抗血管生成因子與子癇前期發病關系的研究進展

王鋼 胡天曉 倪鑫

第二軍醫大學基礎部生理教研室，上海200433

抗血管生成因子與子癇前期發病關系的研究進展

王鋼 胡天曉 倪鑫

第二軍醫大學基礎部生理教研室，上海200433

子癇前期是妊娠期特有的疾病，我國發病率為9.4%～10.4%，國外為7%～12%。該病嚴重影響母嬰健康，是孕產婦和圍生兒病率及病死率的主要原因，其病因和發病機制至今尚未完全闡明。近年來有研究表明，子癇前期患者血液中抗血管生成因子水平明顯升高，這提示胎盤產生的抗血管生成因子以及催化產生這些因子的蛋白酶與子癇前期的發展密切相關。抗血管生成因子包括可溶性酪氨酸激酶-1，可溶性內皮糖蛋白等，有研究表明蛋白脫落作用可產生抗血管生成因子，而催化蛋白脫落作用的蛋白酶主要有解整合素樣金屬蛋白酶家族和金屬基質蛋白酶家族。

子癇前期；胎盤；可溶性酪氨酸激酶-1；可溶性內皮糖蛋白；解整合素樣金屬蛋白酶家族；金屬基質蛋白酶家族

子癇前期是一種源于胎盤的妊娠期特有的全身性綜合征。其發病機制尚未闡明，當前較為合理的原因有異常滋養層細胞侵入子宮肌層、免疫機制、血管內皮細胞受損等。越來越多的研究表明，母體內皮細胞損傷是子癇前期產婦重要的特征之一。近年來，子癇前期患者血液中抗血管生成因子的水平異常，引起學者們的廣泛關注。有研究表明，過量的抗血管生成因子，如可溶性酪氨酸激酶-1（sFlt-1）和可溶性內皮糖蛋白（sEng），經胎盤釋放進入母體血液能夠引起血管內皮功能障礙，并導致高血壓、蛋白尿等子癇前期癥狀[1]。本文對抗血管生成因子和影響其產生的因素與子癇前期相關性綜述如下：

1 血管生長因子和抗血管生長因子對胎盤血管形成過程的調節

在妊娠早期，胎兒起源的絨毛外細胞滋養細胞侵入子宮蛻膜和肌層螺旋動脈，使管徑小、阻力高的血管轉化為管徑大、阻力低的血管，進而保證為胎盤提供足夠的營養供胎兒生長。Meekins等[2]的研究表明，子癇前期孕婦滋養細胞的侵入能力減弱，侵入子宮蛻膜和肌層螺旋動脈較淺，血管無法進行轉化，導致動脈阻力增大、胎盤供血不足。

在胎盤血管床的形成和維持過程中，血管內皮生成因子起著重要的調節作用。其受體Flt-1[血管內皮生長因子受體-1（VEGFR-1）]、血管內皮生長因子受體-2（VEGFR-2）也對胎盤血管正常發育至關重要。在妊娠早期，血管生成的信號傳導通路改變可導致滋養層侵入不足。研究表明，將這些基因敲除后，會導致大鼠胎盤血管形成缺陷和早期胚胎死亡。在正常妊娠過程中，血管內皮生長因子（VEGF）和其受體在早期胎盤組織呈高表達，而在子癇前期胎盤中VEGF、胎盤生長因子（PLGF）和VEGFR-1等血管內皮生成因子的表達水平呈明顯異常[3]。

同樣抗血管生成因子在調節滋養層細胞入侵的過程中也起著重要的作用。sFlt-1是由膜結合受體剪接形成，是Flt1的游離形式，sFlt-1只有細胞膜外的配體結合域，而無跨膜和細胞內信號域，主要由合體滋養層分泌進入母血循環[4]。Kendall等[5]體外研究顯示，sFlt-1能夠與VEGF結合，拮抗VEGF促進血管新生的功能，進而抑制細胞滋養層的侵入。在正常懷孕早期，循環中的sFlt-1水平保持相對低的水平而孕晚期開始上升[6]。Farina等[7]收集了子癇前期產婦孕11周時的絨毛膜，通過分析基因表達情況發現sFlt-1水平明顯升高。孕晚期，胎盤產生過量的sFlt-1，在產婦血液循環中拮抗VEGF的內皮保護功能，造成內皮功能損傷，進而對終末器官產生影響。

2 子癇前期中抗血管生成因子水平異常

Venkatesha等[8]的研究指出，sFlt-1和sEng是兩種重要的抗血管生成因子，水平異常是導致內皮功能障礙和產婦臟器損傷的主要原因之一。腺病毒轉染sFlt-1至妊娠大鼠可以引起高血壓和蛋白尿等子癇前期癥狀。共同轉染sFlt-1和sEng的妊娠大鼠會導致更嚴重的子癇前期并發癥HELLP綜合征，表現為蛋白尿，低血小板，肝功能紊亂和腦水腫等癥狀[1，8]。

