子癇前期中表觀遺傳學改變的研究新進展*

鐘琳琳，黃玲玲

（廣西醫科大學第一附屬醫院，南寧 530021）

子癇前期（preeclampsia，PE）是妊娠期最常見的并發癥之一，發生率約為2%～8%，是孕產婦死亡的重要原因，嚴重威脅母嬰健康[1-3]。PE以高血壓和蛋白尿為主要特征，同時可合并急性腎功能衰竭、腦出血、肝功能不全、肺水腫和彌散性血管內凝血等嚴重并發癥[4]。PE的確切病因仍不清楚。目前認為與PE發病有關的因素包括炎性細胞因子的激活[5]，飲食、遺傳因素[6]，滋養層細胞浸潤不良[7]、內皮功能障礙、氧化應激[8]、抗血管生成因子與血管生成因子失衡[9]等。此外，內分泌、遺傳、環境和免疫因素也可能是PE 起病的重要原因[10]。環境因素可以引起表觀遺傳學的改變，和PE的發生密切相關。

表觀遺傳學指在DNA 序列不發生改變的情況下，基因的表達調控發生改變，并最終導致表型的變化，包括組蛋白修飾、染色質重塑、基因組印記、隨機染色體失活、DNA 與RNA 化學修飾等。胎盤異常是PE 發生發展的核心。胎盤通過釋放血管活性分子、促炎細胞因子、微粒和合胞體碎片進入母體循環，繼而引起全身內皮功能障礙，最終導致PE的發病[11]。表觀遺傳學在胎盤的發育和生理調節中起著重要作用[12]。在PE 的胎盤和其他受累組織中均可發生顯著的表觀遺傳學改變[13-15]，并且這些改變可能在疾病的演變中發揮著重要的作用[16]。目前研究較多的與PE 發病相關的表觀遺傳機制有非編碼RNA、DNA 甲基化、組蛋白修飾及基因組印跡。本文將從這4 個方面對PE 表觀遺傳學的研究進展進行綜述，希望有助于進一步的相關研究。

1 非編碼RNA 在PE 發病中的作用

非編碼RNA（non-codingRNA，ncRNA）被定義為一種不編碼蛋白質的RNA 分子，包括轉移RNA（tRNAs）和核糖體RNA（rRNAs），微小RNA 如microRNA（miRNAs）、siRNAs、piRNAs、snRNA、sn-RNAs、exRNAs、scaRNAs 和長鏈ncRNAs（LncRNAs）[17]。這些RNA的共同特點是都能從基因組上轉錄而來，但是不翻譯成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物學功能。目前由于高通量測序技術的廣泛應用，大量的分子包括ncRNA 被發現，其在PE 的研究也取得了較快進展，越來越多的ncRNA在PE發生發展中的作用及調控機制被發現和認識。lncRNAs 和miRNAs 是兩類非編碼RNA，在PE的非編碼分子中占主導地位［10］。在此，本文將僅討論LncRNAs 和miRNAs 在PE 表觀遺傳控制中的作用。

1.1 LncRNAs 與PE LncRNAs 是指長度大于200核苷酸的非編碼RNA。LncRNAs 因具有非常重要的調控功能，且幾乎參與到了各種生物學過程和通路，與各種疾病的發生發展緊密關聯。目前已知的lncRNAs，大多數在癌癥研究領域被發現，通常與細胞增殖、遷移和侵襲有關[18]。由于癌細胞和滋養層細胞的特征是相似的，如滋養層的快速增殖、母體組織的遷移和侵襲、免疫耐受[19]，學者們進行了廣泛的體外研究，以闡明這些lncRNAs 在滋養層細胞生理過程中的作用。越來越多的研究也證實lncRNAs可通過影響滋養層細胞的功能來參與PE的發生。

經典的lncRNAs 如MALAT-1、MEG3 在胎盤發育中起著重要的作用。MALAT-1 在胎盤病變中過度表達，與不受控制的滋養層侵襲有關[20]，通過研究證實，lncRNA MALAT-1在PE胎盤中表達顯著低于正常胎盤，可通過影響促凋亡蛋白半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶-3（cysteinyl asparate-specific proteinase-3，Caspase-3）、Caspase-9 及聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）加速細胞凋亡。MEG3是一種印跡的lncRNA，在多種不同的細胞類型和組織中表達。在正常胎盤中，MEG3 通過調節滋養層細胞的內皮－間充質轉化，保護細胞凋亡，促進遷移和侵襲。而在PE 胎盤中，MEG3 表達下調，這就造成滋養細胞侵襲不足，胎盤淺著床，最終導致PE 的發生。Zhang 等[21]分析了30例PE婦女胎盤中的MEG3 RNA水平，并與30例對照組進行了比較，結果表明PE組中80%婦女胎盤內MEG3 RNA的表達下調。Davatzikos等[22]對20例PE患者和20例對照者的胎盤進行研究，發現PE組MEG3 RNA 表達明顯下調，僅為對照組RNA 水平的28%。這兩項研究的結果是一致的。

