氧化應(yīng)激與妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥相關(guān)性研究進(jìn)展

陳玲燕 劉嘉玉 李京陽 顧穎 張巖

妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥(intrahepatic cholestasis of pregnancy,ICP)是妊娠期最常見的肝臟疾病,主要發(fā)生于妊娠中晚期,以瘙癢和膽汁酸水平升高為臨床主要表現(xiàn),孕婦分娩后可自行消退。ICP主要危及胎兒,會(huì)增加早產(chǎn)、新生兒窒息、死產(chǎn)等嚴(yán)重的不良圍產(chǎn)兒結(jié)局。ICP發(fā)病有明顯的地域和種族差異,發(fā)病率為0.1%～15.6%[1,2]。ICP病因不明,可能與激素、遺傳、免疫及環(huán)境等因素相關(guān)。研究表明,高濃度膽汁酸可引起氧化應(yīng)激(oxidative stress,OS),進(jìn)而導(dǎo)致胎盤組織形態(tài)改變,對胎盤功能造成嚴(yán)重危害,在ICP發(fā)病中起著關(guān)鍵作用[3,4]。OS是指活性氧(reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生和消除不平衡導(dǎo)致氧化損傷的積累。氧化還原平衡是細(xì)胞生長和生存的先決條件[5]。OS在受精卵著床、絨毛和胎盤發(fā)育、妊娠維持等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。越來越多的證據(jù)表明,OS與妊娠并發(fā)癥之間存在密切關(guān)系[6]。疏水性膽汁酸參與多種有害的病理改變,是導(dǎo)致ICP不良妊娠結(jié)局的主要原因。疏水性膽汁酸水平升高加劇母體的OS狀態(tài),并參與誘導(dǎo)OS上游調(diào)節(jié)因子,參與ICP的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)程。OS與許多妊娠并發(fā)癥的關(guān)系已經(jīng)被闡明,如妊娠糖尿病、子癇前期、自然流產(chǎn)等[6,7],但與ICP的關(guān)系仍存在爭議,本文就OS與ICP相互作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、OS與膽汁酸

膽汁酸是肝臟膽固醇代謝的最終產(chǎn)物,由于其具有兩親性,在膽固醇和膳食酯類的吸收中發(fā)揮了重要作用。初級膽汁酸由肝臟合成,包括膽酸(cholic acid,CA)和鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA),它們在回腸和結(jié)腸中生物轉(zhuǎn)化為二級膽汁酸[8]。膽汁酸的疏水性是其細(xì)胞毒性的重要決定因素。正常生理狀態(tài)下,胎盤可以將胎兒肝臟合成的膽汁酸從胎兒循環(huán)中移除,保護(hù)胎兒免受有毒膽汁酸的傷害。然而在ICP患者中,膽汁酸水平升高破壞了胎盤功能,母體的膽汁酸穩(wěn)態(tài)受到損害。Martinefski等[9]研究發(fā)現(xiàn),血清膽汁酸水平升高導(dǎo)致ICP中OS增強(qiáng)。

法尼酯X受體(farnesoid X receptor,FXR)和G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體(G protein-coupled receptor for bile acids,TGR5)是兩種主要的膽汁酸受體[10]。FXR負(fù)責(zé)膽汁酸和脂質(zhì)代謝,在胎盤組織中低表達(dá)。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)FXR具有抗氧化作用,FXR激動(dòng)劑可以調(diào)節(jié)膽汁酸平衡,保護(hù)胎盤免受OS的影響[11]。TGR5可誘導(dǎo)包括核轉(zhuǎn)錄因子κB (nuclear factor-κB,NF-κB)和蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信號(hào)通路在內(nèi)的細(xì)胞信號(hào)級聯(lián)[12],NF-κB是OS和子宮內(nèi)膜細(xì)胞發(fā)育之間的橋梁,也是細(xì)胞凋亡和胚胎生長的調(diào)節(jié)因子。Zhang等[13]研究發(fā)現(xiàn),過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)通過調(diào)控NF-κB通路對ICP起到抗炎和保護(hù)作用。

