TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病關(guān)系的研究進展

趙智瑞 易建平 陳寶麗 李桂榮 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

·綜述與講座·

TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病關(guān)系的研究進展

趙智瑞 易建平 陳寶麗 李桂榮 王燕云 左金玲 宋海澄 牛建清 李宏芬

高血壓；妊娠性；轉(zhuǎn)化生長因子-β1；半胱氨酸蛋白61；結(jié)締組織生長因子

妊娠期高血壓疾病(HDCP)是目前產(chǎn)科醫(yī)生面臨的比較棘手的問題之一，是造成孕產(chǎn)婦和圍產(chǎn)兒病死率高的主要原因[1]。多數(shù)病例在妊娠期出現(xiàn)一過性高血壓、蛋白尿和水腫等癥狀，可伴有全身所臟器的損傷。一般發(fā)病時間多在妊娠20周以后，妊娠結(jié)束后臨床癥狀可顯著改善甚至恢復(fù)正常。該病的病因及發(fā)病機制尚未闡明。目前可以得知，多種因素參與了HDCP的發(fā)生發(fā)展過程，其中胎盤淺著床學說是目前比較公認的病因假說[2]?！疤ケP淺著床” 即子宮螺旋小動脈生理重鑄過程發(fā)生障礙，導(dǎo)致胎盤的供血，供氧不足，從而釋放各種的細胞毒性物質(zhì)和炎性介質(zhì)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮受損，血管痙攣，進而引發(fā)了HDCP的各種臨床表現(xiàn)。因此可以認定HDCP的發(fā)病源頭在于胎盤形成缺陷。在各種細胞毒性物質(zhì)中，轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)、富含半胱氨酸蛋白61(Cyr61)、結(jié)締組織生長因子(CTGF)在HDCP的發(fā)病過程中起著重要的作用。

1 TGF-β1、Cyr61、CTGF的生物學特性

1.1 TGF-β1的生物學特性 TGF-β1是一種分子量為25 kD的多功能細胞因子，由兩條相同的各含有112個氨基酸的亞單位肽鏈通過二硫鍵相連結(jié)形成的聚體。依據(jù)其化學結(jié)構(gòu)和功能的不同，可將TGF分為α、β 2種亞型。盡管TGF在人體內(nèi)存在著β1、β2和β3 3種同分異構(gòu)體，但是因為它們的氨基酸序列具有高度的同源性，所以它們所產(chǎn)生的生物學效應(yīng)十分相似。TGF-β1的生物學效應(yīng)是通過細胞膜上的特異受體介導(dǎo)的，其特異受體有T beta R-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三型[3]。TGF-β1是滋養(yǎng)細胞浸潤與分化的主要調(diào)控因子[4],以多種機制影響滋養(yǎng)細胞浸潤能力,影響胎盤發(fā)育,可能與妊娠期高血壓疾病有關(guān)。

1.2 Cyr61的生物學特性 Cyr61是一種肝素綁定的富含半胱氨酸的分泌性多肽，最初是由O’Brien等[5]從Balb/c3T3成纖維細胞的cDNA文庫中通過差異雜交的方式篩選獲得，人類Cyr61(hCyr61)基因位于染色體1p22-p31[6]，含有5個外顯因子和4個內(nèi)含子。其mRNA長2025 bp，編碼區(qū)位于219-1364 nt,Cyr61相對分子質(zhì)量為42 kD，由381個氨基酸組成，富含半胱氨酸,其中的38個(10%)半胱氨酸高度保守。Cyr61表達通過TGF-β誘導(dǎo)，但它的啟動子缺乏在CTGF啟動子上發(fā)現(xiàn)的TGF-β效應(yīng)元件[7]。有研究報道,其在妊娠期間表達豐富,但是在HDCP患者的胎盤和外周血清中表達顯著下降[8]。動物研究表明,敲除小鼠的Cyr61基因，發(fā)現(xiàn)胎盤和胚胎血管發(fā)育形成減少且難以網(wǎng)絡(luò)化，是導(dǎo)致胚胎死亡的主要原因，這與HDCP的病理生理相似，提示Cyr61可能與HDCP發(fā)病機制有關(guān)[9]。

