錯誤折疊蛋白與子癇前期相關研究進展

溫寧寧，杜鵑

子癇前期（pre-eclampsia，PE）是一種全身性異質性妊娠期并發癥，會引起妊娠期母胎的病理生理學改變。PE 表現為妊娠20 周后出現的高血壓、蛋白尿、水腫和母體器官功能障礙。其很難與其他以高血壓、蛋白尿為特征的疾病相鑒別，如慢性高血壓、腎小球疾病等。在世界范圍內，PE 每年可造成大約50萬新生兒、胎兒以及7 萬孕產婦死亡，全球發病率約為2%～8%[1]。PE 具有發病原因多源性、發病機制特異性及發病通路多樣性的特點[2]，使得準確預測及診斷PE 具有挑戰性。治療PE 唯一有效的方法是終止妊娠，娩出胎兒及胎盤，這可能會導致醫源性早產的發生率升高，因此早期預測和診斷PE 顯得尤為重要。迄今，尚缺乏快速、無創、可靠的預測和早期診斷PE 的方法。既往有研究發現PE 患者的尿液、血清及胎盤中存在錯誤折疊蛋白，本文就錯誤折疊蛋白與PE 的相關研究進展進行綜述。

1 錯誤折疊蛋白以及蛋白質錯誤折疊病

蛋白質是生物體構成的重要物質之一，同時也是生物體功能的執行者。哺乳動物細胞的蛋白質組通常包括10 000～20 000 種不同的蛋白質。大部分蛋白質分子只有經過折疊，形成正確的高級結構才能獲得正常的功能。蛋白質的多肽鏈可以經過折疊形成多種構象，它們的生物活性構象往往欠穩定。為了保持蛋白質組的完整性和細胞的健康，蛋白質的合成、折疊和降解必須保持平衡，各種蛋白質的豐度必須控制在正常水平。

如果蛋白質折疊出現錯誤則會使蛋白質喪失生物學活性，甚至導致異常生命現象。干擾蛋白質折疊過程中的任何一步都可能導致蛋白質異常折疊。如果蛋白質發生異常折疊，即使其一級結構不變，蛋白質的構象發生改變仍會影響其功能，嚴重時可能導致疾病的發生；也有些蛋白質發生錯誤折疊后相互聚集，產生毒性而致病。由于蛋白質錯誤折疊或構象異常所導致的疾病稱為蛋白質錯誤折疊病或構象病。

迄今為止，已經發現40 多種疾病是由蛋白質錯誤折疊引起的，包括神經退行性疾病，如阿爾茨海默病（Alzheimer′s disease，AD）、帕金森病（Parkinson′s disease，PD）、亨廷頓舞蹈病（Huntington′s disease，HD）和傳染性海綿狀腦病（transmissible spongiform encephalopathies，TSE）以及多種全身性疾病，如家族性淀粉樣多神經病（familial amyloid polyneuropathy，FAP）、家族性淀粉樣變性心肌病（familial amyloidotic cardiomyopathy，FAC）和老年全身性淀粉樣變性（senile systemic amyloidosis，SSA）[3]。研究發現，AD 中的淀粉樣β 肽[4]和τ 蛋白[5]、PD 及相關疾病中的α-突觸核蛋白[6]、克-雅病及TSE 中的朊蛋白[7]、FAP、FAC 及SSA 中的甲狀腺運載蛋白[8]都是由淀粉樣蛋白發生錯誤折疊、聚集以及在組織中沉積引起的。淀粉樣蛋白引起的損傷機制尚不完全清楚，其在不同疾病中的作用機制可能不同。在許多情況下，雖然蛋白質功能的喪失并不一定引起相應的淀粉樣疾病表現，但是淀粉樣蛋白的形成會干擾正常蛋白質的功能。最近的研究表明可以使用剛果紅（Congo red，CR）和硫黃素T（ThT）來檢測淀粉樣纖維[3]。