OS是指氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡,自由基顯著增加,超過了內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)的清除能力[14]。95%的自由基屬于ROS,包括超氧陰離子(O2-)、烷氧基(RO-)、過氧基(RO2-)、羥基自由基(HO-)、過氧化氫(H2O2)等。人體內(nèi)有兩種類型的抗氧化系統(tǒng),一種是酶抗氧化系統(tǒng),包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、過氧化氫酶(catalase,CAT)等;另一種是非酶抗氧化系統(tǒng),包括維生素C、維生素E、麥角硫因、谷胱甘肽等。細(xì)胞內(nèi)ROS是由NADPH氧化酶催化的線粒體呼吸鏈底物的主要副產(chǎn)物。細(xì)胞生長和代謝需要一定數(shù)量的ROS激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路。然而,當(dāng)自由基的產(chǎn)生量超過機(jī)體清除它們的能力時(shí),細(xì)胞內(nèi)ROS就會(huì)積累過多,進(jìn)而攻擊生物大分子和細(xì)胞器,導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)發(fā)生不同程度的OS反應(yīng)[15],最終表現(xiàn)為相關(guān)疾病,其中包括ICP及其不良妊娠結(jié)局的發(fā)生。

二、OS與正常妊娠

OS參與妊娠的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。在正常妊娠過程中,孕婦血清中的ROS生成增加[16]。在妊娠早期,胎盤母胎血供的建立是由絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力來保證的。在妊娠早期胎盤絨毛間隙內(nèi)的低氧環(huán)境中,合體滋養(yǎng)細(xì)胞不暴露于ROS。合體滋養(yǎng)層對ROS特別敏感,因?yàn)樵搶尤狈ψ銐驖舛鹊目寡趸?。有研究發(fā)現(xiàn),在高氧環(huán)境下合體滋養(yǎng)細(xì)胞發(fā)生了退化,表現(xiàn)為細(xì)胞空泡化、線粒體減少和表面微絨毛減少,但細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞沒有發(fā)生損傷[17]。妊娠早期的合體滋養(yǎng)細(xì)胞中抗氧化劑含量較低,細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞和絨毛間質(zhì)細(xì)胞中抗氧化劑水平較高。但是在正常妊娠中也可見合體滋養(yǎng)細(xì)胞通過恢復(fù)氧化/抗氧化活性平衡來適應(yīng)ROS的微小增加。如果對OS的適應(yīng)性不足,合體滋養(yǎng)細(xì)胞抗氧化能力增加不足會(huì)導(dǎo)致合體滋養(yǎng)細(xì)胞損傷,這可能形成一種慢性O(shè)S狀態(tài)。

在妊娠中期,絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞浸潤更深,母體絨毛間隙血流量升高導(dǎo)致ROS生成增加。在妊娠末期,胎兒代謝需求增加,同時(shí)母體血供不足,子宮收縮引起的短暫缺血導(dǎo)致ROS水平進(jìn)一步升高。OS是妊娠中晚期許多并發(fā)癥的重要因素。當(dāng)抗氧化能力不足和氧張力協(xié)調(diào)增加時(shí),不充分地絨毛外滋養(yǎng)層(extra villous trophoblast,EVT)侵襲使氧化/抗氧化活性失衡,從而導(dǎo)致慢性O(shè)S狀態(tài)。有假說認(rèn)為OS導(dǎo)致缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury,IRI),IRI也通過多種途徑誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生,例如線粒體電子轉(zhuǎn)移過程[18]。當(dāng)ROS的產(chǎn)生超過抗氧化系統(tǒng)的代償能力時(shí),就會(huì)發(fā)生OS。

