早孕期雌激素水平預測妊娠結局的研究進展

田曉，孫振高

(1.山東中醫藥大學第一臨床醫學院，濟南 250000； 2.山東中醫藥大學附屬醫院中西醫結合生殖與遺傳中心，濟南 250000)

雌激素分為雌酮、雌二醇和雌三醇。妊娠期間雌激素主要來自卵巢和胎盤，極少量由腎上腺產生。雌二醇是一種含量最多、活性最強的雌激素，主要是β-人絨毛膜促性腺激素刺激卵泡轉變生成，當其含量升高時，可代償黃體功能，刺激雌二醇生成，而其正常含量也是胚胎發育所必需的條件。早孕期指妊娠第1～13周。在妊娠的最初幾周內，雌激素、黃體酮和17-羥基黃體酮完全由黃體產生，然后，雌激素和孕激素的主要合成位點轉移到胎盤滋養細胞，雌激素水平繼續增加。黃體在人類和動物的早孕期起著重要作用，黃體產生的雌二醇和孕酮調節妊娠的初始階段，維持至黃體胎盤移位。早期黃體相激素水平有助于預測妊娠結局。雌激素通過調節子宮自然殺傷細胞(uterine natural killer cells，UNK細胞)的功能，誘導子宮內膜基因的表達，刺激血管生成，促進血管的通透性，增加子宮動脈血流；同時，雌激素與孕激素通過類固醇受體調節胎盤功能，對預測妊娠結局有一定價值[1]。早孕期不同水平的雌激素可能有不同的妊娠結局，雌激素水平過低，妊娠率下降；試管嬰兒過程中雌激素水平易過高，妊娠結局亦不理想，易致早產、低體重，并可影響甲狀腺功能。只有雌激素水平正常時，才可正常供應胚胎生長所需血流量，正常妊娠。現就早孕期不同雌激素水平預測妊娠結局的研究進展予以綜述。

1 雌激素的作用

妊娠期激素環境是決定胚胎和胎兒結局的關鍵因素，宮內環境的變化在早孕期就已開始[1]。在妊娠建立過程中，子宮內膜的重塑主要有3個過程，即UNK細胞的內流、間質成纖維細胞的蛻膜化(分化)和子宮內膜血管的重構，這些過程是妊娠成功的關鍵。子宮內雌激素通過改變UNK細胞的功能而在早期妊娠中發揮重要作用，UNK細胞功能失調與早期著床障礙和妊娠期疾病有關[2]。雌激素通過增加UNK細胞遷移和分泌UNK細胞衍生的CC趨化因子配體[chemokine(C-C motif) ligand，CCL]2來直接調節人UNK細胞的生物活性，UNK細胞分泌CCL2依賴于雌激素受體(estrogen receptor，ER)，并且CCL2對UNK細胞介導的子宮內膜血管生成有重要的促進作用；另外，雌激素還誘導許多子宮內膜基因的表達，包括與生長因子、前列腺素的合成及轉運以及免疫相關的基因[3]。

此外，雌激素通過胎盤絨毛滋養細胞和(或)合胞體滋養細胞誘導滋養層血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)水平升高、血管緊張素(angiotensin，Ang)Ⅰ水平降低和AngⅡ水平的維持，促進靈長類動物妊娠期間絨毛胎盤內新血管形成；VEGF在刺激血管內皮細胞組裝成毛細血管中起著關鍵作用，而AngⅠ刺激血管內皮細胞和平滑肌細胞的偶合，從而促進小動脈及微靜脈血管的形成、成熟和穩定；AngⅡ在無拮抗的情況下會導致血管破裂，但有VEGF存在的情況下，內皮細胞可能對VEGF有反應，引起血管生成，拮抗AngⅠ的穩定作用；胎盤雌激素也促進了胎兒卵巢內健康卵泡池發育所必需的關鍵生長因子的表達，調節胎兒的生長發育[4]。基因集富集分析結果顯示，與正常雌性小鼠相比，孕鼠脾臟細胞數量、紅細胞生成和骨髓造血功能顯著增加，骨髓和脾臟造血干細胞增多，而妊娠期間脾臟細胞數量和紅細胞增多也可能發生于人類[5]。有學者提出，雌激素可能會增加妊娠期間子宮的血流量，并在狒狒實驗中得到證實[6-8]。雌激素還通過控制細胞周期調節因子的表達來調節胎兒腎上腺的生長和發育[9]。

