蜕膜化缺陷在子痫前期发病机制中的研究进展

杨洁琼，张丛，狄文

子痫前期（preeclampsia，PE）是人类特有的妊娠期高血压疾病，严重影响孕产妇和胎儿健康[1]。虽然我国的围生医学技术有很大的进步，但PE 的治疗仍面临巨大挑战，主要是因为其发病机制仍未明确，因此，探究其发病机制迫在眉睫。目前发现PE 的病因是多因素的，涉及遗传因素、免疫因素、炎症反应、胎盘缺血缺氧、氧化应激和血管内皮损伤等方面[2]。近来越来越多的研究将焦点集中在蜕膜化异常上，蜕膜化是指子宫内膜间质成纤维细胞向分泌性蜕膜细胞的转化，为胚胎着床和胚胎发育提供所必需的营养和免疫豁免基质[3]。蜕膜细胞的功能紊乱，如增殖、分化、凋亡和糖酵解等，可导致蜕膜化缺陷。研究报道，蜕膜化缺陷可影响滋养层细胞的侵袭及免疫保护，参与PE 的发生、发展[4]。现基于国内外已有研究，就蜕膜化异常在PE 发病机制中的作用进行综述，旨在探讨蜕膜化不足的分子机制，并进一步为PE 的治疗提供方向及依据。

1 蜕膜化的生理机制

子宫内膜蜕膜化是指子宫内膜在排卵期后为妊娠准备的重塑过程，包括子宫腺体转化为分泌期、子宫自然杀伤细胞的流入和血管重塑，而其中最明显的变化就是子宫内膜基质细胞在形态和生化功能上的分化重塑，这种分化过程完全依赖于环磷酸腺苷（cAMP）和孕酮信号通路的驱动[5]。人类蜕膜化不受妊娠胚胎的控制，而是起始于月经周期的黄体中期，子宫内膜发生一系列变化，长梭形的子宫内膜间质细胞增殖分化为大而圆的蜕膜细胞，并分泌催乳素（PRL）和胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP1）[6]。子宫的蜕膜组织在妊娠过程中的作用非常重要，因为在胎盘形成前母体是靠蜕膜来供养胎儿，调控滋养层细胞的侵袭深度及提供免疫保护[7]。成功的胚胎着床依赖于发育良好的胚胎、呈容受态的子宫内膜及两者间的相互作用。胚胎着床是妊娠的限速过程，其中容受性子宫内膜至关重要，充分分化发育的蜕膜能抵抗氧化应激、炎症反应和免疫排斥，最重要的是其能调节滋养层细胞的侵袭，侵袭过浅可致PE，侵袭过深可致胎盘植入[8]。

2 蜕膜化缺陷与PE

胚胎着床是指具有着床能力的胚胎与接受态子宫之间建立联系的过程[9]。胚胎着床是妊娠过程的主要限速过程，也就是说，成功妊娠需要质量良好的胚胎与母体蜕膜之间的相互作用和协调。其中，蜕膜细胞的功能（增殖、分化、凋亡、血管发生和能量代谢等）紊乱所致的蜕膜化缺陷，严重影响胚胎着床和妊娠维持的正常生物学过程。除了胎盘功能障碍，蜕膜化的功能异常也可导致PE 的发生。

2.1 蜕膜化与细胞的增殖分化蜕膜化的过程其实是一个先增殖再分化的过程，并受到精确调控。小鼠在怀孕第5 天上皮细胞分化和凋亡，基质细胞增生，在第5 天下午，临近胚胎的基质细胞停止增殖，形成初级蜕膜区；在怀孕第6 天，通过分化，初级蜕膜区完全形成，外部的基质细胞继续增殖再分化形成次级蜕膜区；第7 天，初级蜕膜区开始凋亡，次级蜕膜区完全形成。可以看出，在蜕膜化过程中，蜕膜细胞的增殖与分化有条不紊地按顺序发生，若增殖、分化过程出现异常，则会影响蜕膜细胞的正常生长发育，从而影响滋养层细胞对蜕膜细胞的侵袭。

