蛋白聚糖在胎盤源性疾病中的生物標志物作用

李海英，吳濤，喬寵

（1.中國醫科大學附屬盛京醫院婦產科，沈陽 110004；2.大連市婦女兒童醫療中心 （集團） 婦產科，遼寧 大連 116000；3.大連醫科大學附屬第一醫院麻醉科，遼寧 大連 116000）

胎盤異常可導致早期流產或子癇前期 （preeclampsia，PE） 和宮內生長受限，特殊的病原體，如感染惡性瘧原蟲侵襲胎盤也會導致胎兒和 （或） 母體健康受損［1］。滋養層細胞生長和侵入子宮內膜是胎盤形成過程中的關鍵事件，并受局部因素的嚴格調節。胎盤合體滋養細胞的細胞外基質 （extracellular matrix，ECM） 從胎盤絨毛膜絨毛向外延伸至母體血液中，在分子水平上調節和維持母兒屏障。ECM由蛋白聚糖 （proteoglycan，PG）、透明質酸、膠原蛋白、纖維連接蛋白、層黏連蛋白等纖維蛋白組成，還包含多種生長因子、趨化因子、細胞因子、抗體和代謝物，以及間充質支持細胞 （如成纖維細胞和脂肪細胞）、血管系統細胞和免疫系統細胞［2］。

PG是ECM中的主要成分之一，是廣泛存在于哺乳動物細胞的重要通訊分子，在細胞表面和ECM中均有表達。PG包含1個核心蛋白及1個或多個糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan，GAG） 鏈［3-4］。PG作為胎盤ECM的重要成分，可能調節胎盤發育的各個階段并參與維持健康妊娠。研究［5］發現，PG在黏附、增殖、遷移、侵襲、血管生成和細胞凋亡等多種生理過程中發揮關鍵作用，對胎盤形成和健康妊娠十分重要。PG可能是胎盤源性疾病診斷中關鍵的生物標志物。本文對PG在胎盤源性疾病中的表達和作用進行綜述，以期為胎盤源性疾病的診斷或治療提供依據。

PG多元化的功能主要依賴于附著在其核心蛋白復雜的GAG鏈序列和硫酸化模式，以及核心蛋白獨特的性質和動態表達。GAG是一種長線形陰離子多糖，與大量的生長因子、趨化因子、細胞因子、蛋白酶、蛋白酶抑制劑以GAG組成和 （或） 序列特異性的方式促進多種信號轉導通路傳導。GAG是最復雜的糖鏈之一，主要分為5類：硫酸乙酰肝素 （heparan sulfate，HS）、硫酸軟骨素 （chondroitin sulfate，CS）、硫酸皮膚素 （dermatan sulfate，DS）、硫酸角質素 （keratan sulfate，KS）、透明質酸 （hyaluronan，HA）［6］。其中HS和CS鏈最為常見。HA是唯一不與核心蛋白共價連接的GAG，腫瘤微環境中的HA參與影響腫瘤細胞生物學功能［6］。

PG有多種分類方式，根據其定位被分為細胞外、細胞周、細胞表面和細胞內，也可根據形狀分類。本文將根據GAG側鏈的種類進行介紹，闡述PG在胎盤源性疾病中的表達與功能。

1 硫酸乙酰肝素蛋白聚糖 （heparan sulfate proteoglycan，HSPG）

HSPG是一種廣泛存在于多種細胞表面及ECM的蛋白聚糖，在生理與病理過程 （如發育、傷口愈合、腫瘤發生發展、感染、免疫應答等） 中發揮重要作用。多配體蛋白聚糖類 （syndecan，SDC） 是包含4種不同亞型的跨膜HSPG家族。研究［7］發現，人胎盤分離的PG的GAG由HS （82%） 和其他GAG （18%） 組成。HSPG是胎盤基底膜的成分，可能參與胎盤功能活動。SDC-1是一種主要的跨膜HSPG，表達于上皮細胞和合體滋養層的細胞外及腔表面。研究［8］發現，可溶性SDC-1在PE臨床發作前顯著降低，在分娩胎盤中表達亦降低，提示其可能參與PE的代謝紊亂。妊娠期間瘧疾可導致宮內生長受限、胎兒貧血和嬰兒死亡。研究［9］發現，女性在妊娠期間更容易感染瘧疾，瘧原蟲感染的紅細胞 （infected red blood cells，IRBC） 可與合體滋養層和絨毛間空間中的SDC-1結合，因此，SDC-1可能是抗胎盤瘧疾藥物的新靶點。SDC-4也是一種跨膜HSPG。研究發現，SDC-4在妊娠早期的絨毛外滋養細胞 （extravillous trophoblast，EVT） 系HTR8中表達，整個妊娠期間在胎盤的EVT中表達，妊娠早期的表達高于足月。與血壓正常的妊娠相比，PE的胎盤中可見SDC-4表達水平升高。SDC-4還可通過調控蛋白激酶Cα調控EVT遷移［10］。

