維生素D及其受體靶基因SLC37A2與自然流產(chǎn)的相關(guān)性

張燁 于學(xué)文

妊娠不足28周、胎兒體重不足1 000 g而終止的妊娠者稱為流產(chǎn)。流產(chǎn)又分為人工流產(chǎn)和自然流產(chǎn)，自然流產(chǎn)的發(fā)病率占全部妊娠的10%～15%。其中發(fā)生2次或2次以上的自然流產(chǎn)稱為復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(recurrent miscarriage，RM)或復(fù)發(fā)性自然流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion，RSA)[1]。目前已知可導(dǎo)致RSA發(fā)生的原因主要有染色體異常、先天性子宮畸形、內(nèi)分泌異常、血栓前狀態(tài)、生殖道感染、一些免疫因素以及男性因素等，但仍有約50%以上的患者流產(chǎn)原因尚不明確[2]。胚胎對于母體而言是“異物”，母體必須抑制自身的免疫排斥反應(yīng)來實現(xiàn)成功的妊娠，因此免疫因素與不明原因的自然流產(chǎn)的關(guān)系受到了學(xué)者的關(guān)注。維生素D屬脂溶性維生素，其不僅在調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣、磷代謝和骨骼礦化發(fā)揮作用，還能調(diào)節(jié)自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，有關(guān)維生素D與自然流產(chǎn)的關(guān)系也有許多報道，本文將對維生素D與自然流產(chǎn)的關(guān)系以及可能的機(jī)制進(jìn)行總結(jié)分析。

一、維生素D水平對自然流產(chǎn)的影響

1.維生素D的生物學(xué)特性：25-羥基維生素D[25-hydroxyvitamin D,25(OH)D]是維生素D在體內(nèi)大量存在的代謝產(chǎn)物，常常被用作為反映維生素D體內(nèi)水平的生物標(biāo)志物，25(OH)D與存在于肝臟線粒體中的維生素D25羥化酶(25-hydroxylase，CYP2R1)相互作用生成1α,25(OH)2D3后發(fā)揮生物活性，其主要與細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子維生素D受體(vitamin D receptor,VDR)的特異性結(jié)合發(fā)揮生物效應(yīng)。VDR不僅存在于調(diào)節(jié)鈣磷代謝的細(xì)胞和組織中，還存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、胰腺細(xì)胞、單核細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)組織中參與機(jī)體的各項生理活動[3-4]，在女性的胎盤、蛻膜、及子宮中也有表達(dá)，與性激素及卵泡的形成有關(guān)[5]。除此之外，VDR在子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)并參與妊娠期間胚胎植入[6]。

