妊娠期糖尿病胎盤血管病變的相關研究進展

崔佳文，康心怡，蔡華，單閻星，張命金，陳麗平

(南通大學第二附屬醫院婦產科，江蘇 南通 226001)

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是產科常見疾病之一，嚴重危害母兒健康，可引起早產、巨大兒、新生兒呼吸窘迫綜合征等并發癥[1-4]，甚至給母兒健康造成長期不良影響，如增加母代遠期代謝綜合征和心血管疾病以及子代遠期代謝相關疾病的發生風險[5]。隨著人們飲食結構的改變、高齡妊娠比例的增加以及診斷標準的嚴格化，GDM的發病率逐年升高，現已高達18%[6]。目前針對GDM的治療方式較為有限，主要是運動飲食控制，嚴重者予以胰島素降糖治療。但即使血糖控制達標，GDM患者亦可能發生GDM相關母兒不良妊娠結局，因此GDM的早期診斷及干預非常重要。目前GDM的病因尚未完全明確，故尚無GDM的有效預防及早期診斷手段[7]。

胎盤作為胎兒與母體之間進行氣體、營養交換的重要器官。胎盤血管的正常發育滿足了胎兒生長發育的需要，而血管形成障礙會引起諸多妊娠相關疾病。胎盤血管的異常發育是GDM發生、發展的關鍵環節[8]，其中血管因子失衡在GDM中的作用逐漸受到關注，探究GDM胎盤血管病變的發生機制可能給GDM的診療提供新的思路。現就GDM胎盤血管病變的相關研究進展予以綜述。

1 GDM胎盤血管形態和結構

1.1大體形態 血糖控制不佳的GDM患者胎盤形態與正常妊娠者相比有顯著差異[9]。胎盤系數是胎盤重量與新生兒出生體重的比值，是判別胎盤形態學異常的一項重要參數。楊慧霞和周世梅[10]研究發現，GDM患者的胎盤系數明顯高于正常妊娠者。Ashfaq等[11]也發現，與正常妊娠者的胎盤相比，GDM患者的胎盤重量增加22%，直徑增加33%，中央厚度增加85%。Taricco等[12]報道，GDM胎兒及胎盤重量均較低，特別是合并嚴重母體血管病變GDM患者更常見。目前對于GDM患者胎盤重量的研究結果不一致，GDM患者的胎盤重量增加可能是胎盤慢性缺氧的代償性反應，屬于胎盤自身的代償性調節，以滿足胎兒血流及氧合的需求；相反，胎盤重量較低可能是GDM血管病變嚴重影響子宮胎盤血供所致。

1.2超微結構 GDM患者胎盤絨毛發育不良，絨毛未成熟，并伴有絨毛分支異常以及新生血管過多[13]。光鏡下，GDM胎盤絨毛小動脈管壁增厚、管腔狹窄、絨毛毛細血管充盈[14]。電鏡下，GDM胎盤微絨毛排列錯亂、局部增生，少數胎盤微絨毛局部稀疏，甚至缺失[15]。滋養層細胞內質網及線粒體顯著腫脹，基膜增厚，胎盤小動脈存在不同程度的增生[16]。分娩巨大兒的GDM患者胎盤絨毛合體滋養細胞游離面有較多的微絨毛且排列錯亂，絨毛間質內部分毛細血管增生伴管壁粗糙，毛細血管內皮細胞腫脹；而分娩生長受限胎兒的GDM患者胎盤絨毛合體滋養細胞游離面的微絨毛及絨毛間質內毛細血管數量較少，毛細血管內皮細胞腫脹，管壁增厚伴粗糙，管腔狹窄[17]。上述超微結構的改變主要由缺氧引起，缺氧可導致胎盤產生代償性反應，進而引起自身結構的變化，這種改變直接影響胎盤和胎兒間的血液和氧氣供應，可能是GDM患者發生不良妊娠結局的重要原因之一。

2 GDM胎盤血管病變的機制及其相關因子

2.1缺氧 缺氧是血管生成的主要調控因子，可調節血管生長的多個步驟。妊娠早期低氧是一種生理狀態，驅動胎盤和胚胎的發育[18]。妊娠中晚期子宮胎盤血流建立過程中，胎兒和胎盤需氧量急劇上升。當血管中供應的氧氣不能滿足胎兒代謝需要時，低氧可通過調節相關因子的轉錄水平、信使RNA穩定性以及翻譯水平等多種途徑影響促血管生成因子的表達，從而改善缺氧狀態[19]。低氧條件下，核糖體的翻譯起始位點被掩蓋，導致蛋白質的合成減弱，而特定的含有選擇性的內部核糖體進入位點的信使RNA可優先翻譯，隨后通過結合啟動子、內含子或增強子中的低氧應答元件(hypoxia-response element，HRE)調控促血管生成基因的表達[20]。

