COX-2及COX抑制劑與子癇前期的研究進展

何芳杰(綜述)，胡繼芬(審校)

(1.福建醫科大學第一臨床醫學院，福州 350005； 2.福建醫科大學附屬第一醫院婦產科，福州 350005)

子癇前期是威脅孕婦及圍生兒健康狀況的主要疾病之一，也是導致孕產婦死亡的主要原因之一。子癇前期的基本病理生理變化是全身小血管痙攣，主要表現為高血壓和蛋白尿，嚴重時可累積全身多個器官。目前，子癇前期的病因和發病機制并未完全闡明，但無論病因如何，一系列的級聯反應導致了子癇前期綜合征，最終引起血管內皮細胞受損，隨之發生血管痙攣、血漿漏出，缺血和血栓形成。胎盤環加氧酶2(cyclo-oxygenase 2，COX-2)表達異常參與了子癇前期的發病過程，且全身血管內皮細胞損傷與COX-2有關，由此推測COX-2可能參與了子癇前期的發病過程。

1 COX-2

1.1COX-2的結構 COX是合成前列腺素類化合物重要的限速酶，目前發現，COX有3種同工酶：結構型COX-1、COX-3和誘導型COX-2。1991年，COX-2由Xie等[1]發現，其與COX-1具有61%的同源性。人類COX-2基因位于染色體1q25.2～25.3上，含有10個外顯子和9個內含子，外顯子長約8.3 kb，蛋白質編碼區由編碼604個氨基酸殘基的多肽組成，mRNA轉錄產物為4.5 kb，其上游5′端轉錄起始點長約0.8 kb，含有若干轉錄調控序列，包括2個核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)位點、2個激活蛋白質2(activator portein-2，AP-2)位點、cAMP反應元件(cAMP responsive element，CRE)、TATA box序列、CCAAT增強子結合蛋白位點(CCAAT/enhancer binding protein，C/EBP)、Ets-1轉錄因子位點等，COX-2基因的調控主要在轉錄水平。

COX-2以同型二聚體的形式存在，每個單體的相對分子質量約為70×103。每個亞基有3種不同的結構域：短N端表皮生長因子結構域、α螺旋膜結合部分、C端反應位點。COX是單次跨膜蛋白，膜結合域由一系列含疏水性氨基酸并暴露于膜單層的兩性分子α螺旋組成。人類COX-2為構象異二聚體，含有1個催化單體和1個構象單體。當有底物或某些抑制劑結合COX的催化單體，亞鐵血紅素只連接在催化單體過氧化物酶位點。變構單體調節催化單體，調節方式取決于哪個配基結合在變構單體上。Dong等[2]的研究發現,非酯化脂肪酸的水平和成分是調節COX-2及COX-2抑制劑應答的重要因素。

1.2COX-2的生理功能及在組織中的表達 COX-2主要分布在細胞核膜上，能催化花生四烯酸(arachidonic acid，AA)生成前列腺素G2(prostaglandin G2，PGG2)、前列腺素H2(prostaglandin H2，PGH2)。接著PGH2被各種酶催化，生成各類前列腺素類化合物，如：前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)、前列腺素F2(prostaglandin F2，PGF2)、前列腺素I2(prostaglandin I2，PGI2)和血栓素A2(thromboxane，TXA2)，所以COX也稱為前列腺素內過氧化物合成酶。

COX有兩個活性位點：一個為亞鐵血紅素位點，有過氧化物酶活性，能將PGG2還原為PGH2；另一個為環加氧酶位點，能將AA轉化為PGG2。這個反應是過氧化物酶活性部位所產生的酪氨酸自由基從AA奪取H原子，接著2個氧分子與花生四烯酸自由基反應生成PGG2。

