蛻膜化缺陷在子癇前期發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

楊潔瓊，張叢，狄文

子癇前期（preeclampsia，PE）是人類特有的妊娠期高血壓疾病，嚴(yán)重影響孕產(chǎn)婦和胎兒健康[1]。雖然我國(guó)的圍生醫(yī)學(xué)技術(shù)有很大的進(jìn)步，但PE 的治療仍面臨巨大挑戰(zhàn)，主要是因?yàn)槠浒l(fā)病機(jī)制仍未明確，因此，探究其發(fā)病機(jī)制迫在眉睫。目前發(fā)現(xiàn)PE 的病因是多因素的，涉及遺傳因素、免疫因素、炎癥反應(yīng)、胎盤缺血缺氧、氧化應(yīng)激和血管內(nèi)皮損傷等方面[2]。近來越來越多的研究將焦點(diǎn)集中在蛻膜化異常上，蛻膜化是指子宮內(nèi)膜間質(zhì)成纖維細(xì)胞向分泌性蛻膜細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，為胚胎著床和胚胎發(fā)育提供所必需的營(yíng)養(yǎng)和免疫豁免基質(zhì)[3]。蛻膜細(xì)胞的功能紊亂，如增殖、分化、凋亡和糖酵解等，可導(dǎo)致蛻膜化缺陷。研究報(bào)道，蛻膜化缺陷可影響滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲及免疫保護(hù)，參與PE 的發(fā)生、發(fā)展[4]?，F(xiàn)基于國(guó)內(nèi)外已有研究，就蛻膜化異常在PE 發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述，旨在探討蛻膜化不足的分子機(jī)制，并進(jìn)一步為PE 的治療提供方向及依據(jù)。

1 蛻膜化的生理機(jī)制

子宮內(nèi)膜蛻膜化是指子宮內(nèi)膜在排卵期后為妊娠準(zhǔn)備的重塑過程，包括子宮腺體轉(zhuǎn)化為分泌期、子宮自然殺傷細(xì)胞的流入和血管重塑，而其中最明顯的變化就是子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞在形態(tài)和生化功能上的分化重塑，這種分化過程完全依賴于環(huán)磷酸腺苷（cAMP）和孕酮信號(hào)通路的驅(qū)動(dòng)[5]。人類蛻膜化不受妊娠胚胎的控制，而是起始于月經(jīng)周期的黃體中期，子宮內(nèi)膜發(fā)生一系列變化，長(zhǎng)梭形的子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞增殖分化為大而圓的蛻膜細(xì)胞，并分泌催乳素（PRL）和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白1（IGFBP1）[6]。子宮的蛻膜組織在妊娠過程中的作用非常重要，因?yàn)樵谔ケP形成前母體是靠蛻膜來供養(yǎng)胎兒，調(diào)控滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲深度及提供免疫保護(hù)[7]。成功的胚胎著床依賴于發(fā)育良好的胚胎、呈容受態(tài)的子宮內(nèi)膜及兩者間的相互作用。胚胎著床是妊娠的限速過程，其中容受性子宮內(nèi)膜至關(guān)重要，充分分化發(fā)育的蛻膜能抵抗氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和免疫排斥，最重要的是其能調(diào)節(jié)滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲，侵襲過淺可致PE，侵襲過深可致胎盤植入[8]。

2 蛻膜化缺陷與PE

胚胎著床是指具有著床能力的胚胎與接受態(tài)子宮之間建立聯(lián)系的過程[9]。胚胎著床是妊娠過程的主要限速過程，也就是說，成功妊娠需要質(zhì)量良好的胚胎與母體蛻膜之間的相互作用和協(xié)調(diào)。其中，蛻膜細(xì)胞的功能（增殖、分化、凋亡、血管發(fā)生和能量代謝等）紊亂所致的蛻膜化缺陷，嚴(yán)重影響胚胎著床和妊娠維持的正常生物學(xué)過程。除了胎盤功能障礙，蛻膜化的功能異常也可導(dǎo)致PE 的發(fā)生。