GDM患者的胎兒存在不同程度的缺血缺氧。GDM引起的胎兒慢性缺氧可通過調控胎盤及胎兒體內血管生成相關因子的表達刺激胎盤血管生成。由胎盤分泌或存在于胎兒循環中的各種促血管生成因子具有缺氧敏感性調節位點，缺氧調節的潛在因子包括血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、缺氧誘導因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)、成纖維細胞生長因子-2(fibroblast growth factor-2，FGF-2)、胎盤生長因子(placenta growth factor，PLGF)、血管生成素(angiopoietin，Ang)、促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)和瘦素等。

2.1.1VEGF VEGF是迄今為止發現的最為重要的血管生成因子之一，氧張力是VEGF表達的關鍵調節因子。缺氧可通過特定的HRE和內部核糖體進入位點調節VEGF的轉錄水平。VEGF與其受體結合可特異性刺激血管內皮細胞的增殖和遷移，并參與新生血管形成[21]。VEGF在受精卵著床過程中也發揮著重要作用[22]，參與胎盤血管網的形成，調節胎盤血管內皮細胞的通透性[23]。對GDM患者胎盤組織進行免疫組織化學研究顯示，GDM患者胎盤中的VEGF表達量明顯高于正常對照組，且VEGF的高表達可能與絨毛小動脈管壁增粗、管腔變窄有關[24]。對GDM胎盤分離培養的人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)進行分析發現，VEGF受體的數量較正常對照組高，且細胞遷移和成管能力更強，提示VEGF受體的高表達可促進內皮細胞的遷移活化，進一步反映了GDM胎盤組織的促血管生成狀態[23]。高激活的VEGF受體可能是GDM胎盤血管過度形成的潛在機制。

2.1.2HIF-1α HIF-1α是滋養層細胞和發育中的胚胎感知和響應氧張力變化的主要分子傳感器[25]。在缺氧環境下，HIF-1α的降解被抑制，細胞內過表達的HIF-1α通過與HRE結合調控促血管生成基因的表達[26]。Patel等[27]的研究也發現，HIF-1α可通過提高靶基因轉錄水平、細胞對缺氧的耐受與適應性反應發揮促血管生成作用。GDM患者處于缺氧狀態，胎盤組織中HIF-1α的表達水平明顯高于正常對照組，且血糖控制不佳組HIF-1α的表達水平較血糖控制良好組更高，而HIF-1α表達上調可引起血管增生效應[28]。推測GDM胎盤組織中升高的HIF-1α可能是通過對缺氧的適應性反應參與GDM胎盤血管病變形成。目前關于HIF-1α與GDM的研究較少，還需進一步研究證實。

2.1.3FGF-2 FGF-2通過與其受體結合在內皮細胞上發揮促血管生成、刺激內皮細胞增殖與遷移的作用[29]。FGF-2啟動子包含HRE和內部核糖體進入位點，缺氧可介導FGF-2在翻譯和翻譯后水平的調節[19]。FGF-2還可通過激活血管內皮細胞上的受體或誘導其他細胞釋放血管生成相關因子而發揮促血管生成作用[29]。妊娠期間，FGF-2主要在合體滋養層細胞、絨毛間質以及胎兒血管中表達。研究發現，GDM患者血清FGF-2呈高表達[30]。孫秋雨和蔡雁[31]對GDM組臍血進行研究也發現，FGF-2水平顯著高于正常對照組。結合缺氧狀態下FGF-2在促血管生成中的作用，推測表達升高的FGF-2可能與GDM的胎盤血管病變密切相關，但其具體作用和機制尚需進一步研究。

2.1.4PLGF PLGF也被認為是一種血管生成因子。與VEGF相似，缺氧也通過HRE和內部核糖體進入位點在轉錄后水平調節PLGF的轉錄[32]，直接或間接刺激血管生成。研究表明，GDM患者胎盤組織中PLGF的表達水平明顯下降[33]。PLGF的表達被抑制，血管壁的完整性被破壞，通透性下降，進一步導致血管生成障礙[34]，而這種血管生成障礙可異常重鑄胎盤血管，加重GDM胎盤缺血缺氧，進而抑制PLGF的合成與分泌，加重胎盤血管生成障礙。