不同組織含有COX-1和COX-2的水平不同，功能也顯著不同。在正常情況下，COX-1在大多數哺乳動物細胞中持續表達，承擔著基本功能，如腎功能的調節、胃黏膜的保護等。編碼COX-1的基因屬于管家基因。研究發現，COX-2不能在大多數正常組織中找到，但在某些組織和細胞中表達，如血管內皮、腎臟入球小動脈和出球小動脈間的致密斑，其可被激素、細胞因子、促炎因子、細菌內毒素、腫瘤啟動子等誘導產生[3]。在動脈粥樣硬化損傷部位，可發現COX-2的特征性高表達。此外，研究還發現，COX-2與胃癌、膽管癌等腫瘤的發生有關[4-5]。COX-3與COX的基因編碼相同，是COX-1的遺傳變異，它保留了內含子和移碼突變區，在人類則為無功能基因。

2 COX-2與胎盤血管氧化應激的關系

現有研究資料推測，子癇前期與早期妊娠時子宮螺旋動脈重鑄不足[6]及胎盤功能形成障礙有關，其導致子宮胎盤動脈血流減少，胎盤灌注不足及不規則，當胎盤血供不足以維持持續增大的胎兒時，則使胎盤處于長期缺血缺氧狀態，胎盤某些區域缺血再灌注又可導致活性氧大量產生[7]，進而導致胎盤氧化應激和功能紊亂，并伴隨內質網應激和蛋白合成受損[8]。胎盤血管氧化應激狀態在子癇前期發病過程中處于關鍵地位，其釋放一系列的促炎因子和凋亡物質，使得母體內皮細胞激活。胎盤缺氧后復氧可激活p38絲裂原激活蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinases,p38MAPK)、應激激活蛋白激酶(stress-activated protein kinase，SAPK)、促分裂素原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)以及NF-κB通路[9]。下游的通路包括腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)的組織濃聚物和分泌物，以及COX-2的激活和過度凋亡。維生素C和E可以抑制p38MAPK、SAPK、MAPK和NF-κB信號通路，減少COX-2表達和TNF-α、IL-1β的分泌及胎盤滋養細胞過度凋亡。但目前也有研究表明，維生素C、維生素E等抗氧化劑并不能有效預防子癇前期的發生[10]。子癇前期病因復雜，涉及多種病理過程及多個通路，導致維生素C、維生素E在有些子癇前期類別中能起預防作用，而在其他類別中則無預防作用。

3 子癇前期胎盤中COX-2的表達

子癇前期的主要病理生理改變為全身小血管痙攣，普遍認為收縮血管的TXA2與舒張血管的PGI2比例失衡參與這個病理過程，子癇前期的胎盤可能同樣存在由TXA2過度表達而導致的血管過度收縮[11]，Gabrielsen等[12]研究表明，TXA2的合成可導致動脈粥樣硬化和血栓的發生。此外，TXA2與其受體結合，活化后也可導致內皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)解偶聯增加，使舒張血管的一氧化氮合成減少[13]。COX-2是合成TXA2重要的限速酶，且特異性高表達于動脈粥樣硬化部位，因此COX-2可能參與子癇前期的病理過程，Goksu Erol等[14]研究發現，子癇前期患者胎盤COX-2表達升高，推測與胎盤前列腺素E、前列腺素F表達下降而導致COX-2反饋性的升高有關。但是，胎盤前列腺素E、前列腺素F在子癇前期中的表達，不同實驗室得出的結果也并不一致。因此，前列腺素E、前列腺素F可能不是COX-2表達改變的主要原因。Gurdol等[15]的研究結果也發現，攜帶-765C等位基因可導致COX-2表達下降，從而降低子癇前期的發病率。楊艷峰等[16]的研究同樣發現，COX-1、COX-2在胎盤表達升高，并認為與胎盤血管動脈粥樣硬化有關。此外，陳麗紅等[17]也發現，COX-2在胎盤中表達升高，并認為p38MAPK能上調COX-2在胎盤組織的表達，并參與動脈粥樣硬化的過程。另外，B?rek?i等[18]的研究發現，COX-1和COX-2在子癇前期患者胎盤活性下降，并認為COX活性下降可能與活性氧類水平的升高有關。Okawara等[19]研究發現，妊娠期高血壓患者胎盤COX-2和PGI2合酶表達下降，打破TXA2與PGI2的平衡，平衡偏向TXA2的合成。張秀芬等[20]的研究也表明，COX-2在子癇前期胎盤中的表達下降，推測COX-2表達下降使子癇前期患者滋養細胞侵襲能力下降，導致胎盤淺著床而導致子癇前期的發生。在妊娠早期，胎盤滋養細胞必須大量增殖并侵襲，才能使胎盤正常著床，并獲得充足的血供。研究表明，COX-2在胚泡著床中起著重要作用[21]。Wang等[22]發現，COX-2在絨毛滋養細胞表達下降，可導致植入失敗而發生復發性流產。COX-2能促進新血管生成[23-24]，如果COX-2活性被抑制或低表達，可導致子宮肌層血管重鑄受限，進而使胚胎著床過淺，繼而發生胎盤缺血缺氧。此外，也有部分學者認為，COX-2在子癇前期患者與正常妊娠產婦胎盤的表達并無顯著差異[25]。因此，COX-2在子癇前期胎盤組織中的表達尚存在爭議，究其原因可能與子癇前期是一個復雜的疾病，COX-2的個體表達差異較大，在某些細胞、組織高表達，但在某些組織低表達甚至不表達。再者，研究者的實驗方法和實驗對象不一致，這也是導致結果不同的一個原因。