1.3 CTGF的生物學特性 CTGF是近年來新發(fā)現(xiàn)的由349個氨基酸組成的相對分子質(zhì)量為36-38kD的富含半胱氨酸的分泌肽[10]，CTGF的5個外顯子分別編碼一個信號肽和4個主要的蛋白結(jié)構(gòu)區(qū):von Willebrand 因子C型重復(fù)、胰島素樣生長因子(IGF)結(jié)合蛋白區(qū)、生長因子半胱氨酸群以及血小板反應(yīng)蛋白Ⅰ型重復(fù)[11]。最早在人臍靜脈內(nèi)皮細胞中發(fā)現(xiàn)[12]，CTGF基因定位于染色體6q23.1,與c-myb相鄰。它在成年哺乳動物心、腦、腎、肺、肝及胎盤中均有表達，CTGF通過與細胞表面和細胞外基質(zhì)(ECM)結(jié)合而發(fā)生作用[13]。研究表明，TGF-β在誘導(dǎo)CTGF表達方面所起的作用是十分重要的，并且得到了研究HDCP病因方面學者的肯定和認可，從基因分子水平研究上發(fā)現(xiàn)CTGF啟動子上有一個特殊的TGF-β應(yīng)答元件,TGF-β主要通過細胞膜上的PKC、SMAD3/SMAD4依賴途徑和Ras/MEK/ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等3條途徑誘導(dǎo)細胞中CTGF表達，從而分泌到細胞外發(fā)揮其生物學效應(yīng)[14]。

2 TGF-β1、Cyr61、CTGF與妊娠期高血壓疾病的關(guān)系

在正常妊娠情況下，滋養(yǎng)細胞侵襲血管平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞，形成具有血流量高，抵抗力低的血管，以保障胎盤和胚胎血管的供氧和供血充足，有利于胚胎的發(fā)育。病理產(chǎn)科學的胎盤組織學研究發(fā)現(xiàn)，HDCP患者的胎盤中存在著滋養(yǎng)細胞的淺著床和子宮螺旋動脈的重塑障礙，因此“胎盤淺著床學說”從一定意義上可以解釋HDCP的發(fā)病，并作為其可能機制之一引領(lǐng)疾病的研究。

2.1 TGF-β1與妊娠期高血壓疾病的關(guān)系 TGF-β1是一種具有多種功能的生長因子,通過與細胞膜受體結(jié)合而產(chǎn)生一系列生物效應(yīng)。其在妊娠方面發(fā)揮的生物學作用為:促進ECM的表達和抑制其降解,同時對細胞的形態(tài)發(fā)生、增殖和分化過程起著重要作用，有利于胚胎發(fā)育和細胞修復(fù)[15]。有學者從病理學方面研究TGF-β1與HDCP的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)[16]，HDCP患者的胎盤血管存在重鑄障礙，滋養(yǎng)細胞侵入過淺，究其原因為滋養(yǎng)細胞功能異常造成的。滋養(yǎng)層細胞浸潤子宮螺旋動脈的關(guān)鍵酶是細胞滋養(yǎng)細胞分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP) 和尿激酶纖維蛋白溶酶原激活劑(PA),蛻膜和滋養(yǎng)細胞中的TGF-β1可誘導(dǎo)滋養(yǎng)細胞及蛻膜細胞產(chǎn)生MMP抑制因子(TIMP)和纖溶酶原激活抑制因子(PAI),進而抑制了MMP和PA的活性,導(dǎo)致滋養(yǎng)細胞淺植入。TGF-β1還可通過子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞胰島素樣生長結(jié)合蛋白(IGFBP) 來抑制基質(zhì)細胞的增殖?？傊^度表達的TGF-β1 及其受體抑制滋養(yǎng)細胞遷移浸潤，導(dǎo)致的滋養(yǎng)細胞淺植入和不正常的子宮胎盤血管抵抗在HDCP的發(fā)生發(fā)展中有重要的作用。