2 PE 的發病機制及其病理生理

PE 是一種累及全身多系統的妊娠期特有的綜合征，主要以水腫、高血壓和蛋白尿為特征。在沒有蛋白尿的情況下，診斷需要高血壓的發病合并其他靶器官功能障礙，如血小板減少、肝功能受損、腎功能不全、肺水腫、新發的中樞神經系統異常或視覺障礙，重度PE 可導致明顯的器官功能障礙和HELLP綜合征（表現為溶血、肝酶升高和血小板減少）[9]。除了引起母體多系統的損傷外，PE 還會導致早產、胎兒生長受限、胎兒宮內窘迫和胎兒死亡等圍生期不良結局，還可能增加母親患心血管疾病和代謝性疾病以及后代肥胖的風險[10]，因此很大程度上影響了母胎健康及生活質量。根據流行病學調查，導致PE發生的危險因素包括母體合并癥（如慢性腎病、高血壓和肥胖）、PE 家族史、抗磷脂抗體陽性、糖尿病史、自身免疫性疾病、首次懷孕的年輕女性或多胎妊娠以及既往有妊娠合并PE 或胎兒生長受限的病史[11]。

盡管PE 已被廣泛認知，但其發病機制至今仍不明確。PE 是由多種復雜因素共同作用所引起的一種綜合征，包括環境因素、遺傳因素、氧化應激、胎盤缺血缺氧以及孕婦自身免疫功能異常等[12]。PE 是發生在妊娠20 周以后的疾病，但在孕20 周以前即以無癥狀期開始，其特征在于胎盤滋養層細胞侵襲不足和螺旋動脈重鑄障礙，這兩個過程會增加氧化應激和系統性內皮功能障礙發生的可能性，從而導致疾病后期的一系列體征[13]。1914 年，Young[14]提出一種假設，他們認為PE 時母體供應胎盤的血流受到干擾導致胎盤梗死，而發生壞死的胎盤向母體絨毛間隙及循環血液中釋放某些物質；后來，這一假設得到了證實，研究將PE 的胎盤提取物注射到豚鼠體內，豚鼠會發生肝腎功能的損害，類似于死于子癇的孕婦。有研究通過觀察夾住妊娠犬腹主動脈以及松開夾子后妊娠犬血壓波動情況的實驗，支持了既往認為高血壓是由于胎盤功能異常引起的觀點，即切除妊娠子宮后，即使夾緊腹主動脈也不會引起高血壓[15]。Lunell 等[16]研究表明，PE 婦女子宮胎盤血流量較正常妊娠婦女減少。隨后，有學者把PE 的發病機制分為“兩階段”，階段一為臨床前期，特征在于滋養層細胞侵入母體子宮組織缺陷，螺旋動脈重鑄不足，血管直徑不能隨著孕周的增加相應增粗，導致胎盤灌注不足，局部缺血缺氧；階段二為胎盤釋放的活性氧自由基、炎癥因子、細胞因子等胎盤因子進入母體血液循環，促進系統炎癥反應和血管內皮損傷，從而引起PE-子癇多樣化的臨床表現[17]。Redman[18]在2014 年提出了經典的PE“六階段模式”，其中妊娠第8～18周是胎盤形成的關鍵時期，如果胎盤形成異常則會引起PE，因此將該階段作為尋找PE 早期預測和診斷方法的黃金時期。

3 錯誤折疊蛋白與PE

蛋白質折疊是生命活動最基本的過程，如果蛋白質在形成高級空間結構過程中折疊錯誤則會導致疾病發生。最近研究發現，錯誤折疊蛋白的形成和聚集與PE 相關[3]。已經有學者在PE 婦女的尿液、血清和胎盤中發現錯誤折疊蛋白[19-20]。蛋白質在遺傳或環境因素變化的影響下容易發生錯誤折疊，因此正常妊娠的孕婦體內也可能存在錯誤折疊蛋白[3]。最近的研究表明與PE 有關的缺血、缺氧和促炎細胞因子的產生導致蛋白質發生錯誤折疊，并引起內質網應激反應[21]，進而導致錯誤折疊蛋白沉積于PE 患者的胎盤和體液中。同時聚集于胎盤滋養細胞中的錯誤折疊蛋白會阻止滋養細胞的正常侵襲，誘導胎盤發生缺血缺氧和內質網應激反應[3]。由于在胎盤發生缺血缺氧時會引起螺旋動脈重鑄不足、氧化應激、內質網應激以及釋放炎癥因子，導致蛋白質發生淀粉樣聚集，進一步可以引起胎盤缺血。淀粉樣聚集體也可以通過胎盤進入母體血液，并通過血液進入泌尿系統。在內質網應激過程中，蛋白質發生錯誤折疊的頻率增加，從而導致蛋白質的自發聚集和淀粉樣變。PE淀粉樣聚集的蛋白質包括淀粉樣β 肽、轉甲狀腺素蛋白（TTR）、免疫球蛋白輕鏈和α1-抗胰蛋白酶。在正常妊娠中，胚胎的滋養細胞侵入胎盤螺旋動脈，從而擴大血管的管腔，增加流向胎兒的血流。在PE 過程中，滋養細胞浸潤能力受損，導致螺旋動脈的異常重塑和胎盤缺血。因此至今尚不明確錯誤折疊蛋白究竟是引起滋養層細胞侵襲不足、內皮細胞功能障礙、氧化應激等病理變化的誘因，還是僅僅是這些病理變化的結果[5]。

