子痫前期中表观遗传学改变的研究新进展*

钟琳琳，黄玲玲

（广西医科大学第一附属医院，南宁 530021）

子痫前期（preeclampsia，PE）是妊娠期最常见的并发症之一，发生率约为2%～8%，是孕产妇死亡的重要原因，严重威胁母婴健康[1-3]。PE以高血压和蛋白尿为主要特征，同时可合并急性肾功能衰竭、脑出血、肝功能不全、肺水肿和弥散性血管内凝血等严重并发症[4]。PE的确切病因仍不清楚。目前认为与PE发病有关的因素包括炎性细胞因子的激活[5]，饮食、遗传因素[6]，滋养层细胞浸润不良[7]、内皮功能障碍、氧化应激[8]、抗血管生成因子与血管生成因子失衡[9]等。此外，内分泌、遗传、环境和免疫因素也可能是PE 起病的重要原因[10]。环境因素可以引起表观遗传学的改变，和PE的发生密切相关。

表观遗传学指在DNA 序列不发生改变的情况下，基因的表达调控发生改变，并最终导致表型的变化，包括组蛋白修饰、染色质重塑、基因组印记、随机染色体失活、DNA 与RNA 化学修饰等。胎盘异常是PE 发生发展的核心。胎盘通过释放血管活性分子、促炎细胞因子、微粒和合胞体碎片进入母体循环，继而引起全身内皮功能障碍，最终导致PE的发病[11]。表观遗传学在胎盘的发育和生理调节中起着重要作用[12]。在PE 的胎盘和其他受累组织中均可发生显著的表观遗传学改变[13-15]，并且这些改变可能在疾病的演变中发挥着重要的作用[16]。目前研究较多的与PE 发病相关的表观遗传机制有非编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰及基因组印迹。本文将从这4 个方面对PE 表观遗传学的研究进展进行综述，希望有助于进一步的相关研究。

1 非编码RNA 在PE 发病中的作用

非编码RNA（non-codingRNA，ncRNA）被定义为一种不编码蛋白质的RNA 分子，包括转移RNA（tRNAs）和核糖体RNA（rRNAs），微小RNA 如microRNA（miRNAs）、siRNAs、piRNAs、snRNA、sn-RNAs、exRNAs、scaRNAs 和长链ncRNAs（LncRNAs）[17]。这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能。目前由于高通量测序技术的广泛应用，大量的分子包括ncRNA 被发现，其在PE 的研究也取得了较快进展，越来越多的ncRNA在PE发生发展中的作用及调控机制被发现和认识。lncRNAs 和miRNAs 是两类非编码RNA，在PE的非编码分子中占主导地位［10］。在此，本文将仅讨论LncRNAs 和miRNAs 在PE 表观遗传控制中的作用。

1.1 LncRNAs 与PE LncRNAs 是指长度大于200核苷酸的非编码RNA。LncRNAs 因具有非常重要的调控功能，且几乎参与到了各种生物学过程和通路，与各种疾病的发生发展紧密关联。目前已知的lncRNAs，大多数在癌症研究领域被发现，通常与细胞增殖、迁移和侵袭有关[18]。由于癌细胞和滋养层细胞的特征是相似的，如滋养层的快速增殖、母体组织的迁移和侵袭、免疫耐受[19]，学者们进行了广泛的体外研究，以阐明这些lncRNAs 在滋养层细胞生理过程中的作用。越来越多的研究也证实lncRNAs可通过影响滋养层细胞的功能来参与PE的发生。

经典的lncRNAs 如MALAT-1、MEG3 在胎盘发育中起着重要的作用。MALAT-1 在胎盘病变中过度表达，与不受控制的滋养层侵袭有关[20]，通过研究证实，lncRNA MALAT-1在PE胎盘中表达显著低于正常胎盘，可通过影响促凋亡蛋白半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-3（cysteinyl asparate-specific proteinase-3，Caspase-3）、Caspase-9 及聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（poly ADP-ribose polymerase-1，PARP-1）加速细胞凋亡。MEG3是一种印迹的lncRNA，在多种不同的细胞类型和组织中表达。在正常胎盘中，MEG3 通过调节滋养层细胞的内皮－间充质转化，保护细胞凋亡，促进迁移和侵袭。而在PE 胎盘中，MEG3 表达下调，这就造成滋养细胞侵袭不足，胎盘浅着床，最终导致PE 的发生。Zhang 等[21]分析了30例PE妇女胎盘中的MEG3 RNA水平，并与30例对照组进行了比较，结果表明PE组中80%妇女胎盘内MEG3 RNA的表达下调。Davatzikos等[22]对20例PE患者和20例对照者的胎盘进行研究，发现PE组MEG3 RNA 表达明显下调，仅为对照组RNA 水平的28%。这两项研究的结果是一致的。

