TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病關系的研究進展

趙智瑞 易建平 陳寶麗 李桂榮 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

·綜述與講座·

TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病關系的研究進展

趙智瑞 易建平 陳寶麗 李桂榮 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

高血壓；妊娠性；轉化生長因子-β1；半胱氨酸蛋白61；結締組織生長因子

妊娠期高血壓疾病(HDCP)是目前產科醫生面臨的比較棘手的問題之一，是造成孕產婦和圍產兒病死率高的主要原因[1]。多數病例在妊娠期出現一過性高血壓、蛋白尿和水腫等癥狀，可伴有全身所臟器的損傷。一般發病時間多在妊娠20周以后，妊娠結束后臨床癥狀可顯著改善甚至恢復正常。該病的病因及發病機制尚未闡明。目前可以得知，多種因素參與了HDCP的發生發展過程，其中胎盤淺著床學說是目前比較公認的病因假說[2]。“胎盤淺著床” 即子宮螺旋小動脈生理重鑄過程發生障礙，導致胎盤的供血，供氧不足，從而釋放各種的細胞毒性物質和炎性介質，導致血管內皮受損，血管痙攣，進而引發了HDCP的各種臨床表現。因此可以認定HDCP的發病源頭在于胎盤形成缺陷。在各種細胞毒性物質中，轉化生長因子-β1(TGF-β1)、富含半胱氨酸蛋白61(Cyr61)、結締組織生長因子(CTGF)在HDCP的發病過程中起著重要的作用。

1 TGF-β1、Cyr61、CTGF的生物學特性

1.1 TGF-β1的生物學特性 TGF-β1是一種分子量為25 kD的多功能細胞因子，由兩條相同的各含有112個氨基酸的亞單位肽鏈通過二硫鍵相連結形成的聚體。依據其化學結構和功能的不同，可將TGF分為α、β 2種亞型。盡管TGF在人體內存在著β1、β2和β3 3種同分異構體，但是因為它們的氨基酸序列具有高度的同源性，所以它們所產生的生物學效應十分相似。TGF-β1的生物學效應是通過細胞膜上的特異受體介導的，其特異受體有T beta R-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三型[3]。TGF-β1是滋養細胞浸潤與分化的主要調控因子[4],以多種機制影響滋養細胞浸潤能力,影響胎盤發育,可能與妊娠期高血壓疾病有關。

1.2 Cyr61的生物學特性 Cyr61是一種肝素綁定的富含半胱氨酸的分泌性多肽，最初是由O’Brien等[5]從Balb/c3T3成纖維細胞的cDNA文庫中通過差異雜交的方式篩選獲得，人類Cyr61(hCyr61)基因位于染色體1p22-p31[6]，含有5個外顯因子和4個內含子。其mRNA長2025 bp，編碼區位于219-1364 nt,Cyr61相對分子質量為42 kD，由381個氨基酸組成，富含半胱氨酸,其中的38個(10%)半胱氨酸高度保守。Cyr61表達通過TGF-β誘導，但它的啟動子缺乏在CTGF啟動子上發現的TGF-β效應元件[7]。有研究報道,其在妊娠期間表達豐富,但是在HDCP患者的胎盤和外周血清中表達顯著下降[8]。動物研究表明,敲除小鼠的Cyr61基因，發現胎盤和胚胎血管發育形成減少且難以網絡化，是導致胚胎死亡的主要原因，這與HDCP的病理生理相似，提示Cyr61可能與HDCP發病機制有關[9]。

1.3 CTGF的生物學特性 CTGF是近年來新發現的由349個氨基酸組成的相對分子質量為36-38kD的富含半胱氨酸的分泌肽[10]，CTGF的5個外顯子分別編碼一個信號肽和4個主要的蛋白結構區:von Willebrand 因子C型重復、胰島素樣生長因子(IGF)結合蛋白區、生長因子半胱氨酸群以及血小板反應蛋白Ⅰ型重復[11]。最早在人臍靜脈內皮細胞中發現[12]，CTGF基因定位于染色體6q23.1,與c-myb相鄰。它在成年哺乳動物心、腦、腎、肺、肝及胎盤中均有表達，CTGF通過與細胞表面和細胞外基質(ECM)結合而發生作用[13]。研究表明，TGF-β在誘導CTGF表達方面所起的作用是十分重要的，并且得到了研究HDCP病因方面學者的肯定和認可，從基因分子水平研究上發現CTGF啟動子上有一個特殊的TGF-β應答元件,TGF-β主要通過細胞膜上的PKC、SMAD3/SMAD4依賴途徑和Ras/MEK/ERK信號轉導途徑等3條途徑誘導細胞中CTGF表達，從而分泌到細胞外發揮其生物學效應[14]。

