早發(fā)型子癇前期內皮細胞損傷機制的研究進展

季燕雯，陳先俠，王海霞，盧曉倩，孫嘉敏

子癇前期(preeclampsia, PE)是妊娠期高血壓的特殊類型，主要特征為妊娠20周后出現(xiàn)高血壓、蛋白尿和水腫，而分娩后血壓恢復正常，嚴重影響母嬰健康,是導致孕產婦和圍生兒死亡的主要因素。妊娠34周前發(fā)病的子癇一般稱早發(fā)型PE，目前確切機制不明，分娩是其唯一治愈手段。故本文對早發(fā)型PE血管內皮細胞的損傷機制進行綜述，以深入了解該病，為其防治提供理論依據。

1 絨毛外滋養(yǎng)層細胞(extravillous cytotrophoblasts, EVTs)入侵受損介導的內皮細胞損傷

1.1 兩步理論 已有證據表明，PE的發(fā)生發(fā)展有多種因素參與，如螺旋動脈重塑受損、氧化應激、氧調節(jié)異常等，滋養(yǎng)層細胞異常侵襲是導致螺旋動脈重塑受損的重要原因[1-2]。許多學者支持兩步理論，第一階段，EVTs入侵母體螺旋動脈造成血管重塑不良，擴張螺旋動脈并增加子宮胎盤血流量，誘發(fā)胎盤和內皮損傷；第二階段，這些受損組織釋放抗血管生成因子，如可溶性血管內皮生長因子受體1(sFlt-1)和可溶性內皮糖蛋白(sEng),誘導全身內皮功能紊亂，導致妊娠20周后高血壓和蛋白尿，在早發(fā)型PE中表現(xiàn)更明顯[3]。

1.2 自噬對EVTs的入侵作用 近年研究發(fā)現(xiàn)，胎盤自噬與PE發(fā)病機制有關[4-5]。自噬是細胞成分自我降解的過程，其中雙膜自噬體隔離細胞器并和溶酶體融合，使溶酶體酶消化內容物，通過這個機制，細胞可在饑餓或低氧等應激條件下存活。正常妊娠胎盤發(fā)育早期，存在生理性胎盤缺氧復氧，自噬對維持細胞生物能量中合成代謝和分解代謝平衡至關重要。在饑餓條件下，哺乳動物西羅莫司靶蛋白C1(mTORC1)被抑制，釋放mTORC1-自噬激活激酶(ULK)復合物，游離ULK復合物誘導自噬。研究發(fā)現(xiàn)，自噬對低氧狀況下EVTs入侵和血管重塑必不可少,缺氧誘導因子(HIF)1在誘導自噬中起重要作用，缺氧穩(wěn)定HIF1α蛋白質并激活BNIP3，BNIP3釋放Bcl-1和Bcl-2復合物，然后游離Bcl-2抑制PI3激酶，導致自噬激活[6]。缺氧導致p53活性顯著增強并導致細胞滋養(yǎng)細胞凋亡。與正常妊娠孕婦相比，來自PE孕婦培養(yǎng)的人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cells， HUVECs)生長被顯著抑制，伴隨G1停滯和凋亡增加，原因為p53蛋白表達上調，誘導G1停滯，隨后上調p21表達，并下調細胞周期蛋白E表達和CDK2-cyclin E復合物；另一方面，p53的上調也激活了Bax基因并抑制Bcl-2和BIRC5基因表達，導致Bax/Bcl-2比率增加并隨后激活半胱天冬酶級聯(lián)反應，最終導致凋亡機制的啟動[7]。Bildirici等[8]提出自噬是在營養(yǎng)缺乏期間被激活的一種生存機制，認為在早發(fā)型PE患者中，胎盤缺氧復氧轉變機制異常，細胞處于持續(xù)的缺氧微環(huán)境中，細胞發(fā)生氧化應激，引起滋養(yǎng)層細胞和血管內皮細胞自噬活性增加，而細胞發(fā)生過度自噬導致細胞功能受損，甚至自噬性死亡增加，最終導致滋養(yǎng)層細胞侵襲不足，子宮螺旋動脈重塑不全、胎盤淺著床，胎盤出現(xiàn)缺血、缺氧等病理生理改變，誘發(fā)一系列PE臨床表現(xiàn)。但自噬調節(jié)滋養(yǎng)層細胞侵襲能力及內皮細胞成管能力的具體機制還需繼續(xù)研究。sEng抑制缺氧條件下EVTs自噬導致血管重塑失敗，在20%O2條件下，sEng不影響EVTs侵襲和血管重塑，在2%O2條件下，sEng抑制細胞侵襲EVTs,在8%O2條件下sEng減少血管重塑[9]。Pan等[10]研究發(fā)現(xiàn)早發(fā)型PE組的自噬水平與晚發(fā)型PE組比較差異有顯著統(tǒng)計學意義，而晚發(fā)型與正常組之間無差異，證實了自噬在早發(fā)型PE發(fā)病機制中的意義。