Dahabiyeh 等[22]利用紅外顯微鏡全面研究了PE患者胎盤和血漿中內源性生化成分的變化，結果表明PE 患者胎盤和血漿中的蛋白質二級結構發生了明顯的結構改變。傳統觀點認為，“典型”PE 的發病機制是遺傳和環境因素導致胎盤功能障礙。隨后，缺血胎盤將可溶性因子釋放到母體循環中，這些因子引起PE 相關的臨床表現[15]。有研究在PE 患者的尿液中檢測到了包括淀粉樣β 肽在內的蛋白質聚集體[23]。且PE 患者體內的錯誤折疊蛋白具有嗜CR 的特性，可以使用CR 染色檢測PE 患者尿液中的錯誤折疊蛋白[24]。Rood 等[25]提出剛果紅點（Congo red dot，CRD）試紙可以作為一種簡單、單一、無創的快速識別PE 的臨床工具，若孕婦尿液CRD 試紙的檢測結果呈陽性，則表明孕婦可能在未來14 d 內表現出PE相關的臨床癥狀。該研究對346 例孕婦（受試者需年齡≥18 歲且孕周準確）進行了CRD 試紙檢測，發現其對PE 的敏感度為80.2%、特異度為89.2%、陰性預測值為92.1%，診斷PE 的準確度為86.7%。因此，認為錯誤折疊蛋白可以作為預測PE 的生物學標志物。

盡管整個妊娠期間孕婦的尿液中都會存在錯誤折疊蛋白，但正常妊娠的孕婦會維持在一個較低的水平。相較之下，PE 患者的尿液中錯誤折疊蛋白的含量明顯升高；同時針對尿液錯誤折疊蛋白與新生兒出生體質量關系的研究發現，尿液錯誤折疊蛋白陽性的孕婦早發型PE 以及胎兒生長受限的發生率明顯升高，表明尿液錯誤折疊蛋白對于預測PE 具有很高的臨床實用價值[23-24]，也進一步證實了PE 與錯誤折疊蛋白的沉淀和聚集相關這一新觀點。在妊娠早期檢測血清或尿液中的聚集蛋白質來進行預測分析，將蛋白質錯誤折疊和聚集與PE 聯系在一起，將開辟一個新的研究領域，并確定新的生物標志物以及時診斷和治療干預。

4 展望

綜上所述，人類許多疾病是由于蛋白質發生錯誤折疊、聚集和沉積引起的，特別是AD 等神經退行性疾病。近年，在PE 患者的尿液、血清及胎盤中發現錯誤折疊的蛋白質，因此認為PE 是蛋白質錯誤折疊性疾病。且有研究者證實錯誤折疊蛋白是胎盤淺著床、滋養細胞發生氧化應激的產物，且Rood 等[25]提出如果孕婦尿液CRD 試紙測試結果為陽性，則表明孕婦可能會在未來14 d 內表現出PE 相關的癥狀體征，可以將錯誤折疊蛋白作為PE 的標志。胎盤娩出是唯一有效的治療方法，即使是葡萄胎妊娠的PE患者也如此，所以普遍認為胎盤功能失調是導致PE全身癥狀的主要原因[9]。由于PE 多因素、多機制、多通路致病的特殊性，使得明確PE 的發病機制及尋找有效的治療方法仍存在很大難度。迄今，尚無相關研究明確PE 孕婦胎盤中錯誤折疊蛋白與尿液中錯誤折疊蛋白是否具有一致性，因此未來需要通過驗證PE 孕婦分娩時胎盤及尿液中錯誤折疊蛋白是否一致進一步明確PE 的發病機制，以便盡早制定出適合PE 患者的孕期管理措施。