先兆子痫与微小RNA关系研究进展

王丽丽

(哈尔滨医科大学附属第二医院妇产科，黑龙江 哈尔滨 150000)

先兆子痫(PE)是妊娠期特有的常见病,发生在妊娠第20周以后，孕产妇在高血压、蛋白尿的基础上，还同时伴有多种其他高危病症[1]，严重者则会致胎儿神经系统损伤或死亡。鉴于PE发病的严重危害，对具有患病风险的产妇进行早期诊断和有效管理，是提高产妇和胎儿存活率的重要保证。目前最常用的诊断方法是监测患者血压和尿蛋白，但仅适用于PE发生后，不能作为早期诊断指标[2]。研究结果显示PE患者胎盘、血清及血浆中微小RNA(miRNAs)具有较大差异，推测其在胎盘发育中可能具有重要的调节作用。因此本文对PE发病机制中miRNA的作用及与PE早期诊断的关系等进行具体阐述，以期对PE的早期诊断提供依据。

1 PE的发病机制

PE是一种全身性疾病，患者伴有内皮功能障碍和多器官功能衰竭，严重影响母婴健康。此外，大量的研究显示母亲患有PE能够增加新生儿及自身未来患心血管疾病的风险，患有PE的女性未来患心力衰竭的风险增加4倍，患冠状动脉疾病的风险增加2倍，患中风的风险增加2倍，患心血管疾病的风险增加2倍[3-4]，同时也会增加未来罹患微量白蛋白尿和终末期肾病的风险[5]。然而到目前为止，PE的发病机制尚不明确，仅将其定义为一种由多种因素引起的妊娠综合征，主要包括胎盘功能异常、免疫系统病变、炎症激活增加、血管生成因子和抗血管生成因子失衡以及代谢异常等[6]。此外，孕妇的遗传多样性、体内脂质代谢和氧化应激异常也是导致PE的直接或间接因素[7]。随着对PE病理机制的不断研究，目前已使用乙酰水杨酸对高危妇女进行预防，具有一定的临床效果[8]。虽然如此，但在PE的治疗方面仍缺乏理想的方案，故终止妊娠仍然是治疗PE的唯一有效方法[9]。目前多项研究发现，胎盘功能异常和免疫系统功能紊乱在PE的发病机制中具有重要作用[10]。PE的发病过程基本分为两个阶段。第一阶段，胎盘植入不充分，导致胎盘灌注减少、胎盘细胞凋亡增加和滋养细胞碎片过度脱落等。第二阶段，这些成分与抗血管生成因子、可溶性血管内皮生长因子受体(sFLT-1)一起被释放到母体血循环中，引起全身性炎症反应、内皮功能障碍和器官衰竭等。

2 妊娠初期miRNAs的表达

miRNAs是由大约22个核苷酸组成的单链非编码RNA分子。miRNAs虽不编码蛋白质，但却参与调控基因的表达，miRNAs调控网络在许多生理病理过程中发挥重要作用，如细胞增殖与黏附、血管生成、免疫细胞发育等[11]。

在整个妊娠过程中miRNAs能够通过控制mRNA的表达对机体进行调控，从而为适应胎儿的发育做好准备。妊娠初期，胚胎植入体内的过程也与miRNAs的调控有关[12]，胚胎植入后，滋养细胞系开始分化。CUMAN等[13]发现，在囊胚植入失败后，miR-661和miR-372表达上调。相反，在囊胚植入成功后，miR-142-3p呈现过表达现象[14]。这些研究结果表明，miRNAs可能参与了宫外孕和流产的发病过程。尽管通过实验可获得miRNAs的差异表达谱,但在临床上的意义不大，主要原因可能是由于实验操作的差异、方法的差异、miRNAs阵列面板的差异以及样本存储的差异等[12]。