同时，研究显示在PE胎盘中的许多lncRNAs表达呈上调的状态。比如lncRNA RPAIN的增加抑制了滋养细胞的侵袭，同时通过调节C1q 诱导细胞凋亡，共同促进PE的发展[23]。此外，在PE患者的胎盘中，还有学者观察到lncRNA DLX6-AS1 表达的增加，继而通过调控miR-376c/GADD45a 的表达导致PE的发生[24]。体外细胞实验进一步证实，过表达lncRNA SPRY4-IT1和HOTAIR均可抑制滋养细胞样细胞系HTR-8/SVneo 增殖和侵袭能力，同时可通过调节促凋亡蛋白Caspase-3 和抑凋亡蛋白B 细胞淋巴瘤（B cell lymphomal lewkmia-2，BCL-2）的表达水平以加速滋养细胞凋亡，参与PE 的发生发展[25-26]。

1.2 miRNAs与PE miRNAs是一类小分子非编码单链RNA，长度约20～25 个碱基，其功能是通过与靶mRNA 结合实现负性调节基因表达的功能［27］。miRNA的发现丰富了表观遗传的内容，为人们提供了一种全新的视角来认识生物基因和基因表达调控的本质，对深入研究PE的发病机制也提供了新的可能。miRNAs 异常表达可导致PE 等妊娠疾病的发生。生物学信息分析表明，PE 中的差异性miRNAs 参与代谢变化、包括MAP 激酶、转化生长因子β、Hippo，以及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号［28］。

鉴定PE 妇女胎盘和血浆样本中差异表达的miRNAs 对于研究PE 发病的分子机制非常重要。与正常妊娠相比，PE患者血液循环中的miRNAs或胎盘组织中的miRNAs 表达谱都出现了特征性改变，特别是在胎盘组织中的表达异常最为常见。2007 年一项有关microRNAs 在PE 的研究中，研究者通过qPCR 检测了157 个miRNAs 亚群在胎盘中的表达水平，在胎盘RNA样本中检测到153个miRNA，发现其中3个在PE中的表达是上调的，分别是miR-210、miR-155、miR-200b。miR-210是目前研究最多并认为和PE 发病相关的miRNA。miR-210 是早期缺氧反应miRNAs 之一，由缺氧诱导因子1α（HIF-1α）直接调控表达量[29]。多项研究发现，PE患者胎盘中miR-210 表达呈明显上调，表明这可能是胎盘组织缺氧诱导了miR-210 表达上调，而且随着缺氧程度的加重，其上调更明显。我国学者[30]对34个microRNA 家族成员在PE 以及正常孕妇的胎盘组织中表达情况进行研究，最终发现：与正常妊娠相比，在PE的胎盘组织中有11个microRNA的家族成员呈现出高表达水平，而其余的家族成员呈现出低表达，差异具有统计学意义，证实了microRNA表达情况对于PE发病产生影响。

除了胎盘组织，Chim等[31]还通过PCR基因检测技术发现母体血浆中存在胎盘来源的microRNA的表达，说明microRNA 在外周血中也能够稳定表达。在PE 妊娠中，miR-210 和miR-155 在血清表达水平上调[32]。与使用单个miRNAs 相比，多个miRNAs 的组合显示出更高的PE 预测值。以上结果表明miRNAs 作为早期妊娠PE 的预测标志物具有潜在的应用价值。

2 DNA 甲基化在PE 发病中的作用

DNA 甲基化，作为最为人所知的表观遗传机制，是指整个基因组中富含胞嘧啶的区域甲基化的过程。DNA甲基化与许多重要的过程有关，包括衰老、癌变、X染色体、失活、基因组印记和转座因子的抑制等等。

在不同的表观遗传变化中，与PE 相关的DNA甲基化是PE起病最重要的因素［10］。一般来说，这些不同基因甲基化的失调与各种原因有关，如缺氧、早期PE 的氧稳态、缺氧的滋养层、母体全身血管中的中性粒细胞浸润、滋养层侵袭等都可引起PE。

