蛻膜化缺陷在子癇前期發病機制中的研究進展

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，嚴重影響孕產婦和胎兒健康[1]。雖然我國的圍生醫學技術有很大的進步，但PE 的治療仍面臨巨大挑戰，主要是因為其發病機制仍未明確，因此，探究其發病機制迫在眉睫。目前發現PE 的病因是多因素的，涉及遺傳因素、免疫因素、炎癥反應、胎盤缺血缺氧、氧化應激和血管內皮損傷等方面[2]。近來越來越多的研究將焦點集中在蛻膜化異常上，蛻膜化是指子宮內膜間質成纖維細胞向分泌性蛻膜細胞的轉化，為胚胎著床和胚胎發育提供所必需的營養和免疫豁免基質[3]。蛻膜細胞的功能紊亂，如增殖、分化、凋亡和糖酵解等，可導致蛻膜化缺陷。研究報道，蛻膜化缺陷可影響滋養層細胞的侵襲及免疫保護，參與PE 的發生、發展[4]。現基于國內外已有研究，就蛻膜化異常在PE 發病機制中的作用進行綜述，旨在探討蛻膜化不足的分子機制，并進一步為PE 的治療提供方向及依據。

1 蛻膜化的生理機制

子宮內膜蛻膜化是指子宮內膜在排卵期后為妊娠準備的重塑過程，包括子宮腺體轉化為分泌期、子宮自然殺傷細胞的流入和血管重塑，而其中最明顯的變化就是子宮內膜基質細胞在形態和生化功能上的分化重塑，這種分化過程完全依賴于環磷酸腺苷（cAMP）和孕酮信號通路的驅動[5]。人類蛻膜化不受妊娠胚胎的控制，而是起始于月經周期的黃體中期，子宮內膜發生一系列變化，長梭形的子宮內膜間質細胞增殖分化為大而圓的蛻膜細胞，并分泌催乳素（PRL）和胰島素樣生長因子結合蛋白1（IGFBP1）[6]。子宮的蛻膜組織在妊娠過程中的作用非常重要，因為在胎盤形成前母體是靠蛻膜來供養胎兒，調控滋養層細胞的侵襲深度及提供免疫保護[7]。成功的胚胎著床依賴于發育良好的胚胎、呈容受態的子宮內膜及兩者間的相互作用。胚胎著床是妊娠的限速過程，其中容受性子宮內膜至關重要，充分分化發育的蛻膜能抵抗氧化應激、炎癥反應和免疫排斥，最重要的是其能調節滋養層細胞的侵襲，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子宮之間建立聯系的過程[9]。胚胎著床是妊娠過程的主要限速過程，也就是說，成功妊娠需要質量良好的胚胎與母體蛻膜之間的相互作用和協調。其中，蛻膜細胞的功能（增殖、分化、凋亡、血管發生和能量代謝等）紊亂所致的蛻膜化缺陷，嚴重影響胚胎著床和妊娠維持的正常生物學過程。除了胎盤功能障礙，蛻膜化的功能異常也可導致PE 的發生。

2.1 蛻膜化與細胞的增殖分化蛻膜化的過程其實是一個先增殖再分化的過程，并受到精確調控。小鼠在懷孕第5 天上皮細胞分化和凋亡，基質細胞增生，在第5 天下午，臨近胚胎的基質細胞停止增殖，形成初級蛻膜區；在懷孕第6 天，通過分化，初級蛻膜區完全形成，外部的基質細胞繼續增殖再分化形成次級蛻膜區；第7 天，初級蛻膜區開始凋亡，次級蛻膜區完全形成。可以看出，在蛻膜化過程中，蛻膜細胞的增殖與分化有條不紊地按順序發生，若增殖、分化過程出現異常，則會影響蛻膜細胞的正常生長發育，從而影響滋養層細胞對蛻膜細胞的侵襲。

