DATS 調控VEGF 信號軸改善URSA 小鼠胎盤血管的形成

宋家美 ，劉 洋 ，史 濤 ，姜方潔 ，陳靜思 ，范 文 ，梁 宇 ，孟昱時

（1）昆明醫科大學第二附屬醫院生殖醫學科;2）疼痛科，云南 昆明 650101）

復發性流產（recurrent spontaneous abortion，RSA）是臨床上常見的一種妊娠生殖障礙性疾病。由于不同國家或地區經濟狀況及社會背景的差異性，導致國際上對RSA 的定義尚不統一。2012年美國生殖醫學學會（American society for reproductive medicine，ASRM）和2018 年歐洲人類生殖與胚胎學協會（European society of human reproduction and embryology，ESHER）將RSA 定義為2 次或2 次以上的妊娠失敗[1?2]；英國皇家婦產科醫師協會則將RSA 定義為與同一性伴侶連續發生3 次或3 次以上在妊娠24 周前發生的妊娠丟失[3]；而我國通常將RSA 定義為與同一性伴侶連續發生2 次及以上在妊娠28 周前的妊娠丟失，包括生化妊娠[4]。流行病學調查顯示，在育齡婦女中，RSA 的發病率從1%～5%不等[5]，其病因多種多樣，主要與年齡[6]、染色體或基因異常[7]、解剖因素[8]、感染和內分泌功能障礙[6,9]等相關。然而，目前仍有相當一部分RSA 患者的病因及其發病機制不清楚，臨床將此類患者稱為URSA[4]。

近年來，隨著我國醫療技術的突飛猛進，對于病因明確的RSA 患者采取針對性診治措施，如對反復出現胚胎染色體異常的RSA 夫婦進行胚胎植入前遺傳學檢測（preimplantation genetic testing，PGT）、對子宮機能不全患者進行子宮頸環扎術、對RSA 合并自身免疫性疾病的患者聯合風濕免疫科醫師進行評估及制定治療方案等均有效改善了RSA 患者的妊娠結局[9?12]；而對于URSA 患者而言，目前的治療缺少有效統一的方法，現有的治療方案主要是基于生殖免疫學理論，針對母胎界面微環境的免疫因素進行的一些嘗試治療[4]，效果存在爭議[13]。URSA 作為一種病理妊娠不僅使患者承受嚴重的生理及心理負擔，也對家庭、社會造成了不良的影響[14]。因此，探索URSA 的發病機制至關重要。

目前，國內外已有研究發現胎盤滋養細胞合成的H2S 在胎盤血管形成、發育過程中有著非常重要的作用，胎盤組織H2S 的減少會削弱胎盤血管生成，造成胎盤功能障礙，不利于胚胎的著床及其生長發育[15?16]。而DATS 作為H2S 的供體，可以有效增加實驗母豬胎盤血管的生成[17?18]，從而有效改善肥胖母豬妊娠結局。然而，對于DATS 能否改善URSA 小鼠胎盤血管的生成尚無相關研究報告。基于上述發現，本研究將通過構建URSA 小鼠模型，探討外源性給予DATS 后，對其胎盤血管形成產生的影響，并深入探討其可能存在的作用機制，為今后臨床治療和預防URSA 提供新的科學依據，具有十分重要的價值。

1 材料與方法

1.1 主要試劑和儀器

TRIzol 試劑盒購自美國Thermo Fisher Scientific公司，凝膠成像系統、PCR 儀、電泳儀、垂直電泳槽、濕式轉膜槽、纖維墊購自美國Bio-RAD 公司，Whatman 濾紙購自美國GE 公司，VEGFA、VEGFR-2 購自美國Proteintech 公司，β-actin 購自英國Abcam 公司，DATS 購自上海麥克林生化科技有限公司，H2S ELISA 試劑盒購自重慶閬闐生物科技有限公司，Phosphate Buffer Saline（PBS）、Servicebio RT First Strand、2XSYBR Green qCR Master mix（High ROX）購自武漢賽維爾生物科技有限公司，微量核酸蛋白定量儀購自杭州逐真生物技術有限公司，RT-qPCR 電泳槽購自北京百晶生物技術有限公司，RIPA 裂解液、PMDF、Tween 20、30%制膠液購自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 實驗動物

