胎盤氧化應(yīng)激及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控研究進(jìn)展

■徐建雄 羅 振

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

2013年數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)母豬的繁殖性能，如分娩率、年產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)等均明顯低于歐美水平[1]。在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，動(dòng)物的繁殖性能直接決定了養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而胚胎期的死亡是動(dòng)物產(chǎn)仔數(shù)低的主要因素，嚴(yán)重影響動(dòng)物繁殖性能和養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，妊娠期的動(dòng)物健康是胎兒存活和發(fā)育的最關(guān)鍵時(shí)期。而哺乳動(dòng)物的胎盤作為連接母體和胎兒的橋梁，它不僅轉(zhuǎn)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、排泄廢物、還能分泌固醇類激素，為胎兒提供免疫物質(zhì)等。胎盤的發(fā)育和功能的完整是保障胎兒正常生長(zhǎng)的前提條件[2]。事實(shí)上，在許多物種中，胎兒的出生重與胎盤重量呈現(xiàn)正相關(guān)，胎盤可以作為衡量胎兒在母體內(nèi)生長(zhǎng)能力的指標(biāo)之一[3]。胎盤組織常被作為評(píng)估母體與胎兒健康狀況的生物標(biāo)本[4]。

胎盤，通常是指尿囊-絨毛膜和子宮黏膜發(fā)生聯(lián)系所形成的一種暫時(shí)性構(gòu)造。由兩部分組成，尿囊-絨毛膜的絨毛部分為胎兒胎盤，子宮黏膜部分為母體胎盤[5]。正常的胎盤形成和發(fā)育有利于胎兒的生長(zhǎng)，胎盤的功能不足是影響疾病發(fā)生的主要原因之一，比如自然流產(chǎn)、IUGR等。影響胎盤發(fā)育和功能的因素很多，包括營(yíng)養(yǎng)、應(yīng)激和疾病等。而近年來，關(guān)于氧化應(yīng)激對(duì)胎盤的結(jié)構(gòu)和功能影響的報(bào)道越來越受到關(guān)注。

1 氧化應(yīng)激與胎盤

活性氧（ROS）是生物體內(nèi)小的、高活性的自由基。主要來源于線粒體呼吸鏈、NADPH氧化酶和黃嘌呤氧化酶等。在正常生理?xiàng)l件下，它能作為細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子發(fā)揮作用。ROS主要包括：超氧陰離子（·O2-）、過氧化物、羥自由基（·OH）等。體內(nèi)最常見的是超氧陰離子（·O2-），線粒體為其主要來源。據(jù)報(bào)道，線粒體呼吸鏈轉(zhuǎn)移電子并不是完全高效的，有2%的氧消耗轉(zhuǎn)化成超氧陰離子（·O2-）而不是生成水[6]。而機(jī)體的抗氧化物質(zhì)，根據(jù)其定位可分為三類：①第一類是血漿抗氧化物質(zhì)，如維生素C、膽紅素等；②第二類是細(xì)胞膜抗氧化物質(zhì)，如維生素E；③第三類是細(xì)胞內(nèi)抗氧化物質(zhì)，如SOD、GSH-Px、CAT等。研究報(bào)道，妊娠前三個(gè)月胎盤處在低氧環(huán)境中，而從妊娠10～12周時(shí)，母胎血液循環(huán)建立，高氧環(huán)境引發(fā)胎盤ROS產(chǎn)生，打破了胎盤的抗氧化-促氧化平衡，發(fā)生氧化應(yīng)激[7-8]。Jauniaux等（2000）[9]證明，在懷孕第8～9周時(shí)，人胎盤合胞體滋養(yǎng)層中熱激蛋白HSP70和硝基酪氨酸（氧化應(yīng)激指標(biāo)）顯著增加，電鏡發(fā)現(xiàn)線粒體嵴重新分布。表明胎盤血液循環(huán)建立初期，發(fā)生了顯著的氧化應(yīng)激。因此，可以推測(cè)胎盤氧化應(yīng)激，一方面可能促進(jìn)胎盤細(xì)胞分化，同時(shí)也可能是導(dǎo)致胎盤疾病的病理因子。Hung等（2001）[10]在子癇前期孕婦胎盤上皮和血管平滑肌及合胞體滋養(yǎng)層中發(fā)現(xiàn)了熱激蛋白HSP72，ROS水平顯著升高[11]，證實(shí)了病理胎盤組織存在嚴(yán)重的氧化應(yīng)激。ROS誘導(dǎo)的胎盤及大分子脂質(zhì)、蛋白質(zhì)損傷超過機(jī)體的自我調(diào)控能力時(shí)，將導(dǎo)致妊娠并發(fā)癥，如流產(chǎn)、早產(chǎn)、子宮內(nèi)生長(zhǎng)停滯及子癇癥等的發(fā)生，影響胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育和健康[12]。

