子癇前期的基因遺傳學研究進展

陳英 綜述 葉偉萍 審校

(上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院產科，上海 200092)

子癇前期的基因遺傳學研究進展

陳英 綜述 葉偉萍 審校

(上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院產科，上海 200092)

子癇前期是妊娠期特有疾病，不僅影響妊娠期母兒安危，而且還對其存在遠期影響。引起子癇前期發(fā)生的重要因素包括免疫失衡、胎盤淺著床、氧化應激及血栓形成，而基因因子影響所有這些病理生理機制?；蜻z傳學方面的研究可能使子癇前期在表現(xiàn)出臨床癥狀前就能被識別到，明確子癇前期的基因學發(fā)病機制，可為疾病的預測、預防、治療提供新的方向和思路。

子癇前期；基因遺傳學；胎盤；全基因組連鎖篩查；全基因組關聯(lián)分析

子癇前期是導致母胎病死率和病殘率的主要原因之一，在所有妊娠的發(fā)生率發(fā)達國家為5%～7%，發(fā)展中國家更高，我國為9.4%[1]。我國妊娠期高血壓疾病診治指南(2015)[2]將其定義為：妊娠20周后出現(xiàn)收縮壓≥140 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)和(或)舒張壓≥90 mmHg，且伴有下列任一項：尿蛋白≥0.3 g/24 h，或尿蛋白/肌酐比值≥0.3，或隨機尿蛋白≥(+)；無蛋白尿但伴有以下任何一種器官或系統(tǒng)受累：心、肺、肝、腎等重要器官，或血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經系統(tǒng)的異常改變、胎盤-胎兒受到累及等。子癇前期不僅影響孕婦健康，而且影響胎兒的生長和發(fā)育；此外，它還可以對孕婦及其后代產生遠期影響。目前我們對基因遺傳學認識上的進步以及基因測序技術的不斷普及和發(fā)展，更利于人類基因組及其相關疾病發(fā)生機制的研究。很久之前子癇前期就被認為是與基因遺傳學相關的疾病，但其具體發(fā)病機制及直接相關致病基因至今仍未被發(fā)現(xiàn)。本綜述旨在論述子癇前期的基因遺傳學方面的研究進展。

1 子癇前期基因遺傳學研究基礎

子癇前期遺傳學研究是基于19世紀一系列以家族發(fā)病病例的研究，許多研究通過檢測早發(fā)型子癇前期患者血漿及組織樣本相關指標發(fā)現(xiàn)：子癇前期存在氧化應激反應，內皮系統(tǒng)蛋白質及前炎癥因子明顯減少，而且明確了其促發(fā)因素及繼發(fā)反應。鑒于這些研究結果，子癇前期的基因遺傳學研究也發(fā)現(xiàn)其基因型不會隨疾病的進展而改變[3]。Roberts等[4]提出，子癇前期可能的致病模式分為兩個階段，第一階段是胎盤灌注減少，第二階段是受精卵異常種植及胎盤血管重鑄異常。第二階段是母體對第一階段的反應引起，以廣泛的炎癥反應及母體內皮細胞功能失調為特征。子癇前期通常是由于血管不應激反應的功能喪失導致血管活化，繼而血管收縮、痙攣，引起血管內血流量明顯減少，液體通過毛細血管間隙進入間質。子癇前期被廣泛認為是由于母體動脈內皮功能失調、內皮依賴修復松弛的抵抗所導致；且現(xiàn)已公認子癇前期是胎盤源性的，但其如何引起內皮細胞功能失調的發(fā)病機制仍然未知。

2 子癇前期是一種復雜的遺傳性疾病

目前認為子癇前期是一種復雜的遺傳性疾病，不同基因位點的異常各自均有引起疾病發(fā)生的易感性。基于引起子癇前期病理改變的生物學研究，目前已有70種以上的易感基因被選擇進行研究。這些基因研究數(shù)據(jù)根據(jù)其不同病理生理機制被分為不同組別：血管活性蛋白、血栓形成傾向、低纖維蛋白溶解、氧化應激、脂代謝、內皮損傷、免疫遺傳學(見表1)[3，5]。

表1 決定子癇前期病理生理機制中的易感基因及其主要基因多態(tài)性

2.1 血栓級聯(lián)反應異常 胎盤血栓形成引起胎盤功能低下的風險增加，直接影響滋養(yǎng)細胞的生長與分化。子宮胎盤循環(huán)的建立是決定妊娠成功的關鍵。目前還不清楚：到底是子癇前期特征性的前凝集狀態(tài)導致子癇前期胎盤血栓形成還是子癇前期胎盤形成異常導致子癇前期。血栓形成因子亞甲基四氫葉酸還原酶、V因子萊頓變異、前凝血酶已經在許多備選基因研究中被提及。大多數(shù)研究提示其與子癇前期沒有關系，而其中兩項研究有大樣本Meta分析支持[3]。

