硒在子癇前期防治研究中的新進展

何方舟 吳春鳳 仲維杰 秦智慧 韓雪 張靜 孫敬霞

子癇前期為妊娠期特有疾病，以妊娠20周后的血壓升高及蛋白尿為主要特征，是導致孕產婦及圍產兒致病和致死的主要原因之一，嚴重威脅母兒健康。迄今為止，子癇前期的確切發病機制尚未闡明，其中最被廣泛認可和接受的是子宮螺旋動脈重鑄障礙；子癇前期胎盤滋養細胞生物學行為異常(增殖/凋亡失衡、侵襲能力降低等)造成子宮螺旋動脈重鑄不足、胎盤組織缺血缺氧再灌注、氧化應激，導致子癇前期的發生、發展。早前的臨床觀察類實驗提示母體硒水平與子癇前期發病關系密切，使硒在子癇前期發病及其防治中的研究成為熱點。以往的研究主要聚焦在子癇前期中氧化應激的重要地位及硒的抗氧化應激作用，而硒在疾病發展中的其他生物學功能尚未被闡明。本文則以子癇前期中胎盤滋養細胞生物學行為異常導致的子宮螺旋動脈重鑄障礙為切入點，引用最新研究文獻，探討硒蛋白對子癇前期滋養細胞生物學功能的的積極影響。

一、胎盤滋養細胞生物學功能的改變在子癇前期發病、發展中的重要地位

子癇前期作為一種威脅妊娠期婦女生命的妊娠期特有疾病而備受重視,它以妊娠20周后的血壓升高及尿蛋白為特征，發病率為5%～7%,每年約50000妊娠婦女因該病而死亡[1]。正常妊娠過程中，胚胎著床后細胞滋養細胞增殖并分化出滋養層細胞和絨毛膜外滋養細胞。絨毛膜外滋養細胞侵襲、重鑄子宮螺旋動脈，從而使胎盤組織得到充足的血供。絨毛膜外滋養細胞的凋亡與增殖之間的動態平衡及其對子宮螺旋動脈的侵襲能力是構建母胎界面良好血液循環的基礎。子癇前期胎盤滋養細胞生物學行為異常，表現在增殖/凋亡失衡、侵襲能力降低等，造成子宮螺旋動脈重鑄不足、胎盤組織缺血缺氧再灌注、氧化應激，導致子癇前期的發生、發展[2]。早前的研究報道證實，LAMA4存在于胎盤合體滋養細胞、蛻膜細胞、絨毛膜外滋養細胞中，且LAMA4在調控滋養細胞生物學功能及胎盤形成方面具有重要作用[3]。基質金屬蛋白酶(MMP-9/2)是反映滋養細胞侵襲能力的重要指標，它由滋養細胞分泌并能降解細胞外基質(如IV型膠原、V型膠原和明膠)進而使細胞可以移動自如[4]。金屬蛋白酶抑制劑(TIMP1/2)的功能是調控MMPs前體的降解，從而抑制滋養細胞的侵襲[5]。Shan等[6]的研究證實了子癇前期胎盤中LAMA4的低表達及LAMA4在促進滋養細胞侵襲、移行、脈管形成中的重要作用，相對于正常妊娠，子癇前期LAMA4在胎盤中的表達(mRNA及蛋白)顯著降低,同時MMP9、MMP2顯著下降，TIMP2顯著上升、TIMP1無明顯變化。這些近期的研究說明胎盤滋養細胞的生物學功能異常(增殖/凋亡、侵襲能力、脈管形成能力等)將直接導致胎盤形成異常，在子癇前期的發生、發展中占據重要地位，同時也為其防治提供了新靶點，為進一步研究子癇前期的防治奠定了理論基礎。

二、硒元素與子癇前期

硒元素由瑞典化學家Jons Jacob Berzelius自1817年首度發現,自1957年以來,其被認為是人類及其他生命體中不可缺少的微量元素[7]。硒元素能夠保護機體避免血管疾病,同時通過多種細胞信號調節免疫功能[8]。妊娠期婦女血硒水平明顯低于正常育齡期未妊娠婦女，妊娠期血硒水平降低的原因可能是：妊娠期血硒重新分布，胎盤及子宮內含硒水平上升；血液稀釋作用；硒需求量增多；硒消耗量增加等[9]。然而，子癇前期婦女與正常妊娠婦女血硒水平對比的臨床觀察類實驗得到的結論存在爭議。其中，四項觀察類臨床研究[10-13]發現，子癇前期患者血硒濃度明顯低于正常妊娠婦女。兩項觀察類實驗[14-15]提示，子癇前期婦女臍帶血硒濃度明顯低于對照組。這些數據提示硒缺乏與子癇前期發病關系密切。然而，另外三組臨床觀察類研究[16-18]發現，子癇前期婦女與對照組血硒濃度沒有明顯差別。雖然實驗結論尚未完全統一，但這促使研究者們思考硒缺乏與子癇前期發病之間的關系，硒補充可能對子癇前期的防治有潛在益處。2016年一項[19]運用系統回顧及Meta分析的研究，包含了9個國家、1954名研究對象，得到以下結論:母體硒水平與子癇前期發病密切相關；血漿硒濃度與子癇前期發病率有關；子癇前期孕婦硒水平明顯低于正常妊娠婦女。所有的干預性試驗降低了子癇前期的發病率,提高了血硒水平。這些大規模的數據分析為硒對子癇前期的防治存在益處提供了證據，同時為人們更深入地研究硒的生物學功能及硒與子癇前期關系奠定了基礎。