Ahmad等[9]最早發現，子癇前期孕婦血液中sFlt-1表達增加，而PLGF和VEGF表達減少。Shibata等[10]也證實在重度子癇前期孕婦血液中，PLGF和VEGF水平顯著降低而sFlt-1水平顯著升高。由于VEGF維持在內皮的穩定性方面非常重要，對VEGF的阻斷是一個重要的子癇前期發病機制。sFlt-1在循環中結合VEGF，PLGF產生拮抗作用[5]。Venkatesha等[8]研究發現子癇前期胎盤中sFlt-1的表達增加的同時也發現母體血液中sFlt-1顯著增加。已有臨床研究發現子癇前期發病之前，產婦血液循環中sFlt-1增加，并且增加水平與疾病的嚴重程度呈正相關[11]。

在體內，sFlt-1的主要作用包括促進血管收縮和導致血管內皮功能障礙等。Maynard等[1]證實外源性給sFlt-1至懷孕或者未孕大鼠后，可產生類似子癇前期的綜合征，包括高血壓、蛋白尿和腎小球內皮增生等典型癥狀。VEGF具有腎小球毛細血管修復和維持內皮細胞健康的重要作用。VEGF大部分由腎小球足細胞表達，其受體存在于腎小球內皮細胞上[12]。Sugimoto等[13]研究發現成年動物注射抗-VEGF藥物后會引起腎小球內皮損傷從而產生蛋白尿。Eremina等[14]研究發現足細胞特異性VEGF基因敲除雜合子小鼠會出現蛋白尿和腎小球內皮增生等腎臟疾病特征。癌癥治療臨床試驗發現抗血管藥物的使用也會導致蛋白尿，高血壓和腎小球內皮損傷等癥狀[15-16]。因此，VEGF不足或者抗VEGF抗體，基因敲除、過量抗血管生成因子都可能導致蛋白尿和腎小球內皮增生等子癇前期癥狀。

子癇前期孕婦血液檢測發現，另一種抗血管生成因子sEng水平也異常改變。sEng是內皮糖蛋白的截斷形式，是TGF-β的細胞表面受體。在子癇前期中sEng上調其趨勢類似于sFlt-1[17]。sEng通過sFlt-1介導加重孕鼠的血管損傷，可誘發HELLP綜合征[8]。Maharaj等[12]研究發現在嚙齒類動物中sFlt-1和sEng表達升高可誘發局灶性腦血管痙攣、高血壓、脈絡膜叢內皮增生等疾病。同時兩者增多也可以干擾一氧化氮（NO）介導血管舒張的過程。循環中sEng升高與sFlt-1一樣也是發生在子癇前期發病之前[17]。有趣的是，Romero等[18]研究發現，低孕齡無先兆子癇孕婦中sEng也會升高，對于這種現象還需進一步的研究解釋。

3 抗血管生成因子產生可能的機制

在子癇前期發病機制中sFlt-1和sEng的重要作用已得到廣泛的研究，但是sFlt-1和sEng產生的機制尚未闡明。許多研究證明，可溶性蛋白質可通過膜結合形式剪切產生。這種由特定蛋白酶介導的蛋白剪切過程，通常被稱為蛋白脫落作用[19]。解整合素樣金屬蛋白酶家族（ADAMs）和金屬基質蛋白酶家族（MMPs）是具有介導蛋白脫落作用的兩種蛋白酶家族。

3.1 ADAMs

ADAMs是一個多亞基跨膜的分泌蛋白家族，連同基質金屬蛋白酶MMPs和ADAMTSs（解聚素樣并擁有金屬蛋白酶結構域，與血小板反應蛋白1型結構類似的蛋白家族）屬于同一個鋅指類蛋白酶超家族[20]。到目前為止，在人類基因組已發現21種ADAM，其中約一半擁有金屬酶蛋白水解活性。ADAMs的功能與很多生理過程有關，包括受精作用和胚胎發育，也與一些病理生理過程有關如炎癥、阿爾茨海默病和癌癥等[21]。

目前，對于妊娠期ADAMs成員作用已得到一些初步研究結果。例如，Wang等[22]研究發現ADAM19是在胚泡植入起著重要作用。同時，Zhao等[23]研究發現ADAM19在后續滋養層入侵過程中也發揮作用。Gack等[24]研究發現，在子癇前期中ADAM12胎盤表達水平升高，這也解釋子癇前期中膜結合heparin-binding-EGF（HB-EGF）減少的原因[25]，可能是由于ADAM12介導HB-EGF蛋白脫落的結果[26]。

同樣Zhao等[27]研究表明，ADAMs抑制劑能劑量依賴的減少胎盤釋放sFlt-1的水平，證明ADAMs可以參與到Flt-1脫落作用中。其中，ADAM10是已經得到確定的脫落酶[28]。此外，體外實驗表明，ADAM10可以介導角質蛋白脫落，從而產生CXC趨化因子配體16[29]。在角化細胞系HaCat中，ADAM10導致CD46脫落，同時CD46脫落有助于細胞凋亡過程[30]。Maretzky等[31]研究發現，ADAM10也可以引發N-cadherin和E-cadherin的脫落。最近Zhao等[27]研究發現，ADAM10主要存在于胎盤合體滋養層中，子癇前期ADAM10表達水平較正常妊娠增加。子癇前期胎盤中，ADAM10與ADAM12的上調水平是一致的[24]。3.2 MMPs