食欲素A和食欲素B是下丘腦的神經肽，具有攝食量、能量穩態、睡眠-覺醒周期的調節作用，它們還在能量平衡和生殖之間建立一種綜合的聯系[10]。在胚胎移植和著床過程中，雌激素控制著豬子宮內食欲素系統的表達，食欲素可以通過影響各種內分泌因素而直接或間接地影響子宮功能，作為一種“分子”轉而激活雌激素，雌激素和孕激素在妊娠建立過程中起著關鍵作用，在妊娠早期可引起子宮微環境的動態變化[11]。雌酮和雌二醇是調節生殖功能的關鍵類固醇激素，包括對妊娠和胚胎的早期識別。有學者研究雌酮和雌二醇對豬子宮內膜和肌層中脂聯素及其受體基因和蛋白表達的影響，分為妊娠10～11 d組、12～13 d組、15～16 d組和27～28 d組(每組n=5)，動情周期為10～11 d，結果表明，雌酮和雌二醇均顯著影響體外的分泌以及脂聯素基因和蛋白的表達[12]。脂聯素由白色脂肪組織分泌，是調節代謝平衡的重要激素之一。脂聯素與脂聯素受體基因和蛋白在睪丸、卵巢和子宮等生殖器官中的表達提示脂聯素也參與生殖功能的調節。在動情周期和妊娠早期，豬子宮中脂聯素和脂聯素受體基因和蛋白的表達發生變化，提示脂聯素的活性可能受局部激素環境的控制[12]。此外，黃體酮和雌激素分別通過孕酮受體和雌激素受體發揮作用，孕酮受體和雌激素受體在子宮胎盤組織中定位和表達水平的時空變化出現在多個物種中，參與調節子宮胎盤功能[13]。

2 正常雌激素水平與妊娠結局

滋養細胞本身標志著胎盤和母體之間的邊界，由不同的功能層組成，對人類胚胎的發育至關重要。多核合體滋養層調節營養物質和廢物的運輸，維持界面的血液化學，而單核細胞滋養層在適當分化后表現出侵襲性行為[14]。之后滋養細胞分化為絨毛外滋養細胞，侵入子宮母體組織，參與子宮和螺旋動脈重構，從而提供胚胎生長所需要的血液供應。

在妊娠的前3個月，適當的雌二醇水平對維持正常的胎盤發育，調節胎盤的生長、分化和代謝至關重要。在整個妊娠期間，雌激素水平不斷緩慢升高，并在妊娠晚期達到最高水平。Robeck等[15]采用高效液相色譜法對虎鯨不同生殖階段(黃體、早孕、中孕、晚孕)血清雌激素、孕激素及其代謝產物進行分析顯示，在孕3個月、6個月和9個月時雌激素不斷增加，虎鯨尿液中雌激素結合物的水平在妊娠的第3～6個月增加，持續上升至第10個月，然后穩定上升直到分娩。在妊娠期間，母體血清雌二醇水平也顯著增加。然而，孕婦血清雌二醇水平并不會無限地升高，尤其是在妊娠早期，雖然血清雌二醇水平在正常妊娠后期可高達7 192 pg/mL，但在妊娠早期，血清雌二醇水平仍維持在188～2 497 pg/mL[16]。

雌激素與孕激素在孕早期共同發生作用維持妊娠。Grossi等[17]的一項觀察性研究對104例18歲以上5～13+6周的單胎妊娠的健康女性進行妊娠早期超聲檢測，采集空腹靜脈血標本進行雌激素、孕激素測定，發現雌激素和孕酮濃度隨胎齡的升高而逐漸升高；白種人女性雌二醇與孕激素測定水平之間存在相關性。該研究為妊娠早期的雌二醇評估提供了依據，幫助預測和改善妊娠結局。

