SDF-1/CXCR4與妊娠期高血壓疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

朱小華，羅新

妊娠期高血壓疾?。╤ypertensive disorder complicating pregnancy，HDCP）嚴(yán)重影響母嬰健康，目前尚不能完全闡明HDCP的病因和發(fā)病機(jī)制。研究證明，滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)子宮內(nèi)膜及螺旋動(dòng)脈侵襲不良導(dǎo)致胎盤淺著床與HDCP的發(fā)生有重要關(guān)系[1]。近年HDCP與趨化因子的關(guān)系引起了越來越多的關(guān)注，趨化因子是對(duì)某些細(xì)胞具有定向趨化作用的小分子蛋白質(zhì)。基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（SDF-1）是一種趨化蛋白，主要由基質(zhì)細(xì)胞和骨髓細(xì)胞分泌，具有持續(xù)表達(dá)性，在紅細(xì)胞的生成、發(fā)育過程和免疫系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用，廣泛表達(dá)于多種干細(xì)胞如CD34+造血干細(xì)胞、肝臟干細(xì)胞等，以及一些成熟體細(xì)胞如血管內(nèi)皮細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞等。近年研究發(fā)現(xiàn)SDF-1/CXC族趨化因子受體4（CXCR4）在HDCP的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用[2]。就其研究進(jìn)展綜述如下。

1 SDF-1及其受體CXCR4的結(jié)構(gòu)與功能

SDF-1屬于CXC類趨化因子，最早是從骨髓的基質(zhì)細(xì)胞中分離出來，SDF-1在人體內(nèi)的編碼序列位于人染色體10q11.1，開放編碼270 bp，編碼89個(gè)氨基酸殘基。人體內(nèi)SDF-1的存在形式主要分為SDF-1α和SDF-1β 2種，其調(diào)節(jié)表達(dá)方式和功能結(jié)構(gòu)十分相似，由3條反向平行的鏈構(gòu)成了SDF-1立體結(jié)構(gòu)，外面有螺旋環(huán)繞，其中以SDF-1為主，但兩者的二級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)沒有明顯改變。趨化因子是可以激活和吸引白細(xì)胞的小分子蛋白質(zhì)，各個(gè)亞類的一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，共有4個(gè)亞類：①C亞類，僅有1對(duì)二硫鍵；②CX3C亞類，間隔3個(gè)氨基酸；③CC亞類，2對(duì)二硫鍵間沒有其他氨基酸間隔；④CXC亞類，間隔1個(gè)氨基酸。

CXCR4屬于CXC亞類趨化因子受體，分子質(zhì)量為48 ku。因其序列與其他CXC亞類趨化因子受體基因相似而取名為CXCR4，是SDF-1的唯一受體。其編碼基因具有高度保守性，位于人類染色體2q21，由352個(gè)氨基酸組成。目前已知CXCR4的氨基端是由7個(gè)位于細(xì)胞膜外疏水跨膜的α螺旋環(huán)繞結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在細(xì)胞內(nèi)外可形成3個(gè)環(huán)鏈，SDF-1主要與蛋白受體的氨基端結(jié)合，CXCR4位于胞外的第3環(huán)鏈可輔助配體與受體氨基端結(jié)合，SDF-1與CXCR4形成復(fù)合物的穩(wěn)定性與G蛋白和位于胞內(nèi)的第2環(huán)鏈偶聯(lián)有關(guān)。CXCR4主要表達(dá)于發(fā)育階段的腦和心臟的內(nèi)皮細(xì)胞、白細(xì)胞、單核細(xì)胞和血管內(nèi)皮祖細(xì)胞，同時(shí)存在于胞質(zhì)內(nèi)和細(xì)胞表面。嗜中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞是CXCR4的主要功能表達(dá)載體。

