维生素D及其受体靶基因SLC37A2与自然流产的相关性

张烨 于学文

妊娠不足28周、胎儿体重不足1 000 g而终止的妊娠者称为流产。流产又分为人工流产和自然流产，自然流产的发病率占全部妊娠的10%～15%。其中发生2次或2次以上的自然流产称为复发性流产(recurrent miscarriage，RM)或复发性自然流产(recurrent spontaneous abortion，RSA)[1]。目前已知可导致RSA发生的原因主要有染色体异常、先天性子宫畸形、内分泌异常、血栓前状态、生殖道感染、一些免疫因素以及男性因素等，但仍有约50%以上的患者流产原因尚不明确[2]。胚胎对于母体而言是“异物”，母体必须抑制自身的免疫排斥反应来实现成功的妊娠，因此免疫因素与不明原因的自然流产的关系受到了学者的关注。维生素D属脂溶性维生素，其不仅在调节体内钙、磷代谢和骨骼矿化发挥作用，还能调节自身免疫性疾病的发生和发展。因此，有关维生素D与自然流产的关系也有许多报道，本文将对维生素D与自然流产的关系以及可能的机制进行总结分析。

一、维生素D水平对自然流产的影响

1.维生素D的生物学特性：25-羟基维生素D[25-hydroxyvitamin D,25(OH)D]是维生素D在体内大量存在的代谢产物，常常被用作为反映维生素D体内水平的生物标志物，25(OH)D与存在于肝脏线粒体中的维生素D25羟化酶(25-hydroxylase，CYP2R1)相互作用生成1α,25(OH)2D3后发挥生物活性，其主要与细胞内转录因子维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)的特异性结合发挥生物效应。VDR不仅存在于调节钙磷代谢的细胞和组织中，还存在于血管内皮细胞、胰腺细胞、单核细胞、角质细胞及神经组织中参与机体的各项生理活动[3-4]，在女性的胎盘、蜕膜、及子宫中也有表达，与性激素及卵泡的形成有关[5]。除此之外，VDR在子宫内膜间质细胞中表达并参与妊娠期间胚胎植入[6]。

2.维生素D与自然流产：妊娠期25(OH)D水平低下的状况是常见的，Meta分析显示，妊娠期妇女低维生素D营养状况增加了自然流产、产前子痫、妊娠期糖尿病、早产及小于胎龄儿的发生[7-8]。有关维生素D与早期自然流产的关系有多篇报道，Andersen发现早期妊娠母体血清25(OH)D不足与早期自然流产相关[9]。Bärebring等发现妊娠早期25(OH)D含量不足与自然流产负相关，25(OH)D 含量每增加1 nmol/L，妊娠丢失几率降低1%(OR=0.99,P=0.046)，妊娠晚期25(OH)D含量不足与小于胎龄儿和低出生体重的发生相关[10]。既往检测了正常早期妊娠和早期自然流产妇女的血清25(OH)D含量，也发现早期自然流产妇女血清25(OH)D含量明显低于正常早期妊娠妇女[11]。在辅助生殖后妊娠的成功率方面，Ozkan等认为卵泡液中25(OH)D水平是预测辅助生殖后成功妊娠的一个独立指标，而卵泡液中25(OH)D水平与血清25(OH)D水平高度相关[12]。卵泡液中25(OH)D浓度较低，成熟卵母细胞更可能产生高质量的胚胎并且与更高的妊娠率和分娩率相关，但另一方面，血清维生素D浓度低与高流产率相关[13]。另有2篇报道未发现母体血清25(OH)D缺乏与早期自然流产相关[14-15]。但有一篇研究发现妊娠早期严重维生素D缺乏(<20 ng/mL)增加了早期自然流产的风险(RR=2.24,95%CI1.15～4.37)[16]。结果不一致的原因，也许源于研究方法的不同或研究人群的差异，比如母亲的年龄、妊娠年龄、维生素D缺乏的程度等。进一步进行维生素D补充的队列和干预研究也许可以证实维生素D缺乏与自然流产的关系并发现维生素D对自然流产的潜在治疗作用。

