子宮內膜異位癥中鐵死亡的研究進展

[摘要]鐵死亡是一種新發現的依賴鐵的程序性細胞死亡方式，具有高度的靈活機制，主要表現為鐵超載引發的鐵代謝異常、抗氧化應激失衡和脂質代謝紊亂。越來越多的研究開始探索鐵死亡在子宮內膜異位癥（endometriosis，EMT）中的相關作用。研究發現EMT的發生、發展不僅有鐵超載和鐵死亡，還有鐵死亡抵抗，且EMT可通過改變卵母細胞的微環境影響卵母細胞的質量。抑制鐵死亡通路、啟動并激活氧化應激保護或許可成為治療EMT患者不孕的潛在方向。因此，鐵死亡可能成為今后子宮內膜異位不孕癥治療的一個新靶點。

[關鍵詞]子宮內膜異位癥；不孕癥；鐵死亡；鐵超載；鐵死亡抵抗

[中圖分類號]R711.71[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.19.028

子宮內膜異位癥（endometriosis，EMT）是一種具有生長功能的子宮內膜組織出現在子宮體以外部位的疾病。EMT的發病機制尚未完全闡明，涉及多種因素，包括月經逆行、免疫影響、干細胞、表觀遺傳因素、體腔化生、米勒管殘余及淋巴管和血管播散等[1-2]。鐵死亡是2012年提出的新型細胞死亡概念，其過程伴隨鐵的積累和氧化應激，可通過不同途徑直接或間接影響谷胱甘肽過氧化物酶的活性。最新研究指出，應將鐵死亡視為一種高度靈活的、可由多科功能相關代謝產物和蛋白質共同介導的靈活機制，而非傳統組件所形成的固定通路[3]。研究表明異位病灶反復周期性出血，在局部積累的大量游離鐵可造成鐵超載和鐵死亡，并通過一系列反應破壞卵巢或腹腔微環境，造成女性不孕[4]。

1鐵死亡的發生機制

1.1鐵穩態與鐵死亡

生理環境下，胞外Fe3+與轉鐵蛋白結合，通過轉鐵蛋白受體1釋放到胞質中，其也可通過金屬轉運體SLC39A14介導的非轉鐵蛋白結合的鐵攝取轉運到細胞中。有學者指出轉鐵蛋白受體1可能是鐵死亡的特異性標志物，可通過調控轉鐵蛋白受體實現對鐵死亡的調控[5]。金屬還原酶STEAP3在內含體中將Fe3+還原為Fe2+，Fe2+從轉鐵蛋白中釋放，并通過二價金屬轉運蛋白1或溶酶體鈣離子通道輸出到細胞質中，胞內的鐵主要存在于血紅素、鐵硫簇及鐵蛋白重鏈/輕鏈（ferritinheavy/lightchain，FTH/FTL）。血紅素在血紅素加氧酶1的催化降解下釋放鐵蛋白，鐵蛋白通過核受體激活子4介導的自噬作用降解釋放大量的鐵。此外，鐵調素可通過抑制膜鐵轉運蛋白減少細胞內鐵的釋放。這些過程均可增加不穩定胞內鐵池，從而觸發鐵死亡[6]。鐵調節蛋白在鐵穩態的調控中也發揮重要作用，胞內缺鐵時其可啟動并激活饑餓反應，轉鐵蛋白受體1表達上調，FTH和鐵泵蛋白表達下降，從而增加胞內可利用鐵離子數量。鐵調節蛋白2可抑制FTH和鐵泵蛋白的表達，使細胞對鐵死亡的敏感度增加[7]。研究發現鐵硫簇的缺乏可強烈激活鐵饑餓反應，通過結合谷胱甘肽抑制物，觸發鐵死亡[8]。

