細胞鐵死亡與胎膜早破的相關性研究

肖文霞，宋佳蔭

（北京市東城區婦幼保健計劃生育服務中心，北京 100007）

胎膜早破是指宮縮前胎膜自然破裂[1]，是產科常見的并發癥，其發病率在國內為2.7% ～17%，在國外為5% ～15%[2]。胎膜早破可引起臍帶受壓和脫垂、羊水過少、胎盤早剝、新生兒呼吸窘迫綜合征、胎兒死亡、母體宮內感染及產后感染等[3]，嚴重危害母嬰的健康和生命安全。因此，積極探索胎膜早破的發生原因及發病機制，并給予相應的干預措施，對于減少胎膜早破的發生、改善母嬰結局具有重要的意義。然而，胎膜早破的確切病因及發病機制目前尚不明確，近年來人們主要從宮腔感染、營養、創傷、空氣污染、社會心理、基因及內分泌等方面對胎膜早破的病因、病機進行研究。本研究旨在探討細胞鐵死亡與胎膜早破的相關性，以探索胎膜早破的發生原因及發病機制，為臨床預防、治療胎膜早破提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 基線資料

于2019 年1 月1 日至2020 年12 月31 日之間，選取我院產科病房收治的孕婦60 例作為研究對象。將其分為兩組，其中胎膜早破孕婦30 例為病例組，正常足月妊娠孕婦30 例為對照組。兩組均為單胎妊娠，無感染及其他臨床發熱征象，無內外科合并癥及妊娠并發癥；兩組血、尿常規及肝、腎功能均正常。胎膜早破診斷標準：孕婦自訴陰道流液或外陰濕潤等；窺陰器檢查：見液體自宮頸口內流出或陰道后穹窿有液池形成；陰道液PH測定：PH ≥6.5 ；陰道液涂片檢查：陰道后穹窿積液涂片見羊齒植物狀結晶（《婦產科學》第9 版）。病例組年齡為22 ～40 歲，平均年齡為（29.2±0.4）歲，孕周為34+1～41 周，平均孕周為（38.2±1.3）周；對照組年齡為21 ～42 歲， 平均年齡為（30.3±0.3）歲，孕周為37 ～41 周，平均孕周為（39.1±0.3）周。

1.2 方法

1.2.1 標本制備 1）抽取兩組孕婦的清晨空腹靜脈血2 ～3 mL，置于含有枸櫞酸的抗凝管內，在室溫下充分凝血，以2000 r/min 的轉速離心10 min，分離出血清，置于冰箱內保存待測。2）于剖宮產或陰道分娩后，取胎膜組織約1.5 ～3.0 g，以冷生理鹽水漂洗至血塊洗凈，吸干，稱重，置于冰箱內保存備用。

1.1.2 實驗步驟 1）在已稱重的胎膜組織中加9 倍的生理鹽水，倒入放置于冰塊的玻璃管內，充分研磨，然后以2000 r/min 的轉速離心20 min，取上清液分裝待測。2）用硫代巴比妥法測定血清和胎膜組織中的丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量；用酶聯免疫吸附（ELISA）法測定血清和胎膜組織中的谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPx4）含量；用比色法測定血清和胎膜組織中的還原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）含量，檢測步驟嚴格按照試劑盒的說明書進行。

1.3 觀察指標

比較兩組孕婦血清及胎膜組織中的MDA 、GPx4、GSH 含量。分析胎膜早破孕婦血清與胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 含量的相關性。

1.4 統計學方法

采用SPSS17.0 統計軟件對本研究中的所有數據進行統計分析，計量資料以均數±標準差（±s）表示，檢驗方法采用方差齊性檢驗及t檢驗；計數資料以% 表示，采用χ2 檢驗；對胎膜早破孕婦血清與胎膜組織中MDA、GPx4、GSH 含量的關系進行相關性分析，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較