2.2 內皮功能和血流動力學的調節(jié) 腎素-血管緊張素系統(tǒng)參與調節(jié)妊娠后腎臟及心血管功能改變，對于子癇前期的病理生理學改變也起重要作用。一項Meta分析[6]提示血管緊張肽原T等位基因(M235T)存在及ACE I/D多態(tài)性等位基因的缺失與子癇前期相關[7]。兒茶酚氧位甲基轉移酶(COMT)是一種在體內廣泛分布的、具有特殊功能的蛋白質，可催化兒茶酚胺第三位羥基甲基化并使其降解。Roten等[8]研究顯示，COMT基因rs4680、rs6269多態(tài)性位點與子癇前期的發(fā)病有關。內皮一氧化氮合成酶(eNOS)3對一氧化氮的生成非常重要，是血管舒張、血管重鑄的重要調節(jié)劑，子癇前期孕婦其活性降低[9]。有研究認為血管內皮生長因子(VEGF)通過調節(jié)內皮細胞功能和血管滲透從而引起子癇前期病理生理改變，研究顯示VEGF 405G＞C及936C＞T、634G/C等位基因與子癇前期相關[10]。可溶性fms-樣絡氨酸酶1(sFLT1)其位點在13q12，與VEGF密切綁定，避免VEGF及其受體(VEGFR1)結合，從而使VEGF生物學功能減弱。胎兒13-三體孕婦發(fā)生子癇前期概率升高，可能是由于13-三體的額外復制使其sFLT1的水平升高導致[11]。

2.3 氧化應激與脂代謝 氧化應激是子癇前期病理改變的一個中心環(huán)節(jié)。早孕胎盤形成與低氧微環(huán)境相關，可以保護胎兒DNA免受有害自由基的破壞。孕8～12周絨毛外滋養(yǎng)細胞侵入減少胎盤母體灌注，導致突然的氧化應激。正常妊娠由于抗氧化酶(包括谷胱甘肽過氧化酶、過氧化氫酶、各種不同形式的超氧化物歧化酶)表達而避免了氧化破壞。子癇前期孕婦胎盤的這些抗氧化酶表達減少，引起一系列級聯(lián)反應，導致胎盤形成異常；并且使有害的活性氧物質(ROS)不充分滅活，從而通過脂過氧化使內皮功能受損[3]。異常的脂類成分是子癇前期另一個重要特性，包括可能由于氧化應激導致的脂類過氧化反應增加。有研究表明，兩個主要的脂代謝調節(jié)因子脂蛋白脂肪酶(LPL)和載脂蛋白E(APOE)[12]在胎盤大量表達，其基因與子癇前期相關。LPLAsn291基因缺失及變異與血漿LPL活性降低、子癇前期血脂代謝障礙相關。

2.4 免疫遺傳學

2.4.1 辨認胎兒與母親基因相關性的貢獻 胎兒對于母體而言是半同種異體，母體對胎兒的免疫反應是決定妊娠結局的重要因素。首次妊娠發(fā)生子癇前期的風險升高提示免疫系統(tǒng)發(fā)生病理改變，胎兒及母體基因型的研究對于認識子癇前期遺傳學發(fā)病機制非常重要[3]。胎兒源性可以增加疾病的易感性。Skjaerven等[13]研究發(fā)現(xiàn)，因子癇前期出生的父親其子代該父親來源的胎兒基因具有較高概率決定子癇前期臨床表型。母體對入侵的滋養(yǎng)細胞過度、非典型的免疫反應可能是引起子癇前期胎盤期改變的原因，造成修復蛻膜化及胎盤形成的異常。于是，子癇前期就被認為是不同有機體基因不相容的疾病?；驅沟募僬f認為，來源父系的胎兒基因組成部分有利于最大程度轉運營養(yǎng)促進胎兒生長和發(fā)育；為對抗該作用，母系基因的功能卻是要限制這種轉運以確保母體的健康。胎兒基因被認為可引起母體血壓升高以提高子宮胎盤血流量，而母體基因作用卻相反。子癇前期孕婦內皮功能失調，也可解釋胎兒為通過子宮胎盤汲取更多營養(yǎng)而使母體血壓升高。因此在進行子癇前期基因研究時需同時檢測母體和胎兒基因型兩者關系失衡的試驗，解釋母體和胎兒基因與子癇前期相互關系。