三、OS與膽汁淤積性肝病

膽汁淤積性肝病是由肝內(nèi)外各種原因造成膽汁形成、分泌和排泄障礙,膽汁不能正常流入十二指腸而在肝臟過度淤積的一類肝病,以瘙癢、乏力和黃疸為主要臨床表現(xiàn)[19]。膽汁淤積性肝病的病程受到膽汁酸毒性的影響,膽汁酸鹽可通過引起OS和脂質(zhì)過氧化而導(dǎo)致質(zhì)膜溶解和細(xì)胞凋亡。

有研究發(fā)現(xiàn),膽汁淤積性肝病的發(fā)病機(jī)制之一是疏水性膽汁酸直接誘導(dǎo)線粒體ROS啟動(dòng)線粒體OS,導(dǎo)致線粒體通透性改變,激活凋亡信號(hào)通路,最終引起肝細(xì)胞凋亡[20]。在梗阻性黃疸的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)氧自由基水平在肝腎和腸道中顯著升高,氧自由基作為OS的標(biāo)志物提示了OS參與梗阻性黃疸的發(fā)生和發(fā)展過程[21]。同時(shí),在梗阻性黃疸患者和膽管結(jié)扎的動(dòng)物中均發(fā)現(xiàn)了腸道OS增強(qiáng),引起腸道屏障功能受損。因此,OS在膽汁淤積性肝病中發(fā)揮重要作用。

四、OS與ICP

ICP是膽汁淤積性肝病的一種特殊亞型,發(fā)生在妊娠中晚期。有研究證明OS參與妊娠糖尿病、子癇前期、自然流產(chǎn)、胎兒生長受限等病理妊娠的發(fā)展過程[4-6],然而關(guān)于OS與ICP的相關(guān)性研究很少。近年來,越來越多的證據(jù)表明,自噬、免疫、炎癥、OS、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)、凋亡等因素參與ICP的發(fā)病過程。

(一)OS與自噬 自噬是一種高度保守的生物學(xué)過程,通過自噬降解潛在毒性或受損的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)功能。OS與自噬的相互作用對胎盤的發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。為了通過ROS清除功能失調(diào)的蛋白質(zhì)、受損的細(xì)胞器和炎癥小體,自噬在物理?xiàng)l件下保持低水平,并對保持ROS穩(wěn)態(tài)起關(guān)鍵作用[22]。自噬通過吞噬和分解氧化底物,有助于減弱OS。當(dāng)氧化-抗氧化系統(tǒng)平衡被打破時(shí),ROS會(huì)引起細(xì)胞器和DNA損傷,導(dǎo)致自噬功能受損。

在ICP胎盤中,OS與自噬之間的平衡被破壞[23],劉曉媛等[24]研究發(fā)現(xiàn),ICP孕婦的胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬隨ROS水平升高而提升。 ICP大鼠模型中發(fā)現(xiàn),疏水性膽汁酸的積累引起胎盤OS系統(tǒng)損傷。有研究表明,ICP死胎的胎盤尸檢表現(xiàn)為缺氧,并伴有高水平的OS代謝物。ICP胎盤中過氧化物酶6(peroxiredoxin 6,Prdx6)和核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2)表達(dá)水平上調(diào),提示ROS的過度產(chǎn)生[25]。OS可以誘導(dǎo)自噬,而自噬為了保持氧化還原系統(tǒng)平衡而提供能量并且阻礙OS損傷。

已有研究報(bào)道,OS與自噬相互作用在癌癥、自身免疫性疾病、帕金森病等疾病中起到了重要作用[26]。進(jìn)一步明確OS和自噬在ICP中相互作用的分子機(jī)制,可為ICP治療提供潛在的藥物作用靶點(diǎn)。

(二)OS與免疫/炎癥 由于胎兒相對母體是同種異型物,正常妊娠離不開母胎之間免疫耐受的建立和維持。隨著妊娠進(jìn)展,胎盤線粒體所產(chǎn)生的ROS增多,需要依賴強(qiáng)大的抗氧化系統(tǒng)清除多余的ROS。體內(nèi)氧化/抗氧化系統(tǒng)失衡會(huì)誘發(fā)OS與母體炎癥反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)OS會(huì)導(dǎo)致胎膜DNA損傷,誘導(dǎo)炎癥激活[27]。大量數(shù)據(jù)表明,妊娠并發(fā)癥(如妊娠糖尿病和子癇前期)與OS損傷和慢性炎癥有關(guān)[28]。