4 COX抑制劑與子癇前期的防治

子癇前期是一種全身性疾病，涉及全身多個臟器，目前其發病機制并未完全闡明，因此還不能有效的預防或預測。子癇前期患者的內皮細胞被激活，炎性細胞趨化聚集到炎癥部位，并大量表達COX-2等炎性因子，產生大量IL-8和TXA2[26]，導致炎性反應及血管收縮，血小板聚集使血液處于高凝狀態。子癇前期患者遠期心血管疾病患病風險明顯高于正常妊娠患者，阿司匹林是COX的特異性抑制劑，不可逆地抑制COX-1和COX-2的活性，從而抑制TXA2的產生，但其對PGI2的影響很小。在20世紀80年代已有學者提出用阿司匹林預防子癇前期。最新研究發現，小劑量阿司匹林對子癇前期有積極作用。Trivedi等[27]研究認為，小劑量阿司匹林對高風險的子癇前期患者有一定的預防作用，但對低風險的子癇前期患者無預防作用。Roberge等[28]的Meta分析表明，在妊娠16周前使用小劑量阿司匹林可以降低重度子癇前期的發病風險，但對輕度子癇前期無明顯效果。進一步研究表明，16周前使用小劑量阿司匹林可以降低早產型子癇前期(發病早于37周)的發病風險，但對足月產型子癇前期(發病晚于37周)患者無明顯作用[29]。但也有部分研究表明，阿司匹林對降低子癇前期風險無明顯作用[10]。截至目前，尚無權威機構或組織發表過確鑿的數據表明阿司匹林能夠預防子癇前期的發病，但眾多學者的研究均表明阿司匹林能降低高風險子癇前期患者的發病率。加拿大婦產科醫師學會在妊娠期高血壓疾病的診斷、評估和治療指南(2008版)中建議高風險的子癇前期產婦在妊娠16周前，睡前每日服用75～100 mg阿司匹林，直至分娩[30]。目前我國妊娠期高血壓疾病診治指南(2012版)并未將阿司匹林納入預防子癇前期發病的藥物行列[31]，這可能與未有確鑿證據支持阿司匹林，且部分學者研究發現，阿司匹林會增加產后出血風險[32]，且預防子癇前期何時開始服用、劑量多少等目前也無一致結論有關。另外，有部分研究表明，小劑量阿司匹林聯合低分子肝素鈉能減少子癇前期的患病風險[33]。