胎盤氧化應(yīng)激誘導(dǎo)胎盤結(jié)構(gòu)和功能的改變與細(xì)胞分化、增生、凋亡等基因和蛋白的表達(dá)改變相關(guān)[13]。因此，本文主要圍繞胎盤氧化應(yīng)激與血管發(fā)生、凋亡、自噬、轉(zhuǎn)運(yùn)能力四個(gè)方面及從營(yíng)養(yǎng)添加抗氧化劑的角度對(duì)畜牧生產(chǎn)的影響來介紹氧化應(yīng)激對(duì)胎盤結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

2 胎盤氧化應(yīng)激與結(jié)構(gòu)

2.1 胎盤氧化應(yīng)激與血管發(fā)生（血流量）

胎盤的血管形成對(duì)胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。它能夠提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣及血流供給，是保證胎盤行使正常功能的基礎(chǔ)。研究表明，胎盤、胎兒重量和胎盤血流量之間存在顯著正相關(guān)性[14]。血管形成主要包括血管發(fā)生vasculogenesis和angiogenesis。Vasculogenesis過程主要是從前體細(xì)胞中重新形成血管壁，而angiogenesis則是從已經(jīng)存在的血管中產(chǎn)生新的血管壁[15]。一些基因和蛋白被認(rèn)為參與調(diào)節(jié)血管發(fā)生。事實(shí)上，體內(nèi)的這些因子可以分為兩類，促血管生成因子如VEGF和PIGF；抗血管生成因子如endoglin（sEng）和sFlt-1等。VEGF家族包括7種蛋白質(zhì)，從VEGF-A到VEGF-F和胎盤生長(zhǎng)因子（PIGF）7種[16]。VEGF的減少可使血管內(nèi)膜完整性受損，內(nèi)皮細(xì)胞增殖能力減弱，胎盤血管生成和血流減少，進(jìn)一步加重內(nèi)膜損害，引起小動(dòng)脈痙攣[17]。研究表明，抗血管因子sEng來自于合胞體滋養(yǎng)層，在先兆子癇血液中增加，而促血管因子PIGF卻顯著降低。原因是抗血管生成因子sFlt-1能失活VEGF，導(dǎo)致上皮功能失調(diào)[18]。胎盤發(fā)育初期氧氣濃度較低，這有利于血管發(fā)生（vasculogenesis和angiogenesis），研究表明，當(dāng)母源貧血時(shí)，胎盤氧氣的濃度比正常更低，而血管形成線(hemangiogenic cords)量增加。另外，超聲結(jié)果顯示，胎盤外周絨毛氧氣濃度要高于中心絨毛，而比較胎盤中心和外周區(qū)域的絨毛時(shí)發(fā)現(xiàn)，外周絨毛要么血管很少，要么是降解的毛細(xì)血管。表明，高氧作用效果相反。提示，氧的濃度能作為主要調(diào)節(jié)因子調(diào)控血管生成因子VEGF和PIGF的表達(dá)[17]。研究發(fā)現(xiàn)，低氧能夠刺激產(chǎn)生ROS，導(dǎo)致HIF-1α積累，從而增加VEGF mRNA的表達(dá)。產(chǎn)生的VEGF能夠繼續(xù)誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS，進(jìn)而增加HIF-1和VEGF蛋白表達(dá)，構(gòu)成了ROS對(duì)血管重塑和血管發(fā)生的一種前饋機(jī)制[19]。

