妊娠期子宮螺旋動脈重塑異常與妊娠并發癥的研究進展

曾珊珊，陳敦金，陳兢思，杜麗麗

成功的妊娠如同植樹，優良的種子（良好的胚胎）和肥沃的土壤（蛻膜化的子宮內膜）是充分必要條件。與其他物種不同，人子宮內膜蛻膜化，開始于月經周期的分泌后期，并不依賴于宮腔內囊胚的存在而發生，但會隨著胚胎植入而變得更加精細，主要受孕酮調控。子宮內膜蛻膜化包括子宮內膜基質細胞的增殖分化、內膜腺體的發育、蛻膜自然殺傷（decidua natural killer，dNK）細胞聚集增多和血管重塑等[1]。

妊娠期血管重塑主要指血管壁內皮細胞和平滑肌細胞丟失，血管壁被沉積的纖維蛋白及血管內滋養細胞取代的過程。主要有蛻膜相關的重塑和滋養細胞相關的重塑。蛻膜相關的螺旋動脈重塑發生于間質或血管內滋養細胞形成前，又稱為不依賴滋養細胞的螺旋動脈重塑，其特征是內皮空泡形成和個別平滑肌細胞的腫脹[2]。滋養細胞依賴的血管重塑發生于侵襲性的絨毛外滋養細胞（extravillous trophoblasts，EVT）侵入蛻膜間質及蛻膜和肌層上1/3的螺旋動脈（血管內滋養細胞）后。滋養細胞依賴的重塑分為兩個階段，第一階段是由螺旋動脈周圍的間質滋養細胞完成的。血管周圍間質滋養細胞破壞動脈肌層并分泌纖維蛋白樣物質取代動脈肌層；第二階段是通過血管內滋養層沿動脈壁的血流逆行向上遷移，取代血管內皮細胞。既往文獻報道，血管重塑過程于妊娠20 周完成[3]。然而，最近一項研究通過分離妊娠12～23 周的螺旋動脈發現，血管重塑過程直至妊娠23 周才完成[4]。研究表明，血管內滋養細胞的侵襲僅發生于被間質滋養細胞包圍且重塑的動脈中[5]。這表明了血管內滋養細胞的重塑（第二階段）必須以血管周圍間質滋養層的重塑（第一階段）為前提，才能完成血管重塑這一過程。EVT 參與的血管重塑不僅發生在子宮螺旋動脈，同時亦作用于蛻膜淋巴管和靜脈，且重塑過程早于子宮螺旋動脈[6-7]。子宮螺旋動脈重塑完成后使管腔變大、管壁變薄，由高阻力血管轉變成低阻力血管，增加了母體向胎兒輸送的血流，從而為胎兒的生長輸送足夠的氧氣及營養物質等以滿足胎兒生長需要。

1 dNK 細胞、蛻膜巨噬細胞及滋養細胞對血管重塑的影響

子宮螺旋動脈重塑主要是血管肌層平滑肌細胞及血管壁內的內皮細胞的清除。而dNK 細胞、蛻膜巨噬細胞、滋養細胞及dNK 細胞與滋養細胞的相互作用是充分的螺旋動脈重塑的重要決定因素[2]。

1.1 dNK 細胞與螺旋動脈重塑dNK 細胞于黃體中期開始在子宮內膜迅速累積，隨著蛻膜化過程的進展，其水平進一步增高，至妊娠早期達到高峰，此時dNK 細胞占蛻膜所有免疫細胞的70%，自妊娠中期開始減少，至妊娠足月時消失[8]?；罨膁NK 細胞主要分布在血管和滋養細胞的周圍[8]，它們的存在和積累與動脈重塑過程的開始和早期階段相一致。隨后的研究表明蛻膜相關的螺旋動脈重塑主要由dNK細胞和巨噬細胞通過基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的作用完成[9]。dNK 細胞的時空分布表明，dNK 細胞可以通過分泌MMP 破壞動脈肌層，直接參與人螺旋動脈重構過程，同時又可以通過誘導間質滋養層細胞向螺旋動脈方向侵襲，間接參與螺旋動脈重塑過程。因此dNK 細胞對子宮螺旋動脈的重塑非常重要。在缺乏所有淋巴細胞的小鼠模型（Rag2-/-/Il2rg-/-）中可明顯體現dNK 細胞在螺旋動脈重塑中的重要性。與野生型小鼠相比，這些小鼠的螺旋動脈重塑減少，導致血管阻力增加，血流速度減慢[10]；進一步的機制研究表明，dNK 細胞主要通過分泌細胞因子誘導螺旋動脈重塑。Robson 等[11]利用血管體外模型研究發現，妊娠早期dNK 細胞誘導血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）破壞主要是由dNK 細胞分泌的血管生成素1（angiopoietin-1，Ang-1）和Ang-2 完成。目前研究發現的人類dNK 細胞分泌的參與血管重塑的因子有Ang-1、Ang-2、白細胞介素6（interleukin-6，IL-6）、IL-8 和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）[8,11]。

