AP-1）結(jié)合位點(diǎn)c-Fos和c-Jun的富集，促進(jìn)c-Jun磷酸化和c-Fos表達(dá)，誘導(dǎo)MMP-7表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解，這可能也是胎膜破裂的一個(gè)因素[23]。

7 結(jié)語

綜上所述，目前在關(guān)于PPROM發(fā)病機(jī)制的研究中取得了很大的進(jìn)步。PPROM是多種因素導(dǎo)致的病理事件，多種途徑協(xié)同作用削弱胎膜抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致胎膜破裂，炎性細(xì)胞因子的激活、羊膜細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、MMPs/TIMPs失衡以及遺傳因素均與其密切相關(guān)。未來有望通過以上多種途徑的結(jié)合建立生物模型，預(yù)測PPROM發(fā)生，并尋找其潛在治療靶點(diǎn)，增強(qiáng)有破裂傾向胎膜的抗拉強(qiáng)度以及促進(jìn)胎膜愈合，延長孕周。目前新的治療設(shè)想是研究一種有生物活性的膜封閉胎膜破裂口，但由于胎膜的成分在妊娠中是不斷變化的，需要更多的研究進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。