同時，研究顯示在PE胎盤中的許多lncRNAs表達呈上調的狀態。比如lncRNA RPAIN的增加抑制了滋養細胞的侵襲，同時通過調節C1q 誘導細胞凋亡，共同促進PE的發展[23]。此外，在PE患者的胎盤中，還有學者觀察到lncRNA DLX6-AS1 表達的增加，繼而通過調控miR-376c/GADD45a 的表達導致PE的發生[24]。體外細胞實驗進一步證實，過表達lncRNA SPRY4-IT1和HOTAIR均可抑制滋養細胞樣細胞系HTR-8/SVneo 增殖和侵襲能力，同時可通過調節促凋亡蛋白Caspase-3 和抑凋亡蛋白B 細胞淋巴瘤（B cell lymphomal lewkmia-2，BCL-2）的表達水平以加速滋養細胞凋亡，參與PE 的發生發展[25-26]。

1.2 miRNAs與PE miRNAs是一類小分子非編碼單鏈RNA，長度約20～25 個堿基，其功能是通過與靶mRNA 結合實現負性調節基因表達的功能［27］。miRNA的發現豐富了表觀遺傳的內容，為人們提供了一種全新的視角來認識生物基因和基因表達調控的本質，對深入研究PE的發病機制也提供了新的可能。miRNAs 異常表達可導致PE 等妊娠疾病的發生。生物學信息分析表明，PE 中的差異性miRNAs 參與代謝變化、包括MAP 激酶、轉化生長因子β、Hippo，以及絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號［28］。

鑒定PE 婦女胎盤和血漿樣本中差異表達的miRNAs 對于研究PE 發病的分子機制非常重要。與正常妊娠相比，PE患者血液循環中的miRNAs或胎盤組織中的miRNAs 表達譜都出現了特征性改變，特別是在胎盤組織中的表達異常最為常見。2007 年一項有關microRNAs 在PE 的研究中，研究者通過qPCR 檢測了157 個miRNAs 亞群在胎盤中的表達水平，在胎盤RNA樣本中檢測到153個miRNA，發現其中3個在PE中的表達是上調的，分別是miR-210、miR-155、miR-200b。miR-210是目前研究最多并認為和PE 發病相關的miRNA。miR-210 是早期缺氧反應miRNAs 之一，由缺氧誘導因子1α（HIF-1α）直接調控表達量[29]。多項研究發現，PE患者胎盤中miR-210 表達呈明顯上調，表明這可能是胎盤組織缺氧誘導了miR-210 表達上調，而且隨著缺氧程度的加重，其上調更明顯。我國學者[30]對34個microRNA 家族成員在PE 以及正常孕婦的胎盤組織中表達情況進行研究，最終發現：與正常妊娠相比，在PE的胎盤組織中有11個microRNA的家族成員呈現出高表達水平，而其余的家族成員呈現出低表達，差異具有統計學意義，證實了microRNA表達情況對于PE發病產生影響。

除了胎盤組織，Chim等[31]還通過PCR基因檢測技術發現母體血漿中存在胎盤來源的microRNA的表達，說明microRNA 在外周血中也能夠穩定表達。在PE 妊娠中，miR-210 和miR-155 在血清表達水平上調[32]。與使用單個miRNAs 相比，多個miRNAs 的組合顯示出更高的PE 預測值。以上結果表明miRNAs 作為早期妊娠PE 的預測標志物具有潛在的應用價值。

2 DNA 甲基化在PE 發病中的作用

DNA 甲基化，作為最為人所知的表觀遺傳機制，是指整個基因組中富含胞嘧啶的區域甲基化的過程。DNA甲基化與許多重要的過程有關，包括衰老、癌變、X染色體、失活、基因組印記和轉座因子的抑制等等。

在不同的表觀遺傳變化中，與PE 相關的DNA甲基化是PE起病最重要的因素［10］。一般來說，這些不同基因甲基化的失調與各種原因有關，如缺氧、早期PE 的氧穩態、缺氧的滋養層、母體全身血管中的中性粒細胞浸潤、滋養層侵襲等都可引起PE。

