TGF-β1、Cyr61、CTGF与妊娠期高血压疾病关系的研究进展

赵智瑞 易建平 陈宝丽 李桂荣 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

·综述与讲座·

TGF-β1、Cyr61、CTGF与妊娠期高血压疾病关系的研究进展

赵智瑞 易建平 陈宝丽 李桂荣 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

高血压；妊娠性；转化生长因子-β1；半胱氨酸蛋白61；结缔组织生长因子

妊娠期高血压疾病(HDCP)是目前产科医生面临的比较棘手的问题之一，是造成孕产妇和围产儿病死率高的主要原因[1]。多数病例在妊娠期出现一过性高血压、蛋白尿和水肿等症状，可伴有全身所脏器的损伤。一般发病时间多在妊娠20周以后，妊娠结束后临床症状可显著改善甚至恢复正常。该病的病因及发病机制尚未阐明。目前可以得知，多种因素参与了HDCP的发生发展过程，其中胎盘浅着床学说是目前比较公认的病因假说[2]。“胎盘浅着床” 即子宫螺旋小动脉生理重铸过程发生障碍，导致胎盘的供血，供氧不足，从而释放各种的细胞毒性物质和炎性介质，导致血管内皮受损，血管痉挛，进而引发了HDCP的各种临床表现。因此可以认定HDCP的发病源头在于胎盘形成缺陷。在各种细胞毒性物质中，转化生长因子-β1(TGF-β1)、富含半胱氨酸蛋白61(Cyr61)、结缔组织生长因子(CTGF)在HDCP的发病过程中起着重要的作用。

1 TGF-β1、Cyr61、CTGF的生物学特性

1.1 TGF-β1的生物学特性 TGF-β1是一种分子量为25 kD的多功能细胞因子，由两条相同的各含有112个氨基酸的亚单位肽链通过二硫键相连结形成的聚体。依据其化学结构和功能的不同，可将TGF分为α、β 2种亚型。尽管TGF在人体内存在着β1、β2和β3 3种同分异构体，但是因为它们的氨基酸序列具有高度的同源性，所以它们所产生的生物学效应十分相似。TGF-β1的生物学效应是通过细胞膜上的特异受体介导的，其特异受体有T beta R-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三型[3]。TGF-β1是滋养细胞浸润与分化的主要调控因子[4],以多种机制影响滋养细胞浸润能力,影响胎盘发育,可能与妊娠期高血压疾病有关。

1.2 Cyr61的生物学特性 Cyr61是一种肝素绑定的富含半胱氨酸的分泌性多肽，最初是由O’Brien等[5]从Balb/c3T3成纤维细胞的cDNA文库中通过差异杂交的方式筛选获得，人类Cyr61(hCyr61)基因位于染色体1p22-p31[6]，含有5个外显因子和4个内含子。其mRNA长2025 bp，编码区位于219-1364 nt,Cyr61相对分子质量为42 kD，由381个氨基酸组成，富含半胱氨酸,其中的38个(10%)半胱氨酸高度保守。Cyr61表达通过TGF-β诱导，但它的启动子缺乏在CTGF启动子上发现的TGF-β效应元件[7]。有研究报道,其在妊娠期间表达丰富,但是在HDCP患者的胎盘和外周血清中表达显著下降[8]。动物研究表明,敲除小鼠的Cyr61基因，发现胎盘和胚胎血管发育形成减少且难以网络化，是导致胚胎死亡的主要原因，这与HDCP的病理生理相似，提示Cyr61可能与HDCP发病机制有关[9]。

1.3 CTGF的生物学特性 CTGF是近年来新发现的由349个氨基酸组成的相对分子质量为36-38kD的富含半胱氨酸的分泌肽[10]，CTGF的5个外显子分别编码一个信号肽和4个主要的蛋白结构区:von Willebrand 因子C型重复、胰岛素样生长因子(IGF)结合蛋白区、生长因子半胱氨酸群以及血小板反应蛋白Ⅰ型重复[11]。最早在人脐静脉内皮细胞中发现[12]，CTGF基因定位于染色体6q23.1,与c-myb相邻。它在成年哺乳动物心、脑、肾、肺、肝及胎盘中均有表达，CTGF通过与细胞表面和细胞外基质(ECM)结合而发生作用[13]。研究表明，TGF-β在诱导CTGF表达方面所起的作用是十分重要的，并且得到了研究HDCP病因方面学者的肯定和认可，从基因分子水平研究上发现CTGF启动子上有一个特殊的TGF-β应答元件,TGF-β主要通过细胞膜上的PKC、SMAD3/SMAD4依赖途径和Ras/MEK/ERK信号转导途径等3条途径诱导细胞中CTGF表达，从而分泌到细胞外发挥其生物学效应[14]。

