血管因子与子痫前期研究进展

王正平 薛梦玲 王玉慧

子痫前期是一种妊娠相关的疾病，特点为孕20周以后出现高血压、蛋白尿等临床症状，严重影响母婴健康，是引起孕产妇死亡、早产、宫内生长受限、胎死宫内的主要原因之一，发病率约为5%~7%[1]。关于子痫前期的发病机制至今仍不明确，因此治疗手段有限，终止妊娠才是防止母胎并发症进一步加重的根本解决方法。很多学者致力于研究子痫前期的发病机制，目前普遍认为胎盘的异常发育是子痫前期发生、发展的关键环节，其中血管因子失衡在胎盘的发育异常、子痫前期发生、发展中的作用越来越受到关注。本文就血管因子与子痫前期的研究进展作一述评。

1 子痫前期与血管因子及胎盘的异常发育

子痫前期症状可随着胎盘的娩出而缓解，因此很多学者认为胎盘在子痫前期的发生中发挥作用。在正常妊娠中，胎盘形成的关键为螺旋动脉的重塑。这个过程有3个重要的阶段：（1）与滋养细胞侵入无关的血管改变；（2）血管周围间质绒毛细胞参与的血管重塑；（3）滋养细胞侵入螺旋动脉[2]。之后子宫胎盘血管发生一系列的改变：（1）血管弹性消失；（2）血管扩张，管腔增宽，不具有收缩性；（3）不受母体血管舒缩的控制。这些改变能够降低胎盘血管阻力，增加胎盘灌注，保证母体血流至胎盘[3]。而在胎盘血管形成和螺旋动脉重塑的过程中，血管生成因子发挥着不可替代的作用。有研究发现，细胞滋养细胞以通过生长因子如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的分泌诱发早期血管的形成，并在妊娠早期控制着血管侵入子宫肌层。该研究提到，妊娠期间子宫胎盘血管形成的第一阶段是第20~21天，而该阶段胎盘是处于低氧状态的，且该时期可见VEGF的高表达。因此可以认为在胎盘血管形成前，胎盘处于低氧状态，从而诱导细胞滋养细胞产生生长因子（如VEGF），促进胎盘早期的血管形成、滋养细胞的增殖分化和入侵、螺旋动脉的重塑，以增加胎盘血流量[4]。而在子痫前期的发生中，由于胎盘异常发育引起的胎盘低灌注被普遍认为是其首要发病机制。曾有实验室建立了一个“降低子宫灌注压力”的小鼠模型，妊娠第14天（小鼠妊娠时间共21d）钳夹主动脉和卵巢动脉阻断其40%的胎盘血流，发现在妊娠第19天小鼠出现平均动脉压升高，GFR降低，尿蛋白，内皮紊乱等类似于子痫前期的症状[5]。这与子痫前期患者胎盘低灌注的理论是相符的，而胎盘血流量的减少可能与血管形成不足、螺旋动脉重塑失败有关。有研究发现相较于正常妊娠胎盘组织，子痫前期患者胎盘组织中的血管数量减少[6]。Lyall等[7]研究发现子痫前期患者子宫肌层血管壁内的绒毛外滋养细胞含量明显少于正常组，子宫肌层螺旋重构存在缺陷，胎盘血流搏动指数增加，这提示可能是由于血管壁中滋养细胞侵入不足引起螺旋动脉重塑失败，导致血管阻力增加、胎盘血流减少，从而诱发子痫前期症状的产生。由此可见，血管因子在胎盘血管形成、调控滋养细胞入侵中发挥着重要作用。研究发现VEGF和胎盘生长因子（placenta growth factor，PLGF）在子痫前期患者胎盘组织中的表达较正常孕妇明显下降[6，8-9]。Weel等[10]亦发现 VEGF和 PLGF 在子痫前期患者胎盘组织中表达水平明显下降，且早发型者比晚发型者PLGF水平更低。VEGF、PLGF的低表达可能可以用来解释子痫前期患者胎盘血管形成不足、螺旋动脉重塑失败导致的胎盘血流量减少、缺氧。但也有研究发现VEGF在子痫前期患者胎盘组织中的表达是上升的，认为胎盘低氧状态诱导VEGF的高表达，同时诱导周围内皮细胞产生过量的可溶性血管内皮生长因子受体 1（soluble fms-like tyrosine kinase-1，sFlt-1），其与血清中VEGF、PLGF共同参与子痫前期的发生[11-12]。不同研究结果的冲突可能与样本量不足、检测手段不同等因素有关，因此我们仍需要大量的数据进一步验证血管因子在胎盘异常形成中发挥的作用。综上可以推测胎盘在子痫前期发病中发挥的作用：子痫前期患者中，可能由于血管生成因子如VEGF、PLGF表达水平的改变，滋养细胞侵入不足，胎盘血管形成受阻，螺旋动脉重塑失败从而导致胎盘灌注减少。胎盘缺氧是子痫前期发生、发展的第一步。