3 低雌激素水平與妊娠結局

早孕期雌激素水平較低，可能導致滋養細胞發育欠佳和血管生成不足，容易增加生化和異位妊娠的概率。一項薈萃分析強化了雌二醇測定在預測先兆流產結局中的價值，其靈敏度為45%(95%CI6%～90%)，特異度為87%(95%CI81%～92%)，陽性似然比為3.72(95%CI1.01～13.71)，陰性似然比為0.62(95%CI0.20～1.84)[18]。Melnick等[19]觀察了5 471例試管嬰兒助孕案例，研究體外受精治療后早期妊娠中血雌二醇水平較低是否影響妊娠結局，采用的控制性超促排卵(controlled ovarian hyperstimulation,COH)方案為長方案或短方案，當主導卵泡有2個>17 mm時，注射人絨毛膜促性腺激素，35～36 h后進行取卵，取卵術后3～5 d進行移植，并按照第28天雌二醇水平將其分為A組(雌二醇<50 pg/mL)、B組(雌二醇51～100 pg/mL)和C組(雌二醇>100 pg/mL)，結果發現，A組和B組的活產率顯著低于C組，A組和B組的生化妊娠率及異位妊娠率均高于C組；當雌二醇<50 pg/mL時，生化妊娠風險增加25.2倍，異位妊娠的概率增加9.92倍，而A組流產率最低，B組流產率最高；可見，雌二醇水平的降低與生化和異位妊娠的顯著增加以及活產的顯著降低有關，這種聯系在生化妊娠中最強，生化妊娠和低雌二醇水平之間的聯系可能反映了植入不良；且妊娠組與流產組孕35～45 d雌二醇水平分別為(448.55±253.29) pg/mL和(304.79±161.32) pg/mL(P<0.01)，妊娠婦女雌二醇水平較低可能是由妊娠引起的細胞色素P450家族成員347(CYP3A7)活性的持續增加導致激素代謝增加所致。另有研究證明，多胎次妊娠者雌二醇水平顯著低于單胎次妊娠者，這與妊娠母體肝臟中16a-羥化酶活性升高，母體雌二醇代謝增加，全身雌二醇水平降低有關[20-21]。雌激素(尤其是雌酮和雌二醇)和雄激素都受年齡的影響，隨著母親年齡的增長，妊娠早期雌二醇水平相對較低。

4 高雌激素與不良妊娠結局

根據研究結果顯示，雌二醇在10 nm處對妊娠早期的人細胞滋養細胞具有顯著的凋亡和抗增殖作用，雌二醇誘導細胞死亡、抑制細胞增殖以及特異的ERα配體均由ERα介導，并表現出濃度依賴性，對胎盤結構和功能有害，影響內分泌水平和胎盤灌注，造成不良妊娠結局[16]。在輔助生殖技術中，常使用外源性促性腺激素刺激卵巢，以促進卵泡發育，獲得多卵泡同時發育。大量文獻證據，輔助生殖組自然流產的風險高于自然妊娠，且妊娠高血壓、子癇前期和胎盤早剝的發生風險增加；此外，低出生體重和早產發生風險增加，同時還伴有胎兒宮內生長遲緩[22-27]。