研究表明，在子宫内膜基质细胞系的体外诱导蜕膜化过程中，敲减己糖激酶2（HK2）和己糖激酶2假基因1（HK2P1）后，细胞计数实验（CCK8 法）及胸腺嘧啶核苷类似物核酸标记技术（Edu）表明细胞的增殖能力受到抑制，并且蜕膜的标志分子PRL 和IGFBP1 的表达量均明显下调，增殖受到抑制的蜕膜细胞无法准确调控滋养层细胞的侵袭程度，从而导致胎盘浅着床，诱发PE[10]。另有研究表明，核受体亚家族5 A 组成员2（NR5A2）[11]、WNT 家族成员4（WNT4）、WNT5A[12]在PE 的蜕膜组织中表达均下调，而在正常诱导蜕膜化的细胞中，PRL 和IGFBP1 的表达量均显著升高，NR5A2、WNT4 和WNT5A 也显著升高，当用小干扰RNA 分别敲减NR5A2、WNT4 和WNT5A后，PRL 和IGFBP1 的表达量显著降低，这表明NR5A2、WNT4 和WNT5A 的下调会抑制子宫内膜基质细胞的分化，使细胞蜕膜化不足，从而导致PE 的发生、发展。

2.2 蜕膜化与细胞凋亡研究表明，蜕膜细胞发生凋亡可调控滋养层的侵袭程度，若蜕膜细胞凋亡过少，不利于胚胎滋养层细胞的充分侵袭；若蜕膜细胞发生充分的凋亡，胚胎滋养层则可充分地侵袭母体蜕膜[13]。在小鼠和大鼠等啮齿类动物中，最先转化为蜕膜细胞的是靠近着床位点的基质细胞，然后发生凋亡，为生长发育的胚胎提供足够的空间，故认为凋亡在胚胎的着床过程中发挥重要作用[14]。有研究对比了正常妊娠和重度PE 蜕膜中DNA 损伤诱导转录本4（DDIT4）的表达情况，发现DDIT4 在PE 蜕膜中表达下调，在正常诱导蜕膜化的细胞中，凋亡发生增加，DDIT4 的表达量也增加；而当敲低DDIT4 后，蜕膜细胞的凋亡明显降低；该研究进一步证明了DDIT4通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路调控蜕膜细胞的凋亡[2]。在另一项研究中，B 细胞淋巴瘤2（Bcl-2）/腺病毒E1B 相互作用蛋白3（BNIP3）在许多肿瘤中被认为是凋亡调节因子，发现其在PE 蜕膜中表达也是下调的，BNIP3 通过mTOR/p70 核糖体蛋白S6 激酶（p70S6K）/Bcl-2 信号通路调控蜕膜细胞的凋亡，从而参与PE 的发病[15]。这些结果都提示，当mTOR 信号通路被抑制时，蜕膜细胞凋亡减少，进而影响PE 的胚胎滋养层的侵袭程度。

2.3 蜕膜化与血管发生血管发生是指在原本的血管床上形成新的血管。子宫内膜的血管发生通过修复血管床，内膜层增厚，螺旋动脉生长卷曲，使内膜在排卵后表现出容受性。众所周知，子宫内膜只有在特定时期才会表现出对胚胎的容受性，这个时期称为种植窗（window of implantation）[16]。所以，血管发生使得子宫内膜在种植窗期有容受性，为胚胎着床提供重要的物质基础。

血管内皮生长因子（VEGF）是一种促进血管生成因子，在促进血管内皮细胞生长和迁移、调节微血管通透性、改善细胞外基质等方面发挥重要作用[17]。VEGF 还通过促进胚胎发育，改善子宫内膜的容受性，促进发育中的胚胎与子宫内膜之间的相互作用，从而有助于胚胎植入的过程[18]。这与VEGF 的表达定位有关，VEGF 表达于胚胎着床的位置，有利于子宫内膜建立毛细血管网，促进胚胎着床。血管发生不仅在胚胎着床时发挥重要作用，其在胚胎植入后早期的蜕膜血管生成中也至关重要。有研究显示，在PE 的蜕膜中，环氧合酶2（COX2）的表达量显著降低，COX2 对正常充分蜕膜化至关重要，而VEGF 是COX2 的靶基因，因此蜕膜中的COX2 可能通过VEGF调控蜕膜化从而影响PE 的发生[19]。另外，有文献报道在VEGF 的启动子区域有3 个SP1 的结合位点[20-21]。Zhang 等[22]研究表明，转录因子SP1 和P300在重度PE 蜕膜中是下调的，在子宫内膜基质细胞中沉默SP1 和P300 可发现VEGF 的表达下调，而VEGF 表达不足时，着床部位血管生成减少，这些最终可能导致了PE 的发生。

成纤维细胞生长因子（FGF）家族中的FGF2 表达于人类子宫内膜，在胚胎着床过程中发挥重要作用。子宫内膜中FGF2 的表达增加子宫内膜的血管密度，当胚胎着床后，可放大子宫内膜的血管生成反应，在蜕膜基质细胞中可观察到FGF2 的表达，且其表达随着妊娠时间的增加而增加，这表明FGF2 在蜕膜化中具有促进滋养层侵袭及胚胎着床的作用[23]。