2 TGF-β1、Cyr61、CTGF与妊娠期高血压疾病的关系

在正常妊娠情况下，滋养细胞侵袭血管平滑肌细胞和内皮细胞，形成具有血流量高，抵抗力低的血管，以保障胎盘和胚胎血管的供氧和供血充足，有利于胚胎的发育。病理产科学的胎盘组织学研究发现，HDCP患者的胎盘中存在着滋养细胞的浅着床和子宫螺旋动脉的重塑障碍，因此“胎盘浅着床学说”从一定意义上可以解释HDCP的发病，并作为其可能机制之一引领疾病的研究。

2.1 TGF-β1与妊娠期高血压疾病的关系 TGF-β1是一种具有多种功能的生长因子,通过与细胞膜受体结合而产生一系列生物效应。其在妊娠方面发挥的生物学作用为:促进ECM的表达和抑制其降解,同时对细胞的形态发生、增殖和分化过程起着重要作用，有利于胚胎发育和细胞修复[15]。有学者从病理学方面研究TGF-β1与HDCP的关系时发现[16]，HDCP患者的胎盘血管存在重铸障碍，滋养细胞侵入过浅，究其原因为滋养细胞功能异常造成的。滋养层细胞浸润子宫螺旋动脉的关键酶是细胞滋养细胞分泌的基质金属蛋白酶(MMP) 和尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂(PA),蜕膜和滋养细胞中的TGF-β1可诱导滋养细胞及蜕膜细胞产生MMP抑制因子(TIMP)和纤溶酶原激活抑制因子(PAI),进而抑制了MMP和PA的活性,导致滋养细胞浅植入。TGF-β1还可通过子宫内膜基质细胞胰岛素样生长结合蛋白(IGFBP) 来抑制基质细胞的增殖。总之，过度表达的TGF-β1 及其受体抑制滋养细胞迁移浸润，导致的滋养细胞浅植入和不正常的子宫胎盘血管抵抗在HDCP的发生发展中有重要的作用。

2.2 Cyr61与妊娠期高血压疾病的关系 Cyr61是分泌性肝素连接蛋白，具有明显的促有丝分裂原性和趋化性,能刺激细胞增殖等过程[17]。实验表明，Cyr61在HDCP患者的胎盘和外周血清中表达显著降低，Cyr61的降低对滋养层的功能产生影响，在血管重塑过程中起到一定作用[8]。VEGF的促血管形成并维持内皮细胞的存活能力和ECM的合成及降解失衡在妊娠期高血压疾病发病中的作用已得到证实[18]，Cyr61可以促进VEGF的表达，若Cyr61表达下降时可以使VEGF生成减少；同时对于细胞外基质的合成及降解也会出现障碍,从这两方面调节出现障碍，从而引起了HDCP的发病。Cyr61的表达下降引起的胎盘血管重塑障碍导致HDCP患者的胎盘慢性缺氧，而HDCP的胎盘慢性缺氧反过来可以导致Cyr61mRNA和蛋白表达下调,因此Cyr61的表达下降与HDCP的关系可以通过这正反两方面的研究得到更严谨的证实，Cyr61的下降和胎盘的缺氧相互作用，互为促进发病的条件，血清中Cyr61浓度的下降和胎盘的缺氧二者之间何者为先发因素尚待进一步的研究证实。免疫组化研究实验证明，在敲除Cyr6l基因的胎鼠中发现有致死性的血管生成障碍，多数死亡原因系胎盘的血管生成减少和血管发育不良而导致的[9]，说明Cyr61是一种重要的血管生成调控因子。Cyr6l参与胎盘和子宫蜕膜局部的血管形成，可大量表达于绒毛外滋养层细胞。一旦Cyr61下调，将导致胎盘血管生成障碍，而胎盘血管生成异常又与HDCP的发病密切相关。目前国内采用克隆技术制备了特异性较高的兔抗人Cyr61抗体，由于Cyr61d的蛋白化学结构中含有多个二硫键，因此在蛋白表达时不容易获得具有生物活性的可溶性蛋白。尽管在此研究中获得的Cyr61蛋白为蛋白包涵体，但是这一突破性的研究仍旧有望在临床大规模检测HDCP患者的胎盘中Cyr61蛋白，从而成为研究二者之间关系的有效而便捷的工具[19]。Cyr61 在正常妊娠中对外周血NK 活性主要起抑制作用,相反,当Cyr61水平显著下降时,会导致NK 细胞的活化,推测这也可能是HDCP发病的机制之一[20]。