磷脂酰肌醇蛋白聚糖 （glypican，GPC） 是另一類HSPG。KHAN等［11］研究證實，GPC3在人胎盤中呈高表達，且在胎盤的合體滋養層表達。GPC3在Simpson-Golabi-Behmel綜合征中發生突變，其特征是組織過度生長和胚胎惡性腫瘤的風險增加。研究發現，GPC3表達于胎盤部位滋養細胞腫瘤和胎盤部位結節的中間滋養層。GPC3可能是區分胎盤部位滋養細胞腫瘤和非滋養細胞腫瘤的有用的輔助免疫組織化學標志物［12］。

基底膜聚糖蛋白是一種大的熱休克蛋白，存在于所有的基底膜。研究顯示，細胞質基底膜聚糖蛋白定位于絨毛的合體滋養層和細胞滋養層中。在PE患者中，胎盤基底膜聚糖蛋白表達與母體血管灌注不良呈正相關，與胎盤質量呈負相關。胎盤基底膜聚糖蛋白表達增加可能與流產和早期PE時胎盤缺氧缺血性損傷有關［13］。

2 硫酸軟骨素蛋白聚糖 （chondroitin sulfate proteoglycan，CSPG）

CSPG4是一種CSPG，又稱神經膠質抗原2，或高分子量黑色素瘤相關抗原，其核心蛋白由胞外結構域、跨膜結構域以及胞質結構域組成。研究顯示，CSPG4在腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲中具有重要作用，但其在滋養細胞中的表達和功能尚不清楚。CSPG4主要表達于人胎盤和小鼠胎盤的滋養細胞中，PE胎盤中的表達水平高于健康胎盤。CSPG4缺乏可抑制滋養細胞增殖和侵襲，還會導致小鼠妊娠并發癥和胎盤不良［15］。VAN SINDEREN等［14］發現，CSPG4 在人妊娠早期胎盤和著床部位表達，敲低CSPG4表達可刺激HTR8/SVneo細胞增殖并減少遷移、侵襲，刺激人EVT遷移和侵襲。白細胞介素-11（interleukin，IL-11） 和白血病抑制因子 （ leukemia inhibitory factor，LIF） 可通過 CSPG4 調節絨毛滋養細胞向侵襲性表型的分化。

研究［16］發現，CS及相應軟骨素酶的水平與結直腸癌和胎盤中免疫調節因子的表達和免疫浸潤水平顯著相關，并參與調控ECM組織、上皮間質轉化和細胞附著等。CSPG還可調節胎盤絨毛間隙中IRBC的隔離［17］，在感染惡性瘧原蟲的孕婦中，IRBC通過4-硫酸軟骨素介導的黏附被隔離在胎盤中。低硫酸化 CSPG 是胎盤中IRBC黏附的主要天然受體。IRBC主要黏附在絨毛間隙合體滋養細胞上，參與胎盤源性疾病的發生［18］。

多功能蛋白聚糖 （versican，VCAN） 也是一種CSPG［19］，分為V0、V1、V2、V3 共4種亞型。妊娠絨毛組織中可見VCAN表達，完全性葡萄胎絨毛中VCAN表達下調［20］。研究表明，不同滋養細胞疾病中VCAN的V0、V1亞型表達不同，只有部分性和完全性葡萄胎同時表達2種亞型的mRNA和蛋白，侵蝕性葡萄胎和絨毛膜癌中VCAN不表達；抑制V0、V1表達可保護滋養細胞免于死亡，VCAN可作為滋養細胞疾病差異標志物［21］。PE疾病有特征性基因譜，VCAN可作為基因譜網絡的中樞基因之一影響PE的發病機制。在臍動靜脈壁中，VCAN表達上調［22］，但血液及胎盤中VCAN的表達情況未見報道。

Bikunin 是一種在血液、尿液、羊水和腦脊液中發現的小CSPG，在生殖事件中起關鍵作用，如卵丘-卵母細胞復合物的形成、懷孕和分娩。其表達與最常見的妊娠并發癥有關，如早產、PE和妊娠糖尿病。Bikunin作為降低早產風險和改善新生兒結局的藥物，其效果已在實驗研究［23］中獲得證實。

3 硫酸皮膚素蛋白聚糖 （dermatan sulfate proteoglycan，DSPG）

DSPG大量存在于皮膚、軟骨和主動脈中，在腦、肝、肺、腎和心臟等組織中也可見表達，與胎盤源性疾病的關系也日益受到關注。Endocan是一種由內皮細胞表達的富含半胱氨酸的DSPG，可能是內皮功能障礙的一種新的生物標志物。研究［24］表明，與血壓正常的對照組相比，PE女性的血清Endocan 濃度顯著升高，且其濃度可能與病情嚴重程度有關。

