表观遗传调控在子痫前期中的研究进展

于 慧 李格格 冯雪芹 张凡勇

1.济宁医学院临床医学院，山东济宁 272067；2.济宁医学院附属医院产科，山东济宁 272000

子痫前期（pre–eclampsia，PE）是指妊娠20周以后第一次出现高血压伴多器官受损的妊娠期高血压疾病[1]。据统计，子痫前期的发病率为3%～5%[2]。2009年Redman等[3]提出PE的发病机制“二阶段模型”学说，第一阶段：胎盘血供减少致胎盘螺旋小动脉缺氧；第二阶段：胎盘释放有损伤作用的细胞因子从而引起母体全身症状。PE的发生源于胎盘，母体胎盘血管生长发育异常导致胎盘受损，进一步释放大量的炎性介质进入母体外周血，触发合胞体滋养细胞增生、迁移和凋亡，进而引起PE的一系列症状，如高血压、蛋白尿、肾脏受损等[4]。因此更有理由认为胎盘血管功能异常与PE的发生密不可分。已有的多中心大样本回顾性研究表明，PE可能在一定程度上受表观遗传因素的影响，在基因组DNA序列不出现异常改变的基础上，引起基因表达异常及造成可遗传的表观性变化，目前临床研究较多的表观遗传调控机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA及基因印记等，表观遗传学通过调控相关基因表达，从而改变胎盘相关蛋白的合成和功能形成，调节胎盘发育及适应性改变[5]。本文将从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA及基因印记这4个方面对PE表观遗传学的研究进展做一综述。

1 DNA甲基化与PE

DNA甲基化是指由S–腺苷甲硫氨酸提供的甲基基团通过共价键与DNA分子上的CpG序列即大量CpG二核苷酸聚集区域（CpG岛）胞嘧啶的5'C相结合，通过甲基化转移酶（DNA methyltransferases，DNMTs）的诱导，形成5–甲基胞嘧啶（5–methyleytosine，5MC）的遗传修饰方式[6]。在大多数情况下，CpG岛不出现甲基化，但在染色体失活、印记、细胞分化时会出现甲基化[7]。孟照琰等[8]研究表明，胎盘中CYP11A1基因的低甲基化水平异常表达，可使胎盘中类固醇激素合成途径紊乱，进而导致PE疾病的发生。妊娠相关疾病患者的总DNA甲基化表达谱与正常产妇相比有明显差异，由此推断胎盘中基因变异导致的疾病与DNA甲基化遗传变异有关[7]。近期亦有研究认为，鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，GNA12）可能成为PE的生物标志物[9]。因此有研究进一步对PE和对照组产妇胎盘组织中GNA12基因启动子区域多个CpG位点的甲基化情况进行研究，结果提示PE孕妇GNA12基因甲基化水平较低，而低甲基化倾向于失活的基因重新活化，且低水平的甲基化可能会导致PE的发生[9,10]。这些报告均提示PE患者胎盘中普遍出现CpG甲基化的缺失。程丹玲等[11]通过回顾性病例对照研究，对97例妊娠妇女（47例PE足月产，50例正常妊娠妇女足月产）的胎盘进行全基因组甲基化水平检测显示，PE胎盘样本中APELA基因cg02779075位点的DNA甲基化水平明显低于正常妊娠妇女，提示APELA基因cg02779075位点的甲基化异常可能与PE的发生密切相关，APELA基因可能成为PE的潜在致病基因之一，为今后完善PE的发病机制提供了新的基因靶点。

2 组蛋白修饰与PE

滋养细胞功能的正常发挥离不开组蛋白修饰，目前对于组蛋白修饰的研究多集中在甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等翻译后修饰，这些发生在特定氨基酸上的修饰作用会导致染色体结构转录激活或抑制，组蛋白修饰位点大多位于H3、H4游离氨基端[12]。研究表明，与正常孕妇相比，血浆人类白细胞抗原–G（human leukocyte antigen–G，HLA–G）在PE患者中含量明显增加，故可推测sHLA–G表达水平可作为临床上预测PE发生的指标之一[13]。HLA–G是表达母胎界面绒毛外细胞滋养层上的一种人类白细胞Ib类抗原，其可通过刺激胎盘NK、T细胞膜表面的抑制性受体，提高滋养细胞侵袭能力，从而维持母体免疫耐受，保障正常妊娠的进行[13-15]。Polakova等[16]利用组蛋白去乙酰化酶丙戊酸和DNA甲基化酶抑制剂（5–Aza–2'脱氧胞苷）分别处理两种绒癌细胞系JAR和JEG–3，发现处理之后两种绒癌细胞系中HLA–G表达水平均明显升高，说明HLA–G表达升高受到组蛋白乙酰化修饰的影响，但对于PE胎盘中HLA–G表达下降是否也受到组蛋白甲基化、乙酰化等修饰，目前相关的研究较少。缺氧状态会促进低氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）高活性和赖氨酸去甲基化酶3A（lysine demethylase 3A，KDM3A）表达，进一步改变组织重构的基因的组蛋白甲基化状态，进而促进侵袭性滋养层谱系发育，如滋养层的巨噬细胞金属弹力蛋白酶–12（matrix metalloproteinase–12，MMP–12）活化，最终导致PE的发生[17]。值得注意的是，DNA的甲基化与组蛋白修饰会相互影响，进而对基因的表达起到促进或抑制的作用，例如组蛋白H2B的泛素化会降低H3K9和H3K4的双甲基化，进而抑制DNA甲基化，但目前对这种作用的机制研究尚不明确[18,19]。