URSA 模型小鼠購自北京唯尚立德生物科技有限公司，生產許可證號為：SCXK（京）2021-0010。出現陰道栓的母鼠視為妊娠 0.5 d。

1.3 給藥和實驗分組

將16 只URSA 妊娠母鼠隨機分為對照組與實驗組，每組8 只小鼠。參照文獻進行給藥[17]。對照組在常規飼喂日糧的基礎上同時給予200 μL PBS 進行灌注、實驗組在常規飼喂日糧的基礎上同時給予200 μL DATS 與PBS 的混懸液進行灌注。2 組小鼠每天灌注1 次，總共灌注17 次，在妊娠18.5 d 上午8:30 開始禁食，禁食6 h 后行頸椎脫臼處死法處死孕鼠并檢測相應指標。

1.4 亞甲藍分光光度法測定鼠胎盤組織中H2S 水平

按照0.1 g 鼠胎盤組織加1 mL 磷酸鉀緩沖液的比例進行冰浴勻漿。勻漿液離心（12000 r/min 10 min，4 ℃），取 0.8 mL 上清液轉移至另一離心管中。再加入 0.15 mL 提取液二，漩渦震蕩30 s，離心（12000 r/min 10 min，4 ℃）后取上清置于冰上待測。用全自動酶標儀于665 nm 波長處測定吸光度，根據H2S 標準曲線計算出鼠胎盤組織勻漿中H2S 水平，H2S 含量以單位質量鼠胎盤組織中H2S 的量（nmol/g）表示。

1.5 RT-qPCR 檢測胎盤組 織中CD31、VEGFA和VEGFR2 的相對表達量

課題組首先在pubmed 上查詢對應物種的目的基因mRNA 序列，以CDS 序列設計引物。應用軟件設計Q-PCR 引物（表1）。其次進行總RNA的提取，取適量的胎盤組織于離心管中，加入1 mL 的Trizol Reagent 裂解液，研磨胎盤組織成勻漿狀態。將樣品放在4 ℃靜置裂解15 min，收集細胞至EP 管中。向各EP 管中加入200 μL 氯仿，上下顛倒混勻至乳化，室溫放置15 min；在4 ℃低溫離心機中12000 r/min 離心15 min；小心吸取上層水相，轉移到新的EP 管中；然后向各管中加入500 μL 異丙醇，4 ℃放置15 min；在4 ℃低溫離心機中12000 r/min 離心15 min；棄上清，各EP 管中加入1 mL 75%乙醇，輕柔晃動洗滌沉淀；在4 ℃低溫離心機中7 500 r/min 離心5 min，棄上清；沉淀在室溫下放置約2 min 風干；根據RNA 沉淀的量適當加入20 μL～50 μL 的RNasefree 的H2O，溶解RNA。用槍反復吹打后，吸取2 μL 總RNA 樣品在微量核酸蛋白定量儀中測其濃度以及純度。按照合成20 μL cDNA 需要總RNA 樣品為2 μg 計算所需總RNA 的體積計算，公式如下：逆轉錄中所需總RNA 的體積量A=2 μg/測得的RNA 濃度。采用二步法進行逆轉錄，逆轉錄完成后，所得cDNA 以貝塔-actin作為內參進行反轉錄酶-聚合酶鏈反應。最后采用實時熒光定量PCR（Q-PCR）進行CD31 的檢測，Q-PCR 的實驗結果采用2-△△Ct法進行分析，其中實驗結果 >1，表示與對照組相比，該樣本的該基因表達升高；實驗激發 <1，表示與對照組相比，該樣本的該基因表達降低，而2-△△Ct=2-[（Ct 實驗組目的基因-Ct 實驗組內參基因）-（Ct 對照組目的基因-Ct 對照組內參基因）]，見表1。

