碱性磷酸酶与妊娠及其并发症的关系研究进展*

赵 倩 李赛男 黄 蓉 祁文瑾

昆明医科大学第一附属医院产科，云南省昆明市 650032

碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP，EC3.I.3.1)化学名为正磷酸单酯磷酸水解酶(orthophosphoric monoester phosphohydrolase),是一类广泛存在于自然界，由多种同工酶组成的胞外核苷酸酶。通常ALP被认为是胆汁淤积及骨代谢的指标，近年来国内外研究发现，母体血清ALP浓度在围产期低磷酸血症(Hypophosphatasia，HPP)、自发性早产(Spontaneous preterm birth，SPB)、妊娠期高血压疾病(Hypertensive disorders of pregnancy，HDP)、妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus, GDM)、妊娠期肝内胆汁淤积症(Intrahepatic cholestasis of pregnancy，ICP)等多种病理妊娠中发生显著变化。本文将概述ALP在正常及病理妊娠时的作用及变化。

1 碱性磷酸酶的生理作用

人类ALP分为四种同工酶：其中三种是组织特异性碱性磷酸酶(Tissue specific Alkaline phosphatases，TSAP)：肠碱性磷酸酶(Intestinal alkaline phosphatase, IAP)、胎盘碱性磷酸酶(Placental alkaline phosphatase, PLAP)、生殖细胞碱性磷酸酶(Germ cell alkaline phosphatase,GCAP)，而第四种是组织非特异性碱性磷酸酶(Tissue-nonspecific alkaline phosphatase,TNAP)，因TNAP在肝、骨骼和肾组织中含量最高也称为肝/骨/肾碱性磷酸酶(liver/bone/kidney type ALP，L/B/K ALP)。ALP具有广泛的底物特异性，能够在体外水解多种磷酸化合物和催化磷酸转移反应，在胞外可将腺苷三磷酸水解为腺苷二磷酸、腺苷一磷酸和腺苷，同时又将腺苷二磷酸及腺苷一磷酸进一步水解为腺苷参与核苷酸的代谢。ALP是唯一可以将核苷三磷酸依次去磷酸化为核苷的胞外核苷酸酶[1]。以上底物和催化性能让ALP在人体发挥着多种生理作用：(1)在细胞受损应激或凋亡时ALP把具有促炎作用的胞外核苷酸水解为具有抗炎作用的腺苷，从而在免疫系统的嘌呤能调节中扮演重要角色[2]。(2)TNAP可在囊泡上将骨骼矿化抑制剂无机焦磷酸水解为无机磷酸盐，维持正常的骨骼矿化；KALP 使腺苷三磷酸去磷酸化并终止肝内胆管上皮细胞膜表面P2 受体激活，从而调解胆汁的流量和酸碱度[3]；TNAP通过消除细胞外腺苷三磷酸，可以阻止抑制轴突生长的P2X7受体的激活，从而促进神经元轴突生长[4]。(3)妊娠时PLAP锚定在合体滋养层细胞顶膜和基质膜以及细胞滋养层细胞表面，随胎盘外泌体及合体滋养层微粒释放到孕妇外周血中，也在较小程度上从微绒毛膜上脱落[5]。体外研究证明[6]PLAP具有与胰岛素、Zn2+和Ca2+协同作用促进人胎儿成纤维细胞增殖、DNA复制、细胞周期延长的功能。PLAP可以使磷酸乙醇胺脱磷酸化，后者是细胞生长和存活的潜在调节剂。此外，PLAP通过激活生长调节酶，如p42/44丝裂原活化蛋白激酶、p70核糖体蛋白S6 激酶、Akt/PKB激酶和RAF激酶，诱导人胎儿成纤维细胞增殖[7]。PLAP也可以通过提高胰岛素样生长因子结合蛋白-1的生物利用度来促进胎盘的发育[8]。(4)IAP特异性地由肠上皮分泌，可直接调节碳酸氢盐分泌从而调节十二指肠表面pH值和Ca2+的吸收和脂质代谢[9]，通过水解内毒素脂多糖、核苷酸、鞭毛蛋白和CpG DNA基序，从而下调Toll样受体-4依赖型和MyD88依赖型的炎症级反应，改善肠道和全身性炎症反应和细菌易位从而参与塑造肠道菌群[10]。(5)GALP短暂高表达于植入前的原始态胚胎干细胞表面，它与胰岛素样生长因子2-mRNA结合蛋白1相互作用，调节原始态多能性转录因子Tfcp2l1和STAT3的mRNA水平，调节胚胎干细胞多能性状态的转化[11]。