1.2 巨噬細胞與螺旋動脈重塑在妊娠早期蛻膜白細胞中，巨噬細胞占20%，數量僅次于dNK 細胞。其數量隨著孕周變化，一般妊娠早期和中期的數量最多[12]。通常將蛻膜巨噬細胞分為2 種類型，分別為促炎M1 巨噬細胞和抗炎M2 巨噬細胞[13]。M1 與M2 巨噬細胞的平衡對維持正常妊娠非常重要。M1 與M2巨噬細胞的失衡可以導致相關的妊娠并發癥，如子癇前期、自然流產等[13-15]。已有研究發現，參與血管重塑的蛻膜白細胞中，巨噬細胞在其中發揮著重要作用[16]。Lash 等[17]發現巨噬細胞參與螺旋動脈重塑的全過程。其機制主要是通過分泌大量的細胞因子、MMP、血管生成因子等，與dNK 細胞和EVT 等分泌的蛋白酶和生長因子發生協同作用，使VSMC 形態發生改變，進而促進其凋亡，最后具有吞噬功能的巨噬細胞消化清除凋亡的VSMC，使血管重塑過程順利進展。

1.3 滋養細胞與螺旋動脈重塑大量文獻已報道滋養細胞在促進螺旋動脈重塑方面起著重要作用[9]。在滋養細胞依賴的血管重塑中，EVT 起主要作用。EVT 起源于妊娠后前幾周附著在子宮基質上的固定絨毛，駐留在絨毛基底膜上的細胞滋養層（cytotrophoblast，CTB）干細胞失去極化結構，形成增殖細胞柱，增殖細胞柱遠端細胞獲得侵襲表型，即形成侵襲性EVT，其侵入蛻膜間質，形成間質細胞滋養層（interstitial cytotrophoblast，iCTB）；侵入蛻膜血管，形成血管內細胞滋養層（endovascular CTB，eCTB）。滋養細胞可以直接分泌MMP，如MMP-2 和MMP-9，參與血管重塑中血管肌層平滑肌細胞的降解過程。已知子癇前期主要是由于滋養細胞的侵襲力下降，導致滋養細胞僅侵襲淺表蛻膜血管，較深層的螺旋動脈內滋養細胞缺乏，滋養細胞侵襲不足，MMP 的水平下降，從而導致深層螺旋動脈的內皮層和肌肉彈性組織仍然完整，深層螺旋動脈重塑失敗[18]。因此，侵襲性滋養細胞在螺旋動脈重塑過程中的作用主要取決于其侵襲蛻膜基質的能力。同時，滋養細胞亦可以通過配體受體方式來介導螺旋動脈的重塑。Nandy 等[19]研究發現，滋養細胞分泌血小板衍生生長因子BB（PDGF-BB）與VSMC 表達的血小板衍生生長因子受體β（PDGFRβ）結合，激活PDGF 信號通路，誘導VSMC 的去分化。