表1 引物序列Tab.1 Primer sequences

1.6 Western blot 檢測胎盤組織中VEGFA、VEGFR2 的蛋白表達水平

收集2 組鼠胎盤組織，提取總蛋白，并根據BCA 試劑盒說明書操作測定蛋白濃度，將變性后的蛋白溶液進行上樣后行SDS－PAGE 凝膠電泳分離蛋白，采用濕轉法轉膜，轉膜后使用封閉液（含5%脫脂牛奶的TBST 溶液）室溫封閉PVDF 膜1.5 h 后，加入一抗孵育（稀釋比例參照抗體說明書），然后與封閉好的PVDF 膜在4 ℃條件下過夜，加入二抗孵育，封閉液稀釋相應的二抗（稀釋比例參照抗體說明書），室溫下孵育PVDF 膜1.5 h 后使用ECL 進行顯色，并進行分析和檢測灰度值。

1.7 統計學處理

采用GraphPad Prism 9.0 進行統計分析。采用Shapiro-Wilk 正態性檢驗對檢驗數據進行正態性分析。采用單因素方差分析對2 組之間的差異進行比較分析，數據以平均值±平均值的標準誤差（Mean±SEM）表示，P<0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 DATS 對URSA 鼠胎盤組織中H2S 的含量的影響

為了研究DATS 能否影響URSA 鼠胎盤組織中H2S 的含量，課題組采用亞甲藍分光光度法檢測正常飼養的URSA 鼠胎盤組織和添加DATS 飼養的URSA 鼠胎盤組織中H2S 的含量表達情況。研究結果顯示，與對照組胎盤組織中H2S 含量（529.182 4±99.748 9）nmol/g 相比，實驗組胎盤組織中H2S 的含量（777.492 2±72.975 9）nmol/g 顯著升高，且差異有統計學意義（P<0.001），見圖1 。

圖1 2 組胎盤組織中H2S 含量比較Fig.1 Comparison of H2S content in two groups of placental tissue

2.2 DATS 對URSA 鼠胎盤組織中CD31 蛋白相對表達量的影響

為了研究DATS 對胎盤組織中CD31 表達的影響情況，課題組分別對2 組鼠胎盤組織中的CD31基因進行擴增；擴增后對2 組鼠胎盤組織中的CD31 蛋白相對表達量進行檢測，研究結果顯示，與對照組（0.0020±0.0004）比較，實驗組（0.0042±0.0006）胎盤組織中CD31 的mRNA 表達水平顯著升高，且差異有統計學意義（P<0.001），見圖2。

圖2 2 組胎盤組織中CD31 的蛋白相對表達量分析Fig.2 Analysis of the relative expression level of CD31 protein between two groups of placental tissues

2.3 DATS 對URSA 鼠胎盤組織中VEGFA 與VEGFR2 蛋白相對表達量的影響

為了進一步了解DATS 對胎盤組織中血管生成因子VEGFA 及VEGFR2 的影響，課題組對2 組小鼠胎盤組織中的VEGFA 及VEGFR2 的mRNA 表達水平進行檢測。研究結果表明，與對照組（0.5200±0.0946）相比，實驗組（0.7073±0.0677）胎盤組織中VEGFA 的mRNA 表達水平顯著升高，差異均具有統計學意義（P<0.001）；與對照組（0.3984±0.047）相比，實驗組（0.7304±0.1262）胎盤組織中VEGFR2 的mRNA 表達水平也顯著升高，差異均具有統計學意義（P<0.001），見圖3。

圖3 2 組胎盤組織中VEGFA 及VEGFR2 的蛋白相對表達量分析Fig.3 Analysis of the relative expression levels of VEGFA and VEGFR2 proteins between two groups of placental tissue

3 討論

URSA 作為一種婦科常見病，目前病因及發病機制尚不清楚，治療手段及效果均不理想，已逐漸成為全球范圍內婦產科醫師急需解決的生育難題[19]。URSA 患者的不良妊娠結局多發生于妊娠早期[20]，而妊娠本身涉及一個復雜、多因素調控的生理過程，良好的胎盤血管形成、發育及分布是維持正常胎盤功能的關鍵環節，也是成功妊娠的基礎[21]。已有研究顯示胎盤血管發育異?？墒鼓柑ブg的營養供應受阻，最終導致胚胎著床失敗[22]。因此，良好的胎盤血管形成不僅影響胎盤自身的血流灌注，而且直接影響胚胎的著床與發育。