2 氧化應激與抗血管生成因子對內皮細胞的作用

子宮動脈血流減少，子宮胎盤灌注不足，導致胎盤缺血缺氧，胎盤釋放生物活性因子(如抗血管生成因子)增多導致母體血管功能障礙。這些抗血管生成因子包括sFlt-1、sEng、纖溶酶原激活物抑制劑1、生長因子抑制劑、炎性細胞因子、活性氧(ROS)或超氧陰離子、缺氧誘導因子和血管緊張素(Ang)Ⅱ抗體受體。目前氧化應激、sFlt-1和炎性細胞因子與早發(fā)型PE關系較為緊密。

2.1 氧化應激介導的內皮細胞損傷 胎盤局部過度氧化應激可能損害胎盤滋養(yǎng)層細胞的生物學功能，因而損傷子宮螺旋動脈的生理重塑，導致胎盤淺著床、內皮細胞損傷并最終導致PE 。

2.1.1 Gadd45α：生長停滯和DNA損傷誘導Gadd45α表達，Gadd45α是Gadd45家族一個關鍵成員[11]。氧化應激可能通過激活p38MAPK信號傳導誘導Gadd45α過表達來影響基質金屬蛋白酶活性，以影響滋養(yǎng)層細胞的侵襲，并增加sFlt-1和sEng的分泌，參與PE的發(fā)生發(fā)展[12]。體外HUVECs研究發(fā)現(xiàn)，Gadd45α敲除或p38抑制劑在低氧/復氧暴露的HUVECs中通過抑制氧化應激提供保護作用，抑制細胞凋亡，促進血管生成。Li等[12]采用siRNA沉默Gadd45α基因通過抑制p38MAPK信號傳導減少細胞凋亡、增加細胞遷移來減輕氧化應激，提示Gadd45α可作為治療PE的新靶點。

2.1.2 ROS：胎盤缺氧時釋放大量ROS，ROS是超氧化物陰離子，其作為細胞信號級聯(lián)中的第二信使激活了許多氧化還原敏感信號通路，包括核因子κB(NF-κB)。ROS可引起全身炎性反應，誘導滋養(yǎng)層細胞的凋亡從而影響滋養(yǎng)層細胞的浸潤能力，還可引起內皮源性舒張因子一氧化氮的失活，使血管舒張不良，內皮功能障礙，最終導致妊娠期高血壓。2009年Leeper等[13]發(fā)現(xiàn)Apelin/APJ是血管氧化應激的調節(jié)因子，發(fā)現(xiàn)Apelin能抑制脂肪細胞中ROS的產生和釋放，并減輕心肌細胞的氧化應激。相反，也有研究發(fā)現(xiàn)Apelin-13可促進血管平滑肌細胞中ROS的產生，Apelin可能通過調節(jié)NOX4-AngⅡ途徑來升高血壓[14]。

2.1.3 長鏈脂肪酸氧化：長鏈脂肪酸氧化可通過氧化應激和炎性內皮細胞損傷參與PE的發(fā)病。Ding等[15]研究表明，嚴重早發(fā)型PE患者胎盤組織中長鏈脂肪酸氧化酶(LCHAD)表達減少，而晚發(fā)型PE患者與對照組間LCHAD表達無顯著差異。游離脂肪酸(FFA)會導致氧化應激，脂肪細胞可通過分泌炎性細胞因子激活血管內皮細胞復制NF-κB信號通路，導致內皮細胞損傷。激活的NF-κB調節(jié)腫瘤壞死因子α(TNF-α)、細胞間黏附分子1(ICAM-1)和其他炎癥因子的轉錄，F(xiàn)FA與NF-κB信號通路可能存在正反饋關系。NF-κB與PE患者外周血單核細胞中DNA結合能力高于正常妊娠者，提示NF-κB在PE單核細胞中顯著激活，F(xiàn)FA和炎性反應相互促進形成惡性循環(huán)，最終導致細胞損傷。Qiao和Sun[16]發(fā)現(xiàn)后續(xù)發(fā)展為PE的婦女在第一次產檢時血漿脂肪酸結合蛋白4(FABP4)濃度明顯高于未發(fā)生PE的婦女。FABP4血漿濃度每增加1單位，PE發(fā)生風險升高4%～8%，并認為其可獨立預測PE。還有研究指出PE患者妊娠早期血清脂質氧化終產物丙二醛濃度升高，可與其他早期標志物聯(lián)合預測PE的發(fā)生[17]。因此，氧化應激、脂質代謝和炎性內皮損傷與PE的發(fā)病密切相關。