2.4.2 殺傷免疫球蛋白樣受體與人類白細胞抗原 絨毛外滋養(yǎng)細胞表達主要組織相容性復合物分子受到不變的1b類分子、人白細胞抗原(HLA)-E、HLA-F、HLA-G、中度多態(tài)類Ia抗原HLA-C所限制。滋養(yǎng)細胞HLA-C與母體子宮自然殺傷細胞殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIR)的表達，它們之間的相互關系對于調節(jié)滋養(yǎng)細胞侵蝕及成功胎盤形成都相當重要。最基本的KIR單倍體A、B，兩者不同處是：KIR B單倍體在活化子宮自然殺傷細胞、刺激滋養(yǎng)細胞浸潤的必須細胞因子分泌的作用更強勁。胎兒HLA-C抗原也分為兩類，HLA-C1和HLA-C2，它們具有KIR單倍型不同的親和力。有證據(jù)提示一定的母體KIR/胎兒HLA-C復合物增加了胎盤形成異常導致子癇前期的風險[14]。

2.4.3 TNF和IL-10 TNF-α的過度減少與內皮激活相關，子癇前期孕婦血漿TNF-α水平顯著升高[15]。另外，TNF-α也與ROS生成及氧化劑介導的內皮損傷有關。最多的關于TNF-α基因的多態(tài)性的研究是308G＞A在啟動子區(qū)的過渡，它與TNF-α的生成增多有關，該多態(tài)性增加了子癇前期及其相關疾病如Ⅱ型糖尿病、冠狀動脈疾病、血脂代謝紊亂的風險[16]。然而，一項關于TNF-α基因的多態(tài)性的大樣本Meta分析卻提示子癇前期跟它無顯著相關性[17]。滋養(yǎng)細胞浸潤及螺旋動脈重鑄受IL-10的調節(jié)，IL-10增強滋養(yǎng)細胞的炎癥反應，減少血管重鑄，跟正常對照組相比，IL-10在子癇前期患者的胎盤表達處于低水平。IL-10等位基因C819T、C592A在子癇前期患者的檢出率明顯高于正常孕婦，而G1082A則無顯著區(qū)別[18]。但IL-10基因變異的一項大樣本研究卻沒有提示子癇前期跟它有顯著相關性[19]。

2.5 其他一些定位候選易感基因 近來的研究對于子癇前期相關基因分為三個亞型有了共識：(1)參與血管生成時血漿膜蛋白表達的基因；(2)參與活化的分裂素蛋白激酶信號的基因；(3)參與激素的生物合成及代謝的基因。環(huán)境因素，如心理應激和維生素D缺乏，也是參與調節(jié)、加重子癇前期疾病的高危因素，并決定于是否為低外顯率的基因變異導致疾病的表現(xiàn)型[3]。激活素受體(ACVR)2A候選易感基因位于2q22-23。ACVR2A作為細胞信號轉導蛋白的主要受體，對人類妊娠有重要調節(jié)作用。激活素A也被作為一個潛在的生物標志物進行研究，發(fā)現(xiàn)子癇前期孕婦激活素A外周循環(huán)水平增加。Yong等[20]研究了十個候選易感基因，有以下這些功能組：激活素/抑制素信號轉導基因-ACVR1(激活素受體1)，ACVR1C，ACVR2A，INHA(抑制素A)，INH；結構組成基因-COL4(IV型膠原)A1，COL4A2和M1家族氨基肽酶基因-ERAP1(內質網(wǎng)氨肽酶1)，ERAP2和LNPEP(亮氨酰半胱氨酸氨基肽酶)。這些易感基因可以鑒定AGT，IFNγ，IL-6，INHBA，SERPINE1，TGFB1和VEGFA與之相關的易感基因通路，其在子癇前期蛻膜組明顯改變，主導細胞凋亡和細胞信號轉導。因此，不同功能組的易感基因共享類似的下游途徑，這項研究有助于更好地了解這些易感基因如何主導在子癇前期的發(fā)展。子癇前期孕婦在染色體2p25聯(lián)動峰存在Rock2基因，這個基因編碼的Rho相關卷曲螺旋蛋白激酶2已被證明與原發(fā)性高血壓密切相關；Rock2在平滑肌細胞和動物模型中廣泛表達，對血管收縮有重要作用；胎盤合體滋養(yǎng)層細胞也發(fā)現(xiàn)有ROCK2的表達，而且在子癇前期患者其表達上調[21]。環(huán)氧化酶(COX)-2是炎癥反應中重要的可誘導同工酶，其產物前列腺素及血栓烷類物質則是重要的炎癥介質，對于子癇前期來說，在胎盤缺血、缺氧的情況下，這些介質可導致氧化應激和血管內皮細胞損傷，導致血管緊張素-2的敏感性增高，進而使血壓升高等一系列病理變化，因此，COX-2可能在子癇前期的病理生理過程中起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)G765C及A1195G等位基因多態(tài)性可降低子癇前期風險[22]。