妊娠初期，子宫内膜是胚胎能够成功着床的关键因素。KRESOWIK等[15]发现miR-31在子宫内膜分泌中期呈现过表达状态,可反向调控调节性T细胞转录因子FOXP3和稳态趋化因子CXCL12。CXCL12是一种子宫自然杀伤(NK)细胞的化学引诱剂，其作用可能是在子宫分泌期提供一个合适的免疫耐受环境[12]。miRNAs在胎盘中高度表达,致使胎盘在整个妊娠期发生巨大的生理变化[16]。虽然miRNAs在胎盘中的确切作用尚未确定，但胎盘释放的miRNAs可进入母体循环，故在母体血清、血浆和胎盘组织中均可检出。胎盘miRNAs的表达与妊娠期高血压密切相关[17]。研究表明患有PE的试验组与健康对照组在缺氧条件下培养的滋养细胞中miR-210表达均呈现明显上升趋势，尤其是在PE试验组中[18]。而且目前研究还发现，在缺氧条件下培养的滋养细胞中参与血管生成以及免疫细胞发育的miRNAs表达严重失调[19]。因此，在正常妊娠和病理性妊娠的进程中miRNAs均发挥着一定的作用。

3 miRNAs在PE发病机制中的作用

2007年PINELES等[20]利用荧光实时定量PCR技术对正常和PE胎盘组织进行检测发现，PE胎盘组织中miR-182和miR-210的表达与正常组织相比具有明显差异，推测PE的发病过程可能与miRNAs表达失衡有关。随后研究发现，妊娠过程中miRNAs对胎盘的形成及子宫的炎症反应过程具有重要的调节作用[21]。

3.1 调节胎盘滋养细胞功能

PE患者胎盘功能异常的主要特征为滋养细胞侵袭能力不足，这是PE发病的主要根源。许多高水平表达的胎盘miRNAs是由来自父系遗传的第19号染色体的C19MC簇编码，是迄今为止发现的人类最大的miRNAs基因簇，主要在胎盘组织中表达，由46个miRNAs组成。虽然其具体作用尚不清楚，但由于其高表达水平，推测其对维持正常胎盘功能具有重要作用[22]。

多项研究表明，miR-210在PE患者胎盘和血浆中均过表达[23]，miR-210被认为是缺氧环境诱导的miRNAs,也是miRNAs研究热点之一。PE患者胎盘的缺氧状态导致氧化应激，进而导致胎盘组织中缺氧诱导因子1-α(HIF-1-α)上调，miR-210受HIF-1-α调节，进一步诱导缺氧。除此之外，有研究发现miR-210可以通过抑制靶分子——受体酪氨酸激酶配体Ephrin A3(EFNA3)和Homeobox-19的表达可以抑制滋养细胞的迁移以及侵袭。随后，ANTON等[24]研究进一步证实miR-210可抑制滋养细胞的侵袭，推测其可作为PE诊断的一种新型血清生物标记物，帮助识别和监测高危孕妇。

激活素A受体ⅡA型(ACVR2A)基因也是受到miRNAs调控的基因之一。研究表明，miR-195可抑制ACVR2A，从而促进滋养细胞的侵袭[25]。VASHUKOVA等[26]发现,PE患者胎盘中miR-195表达水平降低导致ACVR2A水平的升高，从而抑制滋养细胞的侵袭和导致螺旋动脉重塑缺陷。还有研究发现，miR-299、miR-181a-5p和miR-134分别可与其相对应的靶基因[27-29]，例如组氨酸去乙酰化酶2、胰岛素样生长因子2、mRNA结合蛋白2(IGF2BP2)和整合素β相互作用来抑制滋养细胞的侵袭和迁移。在妊娠早期阶段，miR-218-5p的表达上调，诱导绒毛外滋养细胞(EVT)向血管内型(enEVT)分化。BRKI等[30]发现，与健康对照组相比较，PE患者胎盘中的miR-218-5p表达明显降低。GUO等[31]发现miR-133a-3p可通过BACH1/Nrf2/HO-1信号通路缓解氧化应激诱导的滋养细胞凋亡。另有研究显示，在PE患者脐带血中miR-133a-3p过表达与胎儿的血液循环集中度密切相关[32]。检测发现PE患者胎盘组织中miR-29b的表达与对照组比较明显上调；而miR-29b能够与髓系细胞白血病序列1、金属蛋白酶2(MMP2)、血管内皮生长因子A(VEGFA)和整合素β多个靶基因序列的3′-UTRs结合，直接诱导滋养细胞凋亡，抑制滋养细胞侵袭和血管再生。miR-30a-3p[33]以及miR-4421[34]也同样可对滋养细胞进行调控，对PE发病过程有不可忽视的调节作用。

