表觀遺傳調(diào)控在子癇前期中的研究進(jìn)展

于 慧 李格格 馮雪芹 張凡勇

1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東濟(jì)寧 272067；2.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院產(chǎn)科，山東濟(jì)寧 272000

子癇前期（pre–eclampsia，PE）是指妊娠20周以后第一次出現(xiàn)高血壓伴多器官受損的妊娠期高血壓疾病[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，子癇前期的發(fā)病率為3%～5%[2]。2009年Redman等[3]提出PE的發(fā)病機(jī)制“二階段模型”學(xué)說，第一階段：胎盤血供減少致胎盤螺旋小動(dòng)脈缺氧；第二階段：胎盤釋放有損傷作用的細(xì)胞因子從而引起母體全身癥狀。PE的發(fā)生源于胎盤，母體胎盤血管生長發(fā)育異常導(dǎo)致胎盤受損，進(jìn)一步釋放大量的炎性介質(zhì)進(jìn)入母體外周血，觸發(fā)合胞體滋養(yǎng)細(xì)胞增生、遷移和凋亡，進(jìn)而引起PE的一系列癥狀，如高血壓、蛋白尿、腎臟受損等[4]。因此更有理由認(rèn)為胎盤血管功能異常與PE的發(fā)生密不可分。已有的多中心大樣本回顧性研究表明，PE可能在一定程度上受表觀遺傳因素的影響，在基因組DNA序列不出現(xiàn)異常改變的基礎(chǔ)上，引起基因表達(dá)異常及造成可遺傳的表觀性變化，目前臨床研究較多的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA及基因印記等，表觀遺傳學(xué)通過調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，從而改變胎盤相關(guān)蛋白的合成和功能形成，調(diào)節(jié)胎盤發(fā)育及適應(yīng)性改變[5]。本文將從DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA及基因印記這4個(gè)方面對(duì)PE表觀遺傳學(xué)的研究進(jìn)展做一綜述。

1 DNA甲基化與PE

DNA甲基化是指由S–腺苷甲硫氨酸提供的甲基基團(tuán)通過共價(jià)鍵與DNA分子上的CpG序列即大量CpG二核苷酸聚集區(qū)域（CpG島）胞嘧啶的5'C相結(jié)合，通過甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferases，DNMTs）的誘導(dǎo)，形成5–甲基胞嘧啶（5–methyleytosine，5MC）的遺傳修飾方式[6]。在大多數(shù)情況下，CpG島不出現(xiàn)甲基化，但在染色體失活、印記、細(xì)胞分化時(shí)會(huì)出現(xiàn)甲基化[7]。孟照琰等[8]研究表明，胎盤中CYP11A1基因的低甲基化水平異常表達(dá)，可使胎盤中類固醇激素合成途徑紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致PE疾病的發(fā)生。妊娠相關(guān)疾病患者的總DNA甲基化表達(dá)譜與正常產(chǎn)婦相比有明顯差異，由此推斷胎盤中基因變異導(dǎo)致的疾病與DNA甲基化遺傳變異有關(guān)[7]。近期亦有研究認(rèn)為，鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白（guanine nucleotide binding protein，GNA12）可能成為PE的生物標(biāo)志物[9]。因此有研究進(jìn)一步對(duì)PE和對(duì)照組產(chǎn)婦胎盤組織中GNA12基因啟動(dòng)子區(qū)域多個(gè)CpG位點(diǎn)的甲基化情況進(jìn)行研究，結(jié)果提示PE孕婦GNA12基因甲基化水平較低，而低甲基化傾向于失活的基因重新活化，且低水平的甲基化可能會(huì)導(dǎo)致PE的發(fā)生[9,10]。這些報(bào)告均提示PE患者胎盤中普遍出現(xiàn)CpG甲基化的缺失。程丹玲等[11]通過回顧性病例對(duì)照研究，對(duì)97例妊娠婦女（47例PE足月產(chǎn)，50例正常妊娠婦女足月產(chǎn)）的胎盤進(jìn)行全基因組甲基化水平檢測(cè)顯示，PE胎盤樣本中APELA基因cg02779075位點(diǎn)的DNA甲基化水平明顯低于正常妊娠婦女，提示APELA基因cg02779075位點(diǎn)的甲基化異?？赡芘cPE的發(fā)生密切相關(guān)，APELA基因可能成為PE的潛在致病基因之一，為今后完善PE的發(fā)病機(jī)制提供了新的基因靶點(diǎn)。

