子宫内膜异位症（简称：内异症）是育龄期女性常见的妇科疾病之一，可导致周期性痛经、性交痛、不孕等症状，对患者的生活质量具有较大影响。目前治疗内异症的药物主要有高效孕激素、短效复方口服避孕药、促性腺激素释放激素（GnRH）激动剂、达那唑等，因患者需要长期连续用药，副作用发生风险明显增高，导致内异症的药物治疗受到了一定限制，深入研究内异症的药物治疗仍具有重要的临床意义。


近日，华中科技大学同济医学院附属协和医院高颖教授团队在《Human Reproduction》杂志发表的一项最新研究表明，erastin可激活铁死亡过程，诱导异位病灶缩小，有望为内异症的药物治疗研究提供新的思路。


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Erastin调节铁离子代谢，诱导异位内膜发生铁死亡


在这项最新的研究中，高颖教授团队为了探究小分子药物erastin对内异症的作用，分别从细胞水平和动物模型两个层面进行了分析。


在细胞水平层面，分别提取原代正常子宫内膜间质细胞（NESCs）和异位子宫内膜间质细胞（EESCs）培养，均给予不同浓度的erastin刺激24小时。结果显示，EESCs死亡更明显，而NESCs几乎无死亡。随后检测发现，铁死亡标记物总活性氧（ROS）、脂质ROS、丙二醛（MDA）、线粒体超微结构均有改变，进一步证实了erastin诱导EESCs死亡的模式为铁死亡（图1）。


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图1. Erastin对NESCs和EESCs的效应。


在动物模型层面，采用C57BL/6小鼠建立自体子宫移植内异症模型，待异位病灶形成后，随机分组给予药物干预。分析发现，erastin处理后小鼠的异位病灶明显缩小（图2）。


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图2. Erastin对内异症小鼠模型异位病灶的效应。


为了进一步探究erastin诱导EESCs发生铁死亡的具体分子机制，高颖教授团队检测到，erastin诱导EESCs死亡的过程中伴随着细胞内铁离子的蓄积。另外，检测铁代谢相关蛋白图谱，尤以膜铁转运蛋白ferroportin（FPN）降低最为明显。FPN是一种铁离子排出转运蛋白，主要负责将细胞内铁离子转出到细胞外，从而降低细胞内铁离子的含量，对维持细胞内铁稳态具有重要作用。


在erastin诱导EESCs发生铁死亡的过程中，基因过表达和敲低实验进一步证实了FPN-铁离子通路起到了重要的作用。


第一次探讨铁死亡与内异症的关系 


铁死亡是一种依赖铁离子参与、脂质过氧化物累积而导致的细胞死亡。小分子药物erastin作为经典的铁死亡诱导剂，可以诱导RAS突变的肿瘤细胞、肝癌细胞（HepG2）、成纤维细胞、肾小管细胞等发生铁死亡。进一步的分子机制研究显示，erastin主要从促进脂质ROS累积和降低细胞抗氧化能力两个方面致使细胞总脂质活性氧过多，从而诱导细胞死亡。


已有文献报道，erastin可以作用于线粒体电压依赖性阴离子通道蛋白（VDACs），加速活性氧产生；也可以作用于谷氨酸转运体，减少谷胱甘肽的合成，从而降低细胞的抗氧化能力。有趣的是，缺乏铁离子可以完全抑制erastin诱导的铁死亡发生，不再导致脂质活性氧累积。因此，铁离子被认为是铁死亡发生的重要驱动因子。


目前已有研究证实，内异症的异位病灶局部微环境具有铁过载和氧化应激的特性。异位子宫内膜的间质细胞为适应这种刺激，消耗储备的活性氧缓冲能力以抵抗氧化应激性损伤，重新调整氧化-抗氧化系统以最大限度保留细胞的功能。因此，异位子宫内膜间质细胞活性氧缓冲能力的降低致使其对氧化损伤更为敏感。


鉴于铁离子是铁死亡启动的必要条件，内异症病灶周围具有较高的内源性铁离子水平，由此推测异位病灶的铁死亡可能极易被触发。随后此项研究证实了小分子药物erastin可以顺利激活铁死亡，诱导异位病灶缩小。


展望


小分子药物erastin可以通过激活铁死亡过程，从而诱导内异症的异位病灶缩小，有望成为治疗内异症的潜在药物。FPN作为调节细胞内铁离子稳态的重要膜蛋白，通过调节细胞内铁离子浓度，从而影响erastin诱导的EESCs铁死亡。因此，聚焦铁死亡诱发的氧化-抗氧化稳态失衡，有助于开发出更多治疗内异症的新型思路与方法。 


参考文献

Yajie Li, Xinliu Zeng, Ying Gao，et al. Erastin induces ferroptosis via ferroportin-mediated iron accumulation in endometriosis. Human Reproduction 2020. doi.org/10.1093/humrep/deaa363. 


专家简介

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通讯作者高颖教授（中）、第一作者李雅洁博士（左）、曾欣柳医师（右）。


高颖

·教授，主任医师，博士生导师

·华中科技大学同济医学院附属协和医院生殖中心主任

·中华医学会生殖医学分会委员

·中华生殖医学分会临床学组成员

·国家辅助生殖技术专家库成员

·中国优生协会生殖循症医学委员会常委

·中国医师学会整合生殖医学会委员

·湖北省生殖医学分会副主任委员

·湖北省计划生育分会常委

·《Journal of Obstetrics and Gynaecology》编委

·《生殖医学杂志》编委


李雅洁

华中科技大学同济医学院附属协和医院妇产科专业型博士。


曾欣柳

华中科技大学同济医学院附属协和医院妇产科主治医师。