3.维生素D致早期自然流产的机制:25羟基维生素D-1α羟化酶(25-hydroxyvitamin D-1α-hydroxylase，CYP27B1)和VDR在母胎界面蜕膜和滋养层细胞中的表达以及在自然流产妇女母胎界面表达的降低，说明维生素D在胎盘的生理功能中发挥着重要作用[5,17]。在母胎界面的蜕膜，维生素D调节着与胚胎植入、促进免疫抑制及诱导蜕膜化的基因；在绒毛的合体滋养层，维生素D促进抗炎和抗迁移功能，并调节人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)，人胎盘泌乳素(human placental lactogen，hPL)，雌二醇和黄体酮的产生，1,25(OH)2D通过cAMP/PKA介导的信号通路刺激hCG表达和分泌，hCG是滋养细胞运动和侵袭的重要调节剂。在细胞滋养层，维生素D促进了抗菌/抗炎反应；在侵袭性绒毛外滋养细胞，维生素D促进了绒毛外滋养细胞的侵入以及抗菌/抗炎反应；在子宫内膜，维生素D调节着内膜细胞的增殖[18]。因此，维生素D可能在胚胎形成的过程、胎盘的植入和发育过程中发挥更重要的作用。动物实验就显示维生素D能够通过其抗炎作用保护小鼠免受脂多糖(lopopolysaccharide,LPS)引起的早期流产，维生素D灌注小鼠可以激活子宫蜕膜VDR核表达，抑制蜕膜中LPS引起的NF-κB p65核易位，达到减轻炎症反应，减低流产的目的[19]。

4.维生素D在母胎界面的免疫调节：维生素D被认为是一种新的免疫系统的神经内分泌调节因子，主要在巨噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、树突状细胞(dendritic cell，DC)及胸腺细胞中发挥作用[20]。维生素D还参与调节抗菌肽以及趋化因子和细胞因子分泌物的表达，并与免疫细胞的分化、突变和功能有关[21]。因此，维生素D参与机体非特异性免疫和特异性免疫应答。

正常足月胎盘滋养细胞培养发现1,25-(OH)2D3抑制了TNF-α、IFN-γ和IL-6的表达，而TNF-α对HCG的产生和合成有抑制作用[22]；同样，母胎界面蜕膜细胞经1,25-(OH)2D3处理后也明显降低了Th1细胞因子的合成，诸如集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)、TNF-α和IL-6[23]。正常小鼠经LPS注射后，VDR及CYP27B1表达分别增加了6倍和4倍，敲除VDR及CYP27B1基因后，胎盘IFN-γ表达较未敲除小鼠明显增高，IL-10表达较未敲除小鼠明显降低，LPS处理VDR-/-及CYP27B1-/-小鼠，胎盘IFN-γ和IL-10表达较VDR+/+及CYP27B1+/+小鼠明显增加，野生型小鼠经25-(OH)D处理后明显抑制了IL-6的表达[24]。由此可见，维生素D有助于母胎界面免疫系统的调节，使妊娠朝向有益的方向发展。母体维生素D营养状况也直接调节着母体血清及脐血中Tregs细胞数量以及FOXP3基因mRNA表达，25(OH)D3缺乏的妊娠妇女血清及脐血中Tregs细胞数量相比较25(OH)D3充足的妇女明显降低，FOXP3基因mRNA表达也明显降低[25]，而在自然流产的患者中Tregs细胞数量明显降低，认为其是妊娠成功必需的因子。有学者对自然流产患者的子宫内膜进行了研究，发现用1,25-(OH)2D3处理正常子宫内膜细胞，IFN-γ含量没有明显改变，但用1,25-(OH)2D3处理复发性自然流产妇女子宫内膜细胞后，IFN-γ分泌明显受到抑制，同时明显降低了IFN-γ/IL-10的比例，预示着维生素D3对控制免疫介导的妊娠失败的治疗作用[26]。有关维生素D导致不良妊娠结局的机制研究，除上述以外，还集中在维生素D靶基因的研究，如溶质载体(solute carrier，SLC)基因超家族。

