生物活性因子在妊娠期高血压疾病发病机制中的作用

周文哲，曲洪美

目前妊娠期高血压疾病（hypertensive disorder complicating pregnancy，HDCP）分为4 类：妊娠期高血压（gestational hypertension）、子痫前期（pre-eclampsia，PE）-子痫（eclampsia）、妊娠合并慢性高血压（chronic hypertension）、慢性高血压伴发PE（chronic hypertension with superimposed pre-eclampsia）[1-2]。据报道，全世界大约800 万孕妇患有HDCP[3]。HDCP 发病受多因素影响，在妊娠期间呈进展性变化，病情严重时可发展为HELLP 综合征（溶血、肝酶升高、血小板数量下降）、子痫、严重高血压、脑水肿，甚至导致孕产妇死亡，PE 占孕产妇死亡原因的15%～20%[4]。由此可见，HDCP 是妊娠期常见并发症，也是孕产妇死亡的重要原因之一，但其病因和病理生理学机制尚未完全明确。研究发现，生物活性因子分泌紊乱在HDCP 的发病中起着关键的作用，例如抗血管生成因子[可溶性fms 样酪氨酸激酶1（soluble fms-like tyrosine kinase-1，sFlt-1）、可溶性内皮因子（soluble endoglin，sEng）等]，促炎性细胞因子[肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）等]，缺氧诱导因子（hypoxiainducible factor，HIF），活性氧（reactive oxygen species，ROS）和血管紧张素Ⅱ1 型受体自身抗体（angiotensinⅡtype-1 receptor autoantibodies，AT1-AA）等分泌增加，而促血管生成因子[血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胎盘生长因子（placental growth factor，PlGF）]分泌相对下降。这些存在于体循环中的生物活性因子会作用于血管内皮、平滑肌（vascular smooth muscle，VSM）和细胞外基质，引起血管舒张和收缩功能障碍，血管重构不足，进一步加重胎盘缺氧、高血压、蛋白尿等。本文将结合近年来国内外文献，综述各类生物活性因子在HDCP 发病机制中的作用，以期为更好地管理HDCP患者提供理论依据。

1 促血管生成因子

1.1 VEGFVEGF 是一种作用强大且能产生多种生物学活性的细胞因子，其主要功能有促进血管内皮细胞增殖、增加血管通透性、促进血管支持物生成等。VEGF 通过血管内皮细胞高亲和力结合位点的血管内皮生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）发挥生理效应，VEGFR 包括VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（Flk-1/KDR）和VEGFR-3（Flt-4）。其中VEGFR-1 有两种类型，一种是传递促血管生成信号的细胞膜结合受体Flt-1，另一种是拮抗VEGF 作用的可溶性单体，即sFlt-1。

VEGF 在胎盘组织的合体滋养细胞和血管内皮细胞中表达。关于其浓度变化，不同的研究有不同的结果。有研究显示，HDCP 患者严重的血管收缩会增加血管切应力，进而增加内皮细胞VEGF 的释放[5]。也有研究表明，HDCP 患者血液循环中游离的VEGF水平降低[6]。不同的研究结果表明HDCP 患者内皮细胞VEGF 的释放增加，但多以结合形态存在，游离于外周循环中的VEGF 水平仍然处于下降趋势。另外，血清游离VEGF 的缺乏可能导致内皮细胞功能障碍，而使用VEGF 治疗可以保护内皮细胞免受损伤。上述都说明VEGF 在HDCP 发病中起着重要作用。

1.2 PlGFPlGF 是促血管生成因子，可与VEGFR-1 结合并增强VEGF 的功能。PlGF 通过竞争性结合VEGFR-1，促使VEGF 结合至具有更强酪氨酸激酶活性的VEGFR-2 而增强VEGF 的活性。当然，PlGF 也会与VEGFR-2 结合并使其二聚化，引起细胞内特定酪氨酸残基自身磷酸化，激活细胞内信号通路。

PlGF 对VEGFR-1 的亲和力仅是VEGF 的1/10，但是在正常妊娠期间，其水平比VEGF 高约40 倍。妊娠第21 和22 周血浆PlGF 水平显著增加至353 pg/mL，在妊娠第29 和30 周稳定增加至574 pg/mL[7]。而HDCP 患者循环血液中PlGF 水平降低，早发型PE（early onset of pre-eclampsia）下降比晚发型PE（late onset pre-eclampsia）更为明显[8]。动物实验表明，胎盘灌注压下降（reduction in uteroplacental perfusion，RUPP）大鼠的游离PlGF 水平降低，且外源性PlGF可以促进RUPP 大鼠血管内皮细胞增殖、胎盘血管生成和子宫血管舒张[9]。同时PlGF 通过VEGFR-1和内皮源性超极化因子[EDHF，介导小电导钙激活钾通道（SKCa）]促进妊娠大鼠肠系膜阻力动脉舒张[10]。以上研究提示，RUPP 大鼠外周血PlGF 水平下降可能会影响血管舒张反应，从而导致血压升高。