ICP患者體內(nèi)炎癥生物標(biāo)志物升高,在ICP大鼠模型胎盤中IL-1β、TNF-α和IFN-γ等炎癥因子升高[29]。在ICP動(dòng)物模型和經(jīng)過?；悄懰?taurocholic acid,TCA)處理的胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞模型中,PPARγ和NF-κB的高表達(dá)與炎癥因子IL-4、IL-6、IL-12和TNF-α表達(dá)水平升高相關(guān),PPARγ可以通過調(diào)節(jié)NF-κB通路抑制ROS產(chǎn)生,降低機(jī)體炎癥水平[13]。ICP中出現(xiàn)Th1/Th2平衡向Th1偏移,CD4+/CD8+細(xì)胞和CD3+/CD4+細(xì)胞比例發(fā)生改變。ICP中Th17和Treg的分化受到母胎免疫耐受損傷的影響[30]。因此,OS通過誘導(dǎo)炎癥因子和炎癥信號(hào)通路激活,破壞母胎免疫平衡,進(jìn)而參與ICP的發(fā)生和發(fā)展過程。

(三)OS與ERS 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一個(gè)具有蛋白質(zhì)合成、折疊、組裝、運(yùn)輸?shù)榷喾N功能的膜性細(xì)胞器。ERS是指細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)失衡,引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊與錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)聚集及Ca2+平衡紊亂的狀態(tài)[31]。有研究表明OS在體內(nèi)外均可觸發(fā)ERS,ERS繼發(fā)于OS[25]。

在ICP中,疏水性有毒膽汁酸鹽誘導(dǎo)肝細(xì)胞ERS,過度或長期的ERS反應(yīng)會(huì)引起細(xì)胞損傷甚至細(xì)胞凋亡。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),ICP大鼠胎盤內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生了腫脹和紊亂等形態(tài)學(xué)改變[25]。Sheng等[29]研究發(fā)現(xiàn),胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞ERS是ICP胎盤的重要病理生理表現(xiàn)。我們推測,OS與ERS共同介導(dǎo)的滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡可能在ICP的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

(四)OS與熊去氧膽酸 熊去氧膽酸(ursodeoxychofic acid,UDCA)為ICP治療的一線用藥。一項(xiàng)Meta分析發(fā)現(xiàn),UDCA已被證明可以改善孕婦瘙癢癥狀,并降低母胎膽汁酸水平[32]。UDCA是一種親水性膽汁酸,在人體中只占膽汁酸總量的不到3%。有研究表明,UDCA通過改變膽汁酸池的疏水性和毒性來發(fā)揮作用,減弱疏水性膽汁酸誘導(dǎo)的OS和細(xì)胞凋亡,從而改善胎兒預(yù)后[33]。UDCA在細(xì)胞和分子水平上的直接保護(hù)作用包括穩(wěn)定肝細(xì)胞膜和對抗OS的防御作用。因此,UDCA可能通過降低母胎膽汁酸水平來對抗體內(nèi)的OS狀態(tài),從而減輕孕婦不適癥狀及改善肝內(nèi)膽汁淤積的生化指標(biāo)和圍產(chǎn)兒預(yù)后。

五、總結(jié)與展望

近年來,越來越多的證據(jù)表明OS與妊娠并發(fā)癥密切相關(guān)。然而,在ICP的發(fā)病過程中,ROS的缺乏或過剩如何在病理過程中被衡量仍不確定,OS與ICP的關(guān)系尚未被完全闡明。此外,鑒于當(dāng)前蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組篩查技術(shù)的快速發(fā)展,可為進(jìn)一步揭示OS參與ICP發(fā)病機(jī)制的深入研究提供方向。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。