1.4 dNK 細胞與滋養細胞的相互作用與螺旋動脈重塑EVT 侵入子宮內膜時，即與dNK 細胞靠近。EVT 與dNK 細胞主要通過dNK 細胞分泌的細胞因子及受體-配體形式調節滋養細胞的遷移及螺旋動脈重塑。一種是dNK 細胞分泌細胞因子調控EVT侵襲的深度及影響螺旋動脈重塑的程度。例如，dNK細胞通過產生干擾素誘導蛋白10（interferoninducible protein 10，IP-10）來促進滋養層細胞的侵襲。此外，dNK 細胞分泌胎盤生長因子（placental growth factor，PlGF）和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）誘導血管生長，還分泌γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）使內皮保持完整性[20]。同時，dNK 細胞分泌IL-15 抑制滋養細胞的侵襲，使螺旋動脈重塑受損[21]。Robson 等[11]利用體外血管模型觀察到EVT 與dNK 細胞共培養基中細胞因子的分泌，如Ang-1、Ang-2 和IL-8 等，較單純dNK細胞培養基減少，VSMC 破壞程度亦較輕，這些數據表明EVT 抑制了dNK 細胞的功能。另一種經典形式是dNK 細胞表達殺傷免疫球蛋白樣受體（killer cell Ig-like receptor，KIR）與滋養細胞表達人類白細胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）相互作用，此形式已經在很多研究中被證實[22]。這些受體與配體之間的特殊結合對于正常妊娠非常重要，當兩者相互作用異常時可影響滋養細胞的侵襲能力，進而引起螺旋動脈重塑異常，導致妊娠并發癥的發生。如胎兒HLAC 和母體KIR 等位基因的某些組合可能會增加患子癇前期和反復流產的風險[23-24]。

2 蛻膜血管重塑異常與妊娠并發癥的發生

大量研究證實螺旋動脈重塑受損與妊娠并發癥密切相關。Almasry 等[25]通過定量評估螺旋動脈轉化過程的組織學變化來評估血管重塑的程度，發現與正常對照組相比，復發性流產患者蛻膜血管重塑程度降低，進一步研究發現可能與蛻膜中的dNK 細胞數量增加及超微結構改變有關，dNK 細胞變得更加不規則且其細胞質中表現出異質的電子致密顆粒，導致dNK 細胞活性發生改變。Windsperger 等[7]也發現復發性流產患者蛻膜組織內血管數量顯著增多，但EVT 侵襲的血管占血管總數的百分比明顯下降，提示流產發生的原因并不是因為血管生長不足，而是因為血管的重塑不足。Lyall 等[26]通過系統量化EVT和螺旋動脈特征的變化，發現子癇前期及胎兒生長受限患者的胎盤VSMC 清除率降低，壁內纖維蛋白樣沉積減少，提示螺旋動脈重塑嚴重不足。對螺旋動脈重塑異常的分子機制目前研究較少。研究發現絲氨酸蛋白酶Corin 在促進滋養層侵襲和螺旋動脈重塑中發揮著重要作用。Corin 是一種心臟蛋白酶，可激活心鈉素（atrial natriuretic peptide，ANP），調節血壓水平。Corin 缺乏的孕鼠蛻膜及子宮肌層動脈中滋養細胞侵襲明顯減少，子宮螺旋動脈重塑明顯受損，并出現高血壓和蛋白尿等子癇前期的特征。同時在子癇前期患者的子宮中也發現Corin 表達水平下降及Corin 基因突變[27]。最新研究發現Krüppel 樣因子17（Krüppel-like factor 17，Klf17）是子宮Corin 表達的關鍵轉錄因子，Klf17 與Corin 啟動子結合并增強啟動子活性，Klf17 基因的缺失影響Corin 的表達。Klf17 缺陷小鼠的子宮螺旋動脈重塑不良，并出現高血壓和蛋白尿等子癇前期特征[28]。以上研究說明妊娠中晚期血管重塑不足可導致胎盤血管灌流不足，引起胎盤功能障礙，進而引起子癇前期、胎兒生長受限。但妊娠期血管重塑的調控機制仍有待進一步深入研究。

3 展望

對于自然流產、子癇前期等妊娠并發癥的診斷雖然簡單，但由于目前對其病因及發病機制的研究尚不明確，致患者仍不能得到有效的預防和治療。子宮螺旋動脈重塑異常這一原因不容忽視。目前有關子宮螺旋動脈重塑異常與妊娠并發癥關系的研究較少，仍需要大量的研究去探究血管重塑為何會受損。只有充分了解這一過程，才能夠找到積極有效的方法去預防和治療，從而減少妊娠并發癥的發生。