未足月胎膜早破发病机制研究进展

张赐敏，张龑

未足月胎膜早破（preterm premature rupture of membranes，PPROM）是指妊娠37周前发生的胎膜破裂，易引起急性绒毛膜羊膜炎、羊水过少、早产、胎儿窘迫、新生儿呼吸窘迫综合征、新生儿感染等多种母儿并发症。由PPROM引起的早产发生率已经超过了由子痫前期、妊娠期糖尿病等其他妊娠相关疾病引起的早产发生率，此外，新生儿的死亡率也远远高于其他组别，因此，需要对PPROM进行及时的诊断和有效的治疗措施，正确诊断和治疗PPROM则需要对其病因及发病机制进行深入了解。一些临床因素是PPROM发生的诱因，包括生殖道感染（如细菌、滴虫、淋球菌、衣原体导致的感染和隐匿性绒毛膜羊膜炎等）、行为因素（如吸烟、营养不良、妊娠期间性交）、产科并发症（如多次妊娠、羊水过多、双胎妊娠）、宫颈因素（宫颈手术及外伤）、环境因素和遗传易感性等，这些导致PPROM因素的发病机制是重叠的。本文主要对PPROM发病机制的研究进展进行综述。

1 核因子κB（NF-κB）相关炎性细胞因子

足月分娩可能是一种生理性炎症状态，白细胞浸润子宫、宫颈和胎膜组织，引起炎性细胞因子白细胞介素 1β（IL-1β）、IL-6、IL-8 和肿瘤坏死因子 α（TNF-α）水平增加，这些因子的释放又进一步促进白细胞聚集，进而导致炎性细胞大量激活、浸润，诱导环氧化酶2（COX-2）表达，促进前列腺素以及基质金属蛋白酶9（MMP-9）生成，同时大量的炎性细胞因子也可通过多种途径诱导羊膜细胞凋亡，最终促进宫颈成熟和子宫收缩，导致分娩发动。

细菌或病毒产物可以激活Toll样受体（TLR）启动炎症级联反应，NF-κB与炎症相关的信号通路是关键通路。TLR家族可被多种致病微生物识别，NF-κB是位于TLR下游的信号通路，细胞受到刺激后激活NF-κB，活化的NF-κB进入细胞核调节炎性细胞因子的表达，合成 IL-1、IL-6、IL-8、IL-12 和 TNF-α等细胞因子并释放到细胞外，促进白细胞聚集以维持和发动分娩。PPROM被认为是多种原因导致的上述途径的病理激活，其中感染是主要的诱因之一。一项关于解脲脲原体与自发性早产关系的研究表明，与血清型3型解脲脲原体阴性的孕妇相比，阳性的孕妇发生自发性早产的风险明显增加[1]。

目前研究认为高迁移率族蛋白B1（HMGB1）参与PPROM相关的NF-κB炎症信号通路[2]。HMGB1属于HMG超家族成员，HMGB1的主要受体是晚期糖基化终产物受体（receptor for advanced glycation end products，RAGE）和TLR。HMGB1与RAGE结合诱导细胞因子和趋化因子产生，导致相关组织损伤，最终导致炎症发生。HMGB1与TLR结合可使IL-1、IL-6、TNF-α等炎性细胞因子大量释放，促进炎症反应，最终可导致胎膜早破。一项关于HMGB1信号传导通路的研究发现，PPROM胎盘中HMGB1、RAGE、NF-κB p65、MMP-2、MMP-9 的 mRNA 及蛋白水平表达升高，表明PPROM胎盘中HMGB1核质易位导致HMGB1与其受体RAGE结合，激发NF-κB活性，诱导MMP-9和MMP-2释放，最终导致胎膜早破[3]。

近年研究证实神经系统的多功能蛋白DREAM（downstream regulatory element antagonist modulator）/Calsenilin/KChIP3在NF-κB信号传导通路中扮演重要角色[4]。其可与DREAM元件结合，调节基因转录。DREAM可调节多种生物学过程，与抗炎细胞因子的启动子结合，可抑制其转录。在炎性疼痛模型中，DREAM表达下调小鼠体内由NF-κB介导的促炎介质导致的肺和血管的炎性损伤也会降低[5]。此外，研究发现重度子痫前期孕妇的胎盘中DREAM mRNA表达上调[6]。