2.維生素D與自然流產(chǎn)：妊娠期25(OH)D水平低下的狀況是常見的，Meta分析顯示，妊娠期婦女低維生素D營養(yǎng)狀況增加了自然流產(chǎn)、產(chǎn)前子癇、妊娠期糖尿病、早產(chǎn)及小于胎齡兒的發(fā)生[7-8]。有關(guān)維生素D與早期自然流產(chǎn)的關(guān)系有多篇報道，Andersen發(fā)現(xiàn)早期妊娠母體血清25(OH)D不足與早期自然流產(chǎn)相關(guān)[9]。B?rebring等發(fā)現(xiàn)妊娠早期25(OH)D含量不足與自然流產(chǎn)負(fù)相關(guān)，25(OH)D 含量每增加1 nmol/L，妊娠丟失幾率降低1%(OR=0.99,P=0.046)，妊娠晚期25(OH)D含量不足與小于胎齡兒和低出生體重的發(fā)生相關(guān)[10]。既往檢測了正常早期妊娠和早期自然流產(chǎn)婦女的血清25(OH)D含量，也發(fā)現(xiàn)早期自然流產(chǎn)婦女血清25(OH)D含量明顯低于正常早期妊娠婦女[11]。在輔助生殖后妊娠的成功率方面，Ozkan等認(rèn)為卵泡液中25(OH)D水平是預(yù)測輔助生殖后成功妊娠的一個獨(dú)立指標(biāo)，而卵泡液中25(OH)D水平與血清25(OH)D水平高度相關(guān)[12]。卵泡液中25(OH)D濃度較低，成熟卵母細(xì)胞更可能產(chǎn)生高質(zhì)量的胚胎并且與更高的妊娠率和分娩率相關(guān)，但另一方面，血清維生素D濃度低與高流產(chǎn)率相關(guān)[13]。另有2篇報道未發(fā)現(xiàn)母體血清25(OH)D缺乏與早期自然流產(chǎn)相關(guān)[14-15]。但有一篇研究發(fā)現(xiàn)妊娠早期嚴(yán)重維生素D缺乏(<20 ng/mL)增加了早期自然流產(chǎn)的風(fēng)險(RR=2.24,95%CI1.15～4.37)[16]。結(jié)果不一致的原因，也許源于研究方法的不同或研究人群的差異，比如母親的年齡、妊娠年齡、維生素D缺乏的程度等。進(jìn)一步進(jìn)行維生素D補(bǔ)充的隊列和干預(yù)研究也許可以證實維生素D缺乏與自然流產(chǎn)的關(guān)系并發(fā)現(xiàn)維生素D對自然流產(chǎn)的潛在治療作用。

3.維生素D致早期自然流產(chǎn)的機(jī)制:25羥基維生素D-1α羥化酶(25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase，CYP27B1)和VDR在母胎界面蛻膜和滋養(yǎng)層細(xì)胞中的表達(dá)以及在自然流產(chǎn)婦女母胎界面表達(dá)的降低，說明維生素D在胎盤的生理功能中發(fā)揮著重要作用[5,17]。在母胎界面的蛻膜，維生素D調(diào)節(jié)著與胚胎植入、促進(jìn)免疫抑制及誘導(dǎo)蛻膜化的基因；在絨毛的合體滋養(yǎng)層，維生素D促進(jìn)抗炎和抗遷移功能，并調(diào)節(jié)人絨毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)，人胎盤泌乳素(human placental lactogen，hPL)，雌二醇和黃體酮的產(chǎn)生，1,25(OH)2D通過cAMP/PKA介導(dǎo)的信號通路刺激hCG表達(dá)和分泌，hCG是滋養(yǎng)細(xì)胞運(yùn)動和侵襲的重要調(diào)節(jié)劑。在細(xì)胞滋養(yǎng)層，維生素D促進(jìn)了抗菌/抗炎反應(yīng)；在侵襲性絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞，維生素D促進(jìn)了絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵入以及抗菌/抗炎反應(yīng)；在子宮內(nèi)膜，維生素D調(diào)節(jié)著內(nèi)膜細(xì)胞的增殖[18]。因此，維生素D可能在胚胎形成的過程、胎盤的植入和發(fā)育過程中發(fā)揮更重要的作用。動物實驗就顯示維生素D能夠通過其抗炎作用保護(hù)小鼠免受脂多糖(lopopolysaccharide,LPS)引起的早期流產(chǎn)，維生素D灌注小鼠可以激活子宮蛻膜VDR核表達(dá)，抑制蛻膜中LPS引起的NF-κB p65核易位，達(dá)到減輕炎癥反應(yīng)，減低流產(chǎn)的目的[19]。

4.維生素D在母胎界面的免疫調(diào)節(jié)：維生素D被認(rèn)為是一種新的免疫系統(tǒng)的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)因子，主要在巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)及胸腺細(xì)胞中發(fā)揮作用[20]。維生素D還參與調(diào)節(jié)抗菌肽以及趨化因子和細(xì)胞因子分泌物的表達(dá)，并與免疫細(xì)胞的分化、突變和功能有關(guān)[21]。因此，維生素D參與機(jī)體非特異性免疫和特異性免疫應(yīng)答。