H2S 作為細胞內普遍存在的第二信使，對胎盤血管生成和胎兒發育具有重要的價值[18]。動物研究顯示通過抑制小鼠H2S 的生成后，可顯著抑制胎盤迷宮組織血管生成，導致小鼠胎兒體重的顯著降低，而在給予外源性H2S 后則可顯著緩解胎盤血管的發育異常及胎兒宮內生長遲緩（intrauterine growth retardation，IUGR）的發生[15]。進一步研究發現H2S 可通過調控胎盤血管的生成及滋養細胞的侵襲能力，重構子宮螺旋動脈，直接影響胎盤的發育與胚胎的著床[15]，若上述調控出現異常，可導致胎盤早剝、胚胎停止發育及IUGR 等不良妊娠結局的發生[23]。在血管生成事件中，H2S 可通過多種途徑調控血管內皮細胞的血管生成[24]，刺激血管內皮細胞增殖、遷移及成管[25]。然而，對于H2S 能否改善URSA 小鼠胎盤血管的生成及其可能存在的作用機制目前尚不清楚。因此，課題組首先通過構建URSA 小鼠模型，通過外源性給予H2S 的供體DATS 后，觀察URSA 小鼠胎盤組織中H2S 水平的變化。研究結果顯示：添加DATS 飼養的URSA 小鼠胎盤組織中H2S 的水平顯著高于未添加組，差異具有統計學意義（P<0.01）。說明通過外源性給予DATS 后，可以顯著提高胎盤組織中的H2S 水平。為今后臨床使用外源性H2S 補充胎盤組織中的H2S 水平提供基礎實驗依據。

在血管生成過程中，CD31 與VEGF 發揮著非常重要的作用[26]。其中，CD31 作為內皮細胞和血管細胞的表面分子標志[27]，通過調控細胞連接與細胞遷移，參與微血管的生成與崩解[28]。為了探討外源性H2S 供體DATS 是否對胎盤組織中的CD31 的mRNA 表達水平存在影響，本研究通過檢測DATS 處理后的URSA 小鼠胎盤組織中的CD31 的mRNA 表達水平進行分析，結果顯示：實驗組胎盤組織中CD31 的mRNA 表達水平顯著高于對照組，差異有統計學意義（P<0.01）。說明外源性H2S 供體DATS 能夠有效促進URSA 小鼠胎盤血管的生成。這一結果與Smink AM 等[29]發現H2S 可顯著增加與誘導血管生成相關因子（如CD31、VEGF）的表達，從而促進血管的生成的研究結果一致。VEGF 家族包括VEGF-A、VEGF-B、VEGFR-1、VEGFR-2 等，主要通過調控血管內皮細胞的增殖與遷移能力，促進血管形成與成熟[18]。VEGF 的異常表達可引起血管生成異常，并導致胚胎著床失敗[30]?，F有研究顯示VEGFA是 VEGF/VEGFR 信號通路中最主要的調節因子，而VEGFR-2 作為 VEGFA 的主要受體，可介導VEGFA 的大部分下游分子的血管生成作用[31]。VEGFA/VEGFR-2 信號通路可通過激活細胞內血管生成相關的下游信號通路刺激血管的生成[31]。為了探討H2S 對VEGFA/VEGFR-2 信號通路的影響，本研究通過檢測H2S 的供體DATS 處理后的URSA 小鼠胎盤組織中的VEGFA 及VEGFR2 的mRNA 表達水平，研究結果顯示：添加DATS 飼養的URSA 小鼠胎盤組織中VEGFA 及VEGFR2的mRNA 表達水平顯著均顯著高于未添加組，差異具有統計學意義（P<0.01）。說明外源性H2S，DATS 能夠有效促進URSA 小鼠胎盤組織中VEGFA 與VEGFR2 的mRNA 表達水平。這與Miaomiao Wang 等發現外源性H2S 的供體DATS可通過提高小鼠胎盤組織中 VEGFA 與VEGFR2的活性，促進血管內皮細胞的血管生成有關的研究結果一致[18]。

綜上所述，H2S 是調節血管生成的重要信號分子。在URSA 小鼠妊娠期間給予DATS 可顯著改善胎盤組織中的血管生成，其機制可能與H2S促進胎盤組織中CD31、VEGF 的表達，并通過激活其VEGFA/VEGFR2 信號通路相關。這一發現可能為URSA 的治療提供了一個新的潛在的治療靶點，并為臨床應用提供參考。