2 組蛋白修飾與PE

滋養(yǎng)細(xì)胞功能的正常發(fā)揮離不開組蛋白修飾，目前對(duì)于組蛋白修飾的研究多集中在甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等翻譯后修飾，這些發(fā)生在特定氨基酸上的修飾作用會(huì)導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄激活或抑制，組蛋白修飾位點(diǎn)大多位于H3、H4游離氨基端[12]。研究表明，與正常孕婦相比，血漿人類白細(xì)胞抗原–G（human leukocyte antigen–G，HLA–G）在PE患者中含量明顯增加，故可推測(cè)sHLA–G表達(dá)水平可作為臨床上預(yù)測(cè)PE發(fā)生的指標(biāo)之一[13]。HLA–G是表達(dá)母胎界面絨毛外細(xì)胞滋養(yǎng)層上的一種人類白細(xì)胞Ib類抗原，其可通過刺激胎盤NK、T細(xì)胞膜表面的抑制性受體，提高滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲能力，從而維持母體免疫耐受，保障正常妊娠的進(jìn)行[13-15]。Polakova等[16]利用組蛋白去乙酰化酶丙戊酸和DNA甲基化酶抑制劑（5–Aza–2'脫氧胞苷）分別處理兩種絨癌細(xì)胞系JAR和JEG–3，發(fā)現(xiàn)處理之后兩種絨癌細(xì)胞系中HLA–G表達(dá)水平均明顯升高，說明HLA–G表達(dá)升高受到組蛋白乙酰化修飾的影響，但對(duì)于PE胎盤中HLA–G表達(dá)下降是否也受到組蛋白甲基化、乙?；刃揎?，目前相關(guān)的研究較少。缺氧狀態(tài)會(huì)促進(jìn)低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF）高活性和賴氨酸去甲基化酶3A（lysine demethylase 3A，KDM3A）表達(dá)，進(jìn)一步改變組織重構(gòu)的基因的組蛋白甲基化狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)侵襲性滋養(yǎng)層譜系發(fā)育，如滋養(yǎng)層的巨噬細(xì)胞金屬彈力蛋白酶–12（matrix metalloproteinase–12，MMP–12）活化，最終導(dǎo)致PE的發(fā)生[17]。值得注意的是，DNA的甲基化與組蛋白修飾會(huì)相互影響，進(jìn)而對(duì)基因的表達(dá)起到促進(jìn)或抑制的作用，例如組蛋白H2B的泛素化會(huì)降低H3K9和H3K4的雙甲基化，進(jìn)而抑制DNA甲基化，但目前對(duì)這種作用的機(jī)制研究尚不明確[18,19]。

3 非編碼RNA與PE

非編碼RNA（non–codingRNA，ncRNA）隸屬于不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，包括轉(zhuǎn)運(yùn)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）及環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA），目前在PE中占重要地位的是lncRNAs 和miRNAs兩類非編碼RNA[20]。長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是指轉(zhuǎn)錄本長度＞200核苷酸數(shù)（nucleotide，nt）的一類RNA分子[21]，lncRNAs可能通過影響其相應(yīng)mRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯或降解來調(diào)節(jié)基因功能，進(jìn)而造成胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞功能異常，誘發(fā)PE[22]。He等[23]率先對(duì)PE患者胎盤中進(jìn)行全基因組lncRNAs表達(dá)模式研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，無論是基因芯片結(jié)果，還是實(shí)時(shí)熒光定量PCR（quantiative real–time PCR，qRT–PCR）技術(shù)，PE患者lncRNAs均存在差異性表達(dá)。孫健等[24]采用基因本體功能注釋分析法，從18例PE胎盤樣本和同期出生的20例正常妊娠產(chǎn)兒胎盤樣本中篩選出差異表達(dá)的lncRNA基因，對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行功能注釋與分析并進(jìn)行qRT–PCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，與正常孕婦胎盤組織相比，PE患者的胎盤組織有差異表達(dá)的lncRNA共14個(gè)，其中表達(dá)上調(diào)的有9個(gè)，表達(dá)下調(diào)的有5個(gè)。王莉等[25]對(duì)重度PE患者胎盤和正常胎盤樣本通過基因芯片測(cè)序分析篩選出了21個(gè)顯著差異表達(dá)的lncRNA，對(duì)其靶基因進(jìn)行基因本體功能富集分析發(fā)現(xiàn)，靶基因主要富集在生物學(xué)過程、細(xì)胞組分、分子功能等方面調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路。以上研究提示lncRNAs可能與PE發(fā)生機(jī)制存在相關(guān)性，在未來lncRNAs有可能成為臨床上PE的一個(gè)新的潛在預(yù)測(cè)指標(biāo)。