正常足月胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)1,25-(OH)2D3抑制了TNF-α、IFN-γ和IL-6的表達(dá)，而TNF-α對HCG的產(chǎn)生和合成有抑制作用[22]；同樣，母胎界面蛻膜細(xì)胞經(jīng)1,25-(OH)2D3處理后也明顯降低了Th1細(xì)胞因子的合成，諸如集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)、TNF-α和IL-6[23]。正常小鼠經(jīng)LPS注射后，VDR及CYP27B1表達(dá)分別增加了6倍和4倍，敲除VDR及CYP27B1基因后，胎盤IFN-γ表達(dá)較未敲除小鼠明顯增高，IL-10表達(dá)較未敲除小鼠明顯降低，LPS處理VDR-/-及CYP27B1-/-小鼠，胎盤IFN-γ和IL-10表達(dá)較VDR+/+及CYP27B1+/+小鼠明顯增加，野生型小鼠經(jīng)25-(OH)D處理后明顯抑制了IL-6的表達(dá)[24]。由此可見，維生素D有助于母胎界面免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使妊娠朝向有益的方向發(fā)展。母體維生素D營養(yǎng)狀況也直接調(diào)節(jié)著母體血清及臍血中Tregs細(xì)胞數(shù)量以及FOXP3基因mRNA表達(dá)，25(OH)D3缺乏的妊娠婦女血清及臍血中Tregs細(xì)胞數(shù)量相比較25(OH)D3充足的婦女明顯降低，F(xiàn)OXP3基因mRNA表達(dá)也明顯降低[25]，而在自然流產(chǎn)的患者中Tregs細(xì)胞數(shù)量明顯降低，認(rèn)為其是妊娠成功必需的因子。有學(xué)者對自然流產(chǎn)患者的子宮內(nèi)膜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)用1,25-(OH)2D3處理正常子宮內(nèi)膜細(xì)胞，IFN-γ含量沒有明顯改變，但用1,25-(OH)2D3處理復(fù)發(fā)性自然流產(chǎn)婦女子宮內(nèi)膜細(xì)胞后，IFN-γ分泌明顯受到抑制，同時明顯降低了IFN-γ/IL-10的比例，預(yù)示著維生素D3對控制免疫介導(dǎo)的妊娠失敗的治療作用[26]。有關(guān)維生素D導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局的機(jī)制研究，除上述以外，還集中在維生素D靶基因的研究，如溶質(zhì)載體(solute carrier，SLC)基因超家族。

二、SLC基因與自然流產(chǎn)

1.SLC基因超家族：SLC基因超家族又稱為溶質(zhì)載體超家族，編碼多種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，其編碼的蛋白廣泛存在于組織細(xì)胞中，若SLC基因發(fā)生基因突變或表達(dá)產(chǎn)物異常，會影響細(xì)胞間物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而引起多種疾病。SLC37家族包含4種糖磷酸交換蛋白(sugar-phosphate exchange protein，SPX)，SLCA1(SPX1)，SLCA2(SPX2)，SLCA3(SPX3)，SLCA4(SPX4)，這些蛋白均表達(dá)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上[27]。上述蛋白被納入SLC37家族是基于與細(xì)菌有機(jī)磷酸酯/磷酸反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的同源性序列，是主要易化因子超家族(major facilitator superfamily，MFS)成員[28]。MFS超家族蛋白可以轉(zhuǎn)運(yùn)單糖、多糖、氨基酸、多肽、維生素、輔酶因子、堿基、藥物分子等眾多小分子。