2 抗血管生成因子

2.1 sFlt-1sFlt-1 是一种抗血管生成因子，是缺少跨膜结构域和胞质结构域的VEGFR-1 的剪接变体。sFlt-1 结合VEGF 和PlGF 并阻断其与VEGFR结合所产生的促血管生成作用，抑制内皮细胞的迁移、侵袭。sFlt-1 还可与VEGFR-1 形成异源二聚体并抑制其受体后信号传导作用[11]。

健康孕妇的sFlt-1 水平在一定程度上保持稳定，但在妊娠晚期有所增加[12]。而HDCP 患者外周血中sFlt-1 水平较高[8]，其亚型sFlt-1 e15a 是胎盘释放的最丰富的形式，其水平比健康孕妇高10 倍[11]。并且从妊娠中期开始，HDCP 患者血液循环中的sFlt-1/PlGF 比值明显高于健康孕妇，提示sFlt-1/PlGF 比值可以作为早期HDCP 的预测指标[8]。

胎盘缺血缺氧可能触发sFlt-1 的产生。胎盘缺氧会使HIF-1 结合至Flt-1 基因的启动子区域，导致sFlt-1 上调[13]、PlGF 水平降低和PE 风险增加。另外，双胎妊娠孕妇循环血液中的sFlt-1 水平和sFlt-1/PlGF 比值也高于单胎妊娠，这可能是由于双胎妊娠的胎盘质量和面积更大[14]，说明胎盘是sFlt-1 的主要来源。动物实验显示，RUPP 大鼠血浆和胎盘中sFlt-1 含量增加[15]。给怀孕大鼠输注sFlt-1 会降低血浆VEGF 水平，并导致血压升高、尿蛋白增多，促进肾小球内皮细胞增生[16]；而抑制sFlt-1 表达有助于血管生成，改善PE 的症状[17]。以上研究均进一步支持sFlt-1 在抗血管生成和PE 中的作用。

2.2 sEng内皮因子（endoglin，Eng）是转化生长因子β1（transforming growth factor-beta1，TGF-β1）和TGF-β3 的共受体，在内皮细胞和合体滋养层细胞中高表达[18]。TGF-β1 与TGF 受体结合并诱导内皮细胞增殖和迁移。sEng 是胎盘生成的Eng 的氨基（N）末端裂解产物，是Eng 的可溶性形式，是一种抗血管生成蛋白，可与TGF-β1 结合并阻止其与天然受体结合，从而阻止其受体后血管舒张和血管生成作用[19]。

在未孕妇女和健康孕妇的血清中，sEng 水平极低，而轻、重度PE 和HELLP 综合征妇女的血清中sEng 水平逐级增加，并且PE 患者血清sEng 循环浓度与症状严重程度及不良结局呈正相关[20]，提示sEng 可以作为评估PE 严重程度的重要标志。

在妊娠期高血压的RUPP 大鼠模型中，血清和胎盘中sEng 水平升高，血清TGF-β 水平降低，并且注入sEng 和sFlt-1 的怀孕大鼠表现出了类似HELLP综合征的特征[21]，提示sEng 可能与sFlt-1 有协同抗血管生成的作用，加重血管通透性、高血压、蛋白尿和胎儿生长受限（fetal growth restriction，FGR），参与HDCP 的发生和发展。

3 促炎性细胞因子和抗炎性细胞因子

3.1 TNF-αPE 患者外周血中TNF-α 水平明显高于健康孕妇，并且TNF-α 可以引起PE 患者血管炎症，导致PE 患者发生广泛的血管内皮细胞损伤，这可能是PE 发病的重要机制[22]。动物实验表明，与正常怀孕大鼠相比，RUPP 大鼠血浆TNF-α 水平升高[23]。输注TNF-α 会导致怀孕大鼠高血压和蛋白尿[24]，而用TNF-α 受体类似物依那西普阻断TNF-α 可降低RUPP 大鼠的血压[23]。研究显示TNF-α 可以增加血管通透性，促进成纤维细胞增殖和淋巴细胞活化，并促进IL-6、IL-8 的产生。此外，TNF-α 下调内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表达和线粒体的生物学功能，导致线粒体功能障碍和氧化应激，并改变胎盘血管中黏附分子的表达[25]。