5 小 結

子癇前期患者胎盤COX-2表達的改變，TXA2產生過多，導致胎盤血管收縮使胎盤缺血缺氧，進而處于氧化應激狀態的胎盤產生大量活性氧類等炎性物質并向母體釋放，最終導致子癇前期的發病，但是COX-2在子癇前期患者胎盤的具體作用機制還有待進一步研究。另外，阿司匹林可能對某些類型的子癇前期發病有預防作用，但阿司匹林和各種新藥對子癇前期的預防作用及如何使用更為合理，還有待進一步探討。

[1] Xie WL,Chipman JG,Robertson DL,etal.Expression of a mitogen-responsive gene encoding prostaglandin synthase is regulated by mRNA splicing[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1991,88(7):2692-2696.

[2] Dong L,Vecchio AJ,Sharma NP,etal.Human cyclooxygenase-2 is a sequence homodimer that functions as a conformational heterodimer[J].J Biol Chem,2011,286(21):19035-19046.

[3] Harris RC.Physiologic and pathophysiologic roles of cyclooxygenase-2 in the kidney[J].Trans Am Clin Climatol Assoc,2013,124:139-151.

[4] Li Y,He W,Liu T,Zhang Q,etal.A new cyclo-oxygenase-2 gene variant in the Han Chinese population is associated with an increased risk of gastric carcinoma[J].Mol Diagn Ther,2010,14(6):351-355.

[5] Legan M.Cyclooxygenase-2,p53 and glucose transporter-1 as predictors of malignancy in the development of gallbladder carcinomas[J].Bosn J Basic Med Sci,2010,10(3):192-196.

[6] Avagliano L,Bulfamante GP,Morabito A,etal.Abnormal spiral artery remodelling in the decidual segment during pregnancy:from histology to clinical correlation[J].J Clin Pathol,2011,64(12):1064-1068.

[7] Burton GJ.Oxygen,the Janus gas;its effects on human placental development and function[J].J Anat,2009,215(1):27-35.

[8] Burton GJ,Yung HW,Cindrova-Davies T,etal.Placental endoplasmic reticulum stress and oxidative stress in the pathophysiology of unexplained intrauterine growth restriction and early onset preeclampsia[J].Placenta,2009,30 Suppl A:S43-S48.

[9] Vaughan JE,Walsh SW.Activation of NF-kappaB in placentas of women with preeclampsia[J].Hypertens Pregnancy,2012,31(2):243-251.

[10] Rossi AC,Mullin PM.Prevention of pre-eclampsia with low-dose aspirin or vitamins C and E in women at high or low risk:a systematic review with meta-analysis[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2011,158(1):9-16.

[11] Zhao S,Gu Y,Lewis DF,etal.Predominant basal directional release of thromboxane,but not prostacyclin,by placental trophoblasts from normal and preeclamptic pregnancies[J].Placenta,2008,29(1):81-88.

[12] Gabrielsen A,Qiu H,B?ck M,etal.Thromboxane synthase expression and thromboxane A2 production in the atherosclerotic lesion[J].J Mol Med (Berl),2010,88(8):795-806.

[13] Zhang M,Song P,Xu J,etal.Activation of NAD(P)H oxidases by thromboxane A2receptor uncouples endothelial nitric oxide synthase[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2011,31(1):125-132.

[14] Goksu Erol AY,Nazli M,Yildiz SE.Expression levels of cyclooxygenase-2,tumor necrosis factor-alpha and inducible NO synthase in placental tissue of normal and preeclamptic pregnancies[J].J Matern Fetal Neonatal Med,2012,25(6):826-830.

[15] Gurdol F,Cakmakoglu B,Dasdemir S,etal.-765 G—>C and -1195 A—>G promoter variants of the cyclooxygenase-2 gene decrease the risk for preeclampsia[J].Genet Test Mol Biomarkers,2012,16(5):435-438.