很多研究显示病理性胎盘中各种基因的表达与DNA 甲基化有 关[33]。Majchrzak-Celinska 等[34]回顾了与PE疾病相关的RUNX3、LINE-1和HSD11B2基因的DNA都发生了甲基化。HSD11B2基因编码11β羟基类固醇脱氢酶2型（11βHSD2），在高血压中起关键作用。11β-HSD2 通过阻止睾丸和胎盘等组织中的盐皮质激素受体的激活，在调节血压中发挥重要作用[35]。在PE 患者中，HSD11B2、RUNX3 和LINE-1甲基化还与儿童出生体重、胎龄和分娩呈正相关。Anderson 等[36]研究了PE 患者外周血白细胞基因甲基化的变化，结果表明，64%的研究基因与甲基化显著增加相关，而甲基化DNA 结合蛋白（MPB）中36%的差异甲基化位点与甲基化显著减少相关。使用450K微阵列工具对新生儿脐血DNA进行的全基因组甲基化分析显示，与早发性PE相关的新生儿脐血DNA中存在显著的基因组级低甲基化，其中51 486个低甲基化，12 563个高甲基化CpG[37]。

3 组蛋白修饰在PE 发病中的作用

组蛋白修饰是表观遗传的一个重要机制，组蛋白修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化及泛素化，而这些都发生在特定的氨基酸上，修饰作用会导致染色体结构转录激活或抑制。组蛋白修饰与滋养细胞功能的发挥密切相关。目前研究较多并认为与PE的发病相关的机制有组蛋白甲基化、乙酰化修饰。有研究证明HIF-KDM3A-MMP12 信号级联促进大鼠胎盘和人胎盘细胞滋养层侵袭和滋养层定向子宫螺旋动脉重构［10］。缺氧驱动HIF活化和KDM3A表达，反过来将改变促进侵袭性滋养层谱系发育和组织重塑的基因的组蛋白甲基化状态，如滋养层源性MMP12活化[38]，最终导致PE的发生。

TIMP3 是MMP 的拮抗剂，几乎所有的细胞功能包括增殖、凋亡、侵袭和迁移都可以被TIMP3 调节[39]。研究表明，TIMP3 在PE 胎盘中有高表达。HDAC 通过改变启动子组蛋白乙酰化可以调节TIMP3的表达，因此在滋养细胞侵袭和迁移中起到了必要的作用[40]。

4 基因组印迹在PE 发病中的作用

基因组印迹是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了某种修饰，这种修饰作用使后代仅表达父源或母源等位基因的一种。最近的研究表明，胎盘中表达的印迹基因子集可能通过调节胎盘激素的产生来调节母体对妊娠的适应，即控制母体的功能[41]。印迹基因的及时表达在胎儿胎盘发育中起着重要作用[42]。研究人员对PE胎盘基因表达和印迹基因进行了系统分析，结果显示DLX5 在人类PE 胎盘中的表达发生了改变。值得一提的是，在PE中通过定位克隆鉴定的第一个基因STOX1 在特定的胎盘细胞亚型中有印迹[43]。最初在STOX1 中发现的突变具有相当大的功能增益效应，事实上，STOX1 的过度表达分别在细胞或小鼠中诱导PE的表达谱和PE的表型[44]。

5 展 望

随着人们对表观遗传学认识的深入，越来越多疾病包括PE 的发病过程中都有表观遗传学机制的参与。不同途径中的每一种表观遗传变化都会导致PE。目前，非编码RNA、DNA 甲基化、组蛋白修饰及基因组印迹这四方面在PE发病中的研究较多，也取得了很多进展，为阐明PE发病机制开拓了新思路，但对于这些表观遗传修饰的确切途径和具体机制大都不清楚。比如对DNA 甲基化或组蛋白修饰如何影响正常和病理性胎盘发育中的基因表达知之甚少；尽管非编码RNA 很多种类已经被确认，但对于最近出现在PE发展背景下的环状RNA了解不多；在DNA和蛋白质修饰基础上，可逆RNA甲基化修饰研究引领了新的表观遗传学修饰研究的浪潮，但在PE 领域研究不多。这些都有待于广大科研和临床工作者进一步研究和探索，未来的研究将有助于理解这些分子机制在PE 基因表达和疾病调控中的作用。