2.2 sFlt-1介導的內皮細胞損傷

2.2.1 sFlt-1導致母體廣泛的內皮功能障礙：sFlt-1是血管內皮生長因子(VEGF)和胎盤生長因子 (PIGF)受體的可溶形式。PIGF與VEGF具有約50%的同源性，作用于兩個血管內皮生長因子家族受體，即存在于血管內皮細胞上[sFlt-1和含有激酶插入區(qū)的受體(KDR)]。KDR負責VEGF在內皮細胞上的作用，而sFlt-1似乎不直接參與血管生成。sFlt-1充當血管生成的負調節(jié)劑，隔離細胞外VEGF。VEGF與sFlt-1和KDR受體結合，PIGF以高親和力與sFlt-1受體結合，PIGF通過從sFlt-1受體中置換VEGF，使其能夠結合活性KDR受體[18]。

2.2.2 sFlt-1基因表達受氧濃度調控：缺氧導致sFlt-1基因上調使得sFlt-1產生。PE患者子宮血管重塑異常，胎盤缺氧狀態(tài)釋放大量sFlt-1進入母體循環(huán)，過表達的sFlt-1通過胎盤向母體循環(huán)遷移并抑制VEGF和PIGF的產生，導致主動脈內皮功能障礙[19]。sFlt-1在母體循環(huán)中與游離的VEGF和PIGF結合，從而降低其膜受體的生物利用度,抑制VEGF和PIGF對母體內皮細胞和足細胞的作用。胎盤缺氧誘導胎盤蛻膜中自由基和HIF-1α的產生。PE婦女HIF-1α過表達可上調sFlt-1，引起血管收縮，重塑不足[20]。

2.2.3 sFlt-1/PIGF比率反映循環(huán)血管生成平衡并與疾病嚴重程度相關：Zeisler等[21]開展的一個大型前瞻性多中心研究提示，在無PE情況下,sFlt-1/PIGF<38的女性，至少1周(陰性預測值99.3%)的測試時間內可能不會發(fā)展為PE；相反，有超過85%的sFlt-1/PIGF>38的孕婦很有可能患有PE；sFlt-1和sEng是預測PE的最有力指標，可導致PE中螺旋動脈重塑不足和胎盤血管床發(fā)育畸形。此外，血清sFlt-1可能預測妊娠12周前的PE。Caillon等[22]證明早發(fā)型PE患者在發(fā)病前第1周sFlt-1/PIGF比率陽性預測值為21%，在第4周為18%，認為此比率可用于早發(fā)型PE的常規(guī)管理，避免不適當?shù)淖≡褐委煟哂酗@著的經濟效益。

2.3 炎性反應介導的內皮細胞損傷 PE是多種原因導致母體產生過度炎性反應的結果。胚胎對于母體來說是半移植物，著床時必然會發(fā)生局部炎性反應，過度應答則可導致內皮功能紊亂，釋放炎癥因子，引發(fā)PE[23]。在健康孕婦中，炎癥細胞因子的分泌可調節(jié)免疫和炎性反應，而PE患者發(fā)生炎性反應可導致白細胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-8、IL-17、IL-22、TNF-α等炎癥細胞因子的釋放增加。

2.3.1 IL-11：IL-11是IL-6家族細胞因子,該家族共享一個輔助信號分子。Winship等[24]指出IL-11在妊娠早期胚胎植入和子宮內膜基質細胞蛻膜化過程中起重要作用，其在女性生殖道中是一種多效的信號傳導細胞因子，能調節(jié)細胞周期，對胎盤發(fā)育至關重要。最近IL-11已被證明有助于胎盤的調節(jié)，并導致PE的發(fā)生[25]。Winship和Dimitriadis[26]研究證明，IL-11通過JAK/STAT3途徑調節(jié)滋養(yǎng)層細胞遷移和入侵，并經STAT3的IL-11信號傳導途徑上調滋養(yǎng)層細胞衍生因子，從而抑制其侵襲性。最近有研究證實，IL-11可能通過STAT3在小鼠胎盤和蛻膜中起作用，并認為IL-11升高損害了子宮自然殺傷細胞(uterus natural iller, uNK)分化和成熟[25]。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)IL-11的升高造成小鼠早產[27]。在正常妊娠或后來患PE的婦女中，妊娠頭3個月的血清IL-11水平發(fā)生量化；隨后發(fā)展為PE的婦女血清IL-11顯著增加[25]。這一發(fā)現(xiàn)意味著IL-11在PE的發(fā)生中起潛在致病作用，并為其將來作為PE預測性生物標志物奠定了基礎。Winship和Dimitriadis[25]提出IL-11在早期PE癥狀出現(xiàn)前升高，但樣本量小存在局限性。一項小鼠體內實驗表明，PE小鼠停止IL-11注射后緩解了血壓升高，但蛋白尿病情加重及小鼠胎兒體質量增加，強調了IL-11靶向治療改善PE的潛在可行性[25]。有數(shù)據表明，針對胎盤和(或)蛻膜IL-11可防止局部炎癥級聯(lián)反應發(fā)生并恢復胎盤功能，但需對大批婦女進行進一步的研究，以確定IL-11作為PE血清預測性生物標志物的臨床價值[26]。

