早發型子癇前期內皮細胞損傷機制的研究進展

季燕雯，陳先俠，王海霞，盧曉倩，孫嘉敏

子癇前期(preeclampsia, PE)是妊娠期高血壓的特殊類型，主要特征為妊娠20周后出現高血壓、蛋白尿和水腫，而分娩后血壓恢復正常，嚴重影響母嬰健康,是導致孕產婦和圍生兒死亡的主要因素。妊娠34周前發病的子癇一般稱早發型PE，目前確切機制不明，分娩是其唯一治愈手段。故本文對早發型PE血管內皮細胞的損傷機制進行綜述，以深入了解該病，為其防治提供理論依據。

1 絨毛外滋養層細胞(extravillous cytotrophoblasts, EVTs)入侵受損介導的內皮細胞損傷

1.1 兩步理論 已有證據表明，PE的發生發展有多種因素參與，如螺旋動脈重塑受損、氧化應激、氧調節異常等，滋養層細胞異常侵襲是導致螺旋動脈重塑受損的重要原因[1-2]。許多學者支持兩步理論，第一階段，EVTs入侵母體螺旋動脈造成血管重塑不良，擴張螺旋動脈并增加子宮胎盤血流量，誘發胎盤和內皮損傷；第二階段，這些受損組織釋放抗血管生成因子，如可溶性血管內皮生長因子受體1(sFlt-1)和可溶性內皮糖蛋白(sEng),誘導全身內皮功能紊亂，導致妊娠20周后高血壓和蛋白尿，在早發型PE中表現更明顯[3]。

1.2 自噬對EVTs的入侵作用 近年研究發現，胎盤自噬與PE發病機制有關[4-5]。自噬是細胞成分自我降解的過程，其中雙膜自噬體隔離細胞器并和溶酶體融合，使溶酶體酶消化內容物，通過這個機制，細胞可在饑餓或低氧等應激條件下存活。正常妊娠胎盤發育早期，存在生理性胎盤缺氧復氧，自噬對維持細胞生物能量中合成代謝和分解代謝平衡至關重要。在饑餓條件下，哺乳動物西羅莫司靶蛋白C1(mTORC1)被抑制，釋放mTORC1-自噬激活激酶(ULK)復合物，游離ULK復合物誘導自噬。研究發現，自噬對低氧狀況下EVTs入侵和血管重塑必不可少,缺氧誘導因子(HIF)1在誘導自噬中起重要作用，缺氧穩定HIF1α蛋白質并激活BNIP3，BNIP3釋放Bcl-1和Bcl-2復合物，然后游離Bcl-2抑制PI3激酶，導致自噬激活[6]。缺氧導致p53活性顯著增強并導致細胞滋養細胞凋亡。與正常妊娠孕婦相比，來自PE孕婦培養的人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cells， HUVECs)生長被顯著抑制，伴隨G1停滯和凋亡增加，原因為p53蛋白表達上調，誘導G1停滯，隨后上調p21表達，并下調細胞周期蛋白E表達和CDK2-cyclin E復合物；另一方面，p53的上調也激活了Bax基因并抑制Bcl-2和BIRC5基因表達，導致Bax/Bcl-2比率增加并隨后激活半胱天冬酶級聯反應，最終導致凋亡機制的啟動[7]。Bildirici等[8]提出自噬是在營養缺乏期間被激活的一種生存機制，認為在早發型PE患者中，胎盤缺氧復氧轉變機制異常，細胞處于持續的缺氧微環境中，細胞發生氧化應激，引起滋養層細胞和血管內皮細胞自噬活性增加，而細胞發生過度自噬導致細胞功能受損，甚至自噬性死亡增加，最終導致滋養層細胞侵襲不足，子宮螺旋動脈重塑不全、胎盤淺著床，胎盤出現缺血、缺氧等病理生理改變，誘發一系列PE臨床表現。但自噬調節滋養層細胞侵襲能力及內皮細胞成管能力的具體機制還需繼續研究。sEng抑制缺氧條件下EVTs自噬導致血管重塑失敗，在20%O2條件下，sEng不影響EVTs侵襲和血管重塑，在2%O2條件下，sEng抑制細胞侵襲EVTs,在8%O2條件下sEng減少血管重塑[9]。Pan等[10]研究發現早發型PE組的自噬水平與晚發型PE組比較差異有顯著統計學意義，而晚發型與正常組之間無差異，證實了自噬在早發型PE發病機制中的意義。