[16] 楊艷峰,劉錫梅,羅霞,等.COX-1,COX-2在子癇前期患者胎盤和臍帶組織的表達[J].現代婦產科進展,2009,18(3):212-215.

[17] 陳麗紅,邱中原,胡繼芬.子癇前期患者胎盤中p38MAPK及COX-2的表達及意義[J].第三軍醫大學學報,2012,34(6):521.

[18] B?rek?i B,Aksoy H,Toker A,etal.Placental tissue cyclo-oxygenase 1 and 2 in pre-eclamptic and normal pregnancy[J].Int J Gynaecol Obstet,2006,95(2):127-131.

[19] Okawara M,Seki H,Matsuoka K,etal.Examination of the expression of cyclooxygenase-2 in placenta villi from Sufferers of pregnancy Induced hypertension[J].Biol Pharm Bull,2009,32(12):2053-2056.

[20] 張秀芬,李志紅,魏振杰,等.鈣黏蛋白及環氧合酶-2在妊娠期高血壓疾病中的表達及意義[J].中國醫師進修雜志,2008,31(24):26-28.

[21] Matsumoto H,Ma WG,Daikoku T,etal.Cyclooxygenase-2 differentially directs uterine angiogenesis during implantation in mice[J].J Biol Chem,2002,277(32):29260-29267.

[22] Wang Y,Zhao AM,Lin QD.Role of cyclooxygenase-2 signaling pathway dysfunction in unexplained recurrent spontaneous abortion[J].Chin Med J (Engl),2010,123(12):1543-1547.

[23] Muraki C,Ohga N,Hida Y,etal.Cyclooxygenase-2 inhibition causes antiangiogenic effects on tumor endothelial and vascular progenitor cells[J].Int J Cancer,2012,130(1):59-70.

[24] Yoshinaga M,Kitamura Y,Chaen T,etal.The simultaneous expression of peroxisome proliferator-activated receptor delta and cyclooxygenase-2 may enhance angiogenesis and tumor venous invasion in tissues of colorectal cancers[J].Dig Dis Sci,2009,54(5):1108-1114.

[25] Wetzka B,Nüsing R,Charnock-Jones DS,etal.Cyclooxygenase-1 and -2 in human placenta and placental bed after normal and pre-eclamptic pregnancies[J].Hum Reprod,1997,12(10):2313-2320.

[26] Bachawaty T,Washington SL,Walsh SW.Neutrophil expression of cyclooxygenase 2 in preeclampsia[J].Reprod Sci,2010,17(5):465-470.

[27] Trivedi NA.A meta-analysis of low-dose aspirin for prevention of preeclampsia[J].J Postgrad Med,2011,57(2):91-95.

[28] Roberge S,Giguère Y,Villa P,etal.Early administration of low-dose aspirin for the prevention of severe and mild preeclampsia:a systematic review and meta-analysis[J].Am J Perinatol,2012,29(7):551-556.

[29] Roberge S,Villa P,Nicolaides K,etal.Early administration of low-dose aspirin for the prevention of preterm and term preeclampsia:a systematic review and meta-analysis[J].Fetal Diagn Ther,2012,31(3):141-146.

[30] Magee LA,Helewa M,Moutquin JM,etal.Diagnosis,evaluation,and management of the hypertensive disorders of pregnancy[J].J Obstet Gynaecol Can,2008,30(3 Suppl):S1-S48.

[31] 中華醫學會婦產科學分會妊娠期高血壓疾病學組.妊娠期高血壓疾病診治指南(2012版)[J].中華婦產科雜志,2012,47(6):476-480.

[32] James AH,Brancazio LR,Price T.Aspirin and reproductive outcomes[J].Obstet Gynecol Surv,2008,63(1):49-57.

[33] Sergio F,Maria Clara D,Gabriella F,etal.Prophylaxis of recurrent preeclampsia:low-molecular-weight heparin plus low-dose aspirin versus low-dose aspirin alone[J].Hypertens Pregnancy,2006,25(2):115-127.