3.2 ILIL-6 是在HDCP 患者外周血中升高的另一种细胞因子。与健康孕妇相比，HDCP 妇女血清IL-6 水平明显升高。而且重度PE 妇女的IL-6 水平升高得更加明显[22]。长期注入IL-6 会导致怀孕大鼠高血压、蛋白尿，血管收缩增强和内皮依赖性血管舒张降低。进一步研究显示，IL-6 可以促进内皮细胞表面受体糖蛋白130（glycoprotein-130，GP-130）的二聚化，并破坏内皮细胞的紧密连接，导致血管功能障碍和血管通透性增加，从而参与HDCP 发病[26]。

IL-10 是一种抗炎细胞因子，会降低平均动脉压，减少CD4+T 细胞数量，同时增加调节性T 细胞（regulatory T cell，Treg）数量，减少IL-6、IL-1β 和TNF-α 表达，并限制RUPP 大鼠的AT1-AA 表达和氧化应激[27]。研究发现，IL-10 通过控制TNF-α 和IL-1β 基因表达来调节正常妊娠期间的单核细胞反应[27]。但HDCP 患者单核细胞内TNF-α 和IL-1β 水平明显上升[28]，提示IL-10 对这2 种基因的调节作用可能在HDCP 患者中受到抑制，具体机制尚未明确。另外，与正常妊娠相比，HDCP 患者血浆中的IL-10水平明显降低[29]。这是因为低氧环境会使胎盘滋养细胞产生过多的促炎细胞因子，并降低IL-10 表达[27]。以上研究说明，促炎和抗炎细胞因子的比例对整个妊娠期间母体炎症系统的调节至关重要，这也提示对妊娠期细胞因子谱进行检测有助于预测PE 的发病。

4 HIF

HIF 是一种转录诱导因子，在对缺氧的生理反应中发挥重要作用。HIF 是HIF-α 和HIF-β 形成的异源二聚体转录因子，其中HIF-α 为不稳定表达的功能性亚基，表达具有氧敏感性，而HIF-β 为组成性亚基，其表达稳定，不受缺氧的调控。目前，已识别出3 种类型的HIF，即HIF-1、HIF-2 和HIF-3。正常情况下HIF-α 通过泛素-蛋白酶体途径迅速降解[30]，但妊娠期间HIF 表达增加，这可能是由于雌、孕激素增加所致。雌激素刺激子宫HIF-2α 表达，而孕酮上调HIF-1α 的表达。然而，HDCP 患者处于持续性缺氧状态，导致HIF 的α 亚基与β 亚基结合形成稳定结构而避免被降解，循环血液中HIF-1α 水平进一步升高[30]。HIF 是缺氧条件下机体的主要调控因子，其直接或间接调节2%以上的人类基因，如上调sFlt-1 和sEng 表达，增加内皮素1（endothelin-1，ET-1）mRNA转录，并诱导血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）表达和血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）产生，抑制VEGF、PlGF 表达，并最终抑制血管生成，促进凋亡，降低胎盘滋养细胞的侵袭能力。有研究表明，早发型和晚发型PE 患者胎盘中HIF-1α水平升高，而通过小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）下调HIF-1α 的表达会促进细胞增殖、侵袭、迁移和血管生成，并且抑制细胞的凋亡[31]。这进一步说明HDCP 患者胎盘组织缺氧状态和炎性反应促进HIF 的表达，升高的HIF 会进一步加重PE 的发生、发展。

5 ROS

ROS 是外源性氧化剂或细胞内有氧代谢过程中产生的性质活泼、氧化能力强的含氧物质的总称，包括超氧阴离子（O2·-）、羟基自由基（OH-）、过氧化氢（H2O2）和单线态氧（singlet oxygen）等。研究表明ROS能够在胚胎形成的各个时期发挥作用，包括细胞生长、分化及凋亡，并参与滋养细胞的增殖、迁移等过程，是影响妊娠及妊娠结局的关键因素[32]。孕妇在妊娠期间处于应激状态。正常妊娠期间，抗氧化剂可以抵消胎盘额外产生的ROS，在HDCP 中，胎盘缺血缺氧有利于氧化应激，抗氧化剂的含量可能不足以抵消额外产生的ROS[32]。中性粒细胞和单核细胞是HDCP 中ROS 的主要来源。与健康孕妇的嗜中性粒细胞相比，HDCP 妇女的嗜中性粒细胞产生更多的H2O2和O2·-，进一步加重内皮细胞损伤[33]。中性粒细胞同时产生一氧化氮（nitric oxide，NO），可以在正常妊娠期间保护细胞免受O2·-的破坏。然而，HDCP 患者中性粒细胞在清除过量的O2·-过程中产生的NO形成过氧亚硝酸盐（ONOO-），从而降低NO 的生物利用度，引起内皮细胞损害[34]。