2 TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病的關系

在正常妊娠情況下，滋養細胞侵襲血管平滑肌細胞和內皮細胞，形成具有血流量高，抵抗力低的血管，以保障胎盤和胚胎血管的供氧和供血充足，有利于胚胎的發育。病理產科學的胎盤組織學研究發現，HDCP患者的胎盤中存在著滋養細胞的淺著床和子宮螺旋動脈的重塑障礙，因此“胎盤淺著床學說”從一定意義上可以解釋HDCP的發病，并作為其可能機制之一引領疾病的研究。

2.1 TGF-β1與妊娠期高血壓疾病的關系 TGF-β1是一種具有多種功能的生長因子,通過與細胞膜受體結合而產生一系列生物效應。其在妊娠方面發揮的生物學作用為:促進ECM的表達和抑制其降解,同時對細胞的形態發生、增殖和分化過程起著重要作用，有利于胚胎發育和細胞修復[15]。有學者從病理學方面研究TGF-β1與HDCP的關系時發現[16]，HDCP患者的胎盤血管存在重鑄障礙，滋養細胞侵入過淺，究其原因為滋養細胞功能異常造成的。滋養層細胞浸潤子宮螺旋動脈的關鍵酶是細胞滋養細胞分泌的基質金屬蛋白酶(MMP) 和尿激酶纖維蛋白溶酶原激活劑(PA),蛻膜和滋養細胞中的TGF-β1可誘導滋養細胞及蛻膜細胞產生MMP抑制因子(TIMP)和纖溶酶原激活抑制因子(PAI),進而抑制了MMP和PA的活性,導致滋養細胞淺植入。TGF-β1還可通過子宮內膜基質細胞胰島素樣生長結合蛋白(IGFBP) 來抑制基質細胞的增殖。總之，過度表達的TGF-β1 及其受體抑制滋養細胞遷移浸潤，導致的滋養細胞淺植入和不正常的子宮胎盤血管抵抗在HDCP的發生發展中有重要的作用。

2.2 Cyr61與妊娠期高血壓疾病的關系 Cyr61是分泌性肝素連接蛋白，具有明顯的促有絲分裂原性和趨化性,能刺激細胞增殖等過程[17]。實驗表明，Cyr61在HDCP患者的胎盤和外周血清中表達顯著降低，Cyr61的降低對滋養層的功能產生影響，在血管重塑過程中起到一定作用[8]。VEGF的促血管形成并維持內皮細胞的存活能力和ECM的合成及降解失衡在妊娠期高血壓疾病發病中的作用已得到證實[18]，Cyr61可以促進VEGF的表達，若Cyr61表達下降時可以使VEGF生成減少；同時對于細胞外基質的合成及降解也會出現障礙,從這兩方面調節出現障礙，從而引起了HDCP的發病。Cyr61的表達下降引起的胎盤血管重塑障礙導致HDCP患者的胎盤慢性缺氧，而HDCP的胎盤慢性缺氧反過來可以導致Cyr61mRNA和蛋白表達下調,因此Cyr61的表達下降與HDCP的關系可以通過這正反兩方面的研究得到更嚴謹的證實，Cyr61的下降和胎盤的缺氧相互作用，互為促進發病的條件，血清中Cyr61濃度的下降和胎盤的缺氧二者之間何者為先發因素尚待進一步的研究證實。免疫組化研究實驗證明，在敲除Cyr6l基因的胎鼠中發現有致死性的血管生成障礙，多數死亡原因系胎盤的血管生成減少和血管發育不良而導致的[9]，說明Cyr61是一種重要的血管生成調控因子。Cyr6l參與胎盤和子宮蛻膜局部的血管形成，可大量表達于絨毛外滋養層細胞。一旦Cyr61下調，將導致胎盤血管生成障礙，而胎盤血管生成異常又與HDCP的發病密切相關。目前國內采用克隆技術制備了特異性較高的兔抗人Cyr61抗體，由于Cyr61d的蛋白化學結構中含有多個二硫鍵，因此在蛋白表達時不容易獲得具有生物活性的可溶性蛋白。盡管在此研究中獲得的Cyr61蛋白為蛋白包涵體，但是這一突破性的研究仍舊有望在臨床大規模檢測HDCP患者的胎盤中Cyr61蛋白，從而成為研究二者之間關系的有效而便捷的工具[19]。Cyr61 在正常妊娠中對外周血NK 活性主要起抑制作用,相反,當Cyr61水平顯著下降時,會導致NK 細胞的活化,推測這也可能是HDCP發病的機制之一[20]。