2 子痫前期与VEGF

VEGF是一种45kDa的糖蛋白，是血管生成强有力的诱导剂。研究表明，VEGF能够促进血管内皮细胞的生长[13]。体内模型中也可以观察到VEGF诱导血管生成的反应[14]。Eremina等[15]的实验发现，有VEGF-A基因杂合子或纯合子缺失的小鼠均因为部分重要血管的缺失而死亡。由此可见VEGF对于血管的生成不可或缺。VEGF还可以与胎肝激酶-1/血管内皮生长因子受体2（fetal liver kinase-1/kinase insert domain containing，Flk-1/KDR）结合，通过相应的信号转导通路诱导一氧化氮和前列腺素的产生，从而引起血管舒张[16]，同时参与肾脏的正常发育过程。VEGF-A在成熟和发育中的足状突细胞（位于有窗孔的内皮细胞间）上均有表达，表达水平的降低可导致内皮细胞窗孔的缺失或减少。Eremina等[15]的实验发现，足状突细胞VEGF表达水平异常的小鼠在出生时或18h内即死亡，同时出现水肿（全身肿胀）、肾脏衰竭、严重肾小球异常（缺少成熟的内皮细胞）。这可以表明VEGF对维持肾小球正常功能的重要作用。

VEGF 家族包括 PLGF、VEGF-A、VEGF-B、VEGFC、VEGF-D、VEGF-E 和 VEGF-F。VEGF 受体（VEGFR）包括 VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（Flk-1/KDR）、VEGFR-3（Flt-4）[17]。VEGF-A在大多数组织中都有表达，其通过与细胞上VEGFR-1和VEGFR-2的结合发挥相应的作用[18]。VEGF的表达主要受低氧诱导因子（hypoxiainducible factors，HIF）调控[17]。低氧诱导因子-1a（HIF-1a）是对低氧环境作出反应的组分，在氧气正常的情况下，HIF-1a亚单位被蛋白酶体破坏降解，因此无法与VEGF结合形成转录复合体；而在低氧状态下，HIF-1a亚单位降解减少，与VEGF-A基因上的低氧反应组分结合，促进了VEGF-A的合成[19]。此外还有一些生长因子[如表皮生长因子、转化生长因子（transforming grouth factor，TGF）]致癌基因和某些炎症因子（如 IL-1、IL-6）亦能促进VEGF的表达[14]。妊娠期间VEGF主要由绒毛外滋养细胞、合体滋养细胞、细胞滋养细胞合成[19]，在妊娠早期轻度上升以促进血管的形成，孕32~35周左右达高峰，之后降至基线水平[1]。而在子痫前期中，大多数研究发现VEGF水平的降低[1，20-22]，低水平的VEGF影响血管生成、血管舒张、肾小球修复等功能，从而出现高血压、尿蛋白等子痫前期临床症状；但也有研究显示子痫前期患者血清中VEGF水平升高，根据前述低氧、氧化应激状态等能够诱导VEGF表达增加的理论，子痫前期患者由于胎盘灌注减少引起缺氧、氧化应激等反应，诱导胎盘组织中VEGF表达增加，VEGF释放入血导致血清中VEGF水平升高。同时高水平的VEGF能促进体内sFlt-1的过量生成，sFlt-1与 VEGF结合阻断 VEGF发挥作用[8，23-24]。Lee等[24]研究发现子痫前期患者体内总VEGF水平是升高的，而游离VEGF水平是降低的。Ben等[1]和Adu-Bonsaffoh等[22]研究发现游离VEGF水平的下降。因此我们可以推测，子痫前期患者体内VEGF最初的生成是增多的，但是由于sFlt-1的过量生成导致游离VEGF水平的下降，引起VEGF参与的血管舒张、血管生成修复过程受阻，肾小球功能受损，从而出现高血压、蛋白尿等子痫前期临床症状。