當(dāng)CXCR4的氨基端結(jié)合SDF-1后既可發(fā)生二聚化而形成SDF-1/CXCR4生物軸，在細(xì)胞內(nèi)可通過促進(jìn)CXCR4的空間構(gòu)象改變等機(jī)制進(jìn)而激活多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而完成相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，影響細(xì)胞的生物學(xué)行為。SDF-1/CXCR4軸的主要功能有：①調(diào)控造血干細(xì)胞遷移及歸巢；②介導(dǎo)免疫炎性反應(yīng)；③介導(dǎo)人類免疫缺陷病毒（HIV）感染；④參與胚胎發(fā)育過程；⑤促進(jìn)血管生成，參與惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移過程。

2 SDF-1/CXCR4與血管重鑄及細(xì)胞黏附

SDF-1/CXCR4會(huì)加速血管生成，增加血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達(dá)，同時(shí)會(huì)降低胎盤中絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡[3]。絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)子宮內(nèi)膜和基層的正常侵襲是保證妊娠順利進(jìn)行的前提，其通過侵襲螺旋小動(dòng)脈肌層和彈性纖維層導(dǎo)致血管重鑄，逐步為胎兒創(chuàng)造一個(gè)高容低阻的血流環(huán)境。SDF-1/CXCR4通過分泌VEGF及堿性成纖維細(xì)胞生長因子而對(duì)其自分泌信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而參與血管的重鑄過程。相比正常妊娠者，子癇前期者中VEGF的分泌量會(huì)顯著下降[4]。子癇前期的臨床表現(xiàn)是內(nèi)皮細(xì)胞功能異常的直接結(jié)果，血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能異常是子癇前期的基本病理變化，高水平的VEGF-1可溶性受體可降低循環(huán)中的VEGF[5]。SDF-1/CXCR4在滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲和子宮螺旋動(dòng)脈的重鑄過程中，導(dǎo)致不良的血管形成是HDCP發(fā)病的關(guān)鍵病因，另一原因可能是引起細(xì)胞抗凋亡能力的異常。在體外培養(yǎng)系統(tǒng)中SDF-1/CXCR4通過激活抗凋亡途徑，從而對(duì)滋養(yǎng)細(xì)胞的存活起到重要作用[3]。

SDF-1對(duì)CXCR4具有顯著趨化作用，當(dāng)SDF-1的濃度為10 μg/L時(shí)，絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力最強(qiáng)。黏附性是細(xì)胞實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移的一個(gè)重要條件，在人重組SDF-1存在的情況下，骨肉瘤細(xì)胞向內(nèi)皮細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞移動(dòng)的黏附能力明顯提高，使用RNA干擾技術(shù)干擾CXCR4或抗CXCR4抗體則會(huì)導(dǎo)致骨肉瘤細(xì)胞的黏附能力下降[6]。用SDF-1處理過的前列腺癌細(xì)胞的黏附性要明顯增加[7]。SDF-1/CXCR4的相互作用是通過調(diào)控細(xì)胞表面其他黏附分子的表達(dá)活性來影響癌細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附能力，從而影響細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[8]。SDF-1/CXCR4能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞株發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)，SDF-1/CXCR4在腫瘤的遷移和新生血管建立的過程中起重要作用[3]。

3 SDF-1/CXCR4在HDCP中的表達(dá)

Kim等[3]利用聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)、逆轉(zhuǎn)錄PCR（RT-PCR）技術(shù)和免疫組化技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，相比正常妊娠者，子癇前期患者胎盤床中SDF-1/CXCR4的表達(dá)量顯著下降，因此SDF-1/CXCR4在胎盤床中的表達(dá)可能與子癇前期的病情發(fā)展存在相關(guān)性。Hwang等[9]發(fā)現(xiàn)，相比正常妊娠女性的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞，在子癇前期患者的蛻膜中提取出的蛻膜間充質(zhì)干細(xì)胞表面的SDF-1/CXCR4的表達(dá)量顯著下降。這意味著SDF-1/CXCR4在胎盤的形成中起了重要作用。在HDCP的病理妊娠中，胎盤床中SDF-1/CXCR4含量的下降可能是發(fā)病的決定因素。