2.2 Cyr61與妊娠期高血壓疾病的關(guān)系 Cyr61是分泌性肝素連接蛋白，具有明顯的促有絲分裂原性和趨化性,能刺激細胞增殖等過程[17]。實驗表明，Cyr61在HDCP患者的胎盤和外周血清中表達顯著降低，Cyr61的降低對滋養(yǎng)層的功能產(chǎn)生影響，在血管重塑過程中起到一定作用[8]。VEGF的促血管形成并維持內(nèi)皮細胞的存活能力和ECM的合成及降解失衡在妊娠期高血壓疾病發(fā)病中的作用已得到證實[18]，Cyr61可以促進VEGF的表達，若Cyr61表達下降時可以使VEGF生成減少；同時對于細胞外基質(zhì)的合成及降解也會出現(xiàn)障礙,從這兩方面調(diào)節(jié)出現(xiàn)障礙，從而引起了HDCP的發(fā)病。Cyr61的表達下降引起的胎盤血管重塑障礙導(dǎo)致HDCP患者的胎盤慢性缺氧，而HDCP的胎盤慢性缺氧反過來可以導(dǎo)致Cyr61mRNA和蛋白表達下調(diào),因此Cyr61的表達下降與HDCP的關(guān)系可以通過這正反兩方面的研究得到更嚴謹?shù)淖C實，Cyr61的下降和胎盤的缺氧相互作用，互為促進發(fā)病的條件，血清中Cyr61濃度的下降和胎盤的缺氧二者之間何者為先發(fā)因素尚待進一步的研究證實。免疫組化研究實驗證明，在敲除Cyr6l基因的胎鼠中發(fā)現(xiàn)有致死性的血管生成障礙，多數(shù)死亡原因系胎盤的血管生成減少和血管發(fā)育不良而導(dǎo)致的[9]，說明Cyr61是一種重要的血管生成調(diào)控因子。Cyr6l參與胎盤和子宮蛻膜局部的血管形成，可大量表達于絨毛外滋養(yǎng)層細胞。一旦Cyr61下調(diào)，將導(dǎo)致胎盤血管生成障礙，而胎盤血管生成異常又與HDCP的發(fā)病密切相關(guān)。目前國內(nèi)采用克隆技術(shù)制備了特異性較高的兔抗人Cyr61抗體，由于Cyr61d的蛋白化學結(jié)構(gòu)中含有多個二硫鍵，因此在蛋白表達時不容易獲得具有生物活性的可溶性蛋白。盡管在此研究中獲得的Cyr61蛋白為蛋白包涵體，但是這一突破性的研究仍舊有望在臨床大規(guī)模檢測HDCP患者的胎盤中Cyr61蛋白，從而成為研究二者之間關(guān)系的有效而便捷的工具[19]。Cyr61 在正常妊娠中對外周血NK 活性主要起抑制作用,相反,當Cyr61水平顯著下降時,會導(dǎo)致NK 細胞的活化,推測這也可能是HDCP發(fā)病的機制之一[20]。

2.3 CTGF與妊娠期高血壓疾病的關(guān)系 CTGF是一種新發(fā)現(xiàn)的可刺激成纖維細胞增殖和膠原沉積的生長因子,廣泛存在于多種組織器官中。生理情況下,機體多種組織及細胞可有基礎(chǔ)量CTGF分泌。CTGF通過半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶3起到誘導(dǎo)細胞凋亡，細胞凋亡在胚胎發(fā)育過程中起一定的作用[21]；還在堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)和VEGF的活化作用下，促進細胞增生和ECM合成等作用。同樣動物研究發(fā)現(xiàn)，剔除小鼠的CTGF基因后發(fā)現(xiàn)胎鼠在胚胎發(fā)生和發(fā)育過程中出現(xiàn)了血管缺陷，進而導(dǎo)致胚胎死亡[11]，提示CTGF在胚胎形成過程中起著至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，HDCP患者血清中CTGF表達水平高于正常妊娠者，且其表達水平的高低與HDCP的病情程度及臨床表現(xiàn)有關(guān),且與患者的蛋白尿丟失程度呈正相關(guān)[22]。體外和體內(nèi)實驗結(jié)果提示,CTGF可刺激細胞增殖及ECM的合成,在腎臟中主要由臟層上皮細胞、壁層上皮細胞、系膜細胞以及腎小球和腎小管周圍的間質(zhì)細胞表達[23]，因此HDCP患者的蛋白尿癥狀可能與此有關(guān)。 盡管CTGF導(dǎo)致胎盤損傷的具體機制尚未得到明確的解釋，諸多的研究結(jié)果亦是通過動物實驗得出的結(jié)論，畢竟哺乳動物之間存在種族差異，但是TGF-β可調(diào)節(jié)CTGF轉(zhuǎn)錄水平的表達,也已證實TGF-β與胎盤損傷有關(guān)。綜上分析可以看出CTGF是導(dǎo)致妊娠期高血壓疾病發(fā)病的原因，為研究CTGF與HDCP的關(guān)系奠定了一定的基礎(chǔ)。