1.2抗氧化系統與鐵死亡

過量鐵積累觸發芬頓反應，進而產生一系列氧自由基，這便需要大量的抗氧化物阻止細胞損傷。與多條鐵穩態調節途徑對應的是多條抗氧化代謝路徑，目前x-CT-還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）-谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathioneperoxidase4，GPX4）信號通路作為鐵死亡保護系統的明星通路，與鐵死亡的關系最為明確。Huang等[9]研究EMT患者與健康女性的巴氏涂片抗氧化酶系發現，GPX4通路可能參與EMT的發病機制。x-CT由特異性底物輕鏈亞基溶質載體家族7成員11和溶質載體家族3成員2組成，是一種廣泛分布于磷脂雙層膜Na+依賴的胱氨酸-谷氨酸交換轉運蛋白，其可將胞外胱氨酸轉入，將胞內谷氨酸轉出。GSH是重要的抗氧化因子，而胱氨酸是GSH的原料之一。GPX4作為胞內最重要的脂質抗過氧化酶，是一種以硒為中心的鐵功能抑制劑，其可抑制局部膜的脂質過氧化，將有毒的多不飽和脂肪酸（polyunsaturatedfattyacid，PUFA）磷脂氫過氧化物轉化為無毒的PUFA磷脂醇[3]。鐵死亡誘導劑Erastin可與轉運蛋白系統x-CT結合從而誘導鐵死亡[10]。此外，輔酶Q10和褪黑素作為體內強大的抗氧化劑，輔酶Q10可通過鐵死亡相關通路抑制鐵死亡，褪黑素可通過直接或間接作用減輕氧化損傷和鐵死亡[11-13]。

1.3脂質代謝與鐵死亡

特定膜脂的過氧化作用驅動鐵死亡的最終進展，故而脂質過氧化物是鐵死亡的核心產物之一[14]。鐵死亡研究初期，有學者認為游離PUFA似乎是鐵死亡的驅動因素，但后續研究發現PUFA并不是鐵死亡的驅動因素，而是需要活化PUFA并將其摻入膜脂中生成過氧化物。而研究某些特定脂質及促進其生成和摻入細胞膜的酶則成為鐵死亡十年的研究方向[15]。研究發現花生四烯酸和腎上腺酸這兩種不飽和脂肪酸與鐵死亡關系最為密切，而酯?；o酶A合成酶長鏈家族成員（long-chainacyl-CoAsynthetasefamilymember，ACSL）4和脂質重塑相關的賴氨酰磷脂酰膽堿?；D移酶3（lyso-phosphatidylcholineacyltransferase3，LPCAT3）正是可將不飽和脂肪酸轉化成脂質過氧化物的物質[16]。丙二醛是生物膜上不飽和脂肪酸過氧化反應的最終產物，其積累可引發生物大分子交聯聚合，造成胞膜不可逆性損傷，進而導致細胞死亡[14]。ACSL4在鐵死亡中發揮正反饋執行作用。研究發現ACSL4的缺乏及LPCAT3的敲除均可顯著提高細胞對鐵死亡的抗性[17]。ACSL酶系的其他成員也可調控鐵死亡，ACSL1通過與共軛亞麻酸結合促進鐵死亡，ACSL3通過與單不飽和脂肪酸結合抵抗鐵死亡。此外，脂肪酸活化為CoA酯可能是鐵死亡的關鍵調控步驟[15]。

2EMT鐵死亡

2.1EMT盆腔環境鐵超載

EMT的鐵代謝失衡問題備受關注。先前研究指出，EMT患者的腹腔液、內異癥病灶、卵泡液、腹膜及巨噬細胞內中都存在鐵超載[18]。Xu等[19]研究發現，血清鐵蛋白水平和轉鐵蛋白飽和度與EMT呈正相關，且EMT病變組織巨噬細胞中磷酸化鐵蛋白相關基因顯著上調。鐵過載不僅可導致內膜下組織的炎癥加劇，進而加重疼痛；還可影響卵巢儲備功能，使得卵泡顆粒細胞凋亡和氧化應激增加，進而影響卵子的質量和數量，引發不孕；更可干擾子宮內膜的正常生長和修復，導致其對受精卵的著床能力下降[4]。