胎盤氧化應(yīng)激，導(dǎo)致浸潤(rùn)能力異常和子宮螺旋小動(dòng)脈重鑄障礙，胎盤血管功能異常和內(nèi)皮細(xì)胞損傷，是近年來對(duì)胎盤氧化應(yīng)激學(xué)說的里程碑性的拓展[20]。NO作為一種血管舒張和抗血凝因子，能維持血管張力來增加子宮胎盤血流量。同時(shí)，它還能夠通過降低黏附分子（如ICAM-1、E-selectin）的表達(dá)降低炎癥反應(yīng)[21]。血管功能失調(diào)的原因推測(cè)可能是：一方面，機(jī)體產(chǎn)生大量的超氧根離子（·O2-）能夠減少NO的生物活性。另一方面，NO和·O2-反應(yīng)生成過氧亞硝酸鹽，它是一種強(qiáng)有力的促氧化劑，能夠直接抑制線粒體呼吸鏈，氧化蛋白質(zhì)巰基，硝化芳香族氨基酸和斷裂DNA鏈，對(duì)血管上皮直接作用[8]。有研究報(bào)道，在子癇和妊娠糖尿病的子宮胎盤血管和胎盤絨毛間質(zhì)中有硝基酪氨酸的表達(dá)，表明過氧亞硝酸的形成可能參與了這種病理的改變[22]。

2.2 胎盤內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡（I型程序化死亡）可在一系列生理和病理?xiàng)l件下出現(xiàn)，是維持機(jī)體生理機(jī)能和穩(wěn)定的一種調(diào)節(jié)機(jī)制。細(xì)胞凋亡具有獨(dú)特的形態(tài)學(xué)和生化學(xué)特征。早期凋亡時(shí)，在光鏡下可見細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)濃縮和凋亡小體，細(xì)胞體積變小，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器濃縮。HE染色凋亡細(xì)胞呈現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞或者細(xì)胞聚集的圓形或者橢圓形，濃紫色的染色體片段[23]。凋亡細(xì)胞經(jīng)歷一系列過程，如細(xì)胞膜出泡，細(xì)胞質(zhì)濃縮，被凋亡小體包裹，隨后被相鄰近的巨噬細(xì)胞識(shí)別和吞噬。同時(shí)，細(xì)胞凋亡是一個(gè)復(fù)雜的耗能過程，需要多種基因和蛋白質(zhì)的參與。一般來說，觸發(fā)凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可以分為死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑[24]。我們先前的研究表明，斷奶應(yīng)激能誘導(dǎo)機(jī)體氧化應(yīng)激，通過激活腸細(xì)胞的死亡受體途徑和線粒體途徑而增加凋亡[25]。近年來，胎盤內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡在胎盤疾病方面的調(diào)控越來越受到關(guān)注。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要功能包括蛋白質(zhì)翻譯后修飾、折疊和組裝新合成的分泌蛋白及調(diào)節(jié)鈣離子平衡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是一種重要的細(xì)胞自我防御機(jī)制，主要通過激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）來維持細(xì)胞存活和正常的功能。UPR主要包括3種調(diào)控途徑：①通過減少蛋白質(zhì)翻譯，從而減少進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的蛋白質(zhì)，這一步主要涉及激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激酶PERK，磷酸化下游真核翻譯起始因子eIF2α，阻止Met-tRNA與核糖體結(jié)合，調(diào)節(jié)翻譯起始；②第二條通路是通過增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶蛋白GPR78和GPR94，及折疊酶如蛋白二硫化異構(gòu)酶、肽基脯氨酸異構(gòu)酶等的表達(dá)，激活下游轉(zhuǎn)錄因子ATF6，調(diào)節(jié)膜內(nèi)蛋白質(zhì)水解；③第三條是通過Ire1通路，Ire1包含核酸內(nèi)切酶，能剪切前體XBP-1mRNA，形成41 kDa的XBP-1蛋白，來降解錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)[26]。Yung等（2008）[26]首次報(bào)道，IUGR胎盤中磷酸化eIF2α和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白表達(dá)增加，表明胎盤蛋白質(zhì)合成抑制和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能是導(dǎo)致IUGR的病因之一。Fu等（2015）[27]在早期和晚期先兆子癇病人胎盤中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)PERK、GPR78、ATF6、eIF2a、CHOP及凋亡酶caspase12的mRNA和蛋白表達(dá)顯著增加。同時(shí)，電鏡結(jié)果顯示，先兆子癇和IUGR胎盤內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)學(xué)發(fā)生了顯著改變[28]，合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞凋亡明顯增加[29]。提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的胎盤凋亡是先兆子癇和IUGR疾病發(fā)生的機(jī)理之一。