3 TGF-β1、Cyr61和CTGF之間的關(guān)系

目前研究證實三者可引起滋養(yǎng)細胞侵入不足,導(dǎo)致HDCP的發(fā)生。TGF-β1作為Cyr61和CTGF的上游調(diào)控因子，除此之外還通過其他機制在HDCP的發(fā)病過程中發(fā)揮作用。有研究發(fā)現(xiàn),在妊娠期高血壓疾病患者血清中的Cyr61表達水平降低，而CTGF的表達與之相反，同時應(yīng)用統(tǒng)計學分析發(fā)現(xiàn)Cyr61和CTGF之間存在明顯的相關(guān)性[8]。TGF-β1也可以調(diào)節(jié)體內(nèi)Cyr61和CTGF的表達發(fā)揮其生物學效應(yīng)。另證實Cyr61和CTGF也可以通過調(diào)節(jié)細胞凋亡來參與HDCP的發(fā)生發(fā)展過程。凋亡，是細胞自主的有序的死亡，是有基因控制的，對于維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定具有十分重要的作用。因此凋亡在胎盤的正常發(fā)育過程中同樣具有不可替代的作用，正常胎盤的發(fā)育依賴于滋養(yǎng)細胞的成功的侵襲和植入，但是凋亡過度與胎盤源性疾病的發(fā)病有關(guān)。胎盤絨毛滋養(yǎng)細胞凋亡增加，影響了滋養(yǎng)細胞的侵襲及植入，干擾了胎盤的著床和螺旋小動脈的重塑過程[21]，同樣可以引起HDCP的發(fā)病。在“胎盤淺著床學說”這個巨大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，至于三者以及三者之間具體通過何種機制導(dǎo)致HDCP的發(fā)病還有待深入研究。

4 問題與展望

妊娠期高血壓疾病發(fā)病機制紛繁復(fù)雜，關(guān)于TGF-β1、Cyr61和CTGF在胎盤中的研究較多，但是有關(guān)它們?nèi)咴谌焉锲谠袐D血清中的研究尚未見報道。該類細胞因子在不同種類的細胞、不同的病理生理階段、體內(nèi)與體外的不同實驗條件下都有著不同的作用,同時還受多種其他因子的影響，這些綜合的因素給信號通路的研究,及其在疾病治療中的應(yīng)用帶來一定的困難。不同細胞因子之間的協(xié)同和拮抗作用關(guān)系是復(fù)雜的，即便是同一個體在妊娠期間的不同階段，或者不同的個體在妊娠期的同一階段，它們在血清或胎盤等組織中的含量亦有差別，目前關(guān)于檢測三者在血清中的濃度，用于早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防HDCP的發(fā)生的方法尚未應(yīng)用于臨床，重要是缺乏準確的診斷標準。從目前的研究狀況看，TGF-β1、Cyr61和CTGF在心血管疾病治療方面有可能存在新的潛在治療靶點。在HDCP的發(fā)病過程中，CTGF和Cyr61作為TGF-β1的下游介質(zhì)起作用,可以在研究疾病治療中作為特異性的靶位進行研究,研究開發(fā)能有效調(diào)控TGF-β1、Cyr61和CTGF表達的藥物,將會開創(chuàng)HDCP治療的新里程。

盡管“胎盤淺著床學說”是目前HDCP眾多病因假說中比較公認的學說，但是胎盤淺著床學說與腎素-血管緊張素系統(tǒng)失衡學說，基因遺傳學說等學說之間是否也存在密切的關(guān)系，單獨從某一方面研究三者與HDCP的發(fā)病關(guān)系是不全面的，爭取全方位多因素的深入分析研究妊娠期高血壓疾病的發(fā)病原因，從根本上做到早發(fā)現(xiàn)，早預(yù)防，早治療，提高患者的生存質(zhì)量，降低剖宮產(chǎn)率，減輕患者的經(jīng)濟負擔和精神負擔，降低孕產(chǎn)婦和圍產(chǎn)兒的發(fā)病率和病死率。

1 樂杰主編.婦產(chǎn)科學.第7版.北京:人民衛(wèi)生出版社，2008.92-93.

2 Austgulen R.Recent knowledge on mechanism underlying development of preeclampsia.Tidsskr Nor Laegeforen，2004，124:21-24.