2 氧化应激损伤

在正常妊娠过程中，氧化分子具有多种生理功能，主要表现为控制细胞命运和传递信号，对妊娠胚胎发育起着至关重要的作用。活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）与抗氧化物通过酶类与非酶途径的严格调控保持氧化还原反应动态平衡，当ROS的产生超过内在的抗氧化防御时，氧化应激就产生了。氧化应激和ROS可能是导致PPROM的因素之一。胎膜早破可能是炎症-氧化应激轴引起的一种胎膜疾病，胶原蛋白是ROS作用的主要靶点，ROS可导致胶原裂解[7]。有学者利用多光子荧光显微镜和二次谐波激光共焦显微镜对择期剖宫产、阴道分娩、PPROM和自发性早产的羊膜进行观察，以了解氧化应激对足月分娩或早产胎膜的影响，羊膜的三维显微分析显示微骨折是妊娠期间组织重塑区域的结构改变；氧化应激引起早产羊膜微骨折数量增加，胎膜微裂缝增加，胎膜的重塑能力降低，从而导致PPROM[8]。抗氧化剂通过形成活性较低的自由基或阻断自由基链式反应来降低ROS的危害。有研究发现抗氧化物N-乙酰半胱氨酸（NAC）可抑制NF-κB激活途径及随后发生在胎膜的磷脂代谢、促炎细胞因子释放和蛋白酶活性[9]。但是，拟通过抗氧化物降低ROS损伤来改善妊娠结局的临床试验并未取得理想效果。

3 胎膜MMPs/MMPs组织抑制剂（tissue inhibitors of MMPs，TIMPs）系统失衡

细胞外基质的主要成分是胶原，胶原降解导致的细胞外基质排列紊乱是导致PPROM的最终机制。感染诱导的MMPs活化可能是多种炎性细胞因子和信号传导通路共同作用的结果，炎性刺激产生的细胞因子及细胞凋亡可以诱导胎膜组织产生MMPs并且减少TIMPs的生成，降解细胞外基质及胶原，导致胎膜破裂。病原微生物侵袭绒毛膜可以通过直接的蛋白水解作用或活化MMPs降解胶原蛋白，活化MMPs的细胞因子包括炎性细胞因子和趋化因子，主要包括 IL-1β、TNF-α、IL-6、单核细胞趋化蛋白 1（MCP-1）和巨噬细胞炎症蛋白 1（MIP-1），TNF-α可能是导致MMPs活化的最强因子[10]。此外，胎膜分泌前列腺素也可导致MMPs的激活，前列腺素E2在炎性细胞因子的作用下可以直接从胎膜中释放出来，促进MMPs的激活。研究表明COX-2和前列腺素释放减少可使MMPs活性下降[11]。TIMPs是MMPs活性的特异性抑制因子，其中TIMP-1分布最为广泛，其通过与MMP-9形成复合体，发挥特异性抑制作用。有研究表明MMPs/TIMPs失衡可能是PPROM的关键机制。PPROM时，MMP-9表达明显升高，TIMP-1表达下降，MMP-9与TIMP-1比例失衡，维持胎膜基质胶原的动态平衡被打破，导致胶原降解加速，胎膜抗拉能力下降，从而导致胎膜破裂[12]。PPROM 时 MMP-3、MMP-10、MMP-11、MMP-13 和MMP-14的活性也会升高，可能与中性粒细胞趋化性和炎性反应上调有关，具体机制仍未明确[13]。MMPs与TIMPs遗传多态性的前瞻性研究表明，MMP-1、MMP-2、MMP-3和TIMP-2与PPROM的发生无明确关系[14]。

RECK（reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs）是一种新发现的MMPs抑制基因，RECK蛋白可以调控MMPs活性，尤其是MMP-1、MMP-2和MMP-9，并且在肿瘤的发生、发展中扮演重要角色。研究发现，与健康孕妇相比，组织病理学确诊的绒毛膜羊膜炎患者胎膜中RECK蛋白活性降低，这可能与早产的发生有关[15]。