2.3 胎盤氧化應(yīng)激與自噬

自噬（II型程序化死亡），生理學(xué)上是細(xì)胞器發(fā)生，蛋白質(zhì)合成和清除之間的平衡，屬于機(jī)體的一種自我保護(hù)機(jī)制。自噬主要的生理功能是能夠?qū)|(zhì)中的大分子物質(zhì)和一些損壞的細(xì)胞器通過溶酶體途徑降解，實(shí)現(xiàn)能量的再循環(huán)，以維持細(xì)胞自身的穩(wěn)定[30]。自噬機(jī)制分為三種：大自噬（macroautophagy），小自噬（microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone-mediated autophagy)。目前研究最充分的是大自噬。大自噬主要過程包括形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡包裹形成自體吞噬體，自體吞噬體與溶酶體（lysosomes）融合，在酸性水解酶的調(diào)節(jié)下，細(xì)胞成分被降解為小分子物質(zhì)，再釋放到細(xì)胞質(zhì)重新利用[31]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)35種自噬相關(guān)基因（Autophagy-related gene，Atg）和50多種溶酶體水解酶在自噬形成的不同階段中發(fā)揮作用[32]。Scherz-Shouval等（2007）[33]首次報(bào)道證明了，營(yíng)養(yǎng)缺乏誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS，能作為信號(hào)分子通過增加Atg4的表達(dá)而增加自噬，提供了氧化還原調(diào)節(jié)自噬的分子機(jī)制。同時(shí)，在心肌缺氧再灌注的條件下，自體吞噬體和自溶酶體顯著增加，而添加抗氧化劑能顯著改善自噬通量，表明氧化應(yīng)激在自噬形成過程中發(fā)揮重要作用[34]。

而近幾年關(guān)于胎盤自噬的研究才開始報(bào)道。Signorelli等（2011）[35]在正常人的末期胎盤中檢測(cè)到自噬蛋白的表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)其受到胎兒臍動(dòng)脈葡萄糖濃度的影響。而Hung等(2012)[36]在IUGR胎盤的滋養(yǎng)層細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)蛋白LC3B-II、beclin-1和 damage-regulated autophagy modulator（DRAM）的表達(dá)增加，同時(shí)細(xì)胞質(zhì)P53抑制自噬而細(xì)胞核P53誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)自噬。高麗等（2014）[37]檢測(cè)人早發(fā)型子癇前期胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)蛋白LC3和Beclin-1的表達(dá)增加，證實(shí)了胎盤中滋養(yǎng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生過度自噬可能是導(dǎo)致胎盤功能紊亂的因素之一。

3 胎盤氧化應(yīng)激與功能

3.1 胎盤氧化應(yīng)激與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

胎盤作為聯(lián)系母體和胎兒的橋梁，為胎兒提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保證其生長(zhǎng)發(fā)育。而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)離不開胎盤上特定的轉(zhuǎn)運(yùn)載體。目前，根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)載體的底物特異性和鈉離子依賴性，現(xiàn)已識(shí)別和鑒定的哺乳動(dòng)物的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)達(dá)到15種。由于胎盤結(jié)構(gòu)中的合胞體滋養(yǎng)層位于母體循環(huán)和胎兒毛細(xì)血管上皮之間。因此，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過滋養(yǎng)層到達(dá)臍帶循環(huán)需要三個(gè)過程：①?gòu)哪冈囱獫{吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，然后穿過胎盤微絨毛膜層；②轉(zhuǎn)運(yùn)穿過滋養(yǎng)層細(xì)胞質(zhì)；③穿過滋養(yǎng)層基底膜到達(dá)臍帶循環(huán)；這種轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于滋養(yǎng)層微絨毛膜和基底膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體。

3.1.1 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)