妊娠早期的人絨毛組織中CXCR4和CXCR6普遍高表達(dá)，滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力可能主要受CXCR4、CXCR6及其配體的調(diào)控，但僅有CXCR4在整個(gè)妊娠期均表達(dá)[10]。SDF-1/CXCR4在胚胎發(fā)育、器官發(fā)生及修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。滋養(yǎng)細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞很相似，但是僅局限于妊娠早期的子宮并有嚴(yán)格的時(shí)空限制，而母胎界面的趨化因子及其受體在調(diào)控其浸潤和分化中發(fā)揮了重要的作用[11]。SDF-1/CXCR4可能參與了蛻膜免疫活性細(xì)胞的募集和母胎界面免疫環(huán)境的調(diào)控，最終使得妊娠順利進(jìn)行。Ma等[12]在1998年報(bào)道，當(dāng)將小鼠胚胎中SDF-1或CXCR4基因敲除后，小鼠會(huì)出現(xiàn)心臟室間隔缺損、小腦發(fā)育異常、骨髓造血細(xì)胞集群受損和腸道血管的發(fā)育異常等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致胎鼠死亡或出生后生存期明顯縮短。上述研究提示SDF-1/CXCR4可能為了解HDCP的潛在靶點(diǎn)提供了更多新的臨床思路。

細(xì)胞因子在蛻膜的侵襲中起著十分重要的作用。血管平滑肌祖細(xì)胞從骨髓向血管募集的過程主要受趨化因子的調(diào)節(jié)，其中SDF-1/CXCR4則直接介導(dǎo)參與新生內(nèi)膜的形成[13]。SDF-1與CXCR4的結(jié)合是發(fā)揮其各種生物學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)。由此可知SDF-1可能在滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和遷移中起了重要的作用。妊娠早期的絨毛組織通過自分泌方式表達(dá)有功能活性的CXCR4和SDF-1來刺激絨毛細(xì)胞增殖及分化，介導(dǎo)免疫細(xì)胞活化、遷移和募集[14]。在圍著床期，免疫細(xì)胞約占蛻膜總細(xì)胞的40%，其中約70%是細(xì)胞表面分化抗原16-自然殺傷（CD16-NK）細(xì)胞，目前認(rèn)為CD16-NK細(xì)胞可能也在蛻膜的生長、分化和侵襲中起著重要作用。妊娠早期的滋養(yǎng)細(xì)胞通過自分泌方式分泌SDF-1和CXCR4，SDF-1通過旁分泌方式使CD16-NK細(xì)胞被特異性地招募到蛻膜內(nèi)。這些研究提示SDF-1/CXCR4在蛻膜免疫、調(diào)控母胎界面的免疫環(huán)境中有重要意義，最終使妊娠順利進(jìn)行。Hernández-López等[15]證明 SDF-1 對(duì)人早期胸腺細(xì)胞的生長分化具有促進(jìn)作用，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)雙陰性T細(xì)胞向雙陽性T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化；SDF-1還能增加T細(xì)胞對(duì)抗原的敏感性，促進(jìn)T細(xì)胞活化。此外SDF-1/CXCR4還參加機(jī)體T細(xì)胞、漿細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、成熟B細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等多種與免疫相關(guān)細(xì)胞的活化和運(yùn)動(dòng)，由此可見SDF-1/CXCR4與機(jī)體的免疫功能有著密切的關(guān)系，而這種來自于細(xì)胞免疫的改變又與HDCP的發(fā)生發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。