2.2異位內膜鐵死亡抵抗

過度暴露于鐵超載環境下的異位子宮內膜（ectopicendometrium，ECEM）細胞仍能生長增殖，且與正常子宮內膜細胞相比，其具有更高的存活能力、更強的抗凋亡能力和更高的鐵代謝能力。此外，ECEM細胞中的鐵離子量更高，ECEM細胞中鐵代謝相關基因的表達也與正常子宮內膜細胞不同，如鐵調素、轉鐵蛋白受體2等基因的表達均較高。此外，ECEM病變囊壁內層的線粒體出現萎縮、膜密度增加和線粒體嵴減少的現象，而ECEM病變囊壁外層未見明顯改變。這種不同的表現提示ECEM可能存在鐵死亡的不同抗性，并進一步導致異位病變[20]。長鏈非編碼RNA（longnoncodingRNA，lncRNA）在調節EMT的發育和進展中發揮重要作用。Wan等[21]研究發現，lncRNAADAMTS9-AS1通過調節微RNA-6516-5p/GPX4信號通路，促進GPX4的表達，進而促進子宮內膜損傷的抗氧化和鐵死亡抵抗。Zhou等[22]研究發現，子宮內膜腺肌癥和EMT的子宮內膜基質細胞中鐵過載可能與細胞的增殖抑制有關，可通過多腺苷二磷酸核糖聚合酶1/沉默信息調節因子1信號激活保護性自噬，減輕鐵超載導致的生長抑制。Li等[23]研究發現在正常內膜到異位內膜的發育過程中，鐵死亡相關基因變化不斷增加，提示EMT的子宮內膜原位和異位與鐵死亡抵抗基因改變有關。

2.3EMT血管生成與鐵死亡

EMT被稱為不死的腫瘤，其生物學行為具有組織侵襲和血管生成能力，在生理上依賴于巨噬細胞的激活，血管生成是EMT形成和生長的先決條件。EMT患者的血清、腹水和子宮內膜中可檢測到炎癥因子和血管生成因子。在ECEM病變中血管內皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）和白細胞介素（interleukin，IL）-8高表達可誘導血管內皮細胞增生[24]。此外，在體外培養的子宮內膜基質細胞中添加IL-1β或腫瘤壞死因子-α和γ干擾素可促進大量中性粒細胞中激活肽78和IL-8的釋放[25]。IL-1可減少細胞凋亡，并誘導EMT組織中IL-6和IL-8的分泌，導致EMT增生增加?，F已證實子宮異位內膜中存在鐵死亡，囊液和鐵誘導的鐵死亡可上調IL-8和VEGF在急性髓系白血病細胞系THP-1中的表達。Yi等[26]研究發現巨噬細胞中的包囊液和鐵誘導的鐵死亡可觸發血管生成。在ECEM基質細胞中鐵死亡與鐵死亡抵抗同時存在，共同參與EMT進展，這可為EMT的治療提供新的思路，平衡好鐵死亡和鐵死亡抵抗可控制EMT的侵襲行為。

2.4EMT脂質代謝與鐵死亡

EMT的本質是炎癥，脂質代謝失衡是細胞對炎癥的反應，炎癥是血管損傷發生和維持及動脈粥樣硬化發生發展的主要機制。EMT患者中存在較高的血脂異常率，與正常女性相比，其動脈的僵硬度和內皮功能障礙增加，EMT可能與動脈粥樣硬化性心血管疾病之間存在遺傳聯系[27-28]。EMT基質細胞中活性氧、丙二醛、低密度脂蛋白及膽固醇增加，表明甲羥戊酸膽固醇合成途徑在EMT中非常活躍。輔酶Q10作為甲羥戊酸的衍生物有強大的抗氧化作用；甲羥戊酸途徑的中間體異戊烯基焦磷酸通過影響將硒摻入GPX4等硒蛋白的過程，促進GPX4表達，進而保護細胞。鑒于甲羥戊酸途徑在鐵死亡中的保護作用，血脂異常患者可通過甲羥戊酸途徑活躍保護異位子宮內膜細胞，減輕鐵死亡的應激反應。近年來，他汀類藥物在EMT中的研究和應用越來越多，其通過抑制甲羥戊酸途徑關鍵酶發揮作用，親脂類他汀可抑制人子宮內膜基質細胞的生長并降低侵襲性，還可降低微血管內皮功能損害的發生風險[27，29-30]。

