葡萄胎印跡機制的研究進展

施佳艷 陳雄 梁小妍

葡萄胎，是一組來源于胎盤滋養(yǎng)細胞的疾病，屬于妊娠滋養(yǎng)細胞疾病(gestational trophoblastic disease，GTD)中的一種，為妊娠后胎盤絨毛滋養(yǎng)細胞增生、間質水腫，而形成大小不一的水泡，水泡間借蒂相連成串，形如葡萄，也稱水泡狀胎塊(hydatidiform mole，HM)，是一種病理性妊娠現(xiàn)象［1］。根據(jù)其組織病理學表現(xiàn)及遺傳來源的不同，分為完全性葡萄胎和部分性葡萄胎。

1 葡萄胎核型分析及分子遺傳學認識

多年以來，對于葡萄胎的細胞遺傳學研究已經積累了大量資料，對探討其發(fā)生有著重要的臨床價值和理論意義，本文將其總結如下。

完全性葡萄胎的染色體核型為二倍體，其染色體基因為父系來源，而線粒體DNA為母系來源［2］。其中90%為46XX(單精孤雄二倍體)，由一個單倍體精子(23X)在無核空卵中自身復制為2倍體(46，XX);10%為46XY(雙精孤雄二倍體)，為無核空卵與兩個單倍體精子(23X和23Y)受精而成［3］。近年來也發(fā)現(xiàn)有一類雙親來源的特殊類型BiCHM(biparental-CHM)，其與家族性復發(fā)性葡萄胎有關。

部分性葡萄胎的核型90%以上為三倍體，最常見的核型69XXY，其余為69XXX或69XYY，為一正常單倍體卵子和兩個正常單倍體精子受精，或一正常單倍體卵子(精子)和一個減數(shù)分裂缺陷的雙倍體精子(卵子)受精而成，多余的一套染色體來自父方。

據(jù)報道有15%～20%的完全性葡萄胎可能發(fā)生持續(xù)性滋養(yǎng)細胞疾病，在部分性葡萄胎此概率僅為4%～6%，完全性葡萄胎比部分性葡萄胎更易發(fā)展為持續(xù)性滋養(yǎng)細胞疾?。?，5］，可能是由于完全性葡萄胎不含有母體染色體而部分性葡萄胎含有父母雙方的染色體物質。由于完全性葡萄胎和部分性葡萄胎有不同預后，臨床上兩者的處理方式不同，準確區(qū)別完全性和部分性葡萄胎顯得尤為重要。目前最主要的是依靠病理組織學來診斷葡萄胎，但組織學診斷存在主觀性較強、重復性較差等問題，很多研究表明，即使經驗豐富的病理學家對于區(qū)分完全性葡萄胎和部分性葡萄胎也存在困難［6］，單純依賴形態(tài)學標準難以鑒別一些不典型病例［7］。一些形態(tài)學上不典型的完全性葡萄胎常常被誤診為部分性葡萄胎或自然流產［8］。近些年來，隨著血β-Hcg檢測的廣泛應用和超聲的發(fā)展，許多葡萄胎的診斷處理提前，多在早孕期間行清宮術，更加增加了病理組織學上的診斷難度。遺傳學診斷方法如限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)和聚合酶鏈反應(PCR)等具有科學性和客觀性，對葡萄胎的診斷、鑒別、發(fā)病機制的研究和預后的判斷具有重要意義，但由于這些方法耗費大和操作繁瑣，且不適合用于甲醛溶液固定、石蠟包埋組織上的研究，故尚不可能成為目前葡萄胎的常規(guī)診斷方法。

2 基因印跡的概述

基因印跡(gene impringting)也可稱為基因組印跡(genomic imprinting)，指的是某些基因呈不遵從孟德爾定律的親源性單等位基因表達，控制某表型的等位基因依親源(父源或母源)的不同而呈現(xiàn)親源性表達差異，其一等位基因不表達或表達極弱，具有這種差異表達現(xiàn)象的基因稱為印跡基因［9］。

McGrath等［10］進行的小鼠的單性生殖胚胎實驗中發(fā)現(xiàn)雙父系或雙母系的胚胎不能完成胚胎發(fā)育，提示父源和母源各自一套遺傳物質是正常胚胎發(fā)育所必需的，其在胚胎發(fā)育過程中作用不同，某些基因的正常表達必須依賴于來自特定親源的等位基因，表達異常則引起異常的胚胎發(fā)育或疾病。在完全性葡萄胎和畸胎瘤的研究中發(fā)現(xiàn)兩者分別為來自于父源和母源的單親二倍體(uniparental disomy，UPD)所形成的特殊腫瘤，其遺傳學特征分別為完全的父源性基因組或完全性的母源性基因組。