研究表明，在子宮內膜基質細胞系的體外誘導蛻膜化過程中，敲減己糖激酶2（HK2）和己糖激酶2假基因1（HK2P1）后，細胞計數實驗（CCK8 法）及胸腺嘧啶核苷類似物核酸標記技術（Edu）表明細胞的增殖能力受到抑制，并且蛻膜的標志分子PRL 和IGFBP1 的表達量均明顯下調，增殖受到抑制的蛻膜細胞無法準確調控滋養層細胞的侵襲程度，從而導致胎盤淺著床，誘發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 的蛻膜組織中表達均下調，而在正常誘導蛻膜化的細胞中，PRL 和IGFBP1 的表達量均顯著升高，NR5A2、WNT4 和WNT5A 也顯著升高，當用小干擾RNA 分別敲減NR5A2、WNT4 和WNT5A后，PRL 和IGFBP1 的表達量顯著降低，這表明NR5A2、WNT4 和WNT5A 的下調會抑制子宮內膜基質細胞的分化，使細胞蛻膜化不足，從而導致PE 的發生、發展。

2.2 蛻膜化與細胞凋亡研究表明，蛻膜細胞發生凋亡可調控滋養層的侵襲程度，若蛻膜細胞凋亡過少，不利于胚胎滋養層細胞的充分侵襲；若蛻膜細胞發生充分的凋亡，胚胎滋養層則可充分地侵襲母體蛻膜[13]。在小鼠和大鼠等嚙齒類動物中，最先轉化為蛻膜細胞的是靠近著床位點的基質細胞，然后發生凋亡，為生長發育的胚胎提供足夠的空間，故認為凋亡在胚胎的著床過程中發揮重要作用[14]。有研究對比了正常妊娠和重度PE 蛻膜中DNA 損傷誘導轉錄本4（DDIT4）的表達情況，發現DDIT4 在PE 蛻膜中表達下調，在正常誘導蛻膜化的細胞中，凋亡發生增加，DDIT4 的表達量也增加；而當敲低DDIT4 后，蛻膜細胞的凋亡明顯降低；該研究進一步證明了DDIT4通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路調控蛻膜細胞的凋亡[2]。在另一項研究中，B 細胞淋巴瘤2（Bcl-2）/腺病毒E1B 相互作用蛋白3（BNIP3）在許多腫瘤中被認為是凋亡調節因子，發現其在PE 蛻膜中表達也是下調的，BNIP3 通過mTOR/p70 核糖體蛋白S6 激酶（p70S6K）/Bcl-2 信號通路調控蛻膜細胞的凋亡，從而參與PE 的發病[15]。這些結果都提示，當mTOR 信號通路被抑制時，蛻膜細胞凋亡減少，進而影響PE 的胚胎滋養層的侵襲程度。

2.3 蛻膜化與血管發生血管發生是指在原本的血管床上形成新的血管。子宮內膜的血管發生通過修復血管床，內膜層增厚，螺旋動脈生長卷曲，使內膜在排卵后表現出容受性。眾所周知，子宮內膜只有在特定時期才會表現出對胚胎的容受性，這個時期稱為種植窗（window of implantation）[16]。所以，血管發生使得子宮內膜在種植窗期有容受性，為胚胎著床提供重要的物質基礎。

血管內皮生長因子（VEGF）是一種促進血管生成因子，在促進血管內皮細胞生長和遷移、調節微血管通透性、改善細胞外基質等方面發揮重要作用[17]。VEGF 還通過促進胚胎發育，改善子宮內膜的容受性，促進發育中的胚胎與子宮內膜之間的相互作用，從而有助于胚胎植入的過程[18]。這與VEGF 的表達定位有關，VEGF 表達于胚胎著床的位置，有利于子宮內膜建立毛細血管網，促進胚胎著床。血管發生不僅在胚胎著床時發揮重要作用，其在胚胎植入后早期的蛻膜血管生成中也至關重要。有研究顯示，在PE 的蛻膜中，環氧合酶2（COX2）的表達量顯著降低，COX2 對正常充分蛻膜化至關重要，而VEGF 是COX2 的靶基因，因此蛻膜中的COX2 可能通過VEGF調控蛻膜化從而影響PE 的發生[19]。另外，有文獻報道在VEGF 的啟動子區域有3 個SP1 的結合位點[20-21]。Zhang 等[22]研究表明，轉錄因子SP1 和P300在重度PE 蛻膜中是下調的，在子宮內膜基質細胞中沉默SP1 和P300 可發現VEGF 的表達下調，而VEGF 表達不足時，著床部位血管生成減少，這些最終可能導致了PE 的發生。