4 羊膜细胞凋亡

与足月剖宫产孕妇相比，胎膜早破孕妇胎膜的局部区域可观察到大量凋亡的羊膜细胞，提示PPROM与细胞凋亡有关。最新的研究表明，p53在羊膜细胞凋亡中扮演重要角色[15]，p53可诱导凋亡基因Bax的表达及抑制抗凋亡基因B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）的表达，从而加速细胞凋亡，PPROM患者p53表达水平及caspase蛋白酶含量均高于胎膜完整者，且两者有明显相关性。p53的表达促进caspase蛋白酶介导的羊膜细胞凋亡，主要通过以线粒体为中心的内源性凋亡通路进行。p53激活促凋亡基因Bax，其在线粒体膜上形成多聚体并形成通道，使细胞色素C等促凋亡物质从线粒体释放至细胞质中，细胞色素C与凋亡蛋白酶活化因子1（apaf-1）结合，形成caspase募集结构域，构成凋亡小体，促进caspase-9前体激活，caspase-9激活caspase-3前体，caspase-3切割细胞骨架，使其形成凋亡小体从而被吞噬，最终导致羊膜细胞凋亡[16]。感染是启动上述途径及上调凋亡基因表达的主要因素之一[17]。此外，促凋亡基因p53可结合于MMP-2的启动基因上，使其表达增多，细胞凋亡可激活MMPs而降低TIMPs的合成。Survivin是目前已知最强的凋亡抑制蛋白，其主要通过调节caspase蛋白从而发挥抑制细胞凋亡的作用。研究表明，PPROM患者Survivin蛋白水平明显降低，促凋亡蛋白caspase-3及caspase-9表达增加，推测Survivin在胎膜早破患者中的表达下调导致caspase表达上调，Survivin与caspase蛋白共同调节胎膜早破过程[18]。

5 遗传因素

调控胶原蛋白合成的基因突变是PPROM发生的一个重要因素。如单基因缺陷导致的Ehlers-Danlos综合征大大降低胎膜破裂的阈值。此外，维持绒毛膜抗拉强度的组织基因表达下调会降低绒毛膜抗拉强度，如细胞角蛋白（CK3、CK6A、CK7、CK8、CK14、CK15、CK16、CK19 和 CK24）、胶原蛋白（COL1A1、COL1A2 和 COL5A1）、软骨相关蛋白（CRTAP）、富含亮氨酸和脯氨酸的蛋白多糖 1（LEPRE1）及锌金属肽酶 STE24（ZMPSTE24）[19]。利用单核苷酸多态性（SNPs）研究PPROM其他诱因的研究中，西非妇女SERPINH1基因启动子中656 C/T富集，导致稳定的纤维胶原蛋白减少，从而增加了PPROM发生率[20]。一项对妊娠合并PPROM的新生儿DNA进行全外显子组测序（WES）的研究发现，β防御素1（DEFB1）基因和甘露聚糖结合凝集素2（MBL2）基因编码的抗微生物蛋白可能保护胎膜免受微生物侵害。METTL7B基因编码一种甲基转移酶，在妊娠合并感染的孕妇白细胞中转录活性升高，可能与PPROM的发生机制存在潜在联系[21]。

6 糖皮质激素的作用

在使用糖皮质激素治疗的PPROM小鼠模型中，羊膜细胞间质层变薄，在注射糖皮质激素的羊膜细胞周围可以观察到巨噬细胞的迁移，IL-1β从这些巨噬细胞中释放出来，增加MMP-9和COX-2 mRNA表达，降低COL1A1 mRNA水平，尽管巨噬细胞迁移至羊膜的机制尚未明确，但糖皮质激素可以诱导羊膜巨噬细胞募集，引起胎膜抗拉性减弱，可能是导致PPROM的机制之一[22]。此外，研究表明皮质醇可以刺激MMP-7启动子激活蛋白1（AP-1）结合位点c-Fos和c-Jun的富集，促进c-Jun磷酸化和c-Fos表达，诱导MMP-7表达，导致细胞外基质降解，这可能也是胎膜破裂的一个因素[23]。

7 结语

综上所述，目前在关于PPROM发病机制的研究中取得了很大的进步。PPROM是多种因素导致的病理事件，多种途径协同作用削弱胎膜抗拉强度导致胎膜破裂，炎性细胞因子的激活、羊膜细胞凋亡、氧化应激、MMPs/TIMPs失衡以及遗传因素均与其密切相关。未来有望通过以上多种途径的结合建立生物模型，预测PPROM发生，并寻找其潜在治疗靶点，增强有破裂倾向胎膜的抗拉强度以及促进胎膜愈合，延长孕周。目前新的治疗设想是研究一种有生物活性的膜封闭胎膜破裂口，但由于胎膜的成分在妊娠中是不断变化的，需要更多的研究进一步实现。