胎盘外泌体与妊娠及其并发症的研究进展

冯晓玲，贾丹，陈璐，张杨

第一项细胞外囊泡（EVs）的研究是在1946年进行的，直到1977年，De Broe将这些细胞外囊泡称为“膜碎片”，并将其设定为发现活细胞的特征。直到20世纪80年代，这些“膜碎片”被认为是血小板“灰尘”或是直接细胞膜产生的细胞碎片[1]。近年才有研究证明存在一个细胞内起源的囊泡亚型。Johnstone等[2]第一个分离出内源性囊泡，提议称之为外泌体（exosome）。随后有研究表明，外泌体的发生与体腔内多泡体的形成有关，这些多泡体与细胞膜融合并将腔内多泡体释放到细胞外环境中。这一过程可以通过两种不同的机制发生，第一种是需要内吞体分选转运复合体作用（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）， 第 二 种 是 独 立 于ESCRT的涉及四肽的作用。然而，刺激外泌体胞吐的机制目前仍然无法解释[3-4]。近年外泌体的研究逐渐成为热点，在多种疾病的诊疗过程中有重要意义。

1 外泌体的概述

细胞外囊泡根据其大小和来源分为外泌体和微泡。外泌体是膜结合的囊泡，富含内体蛋白标记物（如TSG101和CD63）。在多囊内体与细胞膜的胞外融合过程中，各种类型的细胞主动释放到细胞外环境中[5]。有研究报道，外泌体是细胞间通讯的关键参与者，携带多种分子成分，如蛋白质、脂质、微小RNA（miRNA）和膜受体[6]。在生理和病理条件下，外泌体从细胞外间隙转移到邻近细胞和（或）远端细胞，使其成为一种新型的旁分泌和自分泌调节系统，甚至作为自然纳米载体将治疗剂运送到受损细胞[7]。外泌体调节许多病理生理过程，包括免疫反应、炎症、肿瘤生长和感染[8]。人的胎盘是一个独特的器官，是介于母体的子宫内壁和胎儿之间的圆饼状组织，通过脐带和胎儿相连，是胎儿和母体的主要联系物。胎盘如何与母体组织沟通目前还不完全清楚，胎盘细胞可以通过细胞外囊泡与母体组织沟通以调节其生物学特性[9]。胎盘细胞和组织在体外和体内释放外泌体，并且在母体血液中也可鉴定出来。胎盘来源的外泌体可能是胎盘与母体系统沟通的另一种途径，帮助母体适应妊娠过程[8]。在哺乳动物中，母体在妊娠期通过胎盘释放大量与胚胎交流的外泌体（胎盘特异性外泌体），满足胚胎的生长发育需求，相关研究发现孕早期奶牛血浆外泌体浓度显著增加，这种浓度的增加可能是由胎盘外泌体增加导致的[10]。

2 胎盘外泌体与妊娠及其并发症

2.1 胎盘外泌体与子痫前期（pre-eclampsia，PE）国际妊娠期高血压研究学会（ISSHP）定义PE为：妊娠20周后新发的高血压，合并出现蛋白尿（300 mg/d），或孕妇终末器官功能受损的症状和体征。严重高血压或终末器官受损的症状和体征代表PE的不同类型。近年来将妊娠期高血压疾病分为轻到中度PE、重度PE；PE、早期PE和晚期PE[11]。PE的确切病因尚不清楚，但病理生理学认为是起源于胎盘的两期病变[12]。第一阶段理论上是由于子宫螺旋小动脉滋养细胞侵入缺陷，导致子宫胎盘血流量减少和氧合减少。第二阶段是细胞氧合降低导致血管生成前因子释放，导致血管生成前因子和血管生成后因子失衡，内皮细胞广泛损伤，从而导致PE的临床表现。因此，胎盘在PE的病理生理过程中起重要作用。早期PE和晚期PE都起源于胎盘，早期PE被认为是叠加在糖尿病等潜在疾病上的。因此，早期PE子宫螺旋小动脉胎盘改变和适应不良的严重程度可能大于晚期PE[13]。PE在妊娠早期发生病理生理改变，但在20周之后表现出高血压和蛋白尿、全身多器官功能损害的临床症状，全球的平均发病率为3%～8%。PE是引起孕产妇和围生儿发病和死亡的重要原因[14]。PE的主要病理改变是胎盘子宫螺旋小动脉重铸不足，导致胎盘灌注不足，局部缺血缺氧发生异常改变[15]。Redman等[16]也曾提出PE发病的第一阶段是胎盘形成不良，其特点是胎盘滋养细胞侵蚀不足，造成螺旋小动脉重铸仅发生在蜕膜层，明显浅于正常妊娠时到达的子宫浅肌层，造成胎盘低阻力循环不能形成，导致灌注减少；第二阶段为缺血缺氧的胎盘滋养细胞异常释放多种因子到母体循环，引起母体全身系统炎症反应増强、内皮细胞损伤，进而导致多器官系统功能紊乱，出现临床症状。胎盘可分泌外泌体到母体循环，调控母体全身器官的功能改变，建立母体与胎儿之间的“沟通”，满足妊娠的需求[17]。李玉静等[18]成功建立了一种简便、快捷、高效分离血清中胎盘来源外泌体的改良方法，为研究胎盘外泌体在正常妊娠及胎盘相关并发症中的作用提供了可靠的思路。胎盘早在妊娠6周时就将外泌体释放到母体循环中。外泌体释放受氧张力和葡萄糖浓度等因素的调节，与胎盘质量和胎盘血液灌注有关。母体血浆中胎盘来源外泌体的浓度在妊娠期间逐渐增加。从母体血浆中分离出来的外泌体通过内吞作用与靶细胞结合，在体外具有生物活性[19]。尽管胎盘外泌体在妊娠中的功能尚待充分阐明，但现有数据支持其在正常胎盘发育和母体免疫耐受中的作用。Pillay等[20]发现循环中胎盘外泌体相对总外泌体对母体的作用具有一定差异，提示胎盘外泌体在PE中可能具有病理生理学作用。据报道，胎盘外泌体促进血管生成，是胎盘血管系统形成、合适的胎儿循环和免疫调节的关键[21]。相关研究发现，胎盘外泌体通过抑制外泌体跨膜糖蛋白配体（fas ligand，FasL）和程序性死亡配体1（programmed death ligand-1，PD-L1）两种跨膜蛋白介导的T细胞信号参与正常妊娠的免疫耐受[22]。因此，母体免疫改变和细胞凋亡的原因可能是胎盘外泌体的相对增加，从而导致PE的发生。孕妇外周血中胎盘外泌体包含胎盘特异的蛋白和miRNA，胎盘血管形成时合成miRNA相关的核酸内切酶，其在血管周围绒毛膜的表达丰富，表明miRNA在胎盘血管形成和螺旋动脉铸塑过程中起关键作用[14,23]。