3 非编码RNA与PE

非编码RNA（non–codingRNA，ncRNA）隶属于不编码蛋白质的RNA分子，包括转运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）及环状RNA（circular RNA，circRNA），目前在PE中占重要地位的是lncRNAs 和miRNAs两类非编码RNA[20]。长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是指转录本长度＞200核苷酸数（nucleotide，nt）的一类RNA分子[21]，lncRNAs可能通过影响其相应mRNA的剪接、转运、翻译或降解来调节基因功能，进而造成胎盘滋养细胞功能异常，诱发PE[22]。He等[23]率先对PE患者胎盘中进行全基因组lncRNAs表达模式研究发现，与对照组相比，无论是基因芯片结果，还是实时荧光定量PCR（quantiative real–time PCR，qRT–PCR）技术，PE患者lncRNAs均存在差异性表达。孙健等[24]采用基因本体功能注释分析法，从18例PE胎盘样本和同期出生的20例正常妊娠产儿胎盘样本中筛选出差异表达的lncRNA基因，对差异表达基因进行功能注释与分析并进行qRT–PCR验证发现，与正常孕妇胎盘组织相比，PE患者的胎盘组织有差异表达的lncRNA共14个，其中表达上调的有9个，表达下调的有5个。王莉等[25]对重度PE患者胎盘和正常胎盘样本通过基因芯片测序分析筛选出了21个显著差异表达的lncRNA，对其靶基因进行基因本体功能富集分析发现，靶基因主要富集在生物学过程、细胞组分、分子功能等方面调控相关信号通路。以上研究提示lncRNAs可能与PE发生机制存在相关性，在未来lncRNAs有可能成为临床上PE的一个新的潜在预测指标。

miRNAs是指转录本长度为20～25个核苷酸的一类非编码小RNA分子，通过与靶mRNA的3'端非编码区结合抑制转录来调控各种生物过程，沉默信息调控子1（silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1）与细胞凋亡密切相关，且SIRT1是miR–34a的靶基因。研究表明，与正常孕妇相比，PE孕妇胎盘组织miR–34a表达量明显升高，miR–34a表达与SIRT1mRNA表达呈负相关，从而推测SIRT1低表达可能通过加速滋养层细胞凋亡使胎盘血流供应不足，造成胎盘缺氧、缺血，引发胎盘释放大量损伤介质进入母体血液，参与PE疾病发生[26]。最近有研究发现，通过qRT–PCR证实，miRNA–29b在子痫前期患者胎盘中表达呈上升趋势，且随着miRNA–29b表达量增加，血管内皮生长因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF–A）表达量有下降趋势[27]。黄丽莉等[28]研究报道miR–146ars2910164位点可能与PE有关。最新研究发现，环状RNA VRK1（circular RNA，circ VRK1）能够作为竞争性内源性RNA吸附miR–221–3p，影响第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（gene of phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten，PTEN）的表达，进而抑制滋养细胞的增殖、迁移、侵袭、凋亡和上皮向间质转化（epithelial to mesenchymal，EMT），促进PE的发生，由此证实circVRK1有作为一种诊断PE生物标志物的潜力[29]。

4 印记基因与PE

印记基因是指一方亲本来源的基因表达，另一亲本基因不表达[30]。通过妊娠中期血清中印记基因胰岛素样生长因子2（insulin–like growth factor 2，IGF2）、普列克底物蛋白同源物样域家族A成员2（Pleckstrin homology–like domain，family A，member 2，PHLDA2）表达与新生儿胎盘质量的相关性分析，孕中期血清IGF2及PHLDA2蛋白高表达均会导致胎盘质量增加，提示在孕中期IGF2和PHLDA2就已经开始影响胎盘的发育和分化，从而影响胎盘的质量和功能[31]。细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（cyclin–dependent kinase inhibitor，CKIs）的成员P57KIP2基因过表达可使滋养细胞迁移、侵袭以及增殖能力均明显增强，提示P57KIP2基因可能参与滋养层细胞的凋亡调控途径，而滋养层细胞的侵袭不足及螺旋动脉重塑障碍是PE主要发生机制，P57KIP2基因很可能参与PE的发病机制，但近几年缺乏P57KIP2与PE的进一步研究[32]。Zadora等[33]报道，与对照组相比，PE患者同源盒印记基因（distal–less homeobox 5，DLX5）显著上调。环状RNA作为一类新的内源性转录物，能够通过竞争性内源性RNA（competing endogenous RNAs，ceRNA）机制调控mRNA基因表达，从而使环状RNA在表观遗传学中获得重要地位，激发了新的表观遗传学修饰研究热浪，但其在PE领域研究不多。有研究表明父系印记基因IGF2等异常的甲基化模式与精子质量尤其是精子DNA完整性相关，因此未来精子印记基因甲基化水平的研究是一个热门方向[34]。

5 展望

如今，随着越来越多的科研工作者致力于对表观遗传学知识的探索，为深化PE发病机制开拓了新角度。但目前对于这些表观遗传修饰的具体机制并未研究透彻，尚无理想的生物标志物可用于PE发病早期的临床预测，仍需要广大科研和临床工作人员长时间更大样本量、更加深层次的研究，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，进而理解表观遗传学修饰与各种产科并发症之间的关系，以及这些变化对后代健康的影响。总体而言，对PE在胎盘水平的表观遗传调控的理解可以提供新的生物标志物和治疗靶标，为临床预测及治疗PE提供新方向，值得大家广泛学习。