MMP家族包括24個鋅依賴的肽鏈內切酶。根據膜型和亞基的不同分為6種MMPs，根據其細胞表面的關聯又可進一步分類為：MT1、MT2、MT3、MT5（也被稱為MMP-14、MMP-15、MMP-16和MMP-24）有一個跨膜域，而MT4和MT6（也被稱為MMP-17和MMP-25）是磷脂酰肌醇錨定蛋白[32-33]。在人體組織中MMPs廣泛表達，其在癌癥進展和血管形成過程中的重要作用已得到廣泛的研究。

Kaitu'u-Lino等[34]研究發現，MMP-14是參與胎盤釋放sEng的一個關鍵蛋白酶。同時這個研究小組也發現，子癇前期胎盤合體滋養層MMP-14表達升高，并與內皮素相互作用產生sEng。在BEWO細胞系中敲低MMP-14表達，能顯著減少sEng產生，也有力證明子癇前期中膜結合的MMP-14是產生sEng主要蛋白酶。但是，Kaitu'u-Lino等[35]研究發現，抑制MMP-14僅可部分抑制sEng的產生，這意味著其他蛋白酶也有可能產生sEng的過程，這需要進一步的深入研究。

Takino等[36]研究指出，與MMP-14最接近的同源蛋白是MMP-15（MT2-MMP），其擁有同源性66%的催化結構域。Kaitu'u-Lino等[37]研究表明，MMP-15主要存在于合體滋養層，在子癇前期中同樣也有上調趨勢，但是功能分析表明在人臍靜脈內皮細胞和BEWO細胞系中，MMP-15并不參與切割內皮素產生sEng。

對于其他的MMPs，Kaitu'u-Lino等[34]研究發現MMP-16、24和MMP-25存在于合體滋養層，在妊娠期間參與調控物質交換過程。體外基因敲除實驗表明[34]，他們并沒有在Eng的剪切過程中發揮作用，但是它們可能參與到激活細胞表面其他蛋白酶或著也可能參與到母體循環中其他因子的剪切過程。與其他MT-MMPs不同，MMP-17定位于胎兒血管和子癇前期患者胎盤。Plaisier等[38]研究表明，MMP-17定位在胎兒血管中，主要功能是參與血管形成和血管重塑過程。有趣的是，Kaitu'u-Lino等[34]研究也觀察到在子癇前期胎盤中MMP-17蛋白表達上調。這種上調可能是針對胎盤和胎兒血流量減少的代償機制，但這需要進一步實驗證實這一假設。總之，目前數據和研究表明MMP-14是唯一有助于sEng從胎盤釋放的MMPs蛋白酶[32，34]，而產生sEng的過程是否有其他蛋白酶參與有待進一步研究。

4 展望

在最近的研究中，對子癇前期的發病機制的研究已經取得很大的進步。越來越多的實驗表明，循環中過量的抗血管生成因子與胎盤疾病存在密切關系，而抗血管因子的生成與蛋白質的脫落作用有關。那么對于抗血管生成因子和參與蛋白脫落的ADAMS，MT-MMPs與子癇前期發病機制的關系可以進行更深入的研究。同時，這兩種蛋白對于作為靶點開發治療子癇前期的藥物是很有意義的，但是其安全性和有效性還需大量的研究進行確定。

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Progress in research of anti-angiogenesis factor and preeclampsia

WANG GangHU TianxiaoNI XinThe Basis of Physical Teaching and Research Scetion,the Second Military Medicial University,Shanghai200433,China

Preeclampsia is a pregnancy specific diseases,that occurs in 9.4%-10.4%of pregnant women in China and 7%-12%in foreign country.The disease seriously affects the health of mother and infant,which is the main cause of maternal and perinatal morbidity and mortality.The etiology and pathogenesis are still not completely elucidated.In recent years,studies have shown that serum anti-angiogenic factor levels significantly increased in patients with preeclampsia.This suggests that the anti-angiogenic factors produced by placenta and catalytic protease which produces anti-angiogenic factors are closely related to preeclampsia.Anti-angiogenic factors consist of soluble tyrosine kinase-1(SFlt-1)and soluble endoglin(SENG).Studies have shown that anti angiogenic factor can be produced by protein shedding effect;proteinases which catalyzeprotein shedding effect contain a disintegrin andmetalloproteinase family and matrix metalloproteinases.

Preeclampsia;Placenta;sFlt-1;sEng;ADAMs;MMPs

R714.24

A

1673-7210（2014）11（b）-0165-04

2014-08-11本文編輯：任念）

王鋼（1991.1-），男，第二軍醫大學基礎部生理教研室2013級生理學專業在讀碩士研究生；研究方向：生殖內分泌學。胡天曉（1987.6-），男，第二軍醫大學基礎部生理教研室2010級生理學專業在讀博士研究生；研究方向：生殖內分泌學。

倪鑫（1963.3-），女，博士生導師，教授，第二軍醫大學基礎部生理教研室主任；研究方向：生殖內分泌學。