2.3 CTGF與妊娠期高血壓疾病的關系 CTGF是一種新發現的可刺激成纖維細胞增殖和膠原沉積的生長因子,廣泛存在于多種組織器官中。生理情況下,機體多種組織及細胞可有基礎量CTGF分泌。CTGF通過半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶3起到誘導細胞凋亡，細胞凋亡在胚胎發育過程中起一定的作用[21]；還在堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)和VEGF的活化作用下，促進細胞增生和ECM合成等作用。同樣動物研究發現，剔除小鼠的CTGF基因后發現胎鼠在胚胎發生和發育過程中出現了血管缺陷，進而導致胚胎死亡[11]，提示CTGF在胚胎形成過程中起著至關重要的作用。研究發現，HDCP患者血清中CTGF表達水平高于正常妊娠者，且其表達水平的高低與HDCP的病情程度及臨床表現有關,且與患者的蛋白尿丟失程度呈正相關[22]。體外和體內實驗結果提示,CTGF可刺激細胞增殖及ECM的合成,在腎臟中主要由臟層上皮細胞、壁層上皮細胞、系膜細胞以及腎小球和腎小管周圍的間質細胞表達[23]，因此HDCP患者的蛋白尿癥狀可能與此有關。 盡管CTGF導致胎盤損傷的具體機制尚未得到明確的解釋，諸多的研究結果亦是通過動物實驗得出的結論，畢竟哺乳動物之間存在種族差異，但是TGF-β可調節CTGF轉錄水平的表達,也已證實TGF-β與胎盤損傷有關。綜上分析可以看出CTGF是導致妊娠期高血壓疾病發病的原因，為研究CTGF與HDCP的關系奠定了一定的基礎。

3 TGF-β1、Cyr61和CTGF之間的關系

目前研究證實三者可引起滋養細胞侵入不足,導致HDCP的發生。TGF-β1作為Cyr61和CTGF的上游調控因子，除此之外還通過其他機制在HDCP的發病過程中發揮作用。有研究發現,在妊娠期高血壓疾病患者血清中的Cyr61表達水平降低，而CTGF的表達與之相反，同時應用統計學分析發現Cyr61和CTGF之間存在明顯的相關性[8]。TGF-β1也可以調節體內Cyr61和CTGF的表達發揮其生物學效應。另證實Cyr61和CTGF也可以通過調節細胞凋亡來參與HDCP的發生發展過程。凋亡，是細胞自主的有序的死亡，是有基因控制的，對于維持內環境的穩定具有十分重要的作用。因此凋亡在胎盤的正常發育過程中同樣具有不可替代的作用，正常胎盤的發育依賴于滋養細胞的成功的侵襲和植入，但是凋亡過度與胎盤源性疾病的發病有關。胎盤絨毛滋養細胞凋亡增加，影響了滋養細胞的侵襲及植入，干擾了胎盤的著床和螺旋小動脈的重塑過程[21]，同樣可以引起HDCP的發病。在“胎盤淺著床學說”這個巨大的網絡結構中，至于三者以及三者之間具體通過何種機制導致HDCP的發病還有待深入研究。

4 問題與展望

妊娠期高血壓疾病發病機制紛繁復雜，關于TGF-β1、Cyr61和CTGF在胎盤中的研究較多，但是有關它們三者在妊娠期孕婦血清中的研究尚未見報道。該類細胞因子在不同種類的細胞、不同的病理生理階段、體內與體外的不同實驗條件下都有著不同的作用,同時還受多種其他因子的影響，這些綜合的因素給信號通路的研究,及其在疾病治療中的應用帶來一定的困難。不同細胞因子之間的協同和拮抗作用關系是復雜的，即便是同一個體在妊娠期間的不同階段，或者不同的個體在妊娠期的同一階段，它們在血清或胎盤等組織中的含量亦有差別，目前關于檢測三者在血清中的濃度，用于早發現、早預防HDCP的發生的方法尚未應用于臨床，重要是缺乏準確的診斷標準。從目前的研究狀況看，TGF-β1、Cyr61和CTGF在心血管疾病治療方面有可能存在新的潛在治療靶點。在HDCP的發病過程中，CTGF和Cyr61作為TGF-β1的下游介質起作用,可以在研究疾病治療中作為特異性的靶位進行研究,研究開發能有效調控TGF-β1、Cyr61和CTGF表達的藥物,將會開創HDCP治療的新里程。

盡管“胎盤淺著床學說”是目前HDCP眾多病因假說中比較公認的學說，但是胎盤淺著床學說與腎素-血管緊張素系統失衡學說，基因遺傳學說等學說之間是否也存在密切的關系，單獨從某一方面研究三者與HDCP的發病關系是不全面的，爭取全方位多因素的深入分析研究妊娠期高血壓疾病的發病原因，從根本上做到早發現，早預防，早治療，提高患者的生存質量，降低剖宮產率，減輕患者的經濟負擔和精神負擔，降低孕產婦和圍產兒的發病率和病死率。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2014.02.051

063000 河北省唐山市，河北聯合大學(趙智瑞)；河北省唐山市婦幼保健院(易建平、陳寶麗、李桂榮、王燕云、左金玲)；河北唐山開灤總醫院(宋海澄、牛建清、李宏芬)

陳寶麗，063000 河北省唐山市婦幼保健院；

E-mail：baolichen2008@163.com

R 714.246

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1002-7386(2014)02-0271-04

2012-09-18)