3 Massague J.Receptors for the TGF-beta family.Cell，1992，69:1067-1070.

4 Dekker G.The partner’s role in the etiology of preeclampsia.J Reprod Immunoloy,2002,57:203-215.

5 O’Brien TP，Yang GP，Sanders L，et al.Expression of Cyr61，a growth factor inducible immediate-early gene.Mol Cell Biol，1990，10:3569-3577.

6 Jay P,Berge-Lefranc JL,Marsollier C,et al.The human growth factor-inducible immediate early gene,CYR61,maps to chromosome 1p.Oncogene,1997,14:1753-1757.

7 Wong M，Kolesnikova TV，Lau LF，et al.Cyr61，product of a growth factor-inducible Immediate-early gene，regulates chondrogenesis in mouse limb bud mesenchymal cells.Dev Biol，1997，192:492-508.

8 Gellhaus A,Schmidt M,Dunk C，et al.The circulating proangiogenic factors CYR61 (CCN1)and NOV(CCN3)are significantly decreased in placentae and sera of preeclamptic patients.Reprod Sci,2007,14:46-52.

9 Mo FE,Muntean AG,Chen CC,et al.CYR61(CCN1) is essential for placental development and vascular integrity.Mol Cell Bio,2002,22:8709-8720.

10 Ito Y,Aten J,Bende RJ,et al.Expression of connective tissue growth factor in human renal fibrosis.Kidney Int,1998,53:853-861.

11 Brigstock DR.The CCN family:a new stimulus package.J Endocrinol,2003,178:169-175.

12 Healy E,Hugh RB.Role of tubule epithelial cells in pathogenssis of tubulointerstitial fibrosis induced by glomerular disease.Curr Opin Nephrol Hypertens,1998,7:525.

13 Leask A,Abraham DJ.All in the CCN fam ily:essential matricellular signaling modulators emerge from the bunker.J Cell Sci,2006,119:4803-4810.

14 Holmes A,Abraham DJ,Sa S,et al.CTGF and SMADs,maintenance of scleroderma phenotype is independent of SMAD signaling.J Biol Chem,2001,276:10594-10601.

15 沈媛,曾耀英.轉(zhuǎn)化生長因子-β與妊娠高血壓綜合征.中國婦幼保健,2005,20:765.

16 岳秀云,張曦,崔世紅，等.子癇前期患者胎盤合體滋養(yǎng)細胞中Fas抗原及其配體、胎盤生長因子表達的研究.中華婦產(chǎn)科雜志,2005,40:320-322.

17 Chen Y,Du XY.Functional properties and intracellular signaling of CCN1/Cyr61.J Cell Biochem,2007,100:1337-1345.

18 Zhou D,Herrick DJ,Rosenbloom J,et al.Cyr61 mediates the expression of VEGF,αv-integrin,and α-actin genes through cytoskeletally based mechanotransduction mechanisms in bladder smooth muscle cells.Appl Physiol,2005,98:2344-2354.

19 蘇莉，刁振宇，胡婭莉，等.富含半胱氨酸61多克隆抗體的制備及其在子癇前期胎盤檢測中的作用.現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2009,9:1816-1819.

20 趙俊麗，李鵬飛，郭葳，等.Cyr61對外周血NK細胞的增殖和活性調(diào)節(jié).中國免疫學雜志，2010,26：997-1002.

21 Hishikawa K,Nakaki T,Fujii T.Connective tissue growth factor induces apoptosis via caspase 3 in cultured human aortic smooth muscle cells.Eur J Pharmacol,2000,392:19-22.

22 Oh SY,Song SE,Seo ES,et al.The expression of connective tissue growth factor in pregnancies complicated by severe preeclampsia or fetal growth restriction.Placenta,2009,30:981-987.

23 Gupta S,Clarkson MR,Duggan J.Connective tissue growth factor:potential role in glomerulosclerosis and tubulo interstitial fibrosis.Kidney Int,2000,58:1389-1399.

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.02.051

063000 河北省唐山市，河北聯(lián)合大學(趙智瑞)；河北省唐山市婦幼保健院(易建平、陳寶麗、李桂榮、王燕云、左金玲)；河北唐山開灤總醫(yī)院(宋海澄、牛建清、李宏芬)

陳寶麗，063000 河北省唐山市婦幼保健院；

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A

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2012-09-18)