2 氧化應激與抗血管生成因子對內皮細胞的作用

子宮動脈血流減少，子宮胎盤灌注不足，導致胎盤缺血缺氧，胎盤釋放生物活性因子(如抗血管生成因子)增多導致母體血管功能障礙。這些抗血管生成因子包括sFlt-1、sEng、纖溶酶原激活物抑制劑1、生長因子抑制劑、炎性細胞因子、活性氧(ROS)或超氧陰離子、缺氧誘導因子和血管緊張素(Ang)Ⅱ抗體受體。目前氧化應激、sFlt-1和炎性細胞因子與早發型PE關系較為緊密。

2.1 氧化應激介導的內皮細胞損傷 胎盤局部過度氧化應激可能損害胎盤滋養層細胞的生物學功能，因而損傷子宮螺旋動脈的生理重塑，導致胎盤淺著床、內皮細胞損傷并最終導致PE 。

2.1.1 Gadd45α：生長停滯和DNA損傷誘導Gadd45α表達，Gadd45α是Gadd45家族一個關鍵成員[11]。氧化應激可能通過激活p38MAPK信號傳導誘導Gadd45α過表達來影響基質金屬蛋白酶活性，以影響滋養層細胞的侵襲，并增加sFlt-1和sEng的分泌，參與PE的發生發展[12]。體外HUVECs研究發現，Gadd45α敲除或p38抑制劑在低氧/復氧暴露的HUVECs中通過抑制氧化應激提供保護作用，抑制細胞凋亡，促進血管生成。Li等[12]采用siRNA沉默Gadd45α基因通過抑制p38MAPK信號傳導減少細胞凋亡、增加細胞遷移來減輕氧化應激，提示Gadd45α可作為治療PE的新靶點。

2.1.2 ROS：胎盤缺氧時釋放大量ROS，ROS是超氧化物陰離子，其作為細胞信號級聯中的第二信使激活了許多氧化還原敏感信號通路，包括核因子κB(NF-κB)。ROS可引起全身炎性反應，誘導滋養層細胞的凋亡從而影響滋養層細胞的浸潤能力，還可引起內皮源性舒張因子一氧化氮的失活，使血管舒張不良，內皮功能障礙，最終導致妊娠期高血壓。2009年Leeper等[13]發現Apelin/APJ是血管氧化應激的調節因子，發現Apelin能抑制脂肪細胞中ROS的產生和釋放，并減輕心肌細胞的氧化應激。相反，也有研究發現Apelin-13可促進血管平滑肌細胞中ROS的產生，Apelin可能通過調節NOX4-AngⅡ途徑來升高血壓[14]。

2.1.3 長鏈脂肪酸氧化：長鏈脂肪酸氧化可通過氧化應激和炎性內皮細胞損傷參與PE的發病。Ding等[15]研究表明，嚴重早發型PE患者胎盤組織中長鏈脂肪酸氧化酶(LCHAD)表達減少，而晚發型PE患者與對照組間LCHAD表達無顯著差異。游離脂肪酸(FFA)會導致氧化應激，脂肪細胞可通過分泌炎性細胞因子激活血管內皮細胞復制NF-κB信號通路，導致內皮細胞損傷。激活的NF-κB調節腫瘤壞死因子α(TNF-α)、細胞間黏附分子1(ICAM-1)和其他炎癥因子的轉錄，FFA與NF-κB信號通路可能存在正反饋關系。NF-κB與PE患者外周血單核細胞中DNA結合能力高于正常妊娠者，提示NF-κB在PE單核細胞中顯著激活，FFA和炎性反應相互促進形成惡性循環，最終導致細胞損傷。Qiao和Sun[16]發現后續發展為PE的婦女在第一次產檢時血漿脂肪酸結合蛋白4(FABP4)濃度明顯高于未發生PE的婦女。FABP4血漿濃度每增加1單位，PE發生風險升高4%～8%，并認為其可獨立預測PE。還有研究指出PE患者妊娠早期血清脂質氧化終產物丙二醛濃度升高，可與其他早期標志物聯合預測PE的發生[17]。因此，氧化應激、脂質代謝和炎性內皮損傷與PE的發病密切相關。