二、SLC基因与自然流产

1.SLC基因超家族：SLC基因超家族又称为溶质载体超家族，编码多种膜转运蛋白，其编码的蛋白广泛存在于组织细胞中，若SLC基因发生基因突变或表达产物异常，会影响细胞间物质的转运，从而引起多种疾病。SLC37家族包含4种糖磷酸交换蛋白(sugar-phosphate exchange protein，SPX)，SLCA1(SPX1)，SLCA2(SPX2)，SLCA3(SPX3)，SLCA4(SPX4)，这些蛋白均表达在内质网上[27]。上述蛋白被纳入SLC37家族是基于与细菌有机磷酸酯/磷酸反向转运蛋白的同源性序列，是主要易化因子超家族(major facilitator superfamily，MFS)成员[28]。MFS超家族蛋白可以转运单糖、多糖、氨基酸、多肽、维生素、辅酶因子、碱基、药物分子等众多小分子。

SLC37A1的表达水平被发现乳腺癌有关，雌激素受体阴性的SkBr3乳腺癌细胞，表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)激活了SLC37A1启动子区，上调了SLC37A1 mRNA的表达，同样的机制也表现在雌激素受体阳性的子宫内膜癌细胞中[29]。SLC37A2在鼠类的肝脏、肾脏、肠以及胰腺中均有表达，但在脾、胸腺以及巨噬细胞中SLC37A2的转录受到限制。同SLC37A4相比SLC37A2在中性粒细胞和巨噬细胞中的表达水平较高。人THP-1单核细胞向巨噬细胞分化时SLC37A2表达水平显著增高，但尚未有研究证实SLC37A2是否在免疫系统中发挥作用。实验发现，SLC37A2并不能作为可以维持血液和中性粒细胞中血糖稳定的G6PT，但可以在中性粒细胞和巨噬细胞中作为生物转运体发挥作用[30]。SLC37A3了解的内容较少，其并不具备G6P反向转运体的功能，但较其他SLC37家族成员其在胰腺和中性粒细胞中的表达水平显著增高。SLC37A4也称为G6PT，是SLC37家族中最先了解其功能及表达产物的基因。人SLC37A4基因有两种转录产物，G6PT和变异的G6PT(vG6PT)，两种转录产物均能促进G6P吸收，但目前大多数实验使用的是G6PT而非vG6PT[31]。

2.SLC37A2与维生素D：生物体内数千个VDR结合位点与数百个1α，25(OH)2D的靶基因之间的关系仍未揭晓。近来有研究发现，SLC37A2是维生素D受体的靶基因之一。维生素D的代谢产物1α，25(OH)2D能通过与转录因子VDR结合影响基因调控，其中在单核细胞和巨噬细胞中，人SLC37A2基因包含一个保守的VDR结合位点允许上述调节发生，然而只有在单核细胞中SLC37A2基因才作为早期应答的靶基因发挥相应功能，才能在造血系统中作为反映维生素D水平的生物标记物[32]。除此之外，在人外周血单核细胞细胞中，伴随着循环中维生素D水平的增加，SLC37A2基因转录水平明显增加，Saksa等检测了一组人群在补充维生素D 5个月前后，单核细胞SLC37A2基因mRNA水平从0.27增加到5.21，证明在人单核细胞维生素D3可以诱导SLC37A2基因转录水平的变化[31]。在奶牛的流产胚胎中发现SLC37A2纯合子突变(g.28879810C>T)，这种突变被认为会导致终止密码子提前出现，严重损伤蛋白质结构，与胚胎死亡有着密切联系[33]。还有研究发现，这种能够导致胚胎死亡的基因突变与雌性奶牛不孕的发生率增高有关[34]。最近发现SLC37A2还是PR ser294孕激素受体的靶基因，PR ser294的磷酸化在乳腺癌的发展进程中十分常见，其活化与乳腺浸润性小叶癌密切相关[35]。

SLC37A2基因携带一个VDR结合位点，因此，其可能参与多种与维生素D有关的生物代谢途径，例如调节体内钙磷平衡、细胞内代谢以及主动免疫和被动免疫，胚胎的死亡可能与这些代谢过程中发生损伤有关。已有研究发现SLC37A2基因的纯合子突变与奶牛胚胎死亡有关，但SLC37A2基因与人流产是否有关有待研究。