4 SDF-1/CXCR4與HDCP的發(fā)病機(jī)制

目前關(guān)于SDF-1和CXCR4對(duì)HDCP影響的研究尚處于初級(jí)階段，其作用及機(jī)制有待于系統(tǒng)研究來證實(shí)。CXCR4及其配體調(diào)控著妊娠早期人絨毛組織中滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲性[16]。滋養(yǎng)細(xì)胞在絨毛定植處獲得CXCR4，進(jìn)一步分化為具有侵襲性表型的滋養(yǎng)細(xì)胞。蛻膜基質(zhì)血管表達(dá)SDF-1，SDF-1在血管周圍形成高濃度梯度后可誘導(dǎo)高表達(dá)CXCR4的絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲至蛻膜血管局部[17]。同時(shí)SDF-1對(duì)CXCR4的趨化作用還可誘導(dǎo)表達(dá)CXCR4的絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞向母體蛻膜組織中表達(dá)SDF-1的細(xì)胞靠近，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲性與SDF-1的濃度呈正相關(guān)[18]。侵襲性滋養(yǎng)細(xì)胞在整個(gè)妊娠期絨毛組織中均有CXCR4和SDF-1的表達(dá)，由此可推測CXCR4和SDF-1表達(dá)量的改變與妊娠中后期出現(xiàn)的HDCP的病理改變可能密不可分。

研究顯示SDF-1和CXCR4的表達(dá)或功能的改變可能與特殊的妊娠疾病有關(guān)。對(duì)妊娠期高血壓、輕度子癇前期和重度子癇前期孕婦分娩后的胎盤組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，各組SDF-1和CXCR4均有表達(dá)，且胎盤中SDF-1和CXCR4的表達(dá)均逐漸下降，說明隨著SDF-1、CXCR4陽性滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)量的下降也會(huì)引起浸潤力逐漸下降。浸潤力的減弱可能導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)蛻膜的浸潤不良，影響蛻膜層子宮螺旋動(dòng)脈重鑄[19]。在妊娠期高血壓和輕度子癇前期組中發(fā)現(xiàn)絨毛膜內(nèi)SDF-1陽性滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)蛻膜細(xì)胞仍有侵襲能力，但在重度子癇前期組卻發(fā)現(xiàn)這種侵襲性減弱得很明顯，這種變化很可能成為病情明顯加重的誘因[20]。在HDCP中約半數(shù)的胎盤蛻膜板螺旋動(dòng)脈血管內(nèi)沒有滋養(yǎng)細(xì)胞的浸潤。對(duì)比正常孕婦與子癇前期孕婦的胎盤組織，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：正常蛻膜組正常滋養(yǎng)細(xì)胞的數(shù)量明顯高于子癇前期組，其差異在子宮肌層最明顯，子癇前期組卻沒有發(fā)現(xiàn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵入到子宮螺旋動(dòng)脈中[18]。由此可知隨著病情的進(jìn)一步發(fā)展，反映在病理上的改變主要是滋養(yǎng)細(xì)胞侵入胎盤組織的密度會(huì)逐漸下降。

5 結(jié)語

綜上所述，SDF-1和CXCR4在胎盤絨毛組織中表達(dá)降低可能與滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲力下降、血管重鑄異常所致的HDCP關(guān)系密切，SDF-1/CXCR4生物軸在HDCP的發(fā)生發(fā)展過程中的作用已成為當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。關(guān)于HDCP仍有大量問題亟待闡明，除目前已知的滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)胎盤組織的浸潤會(huì)越來越表淺、侵入的密度也會(huì)逐漸下降的機(jī)制外，是否還有其他信號(hào)誘導(dǎo)了HDCP加重的演變，SDF-1/CXCR4是否具有其他的免疫調(diào)控作用，還需要通過大量體外及體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)深入研究才能了解其具體效應(yīng)，進(jìn)而為臨床預(yù)防HDCP發(fā)生提供理論依據(jù)。隨著對(duì)SDF-1/CXCR4的結(jié)構(gòu)、功能、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及抑制劑研究的不斷深入，從分子水平了解HDCP的發(fā)病機(jī)制和病因，將會(huì)對(duì)HDCP的防治起到一定的作用。

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