很多研究顯示病理性胎盤中各種基因的表達與DNA 甲基化有 關[33]。Majchrzak-Celinska 等[34]回顧了與PE疾病相關的RUNX3、LINE-1和HSD11B2基因的DNA都發生了甲基化。HSD11B2基因編碼11β羥基類固醇脫氫酶2型（11βHSD2），在高血壓中起關鍵作用。11β-HSD2 通過阻止睪丸和胎盤等組織中的鹽皮質激素受體的激活，在調節血壓中發揮重要作用[35]。在PE 患者中，HSD11B2、RUNX3 和LINE-1甲基化還與兒童出生體重、胎齡和分娩呈正相關。Anderson 等[36]研究了PE 患者外周血白細胞基因甲基化的變化，結果表明，64%的研究基因與甲基化顯著增加相關，而甲基化DNA 結合蛋白（MPB）中36%的差異甲基化位點與甲基化顯著減少相關。使用450K微陣列工具對新生兒臍血DNA進行的全基因組甲基化分析顯示，與早發性PE相關的新生兒臍血DNA中存在顯著的基因組級低甲基化，其中51 486個低甲基化，12 563個高甲基化CpG[37]。

3 組蛋白修飾在PE 發病中的作用

組蛋白修飾是表觀遺傳的一個重要機制，組蛋白修飾包括甲基化、乙?；?、磷酸化及泛素化，而這些都發生在特定的氨基酸上，修飾作用會導致染色體結構轉錄激活或抑制。組蛋白修飾與滋養細胞功能的發揮密切相關。目前研究較多并認為與PE的發病相關的機制有組蛋白甲基化、乙?；揎棥Ｓ醒芯孔C明HIF-KDM3A-MMP12 信號級聯促進大鼠胎盤和人胎盤細胞滋養層侵襲和滋養層定向子宮螺旋動脈重構［10］。缺氧驅動HIF活化和KDM3A表達，反過來將改變促進侵襲性滋養層譜系發育和組織重塑的基因的組蛋白甲基化狀態，如滋養層源性MMP12活化[38]，最終導致PE的發生。

TIMP3 是MMP 的拮抗劑，幾乎所有的細胞功能包括增殖、凋亡、侵襲和遷移都可以被TIMP3 調節[39]。研究表明，TIMP3 在PE 胎盤中有高表達。HDAC 通過改變啟動子組蛋白乙?；梢哉{節TIMP3的表達，因此在滋養細胞侵襲和遷移中起到了必要的作用[40]。

4 基因組印跡在PE 發病中的作用

基因組印跡是指來自父方和母方的等位基因在通過精子和卵子傳遞給子代時發生了某種修飾，這種修飾作用使后代僅表達父源或母源等位基因的一種。最近的研究表明，胎盤中表達的印跡基因子集可能通過調節胎盤激素的產生來調節母體對妊娠的適應，即控制母體的功能[41]。印跡基因的及時表達在胎兒胎盤發育中起著重要作用[42]。研究人員對PE胎盤基因表達和印跡基因進行了系統分析，結果顯示DLX5 在人類PE 胎盤中的表達發生了改變。值得一提的是，在PE中通過定位克隆鑒定的第一個基因STOX1 在特定的胎盤細胞亞型中有印跡[43]。最初在STOX1 中發現的突變具有相當大的功能增益效應，事實上，STOX1 的過度表達分別在細胞或小鼠中誘導PE的表達譜和PE的表型[44]。

5 展 望

隨著人們對表觀遺傳學認識的深入，越來越多疾病包括PE 的發病過程中都有表觀遺傳學機制的參與。不同途徑中的每一種表觀遺傳變化都會導致PE。目前，非編碼RNA、DNA 甲基化、組蛋白修飾及基因組印跡這四方面在PE發病中的研究較多，也取得了很多進展，為闡明PE發病機制開拓了新思路，但對于這些表觀遺傳修飾的確切途徑和具體機制大都不清楚。比如對DNA 甲基化或組蛋白修飾如何影響正常和病理性胎盤發育中的基因表達知之甚少；盡管非編碼RNA 很多種類已經被確認，但對于最近出現在PE發展背景下的環狀RNA了解不多；在DNA和蛋白質修飾基礎上，可逆RNA甲基化修飾研究引領了新的表觀遺傳學修飾研究的浪潮，但在PE 領域研究不多。這些都有待于廣大科研和臨床工作者進一步研究和探索，未來的研究將有助于理解這些分子機制在PE 基因表達和疾病調控中的作用。