4.1高雌二醇環境降低活產率 一項前瞻性隊列研究，對自然妊娠組、控制性卵巢過度刺激+鮮胚移植組和凍胚移植(frozen embryo transfer，FET)組妊娠者的研究顯示，早期妊娠控制性卵巢過度刺激+鮮胚移植組血清雌二醇水平高于FET組和自然妊娠組，持續至第7～8周，而FET后激素水平與自然妊娠無差異[28]。此外，激素水平與產科結局有關。Johnson等[29]發現，在促卵泡生成激素刺激聯合氯米芬或促性腺激素釋放激素激動劑后，雌二醇水平升高。COH方案導致子宮頸的內分泌環境和子宮內膜發育不良[25]。滋養層的侵襲和第一、第二、第三絨毛的形成發生在妊娠的前3個月[30]，異常胎盤伴隨滋養層侵襲的減少可能導致胎兒生長受損。在狒狒妊娠的前3個月，雌激素水平低，允許滋養細胞血管侵入；在妊娠中期，雌激素合成激增，抑制滋養細胞進一步侵襲；當人為升高狒狒妊娠前3個月的雌二醇水平時，滋養細胞的侵襲和子宮螺旋動脈的重構顯著減少，導致子宮胎盤血流中斷[28]。因此，異常高的早期妊娠雌二醇水平可以影響蛻膜和正常滋養細胞侵襲過程，導致胎盤異常，限制胎兒在妊娠后期的生長。對狒狒進行的動物實驗表明，妊娠前3個月血清雌二醇水平異常升高會損害胎盤的血流量，導致胎兒生長受限[7]。Li等[31]研究1 377例患者冷凍胚胎移植前的雌激素處理時間對活產率的影響，發現冷凍-解凍囊胚移植前雌二醇暴露超過28 d時，胎兒活產率顯著降低。來自人類和動物研究的證據表明，卵巢刺激會導致植入時子宮內膜的組織學改變，在卵巢刺激周期卵母細胞回收當天進行的子宮內膜活檢研究顯示，大多數樣本的子宮內膜都有進展，其中影響最大的是獲得卵母細胞數量較多的年輕患者[32]。一旦胚胎成功植入，植入窗口的改變可能會影響胚胎的發育。早期妊娠期間黃體活性的增加可能與后期妊娠期間胎兒胎盤生長有關，在受精后的前4周胚胎胚芽生長，胚胎形成障礙影響中線和中胚層的形成，導致融合、側化、分割、形態運動和不對稱等缺陷；一項比較輔助生殖技術后出生缺陷的研究發現，控制性卵巢過度刺激+鮮胚移植后，胚胎性出生缺陷顯著增加，但在FET之后卻沒有增加[33]。COH方案后的類固醇分泌量與自然妊娠和FET妊娠相比顯著升高，如果COH方案后妊娠期間非生理上的高類固醇活性導致新鮮胚胎移植后出現不良圍生期結局的風險，則應考慮采用較溫和的刺激方案甚至冷凍所有胚胎[30]。FET可預防高水平的血清雌二醇對子宮內膜接受性的有害影響[34]。

4.2高雌二醇環境增加甲狀腺功能障礙的風險 甲狀腺是最大的內分泌腺之一，其主要功能是通過碘的代謝合成甲狀腺激素。甲狀腺激素是幾乎所有組織生長、發育和代謝的關鍵調節因子。胎兒甲狀腺發育最關鍵的時期是妊娠的前3個月，妊娠早期雌二醇高的母體環境增加體外受精-胚胎移植出生的兒童甲狀腺功能障礙的風險。Lv等[35]對鮮胚移植、FET、自然妊娠(3～10歲)共949個單胎出生的兒童進行研究，檢測血清總三碘甲腺原氨酸、總甲狀腺素、游離三碘甲腺原氨酸、游離甲狀腺素和促甲狀腺激素的水平以及妊娠早期不同階段母體雌二醇的水平，結果發現，妊娠前3個月接受鮮胚移植的婦女甲狀腺激素平均水平顯著高于FET或自然妊娠的婦女，鮮胚移植受孕的新生兒臍血中的甲狀腺激素(尤其是總甲狀腺素、游離甲狀腺素、促甲狀腺激素)與自然妊娠相比顯著升高，FET組總甲狀腺素、促甲狀腺激素水平與自然妊娠組比較接近；此外，鮮胚移植中兒童甲狀腺素和游離甲狀腺素的水平與孕婦妊娠早期血清雌二醇水平呈正相關，因此FET可以降低通過試管授精受孕的兒童甲狀腺受損的風險。早期妊娠是也神經系統發育的重要時期，高雌二醇環境可能也會減弱下丘腦和(或)垂體功能，導致激素分泌紊亂。