基因印跡現(xiàn)象是對孟德爾遺傳定律的補充和發(fā)展，在胚胎發(fā)育過程中起調控作用，是哺乳動物正常生長發(fā)育和行為的基礎，部分基因與神經發(fā)育和行為有關。有學者預測對于有基因印跡現(xiàn)象的種系因為可以通過對等位基因表達和沉默的變化作出相應的改變而更能夠對環(huán)境的變化做出相應反應［11］。

人體中印跡基因的總數(shù)有100～200個。Luedi等［12］預測，潛在的印跡基因可達600個。印跡基因多成簇出現(xiàn)，迄今已明確的印跡基因約有90個，較多位于染色體15q11～q13和11p15.5上。正常的印跡基因在功能上與胎兒和胎盤的發(fā)育、細胞分化及增殖以及精神行為等有關［13，14］，其在葡萄胎發(fā)生中的機制正引起越來越大的注意。

印跡基因可被兩類:一類是母方染色體印跡失活，父方染色體等位基因得到表達，稱為父源性印跡基因，如IGF2、PEG2、PEG10等;另一類是父方染色體印跡失活，而母方染色體等位基因得到表達，稱為母源性印跡基因，如 p57kip、IPL、H19和KCNQ1等。對于基因印跡的產生及控制機制，目前仍然未完全明確。印跡基因產生的表觀遺傳學途徑主要是DNA甲基化，即通過DNA富含CpG島的由親代來源決定的胞嘧啶甲基化作用而使雙親之一的等位基因失活［15］。DNA甲基化是一個穩(wěn)定的可遺傳、可逆轉的表觀遺傳修飾。印跡基因中有一些序列成分在兩個不同親本來源的等位基因中僅有一方是甲基化，這些序列稱為差異性甲基化區(qū)域(differentially methylated region，DMR)，決定了其控制基因是否表達，在基因印跡調節(jié)中起重要作用。

3 印跡基因與葡萄胎

隨著分子生物學的進展，研究發(fā)現(xiàn)異常的胚胎發(fā)育是因為一些單等位表達的基因也就是印跡基因功能缺失所造成的結果，葡萄胎這種不正常的妊娠中存在著基因印跡的紊亂。當基因印跡缺失或印跡錯誤導致印跡過程發(fā)生異常時，會引起胚胎不能著床、畸形、死胎以及一些遺傳性疾病。

父源和母源基因在胚胎正常發(fā)育過程中起不同作用。父源表達的基因與胚外組織的發(fā)育有關，傾向于促進胎兒的生長，而母源表達的基因則傾向于抑制胎兒的生長，兩者互補，從而可以防御滋養(yǎng)細胞疾病的發(fā)生。在葡萄胎的研究中發(fā)現(xiàn)存在著父源性基因的過度表達和母源性基因的表達缺失，從而進一步引起滋養(yǎng)細胞增殖。對于BiCHM的女性即使更換性伴侶后同樣發(fā)生反復性葡萄胎的這一現(xiàn)象，說明了完全性葡萄胎的發(fā)生是來自母方基因的缺陷［16，17］。目前為止，已有研究報道的與HM有關的印跡基因包括H19、IGF2、p57 kip、KCNQ1、IPL 等，多聚集在人染色體11p15.5。

H19基因和IGF2基因均定位于人類染色體11p15.5，且兩者緊密相連，這兩個基因交互影響。人H19全長3 kb，含5個外顯子，4個內含子，是迄今發(fā)現(xiàn)的惟一不表達蛋白質，而是在mRNA水平發(fā)揮作用的印跡基因［18］。H19基因為母源性表達，父源性沉默的印跡基因，已證實在人類胎盤和胚胎組織中高表達，出生后除心肌、骨骼肌、乳腺、子宮中存在表達外，大部分組織的表達受到抑制［19］。Walsh等［20］用原位雜交的方法檢測在完全性葡萄胎和絨癌組織中H19基因的表達，結果顯示H19在絨癌組織中的表達明顯低于完全性葡萄胎。Kim等［21］研究發(fā)現(xiàn)在葡萄胎向絨癌進展的過程中，H19基因表達水平亦呈現(xiàn)下降趨勢，提示H19的低表達與滋養(yǎng)細胞疾病進展有關，并可能作為抑癌基因調節(jié)其他印跡基因的表達。