2 正常妊娠时ALP的变化

母体血清ALP浓度随着孕周增加、胎盘成熟具有时间依赖性地升高，以晚孕期尤著，足月时达峰值并持续高水平直至分娩。早孕期孕妇血清TNAP值占总ALP值的90%以上，PLAP从妊娠6周起在胎盘组织中合成并释放到孕妇外周血中[12]，孕妇ALP 水平较正常非妊娠期妇女相比无明显差异或略低，孕中期至孕晚期孕妇血清ALP浓度逐渐升高，约孕16+周起孕妇血清TNAP水平明显升高，约孕25+周起PLAP水平明显升高。≥37周时母体血清 ALP值的参考区间为(203±102)U/L，为非孕妇女的2～3倍，过期妊娠时该值明显降低。正常孕妇血清TNAP于孕37～38周达峰值，参考区间为(96.8±32.3)IU/L，约占血清总ALP的44%；孕36～40周时PLAP参考区间为(93.8±17.4)IU/L，约占血清总ALP的45%，为晚孕期血清ALP升高的主要原因[13-14]。伴随分娩，血清ALP总体趋势迅速下降，其中血清PLAP生物半衰期为7d，产后6周可达最低水平[15]，而TNAP在产后6周后仍持续高水平以代偿孕期的钙流失及骨质转化。LALP及IAP表现为随孕周增加的轻度降低，考虑为血液稀释所致。

3 ALP与妊娠并发症的关系

3.1 ALP与HPP HPP是由人非特异性碱性磷酸酯酶基因(Alkaline phosphatase gene，ALPL)突变导致的常染色体显性或隐性遗传的系统性疾病，因其编码的TNAP活性降低而表现为骨骼和牙齿矿化不全以及血清ALP活性偏低。围产期HPP通常分为良性型和致死型，该病患者孕期血清 ALP 活性持续性地显著降低、孕期B超及X线摄影显示胎儿的骨骼钙化缺失(以四肢和颅骨为重点)，可结合母亲产前ALPL基因检测及参考父亲血清ALP确诊围产期型HPP。围产期良性型 HPP约占HPP人群的10%，由常染色体隐性遗传或显性遗传，96%的病例其母亲携带TNAP基因突变，常表现为胎儿宫内四肢短小弯曲，长骨凹陷，但骨骼异常和矿化在孕晚期PLAP释放增多时可得到改善，并在出生后进一步自发性地改善[16]。围产期致死型HPP多为常染色体隐性遗传，发病率低但发病早、预后差，通常在胎儿期发病表现为明显的骨矿化不良，前臂或腿部有皮肤包裹的骨/软骨刺突，死亡率高达60%。目前尚无可以治愈 HPP 的方法,但通过使用重组人TNAP靶向酶Asfotase alfa的酶替代治疗可有效改善患者的临床症状[17]。

3.2 ALP与SPB 1995年Meyer RE等[18]首次报道：在15～20周时检测母体血清PLAP水平，该值≥ 2倍中位数值时孕妇SPB风险增加2.9倍，随着母体血清PLAP值对比中位数值倍增，早产风险显著增加。Moawad AH等[19]多中心纳入2 929名孕妇的前瞻性巢式病例对照研究表明：在24周和28周时检测母体血清ALP活性，母血ALP>第90个百分位时，与后期发生的<32周、<35周和<37周SPB均显著相关，尤其与<32周、<35周发生的SPB具有更强的关联。Goldenberg RL等[20]对10个中心3 000多名妇女进行的前瞻性病例对照研究发现，在第19周时测得的孕妇血清ALP值无法显示出与早产的相关性。但是，孕24周时母体血清ALP>第90百分位是预测<32周SPB最有效的独立因素之一。妊娠26周时母体血清ALP>第75百分位者早产风险增加约3倍。Hubert Huras等[21]认为尽管血清ALP水平的升高不是早产的独立预测因子，但血清ALP可联合血清C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)预测早产风险。Zahra Shahshahan等[22]进行的前瞻性队列研究发现：当未足月孕妇血清ALP水平接近399U/L时，早产风险显著增加(94%早产,P<0.001)，当ALP水平超过399U/L时将面临早产。该研究提示CRP>27和ALP>399的是预测早产的最佳临界值。 一项对506个早产儿和54个足月儿在内的横断面研究发现：脐带血清ALP与胎龄负相关[23]。检测母体血清ALP值有较好的预测SPB风险的作用，当该值升高明显时，可联合孕妇血清CRP值、甲胎蛋白值及宫颈纤维蛋白等预测SPB的发生并积极采取措施改善妊娠结局。