2.1 蛻膜化與細(xì)胞的增殖分化蛻膜化的過程其實(shí)是一個(gè)先增殖再分化的過程，并受到精確調(diào)控。小鼠在懷孕第5 天上皮細(xì)胞分化和凋亡，基質(zhì)細(xì)胞增生，在第5 天下午，臨近胚胎的基質(zhì)細(xì)胞停止增殖，形成初級(jí)蛻膜區(qū)；在懷孕第6 天，通過分化，初級(jí)蛻膜區(qū)完全形成，外部的基質(zhì)細(xì)胞繼續(xù)增殖再分化形成次級(jí)蛻膜區(qū)；第7 天，初級(jí)蛻膜區(qū)開始凋亡，次級(jí)蛻膜區(qū)完全形成?？梢钥闯?，在蛻膜化過程中，蛻膜細(xì)胞的增殖與分化有條不紊地按順序發(fā)生，若增殖、分化過程出現(xiàn)異常，則會(huì)影響蛻膜細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育，從而影響滋養(yǎng)層細(xì)胞對(duì)蛻膜細(xì)胞的侵襲。

研究表明，在子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞系的體外誘導(dǎo)蛻膜化過程中，敲減己糖激酶2（HK2）和己糖激酶2假基因1（HK2P1）后，細(xì)胞計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)（CCK8 法）及胸腺嘧啶核苷類似物核酸標(biāo)記技術(shù)（Edu）表明細(xì)胞的增殖能力受到抑制，并且蛻膜的標(biāo)志分子PRL 和IGFBP1 的表達(dá)量均明顯下調(diào)，增殖受到抑制的蛻膜細(xì)胞無法準(zhǔn)確調(diào)控滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲程度，從而導(dǎo)致胎盤淺著床，誘發(fā)PE[10]。另有研究表明，核受體亞家族5 A 組成員2（NR5A2）[11]、WNT 家族成員4（WNT4）、WNT5A[12]在PE 的蛻膜組織中表達(dá)均下調(diào)，而在正常誘導(dǎo)蛻膜化的細(xì)胞中，PRL 和IGFBP1 的表達(dá)量均顯著升高，NR5A2、WNT4 和WNT5A 也顯著升高，當(dāng)用小干擾RNA 分別敲減NR5A2、WNT4 和WNT5A后，PRL 和IGFBP1 的表達(dá)量顯著降低，這表明NR5A2、WNT4 和WNT5A 的下調(diào)會(huì)抑制子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的分化，使細(xì)胞蛻膜化不足，從而導(dǎo)致PE 的發(fā)生、發(fā)展。

2.2 蛻膜化與細(xì)胞凋亡研究表明，蛻膜細(xì)胞發(fā)生凋亡可調(diào)控滋養(yǎng)層的侵襲程度，若蛻膜細(xì)胞凋亡過少，不利于胚胎滋養(yǎng)層細(xì)胞的充分侵襲；若蛻膜細(xì)胞發(fā)生充分的凋亡，胚胎滋養(yǎng)層則可充分地侵襲母體蛻膜[13]。在小鼠和大鼠等嚙齒類動(dòng)物中，最先轉(zhuǎn)化為蛻膜細(xì)胞的是靠近著床位點(diǎn)的基質(zhì)細(xì)胞，然后發(fā)生凋亡，為生長(zhǎng)發(fā)育的胚胎提供足夠的空間，故認(rèn)為凋亡在胚胎的著床過程中發(fā)揮重要作用[14]。有研究對(duì)比了正常妊娠和重度PE 蛻膜中DNA 損傷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄本4（DDIT4）的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)DDIT4 在PE 蛻膜中表達(dá)下調(diào)，在正常誘導(dǎo)蛻膜化的細(xì)胞中，凋亡發(fā)生增加，DDIT4 的表達(dá)量也增加；而當(dāng)敲低DDIT4 后，蛻膜細(xì)胞的凋亡明顯降低；該研究進(jìn)一步證明了DDIT4通過哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)通路調(diào)控蛻膜細(xì)胞的凋亡[2]。在另一項(xiàng)研究中，B 細(xì)胞淋巴瘤2（Bcl-2）/腺病毒E1B 相互作用蛋白3（BNIP3）在許多腫瘤中被認(rèn)為是凋亡調(diào)節(jié)因子，發(fā)現(xiàn)其在PE 蛻膜中表達(dá)也是下調(diào)的，BNIP3 通過mTOR/p70 核糖體蛋白S6 激酶（p70S6K）/Bcl-2 信號(hào)通路調(diào)控蛻膜細(xì)胞的凋亡，從而參與PE 的發(fā)病[15]。這些結(jié)果都提示，當(dāng)mTOR 信號(hào)通路被抑制時(shí)，蛻膜細(xì)胞凋亡減少，進(jìn)而影響PE 的胚胎滋養(yǎng)層的侵襲程度。