2.2 胎盘外泌体与胎儿生长受限（fetal growth restriction，FGR） 在所有妊娠中FGR的发病率为7%～10%[24]。FGR胎儿在子宫内死亡的风险是其他胎儿的5～10倍，围生期发病率和死亡率的风险更高。产前诊断FGR可显著降低围生期新生儿发病率和死亡率[25]。然而，准确识别子宫内亚优胎儿生长仍是一个

有待解决的问题。Miranda等[5]对单胎足月妊娠进行前瞻性队列研究，将20例发育迟缓的胎儿根据出生体质量（BW）百分比和胎面多普勒分为小于胎龄儿（small for gestational age，SGA）和FGR，与10例正常生长胎儿相对比，分别采用电镜、蛋白质印迹（Western blotting）和纳米颗粒追踪分析从母体和胎儿血浆中分离出的外泌体蛋白的形态学、富集、大小分布等表征，结果发现胎盘外泌体在母体血浆中的表达量反映了胚胎的生长情况，这可能是体现胎盘功能的有效指标；同时与正常胎儿相比，发育迟缓胎儿血浆中胎盘外泌体占总外泌体的比例降低。有研究表明，奶牛孕早期外周血中有丰富的胎盘特异性外泌体，且选择性地加载miRNA，如bta-miR-499[10]。在体外，胎盘外泌体衍生的bta-miR-499通过lin28b/let-7轴抑制核因子κB（NF-κB）的激活，从而抑制牛子宫内膜上皮细胞中脂多糖诱导的炎症。抑制bta-miR-499造成体内母胎界面炎症平衡受损，引起因胎盘丢失和FGR，进而导致妊娠失败的风险增加。

2.3 胎盘外泌体与妊娠期免疫耐受 妊娠期外泌体参与胎盘和外周血免疫细胞间的细胞通讯。胎盘来源的外泌体抑制母体T细胞信号，可能导致免疫抑制和促进母体对胎儿的免疫耐受，胎儿对母体来说属于同种半异体移植物，成功的妊娠依赖于母胎界面的免疫耐受。胎盘外泌体因为存在胎盘特异性蛋白 [如胎盘碱性磷酸酶4（placental alkaline phosphatase 4，PLAP4）] 和miRNA（如19号染色体miRNA簇），从而可以与其他外泌体进行区分。妊娠的前三个月，胎盘外泌体可能来自绒毛外滋养细胞和（或）合胞体滋养细胞，并释放到母体血液中[18]。体外和体内实验发现，胎盘相关外泌体的miRNA可能参与了滋养层细胞和免疫细胞之间的通讯[26]。且研究表明滋养细胞来源的外泌体可以诱导人巨噬细胞中促炎细胞因子的表达，如白细胞介素1β（IL-1β）[27]。Hedlund等[28]研究发现，胎盘外泌体为胎盘提供了一个良好的免疫微环境，有利于妊娠。外泌体可由多种类型细胞分泌，妊娠期母体血清中存在表达PLAP的胎盘外泌体，并且在妊娠中发挥重要作用。Taylor等[29]在孕妇外周血中发现表达PLAP的胎盘外泌体，其浓度高于早产孕妇，在与T细胞共孵育后，可以诱导T细胞凋亡，从而避免胎盘的病理性损伤。总之，胎盘外泌体对维持妊娠至关重要。

3 结语

外泌体可以在正常生理和病理条件下释放，与健康正常孕妇相比，非妊娠妇女的外周血循环中外泌体的释放量可忽略不计。母体血液中外泌体数量增加与妊娠有关。现有证据支持这样一种假设，即大多数妊娠并发症都起源于妊娠早期的胎盘形成障碍。在这种情况下，早期妊娠时胎盘衍生的生物学标记物的轮廓变化可能是妊娠并发症高风险妇女的常见特征，从而为临床提供有用的早期妊娠筛查试验的指标，以尽早对妊娠常见疾病（如妊娠期糖尿病、PE）进行诊断及预防治疗。如果能够做到这一点，将为早期评估风险和实施替代临床管理战略提供机会，以改善妊娠结局。现有研究证明，胎盘外泌体在细胞通讯通路中发挥重要作用，这可能有助于胎盘和母胎血液交换。许多数据表明，外泌体的生物学变化与妊娠并发症有关，在生理性和病理性妊娠期间，外泌体将有助于有妊娠并发症风险的妇女开发早期诊断试验，监测治疗反应，并开发新的外泌体靶向治疗。外泌体是近年来研究的前沿领域，在胎盘稳态和妊娠并发症中的作用有待于国内外学者更深层次的研究，以期在妊娠及其并发症的诊疗中取得更好的进展。