2.1.5Ang Ang與其受體結合形成的信號通路主要在血管重塑和成熟階段發揮作用[35]。Ang1和Ang2是該家族中的重要成員，兩者的平衡可控制血管壁外層的建立和維持[36]。Ang2屬于缺氧敏感的促血管生成因子，缺氧狀態下，Ang2可通過HRE介導的轉錄誘導、提高信使RNA的穩定性，促進血管生成[37]。有研究發現，在胎盤未成熟的絨毛血管周細胞中可檢測到Ang1和Ang2的表達，說明Ang1和Ang2定位于胎盤滋養層細胞和血管內皮細胞上[38]。多項研究表明，GDM胎盤組織中Ang2的表達增加，并可在胎盤組織中檢測到新生血管形成[39-41]。綜上所述，GDM胎盤處于缺氧條件下，Ang2的表達增加，而過表達的Ang2可能通過促血管生成作用參與GDM胎盤血管的新生。

2.1.6EPO EPO可與靶細胞表面的特異性受體結合，發揮抗低氧、刺激血管內皮細胞增殖，協同新生血管形成等多種作用。妊娠期間EPO及其受體在母體、胎兒和胎盤中均有表達[42]。有研究在胎盤血管內皮細胞中檢測到EPO受體的表達，說明胎盤血管內皮細胞可能是EPO作用的靶標。一方面，長時間缺氧會激活胎兒循環中的轉錄因子HIF-1α，其與HRE結合可刺激EPO轉錄，促進血管生成；另一方面，缺氧可使VEGF及其受體系統上調介導的EPO的促血管生成作用[43]。GDM引起胎兒慢性缺氧，刺激胎兒循環中的EPO不斷生成[44]。綜上推測，在缺氧條件下，GDM胎盤組織中EPO的過表達可能參與了血管病變的形成，但確切機制仍需進一步探索。

2.1.7瘦素 妊娠期瘦素主要來源于胎盤組織[45]。瘦素是一種血管生成因子[46]。慢性缺氧狀態下，瘦素一方面可增強VEGF介導的血管生成的劑量依賴性，促進內皮細胞分泌更多的VEGF；另一方面還受到FGF-2的調控，致使新血管形成[47]。Garonna等[48]表明，瘦素還可通過提高環加氧酶2的活性促進內皮細胞增殖，刺激體內新血管生成。王麗等[49]發現，GDM胎盤組織中瘦素的表達量較正常胎盤組織高。綜上，GDM胎盤處于長期慢性缺氧狀態下，瘦素水平升高，過表達的瘦素與胎盤血管病變有一定的相關性，可能通過上述機制參與胎盤血管病變的形成。

2.2高血糖 高血糖與2型糖尿病相關血管并發癥的發生密切相關。高血糖是預測2型糖尿病微血管并發癥的重要指標[50]。目前普遍認為GDM的發病機制與2型糖尿病類似，兩者均處于高血糖狀態下，高血糖可能是GDM胎盤血管病變的一個關鍵因素。高血糖狀態下，機體會產生更多的活性氧類(reactive oxygen species，ROS)，從而導致氧化應激[51]。氧化應激及ROS增加是導致血管受損的重要因素。GDM患者的氧化應激反應明顯失衡，這可能是胎盤血管損傷乃至出現嚴重不良妊娠結局的重要病因。ROS與高血糖聯合，導致血管損傷，這種改變可能是GDM胎盤血管病變的重要機制[52]。

2.2.1晚期糖基化終末產物(advanced glycation end product，AGE) AGE是非酶糖基化反應的終產物，其既能直接損傷細胞，也能與相應受體結合，發揮生物學作用[53]。AGE與其受體相互作用刺激內皮細胞發生氧化應激反應，并在血管損害方面發揮重要作用，可引起血管壁增厚、血管通透性增加以及血管舒張功能障礙等。研究發現，胎盤滋養層細胞中AGE受體廣泛表達[54]。GDM患者持續處于高血糖狀態下，在無酶情況下過多的葡萄糖與游離氨基酸反應，導致AGE不斷堆積，堆積的AGE與AGE受體相互作用發生氧化應激反應，并產生大量ROS，導致胎盤血管尤其是微血管受損、功能失衡[54-55]。即使GDM患者的血糖水平被矯正，AGE的水平也不會恢復如常，從而造成胎盤血管的持久性損傷[56]。