2.3 蛻膜化與血管發(fā)生血管發(fā)生是指在原本的血管床上形成新的血管。子宮內(nèi)膜的血管發(fā)生通過修復(fù)血管床，內(nèi)膜層增厚，螺旋動(dòng)脈生長(zhǎng)卷曲，使內(nèi)膜在排卵后表現(xiàn)出容受性。眾所周知，子宮內(nèi)膜只有在特定時(shí)期才會(huì)表現(xiàn)出對(duì)胚胎的容受性，這個(gè)時(shí)期稱為種植窗（window of implantation）[16]。所以，血管發(fā)生使得子宮內(nèi)膜在種植窗期有容受性，為胚胎著床提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）是一種促進(jìn)血管生成因子，在促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和遷移、調(diào)節(jié)微血管通透性、改善細(xì)胞外基質(zhì)等方面發(fā)揮重要作用[17]。VEGF 還通過促進(jìn)胚胎發(fā)育，改善子宮內(nèi)膜的容受性，促進(jìn)發(fā)育中的胚胎與子宮內(nèi)膜之間的相互作用，從而有助于胚胎植入的過程[18]。這與VEGF 的表達(dá)定位有關(guān)，VEGF 表達(dá)于胚胎著床的位置，有利于子宮內(nèi)膜建立毛細(xì)血管網(wǎng)，促進(jìn)胚胎著床。血管發(fā)生不僅在胚胎著床時(shí)發(fā)揮重要作用，其在胚胎植入后早期的蛻膜血管生成中也至關(guān)重要。有研究顯示，在PE 的蛻膜中，環(huán)氧合酶2（COX2）的表達(dá)量顯著降低，COX2 對(duì)正常充分蛻膜化至關(guān)重要，而VEGF 是COX2 的靶基因，因此蛻膜中的COX2 可能通過VEGF調(diào)控蛻膜化從而影響PE 的發(fā)生[19]。另外，有文獻(xiàn)報(bào)道在VEGF 的啟動(dòng)子區(qū)域有3 個(gè)SP1 的結(jié)合位點(diǎn)[20-21]。Zhang 等[22]研究表明，轉(zhuǎn)錄因子SP1 和P300在重度PE 蛻膜中是下調(diào)的，在子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞中沉默SP1 和P300 可發(fā)現(xiàn)VEGF 的表達(dá)下調(diào)，而VEGF 表達(dá)不足時(shí)，著床部位血管生成減少，這些最終可能導(dǎo)致了PE 的發(fā)生。

成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）家族中的FGF2 表達(dá)于人類子宮內(nèi)膜，在胚胎著床過程中發(fā)揮重要作用。子宮內(nèi)膜中FGF2 的表達(dá)增加子宮內(nèi)膜的血管密度，當(dāng)胚胎著床后，可放大子宮內(nèi)膜的血管生成反應(yīng)，在蛻膜基質(zhì)細(xì)胞中可觀察到FGF2 的表達(dá)，且其表達(dá)隨著妊娠時(shí)間的增加而增加，這表明FGF2 在蛻膜化中具有促進(jìn)滋養(yǎng)層侵襲及胚胎著床的作用[23]。

2.4 蛻膜化與能量代謝Warburg[24]首先觀察到，即使在有氧環(huán)境中，癌細(xì)胞仍然表現(xiàn)以“糖酵解”為主的代謝方式，這種現(xiàn)象被稱為Warburg 效應(yīng)，又稱有氧糖酵解，這也是腫瘤的標(biāo)志性表現(xiàn)之一。有氧糖酵解可以使得三磷酸腺苷（ATP）快速生成以支持細(xì)胞生長(zhǎng)，從而滿足快速生長(zhǎng)腫瘤細(xì)胞的能量需求。有研究證實(shí)，有氧糖酵解也是囊胚植入小鼠子宮后即小鼠子宮內(nèi)膜蛻膜化開始時(shí)的主要代謝方式[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)在子宮內(nèi)膜蛻膜化期間有氧糖酵解通路的相關(guān)基因被誘導(dǎo)，蛻膜細(xì)胞甚至在氧環(huán)境下也表現(xiàn)出高的糖酵解代謝方式，正如腫瘤細(xì)胞所表現(xiàn)的那樣；同理，體內(nèi)和體外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明抑制糖酵解通路會(huì)引起蛻膜化不足，在蛻膜化過程中糖酵解的速率是增加的，糖酵解的增強(qiáng)不僅提供了生物能量，而且為蛻膜化過程提供了必要的糖酵解中間產(chǎn)物，異常的糖酵解可能參與PE 的發(fā)生[26]。