miRNAs是指轉(zhuǎn)錄本長度為20～25個(gè)核苷酸的一類非編碼小RNA分子，通過與靶mRNA的3'端非編碼區(qū)結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄來調(diào)控各種生物過程，沉默信息調(diào)控子1（silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1）與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)，且SIRT1是miR–34a的靶基因。研究表明，與正常孕婦相比，PE孕婦胎盤組織miR–34a表達(dá)量明顯升高，miR–34a表達(dá)與SIRT1mRNA表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，從而推測(cè)SIRT1低表達(dá)可能通過加速滋養(yǎng)層細(xì)胞凋亡使胎盤血流供應(yīng)不足，造成胎盤缺氧、缺血，引發(fā)胎盤釋放大量損傷介質(zhì)進(jìn)入母體血液，參與PE疾病發(fā)生[26]。最近有研究發(fā)現(xiàn)，通過qRT–PCR證實(shí)，miRNA–29b在子癇前期患者胎盤中表達(dá)呈上升趨勢(shì)，且隨著miRNA–29b表達(dá)量增加，血管內(nèi)皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF–A）表達(dá)量有下降趨勢(shì)[27]。黃麗莉等[28]研究報(bào)道m(xù)iR–146ars2910164位點(diǎn)可能與PE有關(guān)。最新研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀RNA VRK1（circular RNA，circ VRK1）能夠作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA吸附miR–221–3p，影響第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（gene of phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten，PTEN）的表達(dá)，進(jìn)而抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲、凋亡和上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial to mesenchymal，EMT），促進(jìn)PE的發(fā)生，由此證實(shí)circVRK1有作為一種診斷PE生物標(biāo)志物的潛力[29]。

4 印記基因與PE

印記基因是指一方親本來源的基因表達(dá)，另一親本基因不表達(dá)[30]。通過妊娠中期血清中印記基因胰島素樣生長因子2（insulin–like growth factor 2，IGF2）、普列克底物蛋白同源物樣域家族A成員2（Pleckstrin homology–like domain，family A，member 2，PHLDA2）表達(dá)與新生兒胎盤質(zhì)量的相關(guān)性分析，孕中期血清IGF2及PHLDA2蛋白高表達(dá)均會(huì)導(dǎo)致胎盤質(zhì)量增加，提示在孕中期IGF2和PHLDA2就已經(jīng)開始影響胎盤的發(fā)育和分化，從而影響胎盤的質(zhì)量和功能[31]。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子（cyclin–dependent kinase inhibitor，CKIs）的成員P57KIP2基因過表達(dá)可使滋養(yǎng)細(xì)胞遷移、侵襲以及增殖能力均明顯增強(qiáng)，提示P57KIP2基因可能參與滋養(yǎng)層細(xì)胞的凋亡調(diào)控途徑，而滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲不足及螺旋動(dòng)脈重塑障礙是PE主要發(fā)生機(jī)制，P57KIP2基因很可能參與PE的發(fā)病機(jī)制，但近幾年缺乏P57KIP2與PE的進(jìn)一步研究[32]。Zadora等[33]報(bào)道，與對(duì)照組相比，PE患者同源盒印記基因（distal–less homeobox 5，DLX5）顯著上調(diào)。環(huán)狀RNA作為一類新的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄物，能夠通過競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA（competing endogenous RNAs，ceRNA）機(jī)制調(diào)控mRNA基因表達(dá)，從而使環(huán)狀RNA在表觀遺傳學(xué)中獲得重要地位，激發(fā)了新的表觀遺傳學(xué)修飾研究熱浪，但其在PE領(lǐng)域研究不多。有研究表明父系印記基因IGF2等異常的甲基化模式與精子質(zhì)量尤其是精子DNA完整性相關(guān)，因此未來精子印記基因甲基化水平的研究是一個(gè)熱門方向[34]。

5 展望

如今，隨著越來越多的科研工作者致力于對(duì)表觀遺傳學(xué)知識(shí)的探索，為深化PE發(fā)病機(jī)制開拓了新角度。但目前對(duì)于這些表觀遺傳修飾的具體機(jī)制并未研究透徹，尚無理想的生物標(biāo)志物可用于PE發(fā)病早期的臨床預(yù)測(cè)，仍需要廣大科研和臨床工作人員長時(shí)間更大樣本量、更加深層次的研究，未來的研究將有助于理解這些分子機(jī)制在PE基因表達(dá)和疾病調(diào)控中的作用，進(jìn)而理解表觀遺傳學(xué)修飾與各種產(chǎn)科并發(fā)癥之間的關(guān)系，以及這些變化對(duì)后代健康的影響。總體而言，對(duì)PE在胎盤水平的表觀遺傳調(diào)控的理解可以提供新的生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，為臨床預(yù)測(cè)及治療PE提供新方向，值得大家廣泛學(xué)習(xí)。