2.2.2晚期氧化蛋白產物(advanced oxidation protein products，AOPP) AOPP是體內多種蛋白質參與氧化應激反應后形成的終末產物，可反映機體的氧化應激情況，誘導ROS產生，損傷血管內皮[57]。AOPP還可與其配體結合，通過激活內皮細胞上的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,觸發下游的信號轉導分子,進而引起下游級聯反應使黏附分子超表達,并導致內皮細胞上的蛋白質結構和功能異常,進而損傷血管內皮細胞功能[57]。AOPP主要在胎盤滋養層細胞和血管內皮細胞表達。對GDM患者胎盤組織的免疫組織化學分析研究發現，與對照組相比，GDM組AOPP的光密度明顯升高[58]。別荔等[59]發現，GDM患者血清AOPP的表達較正常妊娠者高。綜上推測，GDM患者AOPP升高可誘導大量ROS產生，兩者相互作用損傷了胎盤血管內皮，這可能是GDM胎盤血管病變的分子機制。

2.3胰島素抵抗(insulin resistance，IR) IR是2型糖尿病的始動病因，貫穿疾病全程。IR可損傷血管內皮細胞，降低血管活性，誘導2型糖尿病微血管病變。IR是GDM和2型糖尿病共同的病理機制。研究表明，IR與血管內皮細胞功能障礙之間存在聯系[60]。生理水平的胰島素能刺激內皮細胞產生一氧化氮，起到舒張血管、增加血流量的作用。然而，IR患者因本身對胰島素的敏感性降低，產生的一氧化氮的量減少，對血管的保護作用減弱[61]。IR可以損傷內皮細胞，導致內皮細胞功能紊亂；同時內皮細胞功能紊亂又加劇了IR，兩者互為因果。

目前認為，IR與炎癥因子、脂肪因子等密切相關[62]。GDM患者體內多種炎癥因子和脂肪因子的異常會影響IR的水平，IR可通過損傷血管參與胎盤血管病變的形成。

2.3.1炎癥因子 妊娠期胰島素受體相關信號通路與炎癥因子的信號轉導途徑密切相關，炎癥因子可干擾胰島素受體底物磷酸化，并使胰島素信號轉導通路受阻，最終導致IR發生。

2.3.1.1腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α) TNF-α是一種炎癥因子，通過激活炎癥信號通路、干擾胰島素信號通路誘導IR發生，使血管內皮細胞功能發生障礙[63]。TNF-α也可直接作用于血管內皮細胞上的受體，致使血管功能受損。Kaitu′u-Lino等[64]的體外研究證實，TNF-α可誘導原代HUVEC功能障礙。妊娠女性血漿及胎盤組織中可檢測到TNF-α，且GDM患者TNF-α的表達量明顯高于正常妊娠者，提示TNF-α的升高與GDM的發病存在聯系[65-67]。TNF-α在體內外均可誘導IR的發生，且表達量與IR指數呈正相關[68-69]。綜上所述，GDM患者的胎盤組織TNF-α表達升高，并可引發IR，IR通過損傷內皮細胞導致胎盤血管病變，造成胎盤功能障礙。

2.3.1.2白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6) 生理水平的IL-6可促進胰島素分泌，但高水平的IL-6會導致T淋巴細胞過度激活，進而損傷胰島β細胞，使胰島素分泌不足，導致IR[70]。此外，IL-6也可誘發急性炎癥反應，使胰島素受體磷酸化紊亂，并阻斷胰島素信號通路，引起IR[71]。Zhang等[65]對140例GDM患者的胎盤組織進行炎癥生物標志物檢測發現，GDM組胎盤組織中IL-6的表達量顯著增加。Siddiqui等[72]也證實，GDM患者胎盤組織中IL-6的表達量顯著高于正常妊娠孕婦胎盤的表達量。綜上，GDM胎盤組織中高表達的IL-6可通過上述機制加重GDM患者的IR程度，從而進一步損傷胎盤血管內皮細胞，造成GDM患者的胎盤血管病變。

2.3.1.3血管細胞黏附因子-1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1) VCAM-1可與白細胞上的配體結合，促使白細胞黏附于血管內皮細胞，從而引起血管內皮細胞損傷[73]。VCAM-1也是一種血管內皮功能障礙的生物標志物。GDM患者血漿VCAM-1的表達水平顯著高于正常對照組[74]。而宿建麗和王靜[75]研究發現，2型糖尿病并發血管病變患者血清VCAM-1水平與IR指數呈正相關，推測VCAM-1可通過損傷血管內皮細胞引起IR，參與GDM的發生發展。有研究發現，GDM患者胎盤組織中VCAM-1的表達水平也顯著升高，并與其血漿VCAM-1的表達水平呈正相關[76]。以上研究說明，GDM患者的VCAM-1高表達可能引起IR，損傷胎盤血管內皮細胞，造成胎盤功能障礙，進而加重GDM，但目前此方面的研究較少，仍待進一步的研究探索。