3.3 ALP与HDP Rajagambeeram R等[14]报道的病例对照研究表明孕36～40周之间的HDP(未分类)患者与对照组相比，血清ALP、PLAP、尿酸水平和PALP/ALP的比值比正常妊娠显著升高；HDP患者血清PLAP、ALP、舒张压、PLAP/ALP比值和平均动脉压呈显著正相关，HDP患者PALP/ALP的比例较正常上升10%左右。且该研究给出HDP患者血清PALP/ALP、PALP、ALP的截断值分别为：0.44、69U/L、169.5U/L。何丽萍[24]发现妊高征患者中血清ALP值升高与更差的妊娠结局(低出生体重、早产、新生儿窒息)和更严重的病情程度相关。林克萍等[25]研究提示：孕晚期妇女中，轻度妊高征孕妇血清ALP总活力与正常孕妇区别不大，但中重度妊高征患者血清ALP显著升高，尤以重度妊高征为著；同时随妊高征病情加重，产妇血清ALP总活力明显升高而血清PLAP却持续低水平表达的分离趋势越明显。

3.4 ALP与GDM Ting Xiong等[26]纳入2 073名产妇的多中心前瞻性队列研究显示：孕早期较高的血清ALP水平(即使在正常范围内)也会增加GDM的患病风险，高的血清ALP水平可增加空腹血糖受损和糖耐量异常的风险；且不论孕周如何，GDM组的血清ALP水平均显著高于非GDM组。ALP水平与胰岛素抵抗、代谢综合征呈正相关，升高的ALP可以导致孕妇基础状态下产生过量的葡萄糖。孕24～28周时GDM患者与正常妊娠对照组相比血清ALP值明显升高，且与血清甲状旁腺激素水平和BMI显著正相关。研究证明[27]GDM妇女对比正常妊娠妇女表现出脊椎骨密度的相对减少，且40%的GDM妇女在产后3个月内出现了比正常人更多的骨丢失。无论GDM患者还是正常妊娠孕妇，整个孕期母体血清胰岛素水平变化都与ALP同步，考虑GDM患者表现的高胰岛素血症也可能是导致ALP升高的原因之一[27]。

3.5 ALP与ICP ICP对于孕妇来说是一种良性疾病，但对围产儿可能造成严重的不良影响。研究表明ICP患者体内ALP升高，对比正常妊娠者具有统计学意义。Dann AT等[28]报道的多中心前瞻性队列研究表明：与对照组及患有妊娠瘙痒症病例组对比，ICP患者体内ALP活性明显升高，同时ICP患者血清总胆汁酸浓度与ALP活性正相关(r=0.56)。Jin Jin等[29]回顾性研究发现母体血清ALP水平的升高是早发型(≤28周)和晚发型(>28周)ICP患者胎儿不良结局的独立危险因素。早发型ICP母体血清ALP水平预测胎儿不良结局的临值为263.4U/L，灵敏度为75.0%，特异度为67.6%。晚发型ICP患者母体血清ALP水平预测胎儿不良极具的临界值为295.1U/L，灵敏度为46.3%，特异度为80.6%。ICP可导致诸多不良妊娠结局，其中早发型ICP患者较晚发型患者肝功能障碍更严重，AFO发生率更高。目前研究表明孕妇血清胆汁酸水平不仅是ICP诊断及临床分级的重要指标，ICP患者体内血清胆汁酸的升高还与胎儿并发症的发生率呈正相关[30-31]。但是ICP患者血清ALP水平在20周以前升高不明显，在预测部分早发型ICP时可能会导致较高的漏诊率。

4 结语与展望

ALP基因的表达及其同工酶的改变可影响或反映妊娠期胎盘、胎儿的健康，在正常妊娠及妊娠并发症中扮演着重要角色。目前报道提示，除外上文提及的妊娠期并发症妊娠，当孕妇血清ALP值对比相应孕周的正常值明显升高时还应警惕早产、低出生体重、妊娠期急性脂肪肝等疾病；而当该值明显低于正常范围时应警惕胎儿宫内生长受限、胎死宫内、胎儿宫内窘迫等疾病，可适时结合患者病情进一步诊治[32]。近年来关于胎盘来源的外泌体和合体滋养层微粒在人类生殖中的作用成为研究的热点，这使我们得以了解PLAP锚定于人滋养层细胞表面并随合体滋养细胞微粒及胎盘外泌体不断释放至孕妇血清中，该结论解释了母体血清PLAP于孕期不断升高的现象，但PLAP在妊娠及其相关并发症中的确切作用机制还有待进一步研究[33]。

综上所述，ALP及其同工酶在妊娠并发症的发病机理、诊断和治疗中具有广阔应用前景，孕期母体血清ALP的变化对于妊娠期并发症的疾病发生及进展具有重要指导意义。未来可进行大样本量临床研究测定各孕周对应母体血清ALP值的标准参考值范围以供临床使用。