3 子痫前期与PLGF

PLGF是VEGF家族中的一员，和VEGF-A有53%的同源性，仅能与受体VEGFR-1结合。Carmeliet等[25]研究表明虽然PLGF本身不是血管生成的一个有效的诱导剂，但是它可能通过增加VEGF的生物利用度从而增强VEGF的生理作用。这一过程主要包括：（1）促进VEGFR-1和VEGFR-2之间信号的交流（PLGF激活VEGFR-1，随后促进 VEGFR-2的激活）；（2）PLGF 替换与VEGFR-1结合的VEGF，从而使其能够与VEGFR-2结合；（3）PLGF同源二聚体可以打乱无效VEGFR-1和VEGFR-2异源二聚体的平衡，使更多的VEGFR-2能够被利用[26]。而目前广泛认为VEGF的促血管生成、促有丝分裂及促进血管扩张等作用是通过VEGFR-2实现的[13]。在妊娠期间，胎盘滋养细胞是PLGF的主要来源。正常妊娠中，PLGF水平和孕周非线性相关，在妊娠初期呈上升趋势，孕30周左右达高峰，后逐渐下降至基线水平，协同VEGF参与胎盘血管形成、螺旋动脉重塑、血管扩张等过程[27]。而在子痫前期患者中，大多数研究提示胎盘组织中PLGF水平下降[6，28]，血清中PLGF水平亦呈下降趋势[20，26，29-30]，同时由于 sFlt-1 的升高能够与PLGF结合，可进一步导致PLGF水平的降低。PLGF水平的降低影响VEGF发挥促血管生成、血管扩张、肾小球功能修复等功能，从而出现高血压、蛋白尿等子痫前期临床症状。

4 子痫前期与sFlt-1

sFlt1是VEGF受体Flt1（即VEGFR-1）的游离形式，缺少跨膜区域和胞内域，能够与VEGF、PLGF结合从而阻止其与相应受体结合发挥生物学功能，为VEGF、PLGF潜在的拮抗剂[19]。在体内，sFlt-1主要由滋养细胞合成，单核细胞也可以合成，它的作用包括促进血管收缩和加重内皮细胞功能紊乱[31]。动物模型中，sFlt-1的过量表达会引起高血压、蛋白尿等症状，而血浆中sFlt-1的清除则有助于症状的改善，因此可以推测sFlt-1参与子痫前期的发生[11]。有学者认为sFlt-1在子痫前期发生中发挥的作用更多是由于对VEGF信号转导的干扰。Maynard等[32]研究发现，在sFlt-1存在的情况下血清游离VEGF和PLGF水平是明显下降的，尤其是VEGF水平下降更为明显，因为Flt1与VEGF有更高的亲和力。且游离VEGF和PLGF水平的下降与sFlt-1的上升是成比例的。Maynard等[32]研究的体外模型中，亦是发现sFlt-1能够抑制由VEGF和PLGF介导的血管生成作用。由此可进一步证明sFlt-1主要与VEGF、PLGF结合降低游离水平，通过影响其发挥正常作用而参与子痫前期的发病。子痫前期患者胎盘组织中sFlt-1 mRNA表达水平是升高的[11，28，32]，且血清中 sFlt-1 水平亦升高[11，24，30]。过量的sFlt-1能够与血液循环中VEGF及PLGF结合，使其游离水平下降，从而阻断VEGF和PLGF发挥作用，这是目前子痫前期发病机制中重要的一项。