胎盤和胎兒的主要能量來源是葡萄糖，據(jù)報(bào)道有50%～60%的葡萄糖被胎盤利用，剩下的才被胎兒利用。由于妊娠早期胚胎不能自身合成，主要依靠胎盤葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)。葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 GLUT，GLUT 家族主要包括 GLUT-1、GLUT-3、GLUT-4、GLUT-8、GLUT-12等亞型[38]。這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白顯示出了不同的動(dòng)力學(xué)特征、定位和組織特異性。GLUT-1主要參與跨胎盤葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，在各類組織細(xì)胞中普遍存在。而GLUT-3和GLUT-4主要在上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，因此不能跨胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)[39]。

3.1.2 氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)

母體供給胎兒能量的20%～40%是氨基酸形式，胎兒生長(zhǎng)發(fā)育所需要的各種氨基酸主要由胎盤氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體介導(dǎo)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程進(jìn)行。體內(nèi)主要的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體根據(jù)其鈉離子依賴性可分為鈉離子依賴系統(tǒng)A、ASC、β-、N等和鈉離子非依賴系統(tǒng)如L，y+，y+L等[40]。系統(tǒng)A和ASC主要轉(zhuǎn)運(yùn)兼性氨基酸，系統(tǒng)β主要轉(zhuǎn)運(yùn)?；撬?，系統(tǒng)L主要轉(zhuǎn)運(yùn)中性氨基酸和支鏈氨基酸。系統(tǒng)y+和y+L主要轉(zhuǎn)運(yùn)陽(yáng)離子氨基酸；各個(gè)系統(tǒng)之間既相互獨(dú)立也部分重疊[41]。

3.1.3 脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

脂肪酸是機(jī)體的膜磷脂組成成分、能量來源、生物活性物質(zhì)和信號(hào)分子的前體，對(duì)早期胎兒發(fā)育和生長(zhǎng)至關(guān)重要。大量研究已表明，妊娠前期和中期機(jī)體處于脂肪儲(chǔ)存期，而妊娠末期脂質(zhì)動(dòng)員增加，血漿中甘油三酯、磷脂和甘油等顯著增加。目前已發(fā)現(xiàn)機(jī)體產(chǎn)生的短鏈脂肪酸需要單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體（MCTs）介導(dǎo)。MCT1-4是至今發(fā)現(xiàn)最具有特征的亞型，廣泛分布于多個(gè)組織，在機(jī)體營(yíng)養(yǎng)平衡和氧化還原平衡狀態(tài)中發(fā)揮重要作用[42]。長(zhǎng)鏈脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要包括：FATP1-6、脂肪酸轉(zhuǎn)位酶和膜脂肪酸結(jié)合蛋白等[43]。膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)方式有三種：膜孔擴(kuò)散、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)載體A1（ABCA1）調(diào)節(jié)的單向轉(zhuǎn)運(yùn)、B類I型清道夫受體調(diào)節(jié)的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)（SR-BI）[44]。調(diào)節(jié)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠改變機(jī)體的胰島素敏感性和能量平衡，影響胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2 氧化應(yīng)激與轉(zhuǎn)運(yùn)載體

Jansson（2001）發(fā)現(xiàn)，IUGR胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)生了改變，微絨毛膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)A顯著降低，且胎盤中賴氨酸、亮氨酸、?；撬岬劝被徂D(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)也降低，ABCA1轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能損失，但合胞體滋養(yǎng)層中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體GLUT-1未改變[45-46]。過表達(dá)硫氧還蛋白能夠減少鼠胎盤氧化應(yīng)激和促進(jìn)胎兒的生長(zhǎng)，增加胎盤葡萄糖GLUT-1的表達(dá)[47]。母鼠妊娠期攝入高脂日糧，可導(dǎo)致母體、胎兒和胎盤氧化損傷指標(biāo)MDA和蛋白質(zhì)羰基增加，胎盤氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體Slc7a1 mRNA表達(dá)增加。而高脂日糧添加NAC后，母鼠自由基清除能力增加，胎盤MDA和蛋白質(zhì)羰基顯著降低，胎兒抗氧化基因SOD等顯著增加，同時(shí)降低了Slc7a1mRNA表達(dá)[42]。以上研究表明，特異性胎盤養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)載體的變化可能是胎盤氧化應(yīng)激影響胎盤功能和胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)制。有趣的是，收集BMI不同的肥胖個(gè)體的胎盤組織，通過測(cè)定其氧化應(yīng)激指標(biāo)羰基和硝基時(shí)發(fā)現(xiàn)，伴隨著BMI指數(shù)的增加，蛋白質(zhì)硝基的含量增加而羰基含量降低[48]。提示我們，氧化應(yīng)激導(dǎo)致的蛋白羰基向硝基轉(zhuǎn)換可改變蛋白質(zhì)功能，從而影響胎盤功能。而這種改變涉及到胎盤酶、受體、轉(zhuǎn)運(yùn)載體、信號(hào)傳導(dǎo)分子、結(jié)構(gòu)蛋白和激素等一系列因子[49]。而關(guān)于氧化應(yīng)激如何影響胎盤的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，調(diào)控胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的具體機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