PE引起的缺氧状态与PE患者体内一氧化氮合酶(eNOS)及NO浓度降低有关，而eNOS对于调节细胞通透性和维持内皮稳态具有很重要的意义[35]。研究发现，miR-222可诱导产生eNOS,但在PE患者的胎盘中发现miR-222表达水平下降[36]。miR-155能够抑制促进细胞增殖的细胞周期蛋白D1的表达，可能对滋养细胞的增殖和侵袭具有抑制作用。此外，研究发现miR-155能够降低人脐静脉内皮细胞中内皮型eNOS的合成，从而抑制滋养细胞的侵袭[37]，这也可能是导致PE患者胎盘过度缺氧的原因。故推测miR-155是调节人脐静脉内皮细胞eNOS表达和内皮依赖性血管舒张的重要因子，通过与eNOS mRNA的3′-UTR结合对eNOS产生抑制作用，故抑制miR-155表达可改善内皮功能障碍[38]。

3.2 调节血管生成

血管内皮生长因子(VGEF)是一种强有力的促血管生成因子，在血管生成特别是在内皮细胞增殖、侵袭和迁移中发挥关键性作用[39]，具有提高血管通透性及促进内皮细胞增殖等重要的生物学功能。VGEF能够促进母体血管系统中NO和前列环素的产生[40]。研究表明，VEGF的正常表达是由多种miRNAs共同调控的，如PE患者miR-126下调能够明显降低VEGF的表达[41]；同时，miR-29b、miR-16和miR-155能够抑制VEGFA的表达[42-43]，除抑制VEGFA表达外，miRNAs还可抑制滋养细胞侵袭和管状细胞的形成，从而参与胎盘血管生成的调节。据报道，Ephrin-B2(EFNB2)对于血管生成具有调节作用，而miR-126、miR-20a、miR-17和miR-20b作为EFNB2的miRNAs调节因子，在PE中表达与正常组具有明显差异[41,44]，这些miRNAs可通过失活EFNB2间接调控VEGF的表达。此外，研究表明在小鼠体内靶向敲除miR-126基因会使小鼠血管完整性和内皮细胞功能缺陷而引起全身性水肿、出血和部分胚胎死亡。PE患者滋养细胞中过表达的miR-346或miR-582-3p能够明显降低VEGF的表达水平[45]。miR-195-5p表达上调往往会抑制VEGF的表达，同时促进sFLT-1的表达[46]。沉默miRNAs合成过程中的RNaseⅢ核酸内切酶Dicer能够降低lef-7f和miR-27b的表达，导致内皮细胞毛细血管萌发和小管形成活性显著降低，提示miRNAs合成异常具有抑制血管生成的作用。

3.3 调节免疫系统功能

PE的发病可能与母体对胎儿抗原的排斥反应增加有关。在正常的妊娠状态下，胎儿作为半同种移植物并不会被母体免疫系统排斥。有学者认为，滋养细胞抗原的低表达能够减弱滋养细胞侵袭活性，引发PE。对PE患者胎盘组织分析发现，miR-181a呈现异常的过表达状态，miR-181a表达升高能够上调脐带和蜕膜组织间充质干细胞中双加氧酶、白细胞介素(IL)表达[47]。在PE发病过程中，异常高表达的miR-21能够有效促进Th17细胞激活，增加IL-21和IL-17分泌量，可能引起免疫系统功能异常。miR-21过表达的同时也会降低人类白细胞抗原、活性氧自由基稳定性，降低人类白细胞抗原、活性氧自由基表达量[48]。通过转染人工合成miR-141模拟序列的实验发现，miR-141的增加使得滋养细胞分泌的胞外囊泡(EV)水平上升，用这些EV处理T细胞可减少T细胞的增殖。推测miR-141可能会在EV中释放，通过EV从滋养层转移到免疫细胞，起到细胞间的通讯作用[49]。这种细胞间通讯也可能有助于增加身体对病毒的抵抗力。通过研究患有PE大鼠胎盘组织发现，miR-148a/152可通过调节DNA甲基转移酶1增加脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的表达，甲基转移酶1与PE中的异常脂质代谢以及炎症反应有关[50]。在PE大鼠的胎盘中FABP4高表达可致滋养细胞中促炎细胞因子IL-6和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)表达上调[50]。此外，PE中的异常的miRNAs也参与调节人白细胞抗原-G(HLA-G)的表达[51]。研究发现，过表达miR-155可促进足细胞凋亡，促进CD4 T细胞产生IL-17，同时降低足细胞内Nephrin蛋白的表达[52]。