3 目前子癇前期的基因遺傳學研究方法

以上我們可以發(fā)現(xiàn)，目前許多易感基因的相關研究結果的文獻報道存在爭議，可能是由于缺乏大規(guī)模、多中心的子癇前期的研究報道，樣本量相對偏少，使得研究缺乏一定的可信度。此外，基因與環(huán)境之間，包括種族、地域等因素，有著緊密的聯(lián)系，導致同一基因在不同文獻報道之間的結果存在爭議性，但這也可能與易感基因的研究方法相關。

3.1 全基因組篩選 全基因組篩選為尋找子癇前期的易感基因提供了一個無偏倚方法，而且對于目前子癇前期潛在的病理生理的理解也不受限制。全基因組連鎖篩查(GWLS)對于篩查單基因疾病的滲透變異已經非常成功，但這種方法對于復雜遺傳病微小變異的檢測還不夠強大。一些GWLS已在子癇前期有所表現(xiàn)，評估受影響的微衛(wèi)星等位基因的分離。這種方法只能識別較大的基因組區(qū)域，一般為幾十厘摩的大小，含有數(shù)百個基因，其中許多可能都是正常的。與子癇前期有顯著聯(lián)系的染色體2p13、2p25、9p13已有報道。提示連鎖也被描述在不同的位點上的染色體2q、9p、10q、11q、22q，令人失望的，這些位點在另一個GWLS并沒有被獨立復制，這五個GWLS的Meta分析提示子癇前期在幾個位點產生適度的聯(lián)動證據(jù)，但需注意的是：沒有足夠的數(shù)據(jù)是可用來作為結論性的結果[3]。

3.2 全基因組關聯(lián)分析(GWAS)GWAS是識別子癇前期易感基因的第二種無偏倚的方法，它不僅是對整個基因組的測序，而且可以利用分散在整個人類基因組的豐富的單核苷酸多態(tài)性。GWAS相關研究已經發(fā)現(xiàn)了超過2 000個與一些常見疾病(包括高血壓、冠狀動脈動脈疾病、2型糖尿病)相關的遺傳變異[3]，而這些疾病均可以增加發(fā)生子癇前期的風險。目前已有GWAS研究發(fā)現(xiàn)：在澳大利亞婦女中，位于抑制素β-B基因(INHBB)附近的三個單核苷酸多態(tài)性(SNPs)rs12711941 (T＞G)，rs7576192(A＞G)和rs7579169(T＞C)與子癇前期相關。在中國漢族婦女，攜帶CC基因型和單體型rs7579169 G-G-C的孕婦更傾向于發(fā)生子癇前期，尤其多見于晚發(fā)型子癇前期和經產婦[23]。

4 展 望

Founds等[24]研究發(fā)現(xiàn)在子癇前期發(fā)生6個月前就可以發(fā)現(xiàn)孕婦胎盤基因表達失調，確認胎盤因素參與這種疾病的發(fā)生，并且有望早期預知那些高風險婦女。希望GWAS研究和隨后更先進的測序技術將有助于發(fā)現(xiàn)額外的易感基因及生物標志物來提高我們對子癇前期病理生理學方面的理解，使子癇前期的預防、早期識別和個體化治療變得更為簡單。

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Research progress in genetics of pre-eclampsia.

CHEN Ying,YE Wei-ping.Department of Obstetrics,Xinhua Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University Shool of Medicine,Shanghai 200092,CHINA

Pre-eclampsia,a pregnancy-specific condition,not only affects the health of mother and baby during pregnancy,but also has long-term consequences.In this review,we discuss some key factors regarded as important in the development of pre-eclampsia,including immune maladaptation,inadequate placentation,oxidative stress,and thrombosis.Genetic factors influence all of these proposed pathophysiological mechanisms.Genetic research offers an attractive strategy for studying the pathogenesis of pre-eclampsia,as it avoids the ethical and practical difficulties of conducting basic science research during the preclinical phase of pre-eclampsia when the underlying pathological changes occur.Clarifying the pathogenesis of genetics of preeclampsia provide new direction and ideas for disease prediction,prevention and treatment.

Pre-eclampsia;Genetics;Placenta;Genome-wide linkage screens(GWLS);Genome-wide association screening(GWAS)

R714.24+5

A

1003—6350（2016）22—3719—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.22.036

2016-02-16)

葉偉萍。E-mail：hhfsh@sohu.com