4 母源、胎盤氧化應(yīng)激與畜牧生產(chǎn)

集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)上，母豬的繁殖能力和健康狀況與養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效益直接相關(guān)。導(dǎo)致母豬繁殖力低的因素很多，包括飼養(yǎng)管理水平，營(yíng)養(yǎng)供給不合理及環(huán)境應(yīng)激等。近年來，母豬營(yíng)養(yǎng)影響胎兒和胎盤的生長(zhǎng)發(fā)育已成為養(yǎng)殖業(yè)的熱點(diǎn)之一[1]。

妊娠母豬由于其內(nèi)在特殊的生理代謝需求，及外界各種應(yīng)激源的作用，如高溫、疾病、營(yíng)養(yǎng)水平不平衡，養(yǎng)殖環(huán)境差和繁殖應(yīng)激等，本身就是一種氧化應(yīng)激[7]。Berchieri-Ronchi等（2011）研究表明，妊娠后期母豬會(huì)處于嚴(yán)重的分解代謝狀態(tài)，DNA損傷貫穿于整個(gè)妊娠時(shí)期，同時(shí)妊娠第110 d的母豬血漿α-生育酚和視黃醇濃度比妊娠第30 d母豬分別降低56%和57%，進(jìn)而加劇氧化應(yīng)激[50]。研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激環(huán)境和社會(huì)階層(Social ranks)也顯著增加了蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)的氧化損傷，導(dǎo)致母豬繁殖性能減少[50-51]。本課題組研究發(fā)現(xiàn)（待發(fā)表），妊娠后期尤其是分娩時(shí)母豬血清T-AOC、GSH-Px顯著降低，血清中皮質(zhì)醇、MDA、8-ISO-PGF2α、蛋白質(zhì)羰基化含量和低氧誘導(dǎo)因子顯著增加，妊娠后期和分娩母豬發(fā)生了嚴(yán)重的氧化應(yīng)激和氧化損傷。

豬的胎盤絨毛膜滋養(yǎng)層與子宮內(nèi)膜均保持完整，兩層膜平行緊靠，雖有褶皺起伏，仍各自獨(dú)立，屬于上皮絨毛膜胎盤[52]。而目前關(guān)于豬胎盤氧化應(yīng)激及營(yíng)養(yǎng)報(bào)道的文獻(xiàn)還并不多。Chen等（2015）[53]對(duì)IUGR豬胎盤進(jìn)行差異蛋白組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)5個(gè)能量相關(guān)蛋白表達(dá)降低，8個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白表達(dá)降低和13個(gè)應(yīng)激相關(guān)蛋白如HSP90和GPR78等表達(dá)增加，添加生物活性分子鞘氨醇后，能正向調(diào)控子宮和胎盤血管發(fā)育。林剛（2014）[54]發(fā)現(xiàn)IUGR導(dǎo)致母豬胎盤磷酸戊糖途徑受損，GSH降低，干擾胎盤氧化還原平衡，從而導(dǎo)致羊水和臍靜脈血營(yíng)養(yǎng)代謝物如葡萄糖、果糖、尿素、氨、氨基酸等差異明顯。并且體外試驗(yàn)表明，添加精氨酸和谷氨酰胺均能促進(jìn)豬滋養(yǎng)層細(xì)胞增殖，但是，只有谷氨酰胺能夠直接促進(jìn)胎盤磷酸戊糖途徑，改善其氧化還原狀態(tài)。同時(shí)，作者用不同濃度的亮氨酸處理豬的胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)隨著濃度增加，各試驗(yàn)組G0～G1期細(xì)胞數(shù)目逐漸增多，S期細(xì)胞數(shù)目逐漸減少，并有時(shí)間和劑量依賴性。表明，低濃度的亮氨酸可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，而高濃度的亮氨酸會(huì)阻礙正常滋養(yǎng)層細(xì)胞周期，從而抑制其增殖活力[55]。