4 循环miRNAs与PE早期诊断的相关性

循环miRNAs是存在于体液中具有良好稳定性的一类miRNAs。研究表明，循环外泌体miRNAs也有可能在PE的生理病理学中起重要作用。外泌体是一种EV，含有蛋白质、脂质和miRNAs，可由不同的细胞分泌，包括红细胞、成纤维细胞、内皮细胞和滋养细胞。EV从细胞分泌后，可调节邻近细胞的活动，或传播到远端区域，传递独特的信号，作为一种非激素的细胞间通信方式[53]。在妊娠期间，这种通信方式对母体和胎儿之间的信号传递非常重要[54]。当患有某种疾病如PE时，循环外泌体miRNAs可能会从患者的组织细胞中分泌到体循环中，致使患者体循环中miRNAs的表达水平与正常人相比存在明显差异，这可能是疾病的早期病理性变化，因此循环miRNAs可以作为这些疾病早期诊断的标志物。

LI等[55]研究发现，PE和胎儿生长受限(FGR)患者的血浆外泌体浓度比健康对照组高1.5倍；此外，还发现有7种miRNAs在PE患者的外泌体中存在差异表达，但只有1种在全血浆miRNAs分析中有显著差异。研究结果显示，368种miRNAs中有三分之二可在外泌体中表达；而在外泌体表达的miRNAs中，有8种在患有PE的女性和健康妊娠女性之间表达具有显著的差异，其中有5种过表达(miR-134、miR-196b、miR-376c、miR-486-3p和miR-590-5p)，3种表达下调(miR-302c、miR-346和miR-618)[56]。miR-302c是发现于4号染色体上的miRNAs家族成员，靶向胚胎干细胞中表达的cyclin D1和AKT1。PE患者胎盘组织中AKT活性的丧失可显著增加外周血中可溶性内皮因子水平[56]。

除外泌体miRNAs外，血清和尿液中的miRNAs也可作为PE的诊断和早期筛查工具。如，现已发现PE患者血清和尿液中的miR-210和miR-155水平明显升高[57]。同时也有研究证实，PE患者的胎盘组织和外周血液中miR-206水平也均明显升高[58]；另外对妊娠15～18周以及足月妊娠的重度PE患者血浆中循环miRNAs分析发现，miR-18a、miR-19b1和miR-92a1表达呈下调趋势。以上研究均表明，血液或尿液中的循环miRNAs由于具有很强的组织特异性，而且具有取样操作简单的优势，或许可以作为PE诊断的潜在生物标志物。

5 总结

由于PE的致病机制复杂，目前发病原因尚不明确，故也缺乏一定的早期诊断方法，致使该病仍是目前造成孕产妇和胎儿死亡的主要原因，因此应尽早实施对PE患者的早期筛查。通过对PE进行早期筛查、及时治疗可降低产妇和胎儿病死率。目前的研究已发现多种相关的生物标志物，其中miRNAs可以在血清、血浆及尿液中稳定存在，也许可以成为PE早期诊断最有潜力的标志物。此外，提高对于与PE调控有关miRNAs的认识，可有助于更快地找到潜在的PE治疗靶点。如阿司匹林可以通过调节NF-kB依赖的miR-155/eNOS通路来抑制TNF-α诱导的内皮细胞功能障碍[59]；中药川芎嗪可以抑制miR-16-5p调控从而上调IGF-2表达，阻碍PE进程[60]。相信随着PE发病机制研究的不断进展，能够发现真正应用于临床的PE早期诊断标志物，通过基因治疗和良好的产前管理，可以使PE不再成为危害产妇和胎儿生命的危险因素。