4 硫酸角質素蛋白聚糖 （keratan sulfate proteoglycan，KSPG）

KS是由重復的二糖單元組成的線性聚合物。KS多以KSPG的形式出現，其中KS糖鏈連接到核心蛋白的細胞表面或ECM蛋白上。基膜聚糖蛋白是KSPG的一種，屬于小富亮氨酸蛋白聚糖家族。正常妊娠與羊水過多妊娠中蛋白質的數量變化可歸因于免疫反應和炎癥蛋白、細胞信號和調節蛋白、代謝蛋白等。基于質譜的蛋白質組學目前已成為對病理羊水樣本進行綜合分析的重要工具，基膜聚糖已被證實在病理性妊娠如心臟功能、循環系統以及產前醫學異常相關［25］，但目前尚未見其與胎盤源性疾病的相關研究。

5 硫酸皮膚素/硫酸軟骨素蛋白聚糖 （dermatan sulfate/chondroitin sulfate proteoglycan，DS/CSPG）

細胞外基質的DS/CSPG存在于軟骨、胎盤、主動脈、肌腱、腦和皮膚組織中，可能參與細胞黏附、遷移和增殖等過程。2種富含亮氨酸的小蛋白聚糖（ small leucine rich proteoglycans，SLRP） -核心蛋白聚糖 （decorin，DCN） 和雙糖鏈蛋白聚糖 （biglycan，BGN） 均屬于DS/CSPG，在胎盤和胎膜的結構功能完整性中起重要作用，其改變可導致妊娠相關疾病。DCN和BGN在妊娠子宮、子宮肌層、蛻膜、胎盤和胎膜中均有不同表達。SLRP 作為配體與ECM和細胞表面受體結合后，可導致病理妊娠改變，如PE、胎兒生長受限和早產胎膜早破。因此，DCN和BGN可能成為相關胎盤源性疾病的生物標志物［26］。

DCN由人類妊娠期間的絨毛膜絨毛間充質細胞和蛻膜細胞產生，其核心蛋白上有1條DS/CS鏈［27］。DCN參與調節增殖、遷移、凋亡和自噬等廣泛的細胞過程。其異常表達與卵母細胞成熟、卵母細胞質量和絨毛外滋養層對子宮的侵襲能力差有關，這是發生PE和宮內生長受限的基礎。DCN 作為一種重要的多功能分子參與卵母細胞成熟和滋養層遷移［28］。研究表明，蛻膜衍生的DCN通過與多種酪氨酸激酶受體結合，介導抑制多種滋養細胞增殖、遷移、侵襲和血管內分化等。此外，DCN可能通過損害滋養細胞的血管內分化和子宮血管生成導致不良的動脈重塑，在出現臨床癥狀前，PE蛻膜選擇性地過表達DCN，在PE妊娠中期母體血漿中水平升高，提示DCN可作為預測PE的生物標志物［29-30］。研究發現，與妊娠匹配的單純性妊娠相比，妊娠晚期特發性胎兒生長受限 （fetal growth restriction，FGR）臨床特征明確的隊列胎盤中DCNmRNA和蛋白表達有統計學差異。同時，DCN還有助于體外異常血管生成和凝血酶生成的增加，提示DCN基因表達可能與FGR發病有關［31］。研究證明，與妊娠匹配對照相比，特發性 FGR 胎盤中BGN表達降低。BGN表達減少可能導致胎兒血管內胎盤血栓形成，并可能導致特發性FGR發病［32］。

早產是美國和全球新生兒死亡的主要原因，其中未足月胎膜早破 （preterm premature rupture of membranes，PPROM） 占早產的1/3。當前，尚無精確評估風險并降低PPROM發生率的方法。血清蛋白性激素結合球蛋白最近被確定為自發早產的預測因子，產前檢測BGN、DCN和血清蛋白性激素結合球蛋白有望預測無癥狀孕婦的PPROM［33］。

6 展望

滋養細胞在妊娠早期侵襲能力下降，造成在子宮內膜著床過淺，影響子宮螺旋小動脈發育重鑄，是目前公認的PE發病機制［34］。因此，提高妊娠早期滋養細胞侵襲能力對于預防及逆轉“淺著床”，從而預防及根治PE至關重要。本課題組前期研究發現，在滋養細胞中敲減RNA結合蛋白LIN28B后，PG表達顯著上調。因此，未來將進一步研究胎盤組織中PG的表達、功能及其與PE的關系，以期為PE的早期診治尋找新的生物標志物及靶向藥物。