2.3.2脂肪因子 脂肪組織是一種重要的內分泌器官，可分泌脂聯素、抵抗素等激素以及一些經典的細胞因子[77]，這些脂肪因子可干擾機體對胰島素的敏感性。GDM患者妊娠期間脂肪因子代謝失衡可使糖脂代謝異常，導致IR發生。

2.3.2.1脂聯素 脂聯素能促進脂肪細胞分化，增加胰島素敏感性，從而抑制IR的發生[78]。Soheilykhah等[79]研究認為，妊娠前低脂聯素水平與GDM風險增加相關。粱楊和么大偉[80]研究發現，GDM患者體內脂聯素水平低下。Pala等[81]也發現，GDM患者體內脂聯素的水平受血糖和胰島素代謝的調節，且脂聯素水平的降低可促進IR發展。目前，脂聯素可作為GDM的保護因子，但其通過抑制IR發生保護胎盤血管內皮細胞及胎盤功能的作用還需要更多研究數據的支持。

2.3.2.2抵抗素 抵抗素因對胰島素的直接拮抗作用而得名[82]。一方面，抵抗素通過調節糖脂代謝中的某些關鍵酶的活性，干擾胰島素信號轉導通路，引起IR，從而造成血管內皮細胞損傷[83]；另一方面，抵抗素也可直接活化血管內皮細胞，使血管平滑肌細胞進一步增殖，導致血管結構破壞[84]。GDM患者胎盤組織中抵抗素的水平較正常妊娠者明顯升高[85]，且妊娠晚期GDM患者血漿抵抗素水平的升高與空腹血漿胰島素和血糖水平呈正相關[86]，表明抵抗素參與了IR的形成，可能是GDM發病過程的重要環節之一，并可能通過上述兩種機制參與GDM患者胎盤血管病變的發生、發展。

2.4串珠素 串珠素是一種硫酸肝素蛋白多糖，是基膜的重要組成成分，可通過調節細胞增殖參與血管形成[87]。此外，串珠素還可以結合促血管生成因子，如FGF和VEGF，并將其呈遞給細胞表面受體，參與血管生成。串珠素主要在胎盤滋養層和血管基膜中表達。正常妊娠時，隨著孕周的增加，串珠素的表達水平降低，但妊娠晚期GDM患者胎盤組織串珠素的表達水平顯著升高[88]。高糖環境下培養的滋養層細胞中的串珠素表達水平也升高，其可能與胎盤滋養層基膜局部增厚及血管狹窄有關[89]，故推測GDM胎盤組織串珠素的高表達可能參與了GDM胎盤血管病變的形成。

2.5外泌體 外泌體是由包括HUVEC在內的不同類型的細胞釋放的納米囊泡。這些納米囊泡具有調節內皮細胞功能的作用，并與內皮細胞功能障礙密切相關[90]。據報道，GDM患者血漿胎盤來源的外泌體增加[91]。Sáez等[92]對GDM患者的原代HUVEC進行一系列檢測發現，HUVEC中外泌體數量增加，誘導ROS生成增多，氧化應激反應增加，導致內皮細胞功能障礙；另一方面，病理性外泌體可能是外周IR的病因之一，外泌體釋放增加，導致其被外周單核細胞攝取后TNF-α分泌增多，可干擾胰島素作用的信號通路活化，誘使IR發生，進一步損傷內皮細胞，使內皮細胞功能紊亂[93]。在高糖環境下，外泌體還可通過誘導VEGF的表達參與促血管生成[91]。綜上，外泌體可能通過多種生物學機制發揮調節內皮細胞功能的作用，從而參與GDM患者胎盤血管內皮細胞功能障礙的調節。

3 小 結

GDM患者的胎盤存在血管形態與結構的改變，胎盤血管內皮細胞亦存在功能障礙。GDM的發生、發展可能與胎盤血管病變密切相關，缺氧、高血糖、IR等多種機制在GDM患者胎盤血管病變的發生、發展中發揮重要作用。目前有關GDM患者胎盤血管病變的研究報道較少，結論尚不完全一致，具體作用機制及多種因子之間的關聯性有待進一步研究。深入探討胎盤血管病變與GDM發生、發展之間的確切機制，可為進一步了解GDM的發病原因、機制提供新的思路與方法。此外，可通過檢測妊娠女性外周血胎盤血管生成相關因子的表達水平評估其GDM的發生風險，以早期干預、診斷及治療GDM，最終改善母兒不良妊娠結局。