IGF2基因是目前研究最多和最深入的印跡基因，于1993年在人類中首次發(fā)現(xiàn)，全長8.8 kb，共有9個外顯子，8個內含子，屬于癌基因，是父源表達、母源沉默的印跡基因［22］。IGF2基因是H19 RNA的一個作用靶基因［23］，H19通過作用于IGF2的上、下游順式作用元件而調控IGF2的表達，從而調節(jié)細胞增殖、胚胎發(fā)育和分化過程，同時可通過其自身RNA參與血管生成和轉移。在生理條件下IGF2對胚胎的生長發(fā)育發(fā)揮重要作用，而病理條件下能夠刺激腫瘤細胞的增殖，屬于癌基因。IGF2作為生長促進因子，在胎盤絨毛中的表達高于普通組織［24］。在葡萄胎向絨癌進展的過程中，IGF2基因表達水平與H19剛好相反，呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢［21］。提示H19和IGF2兩者表達的失衡在葡萄胎發(fā)生進展中可能有一定作用。

p57 kip定位于人類染色體11p15上，為母源表達的印跡基因。p57 kip基因組印跡缺失可能導致人類胚胎發(fā)育異常并參與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。Fukunaga［25］研究發(fā)現(xiàn)p57 kip在正常絨毛的細胞滋養(yǎng)層、絨毛基質細胞中高表達，而在DNA完全來自父方的完全性葡萄胎中不表達或少量表達;DNA來自父母雙方的部分性葡萄胎中的表達與正常絨毛相似。Merchant等［26］于2005年運用免疫組化技術研究發(fā)現(xiàn)p57 kip在完全性葡萄胎中為陰性表達，而在水腫性流產和部分性葡萄胎中為強陽性表達。Chen等［27］報道P57 kip在正常絨毛組織、水腫性流產絨毛、完全性葡萄胎和部分性葡萄胎中的表達有顯著差異。因此認為對于臨床上根據(jù)形態(tài)學難以客觀區(qū)別的完全性葡萄胎和部分性葡萄胎，P57 kip的免疫組化對于兩者鑒別診斷具有重要意義［28］，近年來已逐漸成為葡萄胎診斷的重要方法。

KCNQ1基因也定位于人類染色體11p15.5上，與p57 kip鄰近，是Wang等［29］于1996年用定位克隆首先克隆的一個基因，為母源印跡基因。Kato等［30］應用Western Bloting對12例葡萄胎進行分析，發(fā)現(xiàn)6例部分性葡萄胎為強陽性表達，而完全性葡萄胎表達極弱，KCNQ1蛋白表達量完全性葡萄胎明顯低于部分性葡萄胎。

IPL基因同樣定位于人類染色體11p15.5，為母源印跡基因。Saxena等［31］用免疫組化法檢測發(fā)現(xiàn)IPL在人類胎盤絨毛細胞滋養(yǎng)細胞中強陽性表達，在絨毛間質細胞和絨毛外滋養(yǎng)細胞表達較弱，在合體滋養(yǎng)細胞中陰性表達。IPL和p57 kip在人類染色體上連接緊密，且都是母源表達，它們的蛋白產物在絨毛細胞滋養(yǎng)細胞中同時表達。但與p57 kip不同，IPL在絨毛外滋養(yǎng)細胞和胎盤外組織中表達較弱。Thaker等［32］用免疫組化方法檢測IPL，發(fā)現(xiàn)其與p57 kip相似，在部分性葡萄胎中表達而完全性葡萄胎中無表達。Kato等［33］分析30例經DNA倍型分析證實的葡萄胎，發(fā)現(xiàn)IPL在10例部分性葡萄胎中強表達，而20例完全性葡萄胎中表達極弱或缺失。因在絨毛外滋養(yǎng)細胞和絨毛間質細胞中仍有p57 kip表達而缺乏IPL表達，提示用免疫組化方法檢測IPL在葡萄胎的鑒別診斷中可能比p57 kip的檢測更有意義。

基因組印跡的發(fā)現(xiàn)是對孟德爾遺傳定律的重大發(fā)展，隨著研究的進展，人們對印跡基因的認識水平已有明顯的提高，證實印跡基因在葡萄胎的發(fā)生發(fā)展中有一定作用，但目前的研究尚處于初始階段，有許多細節(jié)有待揭示，希望能夠隨著分子生物學研究的深入以及不斷更新的實驗室技術，從多角度、多方面水平更好的理解和揭示葡萄胎的發(fā)生機制及其預后的影響因素，尋找能方便簡潔的診斷葡萄胎的生物學標志，從而指導對葡萄胎的預防、診斷和治療。

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