2.2 sFlt-1介導的內皮細胞損傷

2.2.1 sFlt-1導致母體廣泛的內皮功能障礙：sFlt-1是血管內皮生長因子(VEGF)和胎盤生長因子 (PIGF)受體的可溶形式。PIGF與VEGF具有約50%的同源性，作用于兩個血管內皮生長因子家族受體，即存在于血管內皮細胞上[sFlt-1和含有激酶插入區的受體(KDR)]。KDR負責VEGF在內皮細胞上的作用，而sFlt-1似乎不直接參與血管生成。sFlt-1充當血管生成的負調節劑，隔離細胞外VEGF。VEGF與sFlt-1和KDR受體結合，PIGF以高親和力與sFlt-1受體結合，PIGF通過從sFlt-1受體中置換VEGF，使其能夠結合活性KDR受體[18]。

2.2.2 sFlt-1基因表達受氧濃度調控：缺氧導致sFlt-1基因上調使得sFlt-1產生。PE患者子宮血管重塑異常，胎盤缺氧狀態釋放大量sFlt-1進入母體循環，過表達的sFlt-1通過胎盤向母體循環遷移并抑制VEGF和PIGF的產生，導致主動脈內皮功能障礙[19]。sFlt-1在母體循環中與游離的VEGF和PIGF結合，從而降低其膜受體的生物利用度,抑制VEGF和PIGF對母體內皮細胞和足細胞的作用。胎盤缺氧誘導胎盤蛻膜中自由基和HIF-1α的產生。PE婦女HIF-1α過表達可上調sFlt-1，引起血管收縮，重塑不足[20]。

2.2.3 sFlt-1/PIGF比率反映循環血管生成平衡并與疾病嚴重程度相關：Zeisler等[21]開展的一個大型前瞻性多中心研究提示，在無PE情況下,sFlt-1/PIGF<38的女性，至少1周(陰性預測值99.3%)的測試時間內可能不會發展為PE；相反，有超過85%的sFlt-1/PIGF>38的孕婦很有可能患有PE；sFlt-1和sEng是預測PE的最有力指標，可導致PE中螺旋動脈重塑不足和胎盤血管床發育畸形。此外，血清sFlt-1可能預測妊娠12周前的PE。Caillon等[22]證明早發型PE患者在發病前第1周sFlt-1/PIGF比率陽性預測值為21%，在第4周為18%，認為此比率可用于早發型PE的常規管理，避免不適當的住院治療，具有顯著的經濟效益。

2.3 炎性反應介導的內皮細胞損傷 PE是多種原因導致母體產生過度炎性反應的結果。胚胎對于母體來說是半移植物，著床時必然會發生局部炎性反應，過度應答則可導致內皮功能紊亂，釋放炎癥因子，引發PE[23]。在健康孕婦中，炎癥細胞因子的分泌可調節免疫和炎性反應，而PE患者發生炎性反應可導致白細胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-8、IL-17、IL-22、TNF-α等炎癥細胞因子的釋放增加。

2.3.1 IL-11：IL-11是IL-6家族細胞因子,該家族共享一個輔助信號分子。Winship等[24]指出IL-11在妊娠早期胚胎植入和子宮內膜基質細胞蛻膜化過程中起重要作用，其在女性生殖道中是一種多效的信號傳導細胞因子，能調節細胞周期，對胎盤發育至關重要。最近IL-11已被證明有助于胎盤的調節，并導致PE的發生[25]。Winship和Dimitriadis[26]研究證明，IL-11通過JAK/STAT3途徑調節滋養層細胞遷移和入侵，并經STAT3的IL-11信號傳導途徑上調滋養層細胞衍生因子，從而抑制其侵襲性。最近有研究證實，IL-11可能通過STAT3在小鼠胎盤和蛻膜中起作用，并認為IL-11升高損害了子宮自然殺傷細胞(uterus natural iller, uNK)分化和成熟[25]。此外，也有研究發現IL-11的升高造成小鼠早產[27]。在正常妊娠或后來患PE的婦女中，妊娠頭3個月的血清IL-11水平發生量化；隨后發展為PE的婦女血清IL-11顯著增加[25]。這一發現意味著IL-11在PE的發生中起潛在致病作用，并為其將來作為PE預測性生物標志物奠定了基礎。Winship和Dimitriadis[25]提出IL-11在早期PE癥狀出現前升高，但樣本量小存在局限性。一項小鼠體內實驗表明，PE小鼠停止IL-11注射后緩解了血壓升高，但蛋白尿病情加重及小鼠胎兒體質量增加，強調了IL-11靶向治療改善PE的潛在可行性[25]。有數據表明，針對胎盤和(或)蛻膜IL-11可防止局部炎癥級聯反應發生并恢復胎盤功能，但需對大批婦女進行進一步的研究，以確定IL-11作為PE血清預測性生物標志物的臨床價值[26]。