2.3 CTGF与妊娠期高血压疾病的关系 CTGF是一种新发现的可刺激成纤维细胞增殖和胶原沉积的生长因子,广泛存在于多种组织器官中。生理情况下,机体多种组织及细胞可有基础量CTGF分泌。CTGF通过半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶3起到诱导细胞凋亡，细胞凋亡在胚胎发育过程中起一定的作用[21]；还在碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和VEGF的活化作用下，促进细胞增生和ECM合成等作用。同样动物研究发现，剔除小鼠的CTGF基因后发现胎鼠在胚胎发生和发育过程中出现了血管缺陷，进而导致胚胎死亡[11]，提示CTGF在胚胎形成过程中起着至关重要的作用。研究发现，HDCP患者血清中CTGF表达水平高于正常妊娠者，且其表达水平的高低与HDCP的病情程度及临床表现有关,且与患者的蛋白尿丢失程度呈正相关[22]。体外和体内实验结果提示,CTGF可刺激细胞增殖及ECM的合成,在肾脏中主要由脏层上皮细胞、壁层上皮细胞、系膜细胞以及肾小球和肾小管周围的间质细胞表达[23]，因此HDCP患者的蛋白尿症状可能与此有关。 尽管CTGF导致胎盘损伤的具体机制尚未得到明确的解释，诸多的研究结果亦是通过动物实验得出的结论，毕竟哺乳动物之间存在种族差异，但是TGF-β可调节CTGF转录水平的表达,也已证实TGF-β与胎盘损伤有关。综上分析可以看出CTGF是导致妊娠期高血压疾病发病的原因，为研究CTGF与HDCP的关系奠定了一定的基础。

3 TGF-β1、Cyr61和CTGF之间的关系

目前研究证实三者可引起滋养细胞侵入不足,导致HDCP的发生。TGF-β1作为Cyr61和CTGF的上游调控因子，除此之外还通过其他机制在HDCP的发病过程中发挥作用。有研究发现,在妊娠期高血压疾病患者血清中的Cyr61表达水平降低，而CTGF的表达与之相反，同时应用统计学分析发现Cyr61和CTGF之间存在明显的相关性[8]。TGF-β1也可以调节体内Cyr61和CTGF的表达发挥其生物学效应。另证实Cyr61和CTGF也可以通过调节细胞凋亡来参与HDCP的发生发展过程。凋亡，是细胞自主的有序的死亡，是有基因控制的，对于维持内环境的稳定具有十分重要的作用。因此凋亡在胎盘的正常发育过程中同样具有不可替代的作用，正常胎盘的发育依赖于滋养细胞的成功的侵袭和植入，但是凋亡过度与胎盘源性疾病的发病有关。胎盘绒毛滋养细胞凋亡增加，影响了滋养细胞的侵袭及植入，干扰了胎盘的着床和螺旋小动脉的重塑过程[21]，同样可以引起HDCP的发病。在“胎盘浅着床学说”这个巨大的网络结构中，至于三者以及三者之间具体通过何种机制导致HDCP的发病还有待深入研究。

4 问题与展望

妊娠期高血压疾病发病机制纷繁复杂，关于TGF-β1、Cyr61和CTGF在胎盘中的研究较多，但是有关它们三者在妊娠期孕妇血清中的研究尚未见报道。该类细胞因子在不同种类的细胞、不同的病理生理阶段、体内与体外的不同实验条件下都有着不同的作用,同时还受多种其他因子的影响，这些综合的因素给信号通路的研究,及其在疾病治疗中的应用带来一定的困难。不同细胞因子之间的协同和拮抗作用关系是复杂的，即便是同一个体在妊娠期间的不同阶段，或者不同的个体在妊娠期的同一阶段，它们在血清或胎盘等组织中的含量亦有差别，目前关于检测三者在血清中的浓度，用于早发现、早预防HDCP的发生的方法尚未应用于临床，重要是缺乏准确的诊断标准。从目前的研究状况看，TGF-β1、Cyr61和CTGF在心血管疾病治疗方面有可能存在新的潜在治疗靶点。在HDCP的发病过程中，CTGF和Cyr61作为TGF-β1的下游介质起作用,可以在研究疾病治疗中作为特异性的靶位进行研究,研究开发能有效调控TGF-β1、Cyr61和CTGF表达的药物,将会开创HDCP治疗的新里程。

尽管“胎盘浅着床学说”是目前HDCP众多病因假说中比较公认的学说，但是胎盘浅着床学说与肾素-血管紧张素系统失衡学说，基因遗传学说等学说之间是否也存在密切的关系，单独从某一方面研究三者与HDCP的发病关系是不全面的，争取全方位多因素的深入分析研究妊娠期高血压疾病的发病原因，从根本上做到早发现，早预防，早治疗，提高患者的生存质量，降低剖宫产率，减轻患者的经济负担和精神负担，降低孕产妇和围产儿的发病率和病死率。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2014.02.051

063000 河北省唐山市，河北联合大学(赵智瑞)；河北省唐山市妇幼保健院(易建平、陈宝丽、李桂荣、王燕云、左金玲)；河北唐山开滦总医院(宋海澄、牛建清、李宏芬)

陈宝丽，063000 河北省唐山市妇幼保健院；

E-mail：baolichen2008@163.com

R 714.246

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1002-7386(2014)02-0271-04

2012-09-18)