SLC37A1的表達(dá)水平被發(fā)現(xiàn)乳腺癌有關(guān)，雌激素受體陰性的SkBr3乳腺癌細(xì)胞，表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)激活了SLC37A1啟動子區(qū)，上調(diào)了SLC37A1 mRNA的表達(dá)，同樣的機(jī)制也表現(xiàn)在雌激素受體陽性的子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中[29]。SLC37A2在鼠類的肝臟、腎臟、腸以及胰腺中均有表達(dá)，但在脾、胸腺以及巨噬細(xì)胞中SLC37A2的轉(zhuǎn)錄受到限制。同SLC37A4相比SLC37A2在中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的表達(dá)水平較高。人THP-1單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化時SLC37A2表達(dá)水平顯著增高，但尚未有研究證實SLC37A2是否在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用。實驗發(fā)現(xiàn)，SLC37A2并不能作為可以維持血液和中性粒細(xì)胞中血糖穩(wěn)定的G6PT，但可以在中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中作為生物轉(zhuǎn)運(yùn)體發(fā)揮作用[30]。SLC37A3了解的內(nèi)容較少，其并不具備G6P反向轉(zhuǎn)運(yùn)體的功能，但較其他SLC37家族成員其在胰腺和中性粒細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著增高。SLC37A4也稱為G6PT，是SLC37家族中最先了解其功能及表達(dá)產(chǎn)物的基因。人SLC37A4基因有兩種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，G6PT和變異的G6PT(vG6PT)，兩種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物均能促進(jìn)G6P吸收，但目前大多數(shù)實驗使用的是G6PT而非vG6PT[31]。

2.SLC37A2與維生素D：生物體內(nèi)數(shù)千個VDR結(jié)合位點(diǎn)與數(shù)百個1α，25(OH)2D的靶基因之間的關(guān)系仍未揭曉。近來有研究發(fā)現(xiàn)，SLC37A2是維生素D受體的靶基因之一。維生素D的代謝產(chǎn)物1α，25(OH)2D能通過與轉(zhuǎn)錄因子VDR結(jié)合影響基因調(diào)控，其中在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中，人SLC37A2基因包含一個保守的VDR結(jié)合位點(diǎn)允許上述調(diào)節(jié)發(fā)生，然而只有在單核細(xì)胞中SLC37A2基因才作為早期應(yīng)答的靶基因發(fā)揮相應(yīng)功能，才能在造血系統(tǒng)中作為反映維生素D水平的生物標(biāo)記物[32]。除此之外，在人外周血單核細(xì)胞細(xì)胞中，伴隨著循環(huán)中維生素D水平的增加，SLC37A2基因轉(zhuǎn)錄水平明顯增加，Saksa等檢測了一組人群在補(bǔ)充維生素D 5個月前后，單核細(xì)胞SLC37A2基因mRNA水平從0.27增加到5.21，證明在人單核細(xì)胞維生素D3可以誘導(dǎo)SLC37A2基因轉(zhuǎn)錄水平的變化[31]。在奶牛的流產(chǎn)胚胎中發(fā)現(xiàn)SLC37A2純合子突變(g.28879810C>T)，這種突變被認(rèn)為會導(dǎo)致終止密碼子提前出現(xiàn)，嚴(yán)重?fù)p傷蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，與胚胎死亡有著密切聯(lián)系[33]。還有研究發(fā)現(xiàn)，這種能夠?qū)е屡咛ニ劳龅幕蛲蛔兣c雌性奶牛不孕的發(fā)生率增高有關(guān)[34]。最近發(fā)現(xiàn)SLC37A2還是PR ser294孕激素受體的靶基因，PR ser294的磷酸化在乳腺癌的發(fā)展進(jìn)程中十分常見，其活化與乳腺浸潤性小葉癌密切相關(guān)[35]。

SLC37A2基因攜帶一個VDR結(jié)合位點(diǎn)，因此，其可能參與多種與維生素D有關(guān)的生物代謝途徑，例如調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣磷平衡、細(xì)胞內(nèi)代謝以及主動免疫和被動免疫，胚胎的死亡可能與這些代謝過程中發(fā)生損傷有關(guān)。已有研究發(fā)現(xiàn)SLC37A2基因的純合子突變與奶牛胚胎死亡有關(guān)，但SLC37A2基因與人流產(chǎn)是否有關(guān)有待研究。