2.4 蜕膜化与能量代谢Warburg[24]首先观察到，即使在有氧环境中，癌细胞仍然表现以“糖酵解”为主的代谢方式，这种现象被称为Warburg 效应，又称有氧糖酵解，这也是肿瘤的标志性表现之一。有氧糖酵解可以使得三磷酸腺苷（ATP）快速生成以支持细胞生长，从而满足快速生长肿瘤细胞的能量需求。有研究证实，有氧糖酵解也是囊胚植入小鼠子宫后即小鼠子宫内膜蜕膜化开始时的主要代谢方式[25]。另有研究发现在子宫内膜蜕膜化期间有氧糖酵解通路的相关基因被诱导，蜕膜细胞甚至在氧环境下也表现出高的糖酵解代谢方式，正如肿瘤细胞所表现的那样；同理，体内和体外的实验结果也表明抑制糖酵解通路会引起蜕膜化不足，在蜕膜化过程中糖酵解的速率是增加的，糖酵解的增强不仅提供了生物能量，而且为蜕膜化过程提供了必要的糖酵解中间产物，异常的糖酵解可能参与PE 的发生[26]。

在一项PE 剖宫产（3 例早发型PE，3 例晚发型PE，3 例正常对照）所取蜕膜的RNA 测序中，筛选到1 652 个差异表达的长链非编码RNA（lncRNA），其中有氧糖酵解通路的变化引人关注，葡萄糖泵（SLC2A1）及2 个酶（HK2、PGK1）及其lncRNA（HK2P1、PGK1P1、PGK1P2）在共表达调控网络的核心基因中成对出现并下调，抑制有氧氧化，导致促进Warburg 效应的3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（PDK1）也显著降低，提示Warburg 效应可能受到严重的抑制[27]。在此基础上Lv 等[10]研究表明，PE 患者蜕膜中的HK2 和HK2P1 明显降低，HK2 是糖酵解的关键酶，HK2P1和HK2 是同源基因，HK2P1 通过竞争共享的miR-6887-3p调控HK2 的表达，下调的HK2 和HK2P1 不仅抑制人子宫内膜基质细胞的增殖和分化，而且通过抑制糖酵解导致蜕膜化不足，从而可能导致PE 的发生。Tong 等[28]进一步研究表明，PGK1 和PGK1P2是一对通过miR-330-5p 连接的竞争性内源RNA，二者通过调节糖酵解通路及血管生成在人类蜕膜化中发挥重要作用，PGK1 和PGK1P2 在蜕膜组织中的缺乏引起子宫蜕膜化不足，这可能与重度PE 的发生有一定的关系。

三磷酸胞苷合成酶（CTPS）是CTP 生物合成中的限速酶，是核酸合成和细胞能量代谢所必需的，其中三磷酸尿苷（UTP）随着谷氨酰胺和ATP 的消耗而转化为CTP[29]。研究表明，在体外诱导蜕膜化过程中，CTPS 的表达与单磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）信号通路的表达相反；此外，谷氨酰胺类似物或CTPS 小干扰RNA 对CTPS 的下调抑制了蜕膜过程和AMPK 信号通路；通过共免疫沉淀结合质谱法研究其基本作用机制，结果表明CTPS 与ATPS 相互作用，并维持了蜕膜细胞第3 天ATP 的含量。然而，当CTPS 与线粒体应激蛋白STRESS-70 结合而不是与ATPS 结合时，诱导第6 天的ATP 浓度降低，因此，CTPS 通过参与能量代谢进而影响蜕膜化，CTPS 在蜕膜化过程中的异常表达将导致蜕膜化异常，从而导致PE[30]。

3 结语

充分有效的蜕膜化是形成蜕膜组织、维持正常妊娠的先决条件。子宫内膜的充分蜕膜化，为胚胎着床提供适当的营养支持。而蜕膜化是一个复杂的、受到精确调控的生理过程，其具体过程涉及到蜕膜细胞的增殖分化、凋亡、血管发生和能量代谢等，任何一个生理过程的功能紊乱，如增殖和分化不充分、蜕膜细胞凋亡减少、血管发生受损、糖酵解被抑制，都可导致蜕膜化缺陷，从而影响滋养层细胞的侵袭、炎症反应及母体局部免疫反应的调控，PE 就可能发生，但关于其中具体分子机制需要进一步研究和阐述。未来的研究方向可从表观遗传的角度探索PE 中蜕膜化缺陷的调控机制，解锁蜕膜化缺陷引起PE 的分子靶点，为该病的预测和预防提供新策略。