在一項(xiàng)PE 剖宮產(chǎn)（3 例早發(fā)型PE，3 例晚發(fā)型PE，3 例正常對(duì)照）所取蛻膜的RNA 測(cè)序中，篩選到1 652 個(gè)差異表達(dá)的長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA），其中有氧糖酵解通路的變化引人關(guān)注，葡萄糖泵（SLC2A1）及2 個(gè)酶（HK2、PGK1）及其lncRNA（HK2P1、PGK1P1、PGK1P2）在共表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心基因中成對(duì)出現(xiàn)并下調(diào)，抑制有氧氧化，導(dǎo)致促進(jìn)Warburg 效應(yīng)的3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（PDK1）也顯著降低，提示W(wǎng)arburg 效應(yīng)可能受到嚴(yán)重的抑制[27]。在此基礎(chǔ)上Lv 等[10]研究表明，PE 患者蛻膜中的HK2 和HK2P1 明顯降低，HK2 是糖酵解的關(guān)鍵酶，HK2P1和HK2 是同源基因，HK2P1 通過競(jìng)爭(zhēng)共享的miR-6887-3p調(diào)控HK2 的表達(dá)，下調(diào)的HK2 和HK2P1 不僅抑制人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的增殖和分化，而且通過抑制糖酵解導(dǎo)致蛻膜化不足，從而可能導(dǎo)致PE 的發(fā)生。Tong 等[28]進(jìn)一步研究表明，PGK1 和PGK1P2是一對(duì)通過miR-330-5p 連接的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA，二者通過調(diào)節(jié)糖酵解通路及血管生成在人類蛻膜化中發(fā)揮重要作用，PGK1 和PGK1P2 在蛻膜組織中的缺乏引起子宮蛻膜化不足，這可能與重度PE 的發(fā)生有一定的關(guān)系。

三磷酸胞苷合成酶（CTPS）是CTP 生物合成中的限速酶，是核酸合成和細(xì)胞能量代謝所必需的，其中三磷酸尿苷（UTP）隨著谷氨酰胺和ATP 的消耗而轉(zhuǎn)化為CTP[29]。研究表明，在體外誘導(dǎo)蛻膜化過程中，CTPS 的表達(dá)與單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）信號(hào)通路的表達(dá)相反；此外，谷氨酰胺類似物或CTPS 小干擾RNA 對(duì)CTPS 的下調(diào)抑制了蛻膜過程和AMPK 信號(hào)通路；通過共免疫沉淀結(jié)合質(zhì)譜法研究其基本作用機(jī)制，結(jié)果表明CTPS 與ATPS 相互作用，并維持了蛻膜細(xì)胞第3 天ATP 的含量。然而，當(dāng)CTPS 與線粒體應(yīng)激蛋白STRESS-70 結(jié)合而不是與ATPS 結(jié)合時(shí)，誘導(dǎo)第6 天的ATP 濃度降低，因此，CTPS 通過參與能量代謝進(jìn)而影響蛻膜化，CTPS 在蛻膜化過程中的異常表達(dá)將導(dǎo)致蛻膜化異常，從而導(dǎo)致PE[30]。

3 結(jié)語(yǔ)

充分有效的蛻膜化是形成蛻膜組織、維持正常妊娠的先決條件。子宮內(nèi)膜的充分蛻膜化，為胚胎著床提供適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)支持。而蛻膜化是一個(gè)復(fù)雜的、受到精確調(diào)控的生理過程，其具體過程涉及到蛻膜細(xì)胞的增殖分化、凋亡、血管發(fā)生和能量代謝等，任何一個(gè)生理過程的功能紊亂，如增殖和分化不充分、蛻膜細(xì)胞凋亡減少、血管發(fā)生受損、糖酵解被抑制，都可導(dǎo)致蛻膜化缺陷，從而影響滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲、炎癥反應(yīng)及母體局部免疫反應(yīng)的調(diào)控，PE 就可能發(fā)生，但關(guān)于其中具體分子機(jī)制需要進(jìn)一步研究和闡述。未來的研究方向可從表觀遺傳的角度探索PE 中蛻膜化缺陷的調(diào)控機(jī)制，解鎖蛻膜化缺陷引起PE 的分子靶點(diǎn)，為該病的預(yù)測(cè)和預(yù)防提供新策略。