病例組胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 的平均含量分別為（13.74±9.14）μmol/L、（4.63±11.49）ng/mL、（24.67±4.38）μg/mL， 對 照 組 胎 膜 組 織 中MDA 、GPx4、GSH 的平均含量分別為（8.76±7.54）μmol/L、（5.58±8.223）ng/mL、（38.22±7.46）μg/mL。 與 對照組相比，病例組胎膜組織中的MDA 含量明顯升高，GPx4 和GSH 含量明顯降低，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。詳見表1。

表1 兩組胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較（± s）

表1 兩組胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較（± s）

注：* 與對照組比較，P ＜0.05。

GPx4（ng/mL）組別 MDA（μmol/L）GSH（μg/mL）病例組（n=30） 13.74±9.14* 4.63±11.49* 24.67±4.38*對照組（n=30） 8.76±7.54 5.58±8.223 38.22±7.46

2.2 兩組血清中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較

病例組血清中MDA 、GPx4、GSH 的平均含量分別 為（12.11±10.42）μmol/L、（4.05±5.32）ng/mL、（20.32±5.73）μg/mL，對照組血清中MDA 、GPx4、GSH 的 平 均 含 量 分 別 為（7.86±6.87）μmol/L、（5.26±7.81）ng/mL、（32.16±8.97）μg/mL。 與 對 照組相比，病例組血清中的MDA 含量明顯升高，GPx4 和GSH 含量明顯降低，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。詳見表2。

表2 兩組血清中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較（± s）

表2 兩組血清中MDA 、GPx4、GSH 含量的比較（± s）

注：* 與對照組比較，P ＜0.05。

GSH（μg/mL）病例組（n=30） 12.11±10.42* 4.05±5.32* 20.32±5.73*對照組（n=30） 7.86±6.87 5.26±7.81 32.16±8.97組別 MDA（μmol/L）GPx4（ng/mL）

2.3 胎膜早破孕婦血清與胎膜組織中MDA 、GPx4、GSH 含量的相關性

胎膜早破孕婦血清與胎膜組織中的MDA、GPx4、GSH 含量均呈正相關（r=0.467，r=0.517，r=0.543，P均＜0.01）。

3 討論

3.1 細胞鐵死亡

細胞鐵死亡（ferroptosis）是一種鐵依賴的非凋亡性細胞死亡形式，以脂質活性氧堆積為特征[4]。“鐵死亡”這一概念最早由Dixon 在2012 年首次提出[5]，ferroptosis 一詞來源于拉丁語“ferrum”，意思是“鐵”，以及希臘語“ptosis”，意思是“衰落”[6]。形態學上，鐵死亡不同于壞死、凋亡和自噬，它既沒有與壞死相關的形態學特征，例如細胞質和細胞器的腫脹，也沒有與凋亡相關的表現，包括染色質濃縮、細胞收縮、凋亡小體形成及細胞骨架崩解，同時也沒有形成典型的與自噬相關的雙側膜結構的自噬泡，其特征為明顯的線粒體萎縮伴膜密度增加及線粒體嵴的減弱或消失[7]。生物化學上，鐵死亡以產生有害的鐵依賴性的脂質過氧化物為特征[8]。鐵死亡是細胞死亡的一種形式，可由細胞的氧化系統尤其是Xc-（胱氨酸/ 谷氨酸反向轉運蛋白）-GSHGPx4 依賴的抗氧化防御系統失活引起[8]。Xc-系統是哺乳動物細胞膜上的氨基酸轉運蛋白，能將細胞外的胱氨酸轉入細胞內并以1:1 的比例把細胞內的谷氨酸轉出細胞外[9]。胱氨酸進入細胞內后轉化為半胱氨酸，半胱氨酸是合成GSH 的重要前體。GSH 是小分子水溶性抗氧化劑，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的線性三肽[10]，在細胞內外都可以清除自由基以維持氧化還原平衡；GSH 也是GPx4 的輔助因子和底物，是GPx4 發揮作用所必需的物質。GPx4 是一種硒蛋白酶，屬于GPx家族，是目前已知的GPx 家族中唯一能夠將毒性脂質過氧化物（L-OOH）轉化為非毒性脂質乙醇（L-OH）的酶[11]。細胞內的GSH 直接決定GPx4 的功能，GSH 缺乏可導致GPx4 失活，而GPx4 失活可引起脂質過氧化氫產物堆積，這是鐵死亡的一個重要標志[4]。因此，GSH 和GPx4 是鐵死亡的關鍵調節因子[12]。