2.3.2 IL-22：研究發(fā)現(xiàn)，PE母親和新生兒臍帶血中IL-22濃度高于健康孕婦，發(fā)生炎性反應后，IL-22大量釋放，并且IL-22受體表達導致信號通路的激活，IL-22與其受體結合激活JAK1和Tyk2，后者通過絲氨酸和酪氨酸在STAT1,3和5中的磷酸化作用觸發(fā)多種細胞內途徑，最終保持免疫穩(wěn)態(tài)[27]。因此，IL-22在PE發(fā)病中也起著至關重要的作用。

3 免疫與血管內皮細胞損傷

3.1 NK細胞介導的內皮細胞損傷 在針對腫瘤及異體移植的研究中發(fā)現(xiàn),活化的NK細胞可識別血管內皮細胞表面配體,緊密黏附于血管內皮細胞,引起內皮細胞功能改變,血管通透性增強[27]。有研究表明,在PE中NK細胞活性增強，可能通過LFA-1/ICAM-1、VLA-4/VCAM-1通路與血管內皮細胞發(fā)生黏附及相互作用，進而參與PE血管內皮細胞損傷[28]。近年來，妊娠婦女uNK成為研究熱點[29-30]。uNK是母胎界面最豐富的免疫細胞類型，在人和小鼠中都含有70%的蛻膜白細胞，研究表明 uNK是子宮螺旋動脈重塑和介導母體-胎兒免疫耐受所必需的[31]。在母胎界面，uNK在人類白細胞抗原異常激活下毒性增強，且使EVTs入侵不足及子宮螺旋動脈重塑異常,致使血管內皮細胞受損，最終導致妊娠早期PE的發(fā)生[32]。還有研究表明，蛻膜uNK能分泌大量的細胞因子，如粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、干擾素、生長刺激因子1、腫瘤壞死因子等。干擾素-γ、干擾素-α 具有促進組織滋養(yǎng)葉細胞遷移作用，引起胎盤淺著床、螺旋動脈重塑受阻，誘發(fā)病理妊娠，進一步導致血管內皮功能障礙[33]。雖然NK細胞可誘發(fā)PE，但是其與PE病情嚴重程度、起始時間關系尚不明確，進一步對uNK進行研究將可能成為治療PE的新方向[33]。

3.2 調節(jié)性T細胞(regulatory T cell, Treg)介導的內皮細胞損傷 Treg細胞分為胸腺Treg細胞和胸腺外Treg細胞，在TGF-β存在下刺激天然CD4+ T細胞表達[34]。 胸腺Treg細胞占Treg細胞的70%，而胸腺外Treg細胞占30%。Samstein等[35]報道胸腺外Treg細胞在維持妊娠中起重要作用，sEng可通過競爭性結合TGF-β受體抑制TGF-β活性，推測sEng擾亂了胸腺外Treg細胞的分化，導致母體對胎兒的耐受性降低。Treg細胞的重要作用之一是調節(jié)炎癥，這種炎癥誘導Th1型免疫改變，隨后誘導排斥，抑制Treg細胞功能從而導致內皮功能障礙。Wang等[36]通過基因研究指出，siRNA可介導Th1和Th17細胞轉錄因子的下調，促進CD4+ T細胞亞群免疫平衡、改善PE局部和全身炎性反應，緩解內皮細胞損傷程度，為早發(fā)型PE治療提供新思路。

綜上,PE孕婦胎盤灌注不足導致胎盤缺血缺氧，細胞處于持續(xù)的氧化應激狀態(tài)，引起細胞自噬活性增加，造成滋養(yǎng)層細胞功能受損；與此同時，血管內毒性物質和炎性介質的增多使得相應血管舒張功能降低，引起血管內皮細胞活性因子的釋放，導致內皮細胞損傷和(或)功能障礙。對這些損傷因子及其作用機制的深入研究有助于PE的檢測、預防和治療,有利于緩解PE孕婦的癥狀,改善胎盤和全身組織器官灌注,降低PE母嬰病死率。