三、硒蛋白的種類及硒蛋白合成的關鍵酶

硒元素通過硒蛋白發揮其生物學效應，包含硒代半胱氨酸殘基的蛋白都稱為硒蛋白。目前，人體內發現至少有25種硒蛋白，人體的硒蛋白組由17個硒蛋白家族構成，其中只有一小部分硒蛋白的功能被人們知曉，包括谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)、硫氧還蛋白還原酶 (hioredoxin reductase, ThxRed)、甲狀腺素5’-脫碘酶(DIO)的氧化還原功能[20]。硒蛋白的活性中心由硒代半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)構成，Sec的特定tRNA為硒氨酰-tRNA(Sec-tRNASec)。Sec-tRNASec由 O-磷酸絲氨酰-tRNA:硒氨酰-tRNA合成酶(Sep-tRNA:Sec-tRNA synthetase, SEPSECS)催化O-磷酸絲氨酰-tRNA 后形成；O-磷酸絲氨酰-tRNA并不能用于翻譯，因為它不能被通常的翻譯因子識別[21-22]。在一項研究中,通過對寄生原生布氏錐蟲相關基因及硒蛋白的研究，認為SEPSECS是布氏錐蟲合成硒代半胱氨酸的唯一途徑,并認為其他真核細胞也遵循該過程合成硒代半胱氨酸[23]。了解硒蛋白的合成過程及所需的關鍵酶對體外調控硒蛋白的表達具有重要意義。

四、硒蛋白對子癇前期滋養細胞生物學的影響

1.硒蛋白的抗氧化應激作用：硒蛋白的抗氧化應激作用是人們最先探討硒與子癇前期關系的切入點。細胞內的氧化應激與抗氧化能力的失衡在子癇前期發生發展中起到重要作用[24]。硒能夠清除自由基和活性氧族,從而使氧化應激導致的細胞損傷復原,保護酶及蛋白質免受氧化應激的損害[25]。通常，組織經歷氧化應激后會釋放一些氧化應激的證據,如被氧化的脂質,蛋白質或核酸。持續的或過量的氧化應激將會導致細胞自吞噬、凋亡或壞死,并伴隨細胞碎片的釋放。許多實驗發現子癇前期婦女的胎盤組織釋放的被氧化的大分子及細胞碎片明顯增多[26-27]。抗氧化物酶類是保護細胞免受氧化應激損傷的核心物質。這些酶類包括 GPx、ThxRed。GPx和ThxRed均是硒蛋白酶,是兩類重要的抗氧化系統中的重要成員。作為硒蛋白,GPx及ThxRed的表達及蛋白活性依賴于充足的硒供給,在細胞及動物模型中其表達量可以被硒補充所調控。Watson等[28]研究證實，無機硒(100 nM)和有機硒(500 nM)的補充均能夠顯著上調胎盤滋養細胞中GPx及ThxRed的表達及活性,并保護細胞細胞免受外源性氧化劑(如過氧化氫)的氧化應激損害(p<0.001)。同時應用GPx及ThxRed的特異性抑制劑證明硒補充所產生的保護效應是通過上調硒蛋白GPx及ThxRed來實現的。Khera等[29]應用線粒體呼吸鏈抑制劑構造胎盤滋養細胞氧化應激模型，證實了硒蛋白GPx及ThxRed在保護胎盤滋養細胞線粒體免受氧化應激損害過程中發揮重要作用。實驗結果提示，提前用有機硒或無機硒處理胎盤滋養細胞能夠顯著抵抗濃度為200 nM和400 nM的魚藤酮(P<0.001)和濃度為80 mM和240 mM的抗霉素C(P<0.001)造成的線粒體氧化應激損傷。這些實驗數據不僅證實了硒蛋白的抗氧化作用，為硒對子癇前期防治的益處提供了實驗證據，同時也揭示了硒蛋白的表達可以被外源性硒所調控這一屬性，為硒蛋白表達的體外調控提供新思路。

2.硒蛋白對胎盤絨毛滋養細胞增值/凋亡及激素分泌的影響：Zhao等[30]的一項研究首次發現了硒蛋白的表達顯著影響了胎盤滋養細胞的增殖、凋亡、激素分泌功能，該實驗運用SEPSECS來調控硒蛋白的表達；當硒蛋白不表達時,滋養細胞的凋亡率顯著升高(P<0.01),增殖率下降(P<0.05),同時,人類絨毛膜促性腺激素(hCG)及孕激素(PG)分泌減少(P<0.05)；相反,硒蛋白過表達顯著促進滋養細胞增殖(P<0.01),同時分泌PG及hCG增多(P<0.05)。說明硒蛋白對胎盤滋養細胞具有一定抗凋亡、促增殖、促進胎盤某些特定激素分泌的作用。這些證據說明硒可能通過影響增殖/凋亡進而對子宮螺旋動脈的重鑄的形成產生了積極作用，不僅為硒對子癇前期發病及其防治存在潛在益處提供了新證據，同時對硒與子癇前期的研究提供新思路。

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