成纖維細胞生長因子（FGF）家族中的FGF2 表達于人類子宮內膜，在胚胎著床過程中發揮重要作用。子宮內膜中FGF2 的表達增加子宮內膜的血管密度，當胚胎著床后，可放大子宮內膜的血管生成反應，在蛻膜基質細胞中可觀察到FGF2 的表達，且其表達隨著妊娠時間的增加而增加，這表明FGF2 在蛻膜化中具有促進滋養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，即使在有氧環境中，癌細胞仍然表現以“糖酵解”為主的代謝方式，這種現象被稱為Warburg 效應，又稱有氧糖酵解，這也是腫瘤的標志性表現之一。有氧糖酵解可以使得三磷酸腺苷（ATP）快速生成以支持細胞生長，從而滿足快速生長腫瘤細胞的能量需求。有研究證實，有氧糖酵解也是囊胚植入小鼠子宮后即小鼠子宮內膜蛻膜化開始時的主要代謝方式[25]。另有研究發現在子宮內膜蛻膜化期間有氧糖酵解通路的相關基因被誘導，蛻膜細胞甚至在氧環境下也表現出高的糖酵解代謝方式，正如腫瘤細胞所表現的那樣；同理，體內和體外的實驗結果也表明抑制糖酵解通路會引起蛻膜化不足，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物，異常的糖酵解可能參與PE 的發生[26]。

在一項PE 剖宮產（3 例早發型PE，3 例晚發型PE，3 例正常對照）所取蛻膜的RNA 測序中，篩選到1 652 個差異表達的長鏈非編碼RNA（lncRNA），其中有氧糖酵解通路的變化引人關注，葡萄糖泵（SLC2A1）及2 個酶（HK2、PGK1）及其lncRNA（HK2P1、PGK1P1、PGK1P2）在共表達調控網絡的核心基因中成對出現并下調，抑制有氧氧化，導致促進Warburg 效應的3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（PDK1）也顯著降低，提示Warburg 效應可能受到嚴重的抑制[27]。在此基礎上Lv 等[10]研究表明，PE 患者蛻膜中的HK2 和HK2P1 明顯降低，HK2 是糖酵解的關鍵酶，HK2P1和HK2 是同源基因，HK2P1 通過競爭共享的miR-6887-3p調控HK2 的表達，下調的HK2 和HK2P1 不僅抑制人子宮內膜基質細胞的增殖和分化，而且通過抑制糖酵解導致蛻膜化不足，從而可能導致PE 的發生。Tong 等[28]進一步研究表明，PGK1 和PGK1P2是一對通過miR-330-5p 連接的競爭性內源RNA，二者通過調節糖酵解通路及血管生成在人類蛻膜化中發揮重要作用，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 的發生有一定的關系。

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 的消耗而轉化為CTP[29]。研究表明，在體外誘導蛻膜化過程中，CTPS 的表達與單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）信號通路的表達相反；此外，谷氨酰胺類似物或CTPS 小干擾RNA 對CTPS 的下調抑制了蛻膜過程和AMPK 信號通路；通過共免疫沉淀結合質譜法研究其基本作用機制，結果表明CTPS 與ATPS 相互作用，并維持了蛻膜細胞第3 天ATP 的含量。然而，當CTPS 與線粒體應激蛋白STRESS-70 結合而不是與ATPS 結合時，誘導第6 天的ATP 濃度降低，因此，CTPS 通過參與能量代謝進而影響蛻膜化，CTPS 在蛻膜化過程中的異常表達將導致蛻膜化異常，從而導致PE[30]。

3 結語

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。子宮內膜的充分蛻膜化，為胚胎著床提供適當的營養支持。而蛻膜化是一個復雜的、受到精確調控的生理過程，其具體過程涉及到蛻膜細胞的增殖分化、凋亡、血管發生和能量代謝等，任何一個生理過程的功能紊亂，如增殖和分化不充分、蛻膜細胞凋亡減少、血管發生受損、糖酵解被抑制，都可導致蛻膜化缺陷，從而影響滋養層細胞的侵襲、炎癥反應及母體局部免疫反應的調控，PE 就可能發生，但關于其中具體分子機制需要進一步研究和闡述。未來的研究方向可從表觀遺傳的角度探索PE 中蛻膜化缺陷的調控機制，解鎖蛻膜化缺陷引起PE 的分子靶點，為該病的預測和預防提供新策略。