2.3.2 IL-22：研究發現，PE母親和新生兒臍帶血中IL-22濃度高于健康孕婦，發生炎性反應后，IL-22大量釋放，并且IL-22受體表達導致信號通路的激活，IL-22與其受體結合激活JAK1和Tyk2，后者通過絲氨酸和酪氨酸在STAT1,3和5中的磷酸化作用觸發多種細胞內途徑，最終保持免疫穩態[27]。因此，IL-22在PE發病中也起著至關重要的作用。

3 免疫與血管內皮細胞損傷

3.1 NK細胞介導的內皮細胞損傷 在針對腫瘤及異體移植的研究中發現,活化的NK細胞可識別血管內皮細胞表面配體,緊密黏附于血管內皮細胞,引起內皮細胞功能改變,血管通透性增強[27]。有研究表明,在PE中NK細胞活性增強，可能通過LFA-1/ICAM-1、VLA-4/VCAM-1通路與血管內皮細胞發生黏附及相互作用，進而參與PE血管內皮細胞損傷[28]。近年來，妊娠婦女uNK成為研究熱點[29-30]。uNK是母胎界面最豐富的免疫細胞類型，在人和小鼠中都含有70%的蛻膜白細胞，研究表明 uNK是子宮螺旋動脈重塑和介導母體-胎兒免疫耐受所必需的[31]。在母胎界面，uNK在人類白細胞抗原異常激活下毒性增強，且使EVTs入侵不足及子宮螺旋動脈重塑異常,致使血管內皮細胞受損，最終導致妊娠早期PE的發生[32]。還有研究表明，蛻膜uNK能分泌大量的細胞因子，如粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、干擾素、生長刺激因子1、腫瘤壞死因子等。干擾素-γ、干擾素-α 具有促進組織滋養葉細胞遷移作用，引起胎盤淺著床、螺旋動脈重塑受阻，誘發病理妊娠，進一步導致血管內皮功能障礙[33]。雖然NK細胞可誘發PE，但是其與PE病情嚴重程度、起始時間關系尚不明確，進一步對uNK進行研究將可能成為治療PE的新方向[33]。

3.2 調節性T細胞(regulatory T cell, Treg)介導的內皮細胞損傷 Treg細胞分為胸腺Treg細胞和胸腺外Treg細胞，在TGF-β存在下刺激天然CD4+ T細胞表達[34]。 胸腺Treg細胞占Treg細胞的70%，而胸腺外Treg細胞占30%。Samstein等[35]報道胸腺外Treg細胞在維持妊娠中起重要作用，sEng可通過競爭性結合TGF-β受體抑制TGF-β活性，推測sEng擾亂了胸腺外Treg細胞的分化，導致母體對胎兒的耐受性降低。Treg細胞的重要作用之一是調節炎癥，這種炎癥誘導Th1型免疫改變，隨后誘導排斥，抑制Treg細胞功能從而導致內皮功能障礙。Wang等[36]通過基因研究指出，siRNA可介導Th1和Th17細胞轉錄因子的下調，促進CD4+ T細胞亞群免疫平衡、改善PE局部和全身炎性反應，緩解內皮細胞損傷程度，為早發型PE治療提供新思路。

綜上,PE孕婦胎盤灌注不足導致胎盤缺血缺氧，細胞處于持續的氧化應激狀態，引起細胞自噬活性增加，造成滋養層細胞功能受損；與此同時，血管內毒性物質和炎性介質的增多使得相應血管舒張功能降低，引起血管內皮細胞活性因子的釋放，導致內皮細胞損傷和(或)功能障礙。對這些損傷因子及其作用機制的深入研究有助于PE的檢測、預防和治療,有利于緩解PE孕婦的癥狀,改善胎盤和全身組織器官灌注,降低PE母嬰病死率。