最近的研究表明，鐵死亡的最終執行者是脂質過氧化物[13]。脂質過氧化物是活性氧（ROS）家族中的一員。ROS 是氧分子部分還原形成的一類重要的氧化劑，包括超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）、脂質過氧化物（LOOH）和羥自由基（ROO-）等[14]。并非所有的ROS在鐵死亡中都發揮作用，在鐵死亡中發揮作用的主要是脂質過氧化物。脂質過氧化物主要在鐵離子的催化下形成，鐵是生物體內重要的微量元素，也是體內多種代謝酶的輔助因子，鐵離子（主要是二價鐵，Fe2+）可通過非酶性的芬頓化學反應和酶性反應促進脂質過氧化物的形成[15]。脂質過氧化物作為一種ROS，能通過多種途徑誘導鐵死亡：可以改變細胞膜的脂質雙層結構、破壞離子梯度、降低膜的流動性、減慢擴散并增加膜的通透性而引起細胞鐵死亡；可以引起細胞膜變薄、彎曲度增加及膠粒化造成膜損傷而引起細胞鐵死亡；也可以通過其降解產物的毒性造成損傷：脂質過氧化物可進一步降解為醛，包括MDA 和4- 羥基壬烯酸（4-HNE），MDA 能與氨基酸或DNA 作用形成交聯，4-HNE 也能與氨基酸形成共價產物，這些共價產物能改變蛋白和核酸的結構與功能，并對這些分子產生毒性作用[16]，從而導致細胞鐵死亡。目前MDA、GSH 和GPx4 是常用的測定鐵死亡的指標[17]。

3.2 細胞鐵死亡與胎膜早破

本研究結果顯示，與對照組相比，病例組胎膜組織中的MDA 含量明顯升高，GPx4 和GSH 含量明顯降低，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。這說明胎膜組織中存在著細胞鐵死亡現象。已知胎膜是胎兒與母體之間的免疫和生理屏障，由羊膜和絨毛膜組成，并由細胞外基質連接在一起，而細胞外基質主要由膠原蛋白和蛋白多糖組成[18]。因此，胎膜從結構上可分為胎膜細胞和細胞外基質。胎膜破裂可能是由胎膜細胞死亡而引起，也可能由于細胞外基質變性、破壞而引起，還可能由二者共同作用引起。因此本研究推測胎膜早破可能是由于細胞受到內外刺激從而使細胞內二價鐵離子濃度增加，通過芬頓化學反應和（或）酶性反應產生過量的脂質過氧化物，同時GSH 和（或）GPx4 降低，不能及時清除過量的脂質過氧化物，這些產物可能通過多種途徑破壞細胞膜，引起胎膜細胞死亡，從而導致胎膜破裂；也可能由于過量脂質過氧化物的分解產物醛類與細胞外基質的膠原蛋白發生交聯或形成共價產物，導致細胞外基質變性、破壞及降解而引起，還可能是上述因素共同作用的結果。本研究結果顯示，胎膜早破孕婦血清與胎膜組織中的MDA、GPx4、GSH 含量均呈正相關，說明胎膜早破孕婦血清和胎膜組織中的鐵死亡具有一致性，這更進一步說明胎膜早破孕婦體內存在著細胞鐵死亡。

綜上所述，細胞鐵死亡與胎膜早破具有相關性。細胞鐵死亡是一種調節性細胞死亡形式。近年來，人們對其分子機制及調控因素的研究越來越深入，并且發現鐵螯合劑和親脂性抗氧化劑可抑制鐵死亡。因此，研究鐵死亡的調控機制，尋找調控靶點，有望成為預防與治療胎膜早破的新途徑。關于細胞鐵死亡與胎膜早破的關系仍待進一步深入研究。