子痫前期患者胎盘组织中sFlt-1表达上调的机制目前尚不明确。有研究表明，VEGF在母体蜕膜细胞表达增加，sFlt-1在相邻入侵的绒毛外滋养细胞上的表达亦增加，这表明可能是VEGF的增加刺激了sFlt-1的生成。因此可以假设sFlt-1的增加是对VEGF水平增长的反应[11]。有越来越多的证据表明VEGF本身也可引起sFlt-1的表达，通过VEGFR-2直接刺激sFlt-1的生成。一些其他的因子，如HIF-1、血管紧张素Ⅱ、腺苷也可刺激sFlt-1的产生，同时这些因子也被证实可以促进VEGF的表达或者加强VEGF的作用，通过VEGF促进sFlt-1的生成[11]。综上所述，我们可以认为在子痫前期中，由于VEGF的表达增加，低氧及氧化应激等作用，引起胎盘sFlt-1的表达增加，产生过量sFlt-1，增加的sFlt-1与血清中VEGF和PLGF结合，阻止其发挥正常作用，从而出现高血压、蛋白尿等子痫前期临床症状。

5 子痫前期与可溶性CD105淋巴细胞抗原（soluble endoglin，sEng）

子痫前期另外一个重要的机制是TGF和CD105淋巴细胞抗原（endoglin，Eng）间信号交流的异常。TGF有很多亚型包括 TGF-α和 TGF-β。Eng是 TGF-α和TGF-β的受体，在血管内皮细胞和合体滋养细胞表面均有表达，协同心血管的发育，通过一氧化氮合酶途径，促进血管重塑，调节血管舒张[17]。Eng的编码基因ENG的突变是遗传性出血性毛细血管扩张症1型的原因（该疾病是一种以动静脉畸形和毛细血管局灶性损害为特征的常染色体显性遗传性疾病），ENG基因缺失的小鼠在中孕期因血管生成不良与心血管发育不佳死亡[33]。这些研究均表明Eng在心血管发育中的重要作用。sEng是Eng细胞外域的一个种类，能够与TGF结合从而阻断其与细胞表面相应受体的结合来影响Eng发挥相应的血管生成、血管扩张等作用[17]。Venkatesha等[33]研究发现sEng确实能明显减弱TGF-β1和TGF-β3介导的血管扩张作用，对sEng发挥的作用进一步进行验证。同时发现sEng能够协同sFlt-1发挥作用：在sFlt-1和sEng两种蛋白同时出现时会有比对照组更大幅度毛细血管样结构的减少。相较于单纯sFlt-1组，在sFlt-1+sEng组可观察到胎盘上更广泛的血管损伤，包括母胎界面血管的梗死以及更加明显的炎症反应。该研究发现在轻度子痫前期、重度子痫前期和HELLP综合征患者血清中检测出的sEng水平分别是正常妊娠组的3、5和10倍，胎盘组织中亦有sEng mRNA表达水平的增加。Nqene等[17]和Kleinrouweler等[30]研究也表明子痫前期患者血清中sEng水平是上升的。由此可以推测在子痫前期的发生中，血清sEng水平的增加可以拮抗由Eng引起的心血管发育、血管扩张作用，可以加强sFlt-1的抗血管生成作用，从而参与子痫前期的发生、发展。

6 血管因子对子痫前期的预测及管理价值

子痫前期患者血清中血管因子的变化可早于临床症状的出现[17]，因此可尝试对孕妇血清相关因子进行检测来预测子痫前期，以及时改善母婴结局。曾有研究对PLGF、sFlt-1、sEng在预测子痫前期中的应用价值进行分析，发现其中PLGF是最好的预测指标，灵敏度为100%，诊断准确率为70.8%，与子痫前期的相关性分析中 AUC 为 0.684[34]。