另外，HDCP 患者血清中的总抗氧化能力低于健康孕妇[34]。这与HDCP 患者抗氧化剂如血红素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、HO-2、铜/锌超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶的表达降低有关。HDCP 患者ROS/抗氧化剂的失衡会导致蛋白质、脂质和DNA 的损伤，造成细胞功能障碍和组织损伤[35]。动物实验显示，进行RUPP 手术的怀孕大鼠与正常怀孕大鼠相比，肾和胎盘中线粒体的活性和呼吸速率明显降低，ROS 升高且平均动脉压升高。用线粒体特异性抗氧化剂治疗会显著降低RUPP 大鼠的平均动脉压[36]。上述研究表明，线粒体功能受损导致ROS 升高在HDCP 中起重要作用，并在妊娠期间加重胎盘缺血而影响胎儿发育。

6 AngⅡ和AT1-AA

肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS）和AngⅡ调节水和电解质的稳态和血压。正常妊娠早期血浆肾素活性和醛固酮水平开始升高，并且在之后的妊娠过程中其活性和水平逐渐升高[37]。AngⅡ不仅激活血管平滑肌中的血管紧张素Ⅱ1 型受体（AngiotensinⅡreceptor type 1，AT1R）以促进血管收缩、血管生长和炎症，还激活血管内皮AT2R以增加eNOS 活性和NO、前列环素（prostaglandin I2，PGI2）产生，促进血管舒张。因此，尽管正常妊娠肾素和AngⅡ水平升高，但由于AT1R 敏感性降低和AT2R 活性升高，AngⅡ的升压作用可能降低。故而，正常妊娠血容量增加，但血压变化不大。但是，HDCP患者在妊娠第23～26 周时，舒张压升高20 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）所需的AngⅡ剂量要比健康孕妇低[38]。说明HDCP 患者对AngⅡ所引起的升压反应的敏感性是上升的。

AT1-AA 是一种生物活性因子，在HDCP 患者血清中AT1-AA 水平升高，其可通过AT1R 促进血管收缩和血管平滑肌生长。研究表明，AT1-AA 会作用于大电导钙激活钾通道（BKCa通道），该通道介导血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）中主要的外向电流，导致膜超极化和血管舒张，AT1-AA 可以抑制BKCa电流，降低BKCa通道相关蛋白表达并抑制其活性，抑制血管舒张[39]。此外，AT1-AA 还与血压升高，血清sFlt-1、ROS 和细胞Ca2+增加，凝血因子、血小板凝集和血栓形成的激活，肾上腺血管损伤以及PE 患者中醛固酮分泌减少有关。动物实验表明，与正常怀孕大鼠相比，RUPP 大鼠中AT1-AA 的循环水平增加，在怀孕大鼠中输注AT1-AA 会导致HDCP 样表现，包括高血压、蛋白尿和血浆sFlt-1 水平升高，并且增加胎盘和肾皮质中的ET-1 水平，而使用内皮素A 受体（endothelin A receptor，ETAR）拮抗剂则会降低血压，用AT1 受体拮抗剂处理则会降低ET-1 水平[40]。这表明AT1-AA和ET-1 可能参与HDCP 中的内皮功能障碍。

7 结语与展望

HDCP 患者胎盘的缺血缺氧状态和一系列的炎性反应过程促使外周血生物活性因子的水平发生改变，这些生物活性因子是调节血管内皮细胞功能、血管收缩与舒张以及血管重铸能力的关键。对这些生物活性因子进行一系列研究将有助于更好地了解HDCP 的病因、诱因和发病机制。同时，临床上可以采用方便快捷的检测方法对外周血生物活性因子进行检测，通过妊娠早期生物活性因子水平差异对HDCP 高危患者进行筛查，有助于早期预测HDCP的发生，并做好对HDCP 的预防、诊断及治疗工作。随着对HDCP 患者外周血生物活性因子研究的深入，将来有望在HDCP 患者安全、有效的药物治疗方面有所突破。