3鐵死亡與EMT合并不孕癥的研究

EMT不孕癥的主要原因是卵泡發育不良和卵母細胞質量下降，EMT患者腹水和卵泡液中鐵超載是導致異位組織增生和卵母細胞損傷的重要因素，且在卵泡液中可觀察到丙二醛和活性氧水平升高，超氧化物歧化酶水平降低，卵母細胞周圍微環境發生改變，從而影響卵母細胞的發育和成熟[31]。研究顯示，EMT卵泡液干預人顆粒細胞系后，細胞衰老和鐵死亡信號通路異常，這與鐵死亡相關的自噬相關基因表達上調有關。EMT卵泡液處理后，顆粒細胞中鐵、活性氧、脂質過氧化物、丙二醛水平升高，線粒體縮短并變小[32]。卵巢型EMT患者較非卵巢型EMT患者的卵母細胞質量差?？拷殉残虴MT病變部位的卵泡相較正常人表現出更高的總鐵水平及更低的獲卵率。鐵螯合劑甲磺酸和維生素E可通過影響顆粒細胞分泌的外泌體改善EMT合并鐵超載小鼠的不孕癥，說明鐵螯合劑和維生素E對EMT不孕癥患者有潛在治療作用[4]。N-乙酰半胱氨酸在鐵死亡中起重要的保護作用，不僅可降低血清糖類抗原125水平，還可改善EMT相關的疼痛并縮小巧克力囊腫的大小[33]；并可改善EMT患者的生育能力[34]。Yes相關蛋白（Yes-associatedprotein，YAP）作為顆粒細胞增殖和分化的關鍵因子，其正常表達和激活對卵泡發育和成功繁殖至關重要。YAP1因此被視作治療與異常顆粒細胞功能相關的生育力低下的有前途的靶點[35]。轉化生長因子-β信號和鐵過載可通過YAP在胞外基質發揮協同作用，動態卵泡鐵穩態與YAP相互作用，其過度激活會顯著增大卵巢儲備損失的風險，并可增強卵泡對過量鐵的敏感度[22，33]。此外，化瘀解毒方通過IL-6和鐵調素通路減少體內鐵超載降低卵母細胞的氧化應激水平，并提高EMT不孕癥患者的卵母細胞成熟率[36]。黃芩素作為一種天然的鐵死亡抑制劑，不僅可促進GPX4表達，還可減輕鐵死亡介導的對巨噬細胞吞噬的抑制[26]。鐵死亡抵抗是EMT細胞得以生存繁殖的可能原因，因此可通過誘導鐵死亡發生或阻斷細胞對鐵死亡的抵抗進行治療。他汀類藥物被報道具有治療EMT的潛能，鐵死亡誘導劑索拉非尼可克服甲羥戊酸途徑對細胞的鐵死亡保護，抑制EMT細胞的生長、遷移能力，降低其血管生成的潛能[37]。目前已明確子宮內膜干細胞參與EMT的發病機制，并與復發性生殖失敗有關。研究顯示子宮內膜間充質干細胞注射治療具有保護作用，這可能是通過炎癥損傷減少和顆粒細胞群對干細胞的反應，從而支持卵泡發育和類固醇激素的產生[38]。干細胞療法可成為EMT的治療選擇。

4小結與展望

EMT中鐵死亡與鐵死亡抵抗并存。鑒于鐵死亡對卵母細胞微環境的不良影響，研究如何抑制鐵死亡通路、啟動激活氧化應激保護或許可成為治療EMT不孕癥的潛在方向。針對此現象，EMT的未來靶向藥物可能存在兩個分支：一個分支是鐵死亡誘導劑，通過誘導鐵死亡從而清除體內異位的子宮內膜細胞，減少EMT帶來的負面影響；另一分支是鐵死亡抑制劑，通過清除和減少鐵死亡引起的氧化應激產物和脂質代謝紊亂發揮作用，降低鐵超載對正常細胞的損害。將鐵死亡的發生與EMT的形成相關聯不僅可增加人們對EMT分子和細胞機制的了解，也為其臨床診治提供新思路。未來，單一或聯合不同的鐵死亡誘導劑、鐵死亡抑制劑、抗氧化劑可能是治療EMT及其相關性不孕癥的新路徑。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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