Polliotti等[35]的一项病例对照研究结果提示，与相同孕周正常妊娠的孕妇相比，发展为子痫前期孕妇孕中期VEGF和PLGF水平更低，差异均有统计学意义，与子痫前期发生的相关性分析中发现AUC分别为 0.773、0.799，若将两者结合，AUC为0.923。提示可以将PLGF和VEGF作为辨别高危风险孕妇的指标，且两者结合的价值高于任一单一指标。Kleinrouweler等[30]亦进行过相关的Meta分析，该研究中纳入PLGF相关的研究有27篇，均可见发展为子痫前期的病例组中PLGF水平较正常妊娠组下降。在15篇评估PLGF检测灵敏度和特异度的研究中，发现PLGF的OR值为9.0（95%CI：5.6~14.5），具有75%的灵敏度和特异度。19篇关于sFlt-1对子痫前期预测价值的研究提示子痫前期患者在疾病发生前均可见sFlt-1水平的上升，而在其中8篇评估sFlt-1检测灵敏度和特异度的研究中，提示其OR值为6.6（95%CI：3.1~13.7），具有 72%的灵敏度和特异度。10篇关于sEng的研究提示sEng水平在子痫前期患者体内的上升，OR 值为 4.2（95%CI：2.4~7.2），具有 67%的灵敏度和特异度。3篇关于VEGF与子痫前期的研究发现发展为子痫前期的孕妇都有低水平的VEGF，但是差异无统计学意义。该项Meta分析提示PLGF、sFlt-1、sEng对子痫前期均具有一定的预测价值，其中PLGF的预测价值相对较高，但3种均不具备足够的灵敏度和特异度来辅助子痫前期的判断，因此该文章并不建议将它们单独用于子痫前期的预测。在1篇分析sFlt-1/PLGF对子痫前期预测价值的文章中，认为将sFlt-1/PLGF设为38来预测短期内发生子痫前期及出现临床症状具有较好的准确性。sFlt-1/PLGF≤38对子痫前期的阴性预测值（1周内未发展为子痫前期、子痫或HELLP综合征）为99.3%（95%CI：97.9%~99.9%）[6]。Shokry 等[36]研究发现在子痫前期症状出现前，即有PLGF水平的降低和sFlt-1水平的升高。将PLGF临界值定为90.2pg/ml时，对诊断子痫前期的灵敏度为81.5%，特异度为97.2%，阳性预测值为78.6%，阴性预测值为97.6%；将sFlt-1临界值定为2 305.8pg/ml时，对子痫前期诊断的灵敏度为100%，特异度为98.6%，阳性预测值为90%，阴性预测值为100%。Chappell等[37]研究提出，对于孕35周前的子痫前期患者，低水平PLGF（＜第5百分位或＜100pg/ml）对于预测哪些女性需要在14d内分娩有较高的敏感性（灵敏度/特异度：0.96/0.55、0.96/0.56），可考虑将其用于对子痫前期孕妇的分层监测及管理。

广泛的数据表明，sFlt-1、PLGF、VEGF等与子痫前期的发生之间有较强的相关性，因此可考虑将它们作为预测子痫前期发病及辅助诊断的指标。但是单个指标对子痫前期的预测及诊断并不具备高灵敏度或特异度，因此可考虑将各因素联合进行筛查。不同指标参考值的确定目前仍然需进一步的验证。

7 小结

综上所述，我们可以认为血管因子的失衡参与子痫前期的发病机制。在子痫前期的发生中，由于螺旋动脉重塑不足（可能是由于胎盘组织上VEGF、PLGF表达水平的变化），引起胎盘灌注减少，诱导sFlt-1、sEng的生成增加。sFlt-1、sEng释放入血后与母体循环中的VEGF、PLGF、TGF结合，降低血清中的游离水平，阻断VEGF、PLGF、TGF与相应受体结合而影响它们发挥作用，导致血管内皮细胞功能紊乱，肾小球滤过屏障受损，影响一氧化氮介导的血管舒张等作用，从而出现高血压、蛋白尿等子痫前期临床症状。上述血管因子在循环中水平的变化可能在子痫前期症状出现前即出现，多项研究表明其水平的变化与子痫前期的发生有较强的相关性，故可用于对子痫前期的预测及辅助诊断。但由于样本量比较少及临床试验数据的不足使相关研究存在一定局限性，仍需研究者们更进一步的分析验证。

此外，是否可以通过降低母体sFlt-1、sEng水平或外源性补充VEGF、PLGF来治疗子痫前期，改善母婴结局，目前并无相关的数据，亦需要进一步的试验分析。