日糧成分是影響母畜、胚胎和胎兒發(fā)育的重要因素。近年來，通過添加抗氧化劑（如精氨酸，多酚及一些微量成分維生素A、維生素C、維生素E、硒、Ca和鐵等）增強(qiáng)胎盤和胎兒的存活及生長(zhǎng)提供了一種有效的解決方案。而這種作用的機(jī)制據(jù)推測(cè)可能對(duì)控制胎盤自由基的產(chǎn)生方面起作用。比如，金屬元素如Mg、Cu、Zn、Mn、Se等作為抗氧化酶的輔助因子而參與了氧化防御，如金屬硫蛋白中的鋅、血漿銅藍(lán)蛋白中的銅、SOD中的銅和硒及GSH-Px中硒等。醫(yī)學(xué)研究報(bào)道，比較不同的抗氧化劑褪黑激素、S-腺苷甲硫氨酸和維生素E在正常人的妊娠末期胎盤上的轉(zhuǎn)移效率，發(fā)現(xiàn)褪黑激素轉(zhuǎn)移最快，S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)移緩慢，維生素E轉(zhuǎn)移效率最慢[56]。妊娠晚期母源添加500 mg維生素C和400 IU維生素E，顯著增加了母源血漿維生素E含量，母源血漿維生素C和E的含量與羊膜液維生素C及絨毛羊膜維生素E的含量直接相關(guān)[57]。以上研究提示我們，母源抗氧化劑處理能直接作用于子宮胎盤，提高其抗氧化能力，其作用效果跟抗氧化劑的選擇相關(guān)。Li等（2010）[58]報(bào)道，從妊娠開始到25 d添加0.8%精氨酸增加了豬胎盤血管供應(yīng)，但是降低了子宮重量、總胎兒重量、尿囊和羊膜液體積，不利于胎兒生長(zhǎng)。表明，在妊娠母豬初期添加精氨酸不利于胎兒的增長(zhǎng)。而Gao等（2012）[59]研究表明，從妊娠22 d到114 d，添加1%精氨酸能增加仔豬窩產(chǎn)仔數(shù)、活仔數(shù)、窩重和胎盤重量，改善胎盤的增長(zhǎng)和調(diào)節(jié)激素分泌。Zhang等（2016）[60]在羊上研究發(fā)現(xiàn)，從妊娠35 d到110 d，日糧添加N-氨甲酰谷氨酸（2.5 g/d）或者過瘤胃保護(hù)的精氨酸（10 g/d）能顯著改善營(yíng)養(yǎng)限制導(dǎo)致的母羊?qū)m內(nèi)發(fā)育遲緩，增加了血漿精氨酸家族氨基酸及尿囊和羊膜液多胺含量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，N-氨甲酰谷氨酸或者過瘤胃保護(hù)的精氨酸能顯著減少營(yíng)養(yǎng)限制湖羊血漿皮質(zhì)醇濃度，增加母源血漿、胎盤組織及胎兒的T-AOC和SOD含量而顯著減少M(fèi)DA。表明，母源添加N-氨甲酰谷氨酸或精氨酸能夠改善母源-胎盤-胎兒的抗氧化能力，促進(jìn)胎兒和胎盤的發(fā)育[61]。

綜上，動(dòng)物日糧添加抗氧化劑能直接調(diào)節(jié)胎盤及胎兒的氧化應(yīng)激狀態(tài)，但是其作用效率與宿主健康狀況、發(fā)育成熟情況、抗氧化劑的選擇、添加的時(shí)間和劑量等一系列因素相關(guān)。由于此方面的研究時(shí)間短，理論與技術(shù)體系尚需進(jìn)一步完善。因此，繼續(xù)開展母源抗氧化劑對(duì)胎盤氧化還原狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，對(duì)于深入認(rèn)識(shí)抗氧化劑的作用機(jī)制、保證動(dòng)物健康和提高養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。