雌二醇可能通過對甲狀腺細胞的直接作用來調節甲狀腺功能。Antico-Arciuch等[36]證明，雌二醇直接導致磷脂酰肌醇-3-激酶通路激活，進而對甲狀腺疾病敏感性增加。雌二醇對甲狀腺碘攝取和甲狀腺過氧化物酶活性的影響已在動物實驗中得到證實。Lv等[35]發現，母體高雌二醇暴露通過PAX8(pair box gene 8)的失調和DNA甲基化異常干擾了后代的甲狀腺功能，PAX8可以影響其他結合和激活甲狀腺特異性基因啟動子的轉錄因子；此外，PAX8與直接參與甲狀腺激素合成和分泌的甲狀腺特異性基因有關，影響結合和轉運甲狀腺激素的基因；高劑量雌二醇可改變甲狀腺細胞的基因表達，改變甲狀腺激素水平，而DNA甲基化可以通過調控基因啟動子的增強通路(調控一個增強邊界)來控制基因表達；此外，這種表達異常可能是Dnmt3a和Mbd1基因表達改變導致甲基化狀態失調所致，DNA甲基化相關的基因包括Dnmt1、Dnmt3a、Mbd1和Tet1，Dnmt1主要催化維持甲基化，Dnmt3a主要負責在重復序列、發育基因和印跡基因上建立新的DNA甲基化狀態的從頭甲基化，而Mbd1蛋白是MeCP1的組成部分之一，在euchromin28中發揮甲基介導的轉錄沉默作用。因此，在早期妊娠期間，高雌激素水平可以改變甲狀腺激素、基因表達和甲狀腺甲基化狀態。妊娠前3個月的高雌二醇環境是鮮胚移植產生的后代甲狀腺激素變化的直接原因，鮮胚移植前應進行血清雌二醇的評估，以減少雌二醇過高造成的風險[37]。甲狀腺功能障礙的早期發生，如不及時治療，會對中樞神經系統造成嚴重的、不可逆轉的損害，并且會伴發精神障礙。

4.3高雌二醇環境增加早產和低出生體重風險 胎齡根據鮮胚移植的日期和出生日期計算。任何發生在妊娠37周之前的分娩都被定義為早產，其中妊娠34周之前的分娩被定義為早產，而妊娠34～37周的早產為晚期早產，新生兒出生體重低于2 500 g，均為低出生體重[38]。在對鮮胚移植、FET、自然妊娠母體的8 869例獨生子女的研究中，根據人絨毛膜促性腺激素給藥當日雌二醇水平(10 460 pmol/L)分為高雌二醇組和低雌二醇組，鮮胚移植中，高雌二醇水平母體發生單胎低出生體重和早產的風險高于低雌二醇水平母體(P<0.01)，鮮胚移植母體在妊娠第4周和第8周平均血清雌二醇水平[(4 072.4±285.7) pmol/L和(8 301.2±1 011.1) pmol/L]顯著高于FET組[(1 526.3±163.5) pmol/L和(3 810.5±325.2) pmol/L]；鮮胚移植新生兒平均出生體重遠低于FET新生兒和自然妊娠新生兒，鮮胚移植組低出生體重發生率顯著高于FET和自然妊娠組，然而，FET組和自然妊娠組的新生兒平均出生體重和低出生體重發生率比較差異無統計學意義[23]。J?rvel?等[28]研究證明，妊娠第5周和第8周雌二醇水平與胎兒出生體重呈負相關。以上研究提示，鮮胚移植后，早期妊娠雌二醇水平高可能會限制胎兒生長，這可能與妊娠早期螺旋動脈侵犯受損和胎盤血流量下降有關。

5 小 結

雌激素促進妊娠期間絨毛胎盤血管和子宮內膜的形成重構，影響胚胎和胎兒結局，在妊娠期間起著重要作用。早孕期不同的雌激素水平會造成不同的妊娠結局，對妊娠結局具有預測作用。雌激素水平過低會造成生化妊娠、異位妊娠等不良妊娠結局，活產率降低，影響滋養層的侵襲，導致胎盤受損，胎兒生長受限。甲基化狀態失調使胎兒甲狀腺疾病的患病風險增大，胎盤灌注水平不足造成胎兒早產和低出生體重的概率增加。同時，對于不同雌激素水平造成不同妊娠結局的機制仍需要更大樣本的研究，對女性生殖健康具有重大意義。