硒在子癇前期防治研究中的新進(jìn)展

何方舟 吳春鳳 仲維杰 秦智慧 韓雪 張靜 孫敬霞

子癇前期為妊娠期特有疾病，以妊娠20周后的血壓升高及蛋白尿?yàn)橹饕卣?，是?dǎo)致孕產(chǎn)婦及圍產(chǎn)兒致病和致死的主要原因之一，嚴(yán)重威脅母兒健康。迄今為止，子癇前期的確切發(fā)病機(jī)制尚未闡明，其中最被廣泛認(rèn)可和接受的是子宮螺旋動(dòng)脈重鑄障礙；子癇前期胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)行為異常(增殖/凋亡失衡、侵襲能力降低等)造成子宮螺旋動(dòng)脈重鑄不足、胎盤組織缺血缺氧再灌注、氧化應(yīng)激，導(dǎo)致子癇前期的發(fā)生、發(fā)展。早前的臨床觀察類實(shí)驗(yàn)提示母體硒水平與子癇前期發(fā)病關(guān)系密切，使硒在子癇前期發(fā)病及其防治中的研究成為熱點(diǎn)。以往的研究主要聚焦在子癇前期中氧化應(yīng)激的重要地位及硒的抗氧化應(yīng)激作用，而硒在疾病發(fā)展中的其他生物學(xué)功能尚未被闡明。本文則以子癇前期中胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)行為異常導(dǎo)致的子宮螺旋動(dòng)脈重鑄障礙為切入點(diǎn)，引用最新研究文獻(xiàn)，探討硒蛋白對(duì)子癇前期滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)功能的的積極影響。

一、胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)功能的改變?cè)谧影B前期發(fā)病、發(fā)展中的重要地位

子癇前期作為一種威脅妊娠期婦女生命的妊娠期特有疾病而備受重視,它以妊娠20周后的血壓升高及尿蛋白為特征，發(fā)病率為5%～7%,每年約50000妊娠婦女因該病而死亡[1]。正常妊娠過(guò)程中，胚胎著床后細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞增殖并分化出滋養(yǎng)層細(xì)胞和絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞。絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲、重鑄子宮螺旋動(dòng)脈，從而使胎盤組織得到充足的血供。絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡與增殖之間的動(dòng)態(tài)平衡及其對(duì)子宮螺旋動(dòng)脈的侵襲能力是構(gòu)建母胎界面良好血液循環(huán)的基礎(chǔ)。子癇前期胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)行為異常，表現(xiàn)在增殖/凋亡失衡、侵襲能力降低等，造成子宮螺旋動(dòng)脈重鑄不足、胎盤組織缺血缺氧再灌注、氧化應(yīng)激，導(dǎo)致子癇前期的發(fā)生、發(fā)展[2]。早前的研究報(bào)道證實(shí)，LAMA4存在于胎盤合體滋養(yǎng)細(xì)胞、蛻膜細(xì)胞、絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞中，且LAMA4在調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)功能及胎盤形成方面具有重要作用[3]?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMP-9/2)是反映滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲能力的重要指標(biāo)，它由滋養(yǎng)細(xì)胞分泌并能降解細(xì)胞外基質(zhì)(如IV型膠原、V型膠原和明膠)進(jìn)而使細(xì)胞可以移動(dòng)自如[4]。金屬蛋白酶抑制劑(TIMP1/2)的功能是調(diào)控MMPs前體的降解，從而抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲[5]。Shan等[6]的研究證實(shí)了子癇前期胎盤中LAMA4的低表達(dá)及LAMA4在促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲、移行、脈管形成中的重要作用，相對(duì)于正常妊娠，子癇前期LAMA4在胎盤中的表達(dá)(mRNA及蛋白)顯著降低,同時(shí)MMP9、MMP2顯著下降，TIMP2顯著上升、TIMP1無(wú)明顯變化。這些近期的研究說(shuō)明胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞的生物學(xué)功能異常(增殖/凋亡、侵襲能力、脈管形成能力等)將直接導(dǎo)致胎盤形成異常，在子癇前期的發(fā)生、發(fā)展中占據(jù)重要地位，同時(shí)也為其防治提供了新靶點(diǎn)，為進(jìn)一步研究子癇前期的防治奠定了理論基礎(chǔ)。

二、硒元素與子癇前期

硒元素由瑞典化學(xué)家Jons Jacob Berzelius自1817年首度發(fā)現(xiàn),自1957年以來(lái),其被認(rèn)為是人類及其他生命體中不可缺少的微量元素[7]。硒元素能夠保護(hù)機(jī)體避免血管疾病,同時(shí)通過(guò)多種細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)免疫功能[8]。妊娠期婦女血硒水平明顯低于正常育齡期未妊娠婦女，妊娠期血硒水平降低的原因可能是：妊娠期血硒重新分布，胎盤及子宮內(nèi)含硒水平上升；血液稀釋作用；硒需求量增多；硒消耗量增加等[9]。然而，子癇前期婦女與正常妊娠婦女血硒水平對(duì)比的臨床觀察類實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論存在爭(zhēng)議。其中，四項(xiàng)觀察類臨床研究[10-13]發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者血硒濃度明顯低于正常妊娠婦女。兩項(xiàng)觀察類實(shí)驗(yàn)[14-15]提示，子癇前期婦女臍帶血硒濃度明顯低于對(duì)照組。這些數(shù)據(jù)提示硒缺乏與子癇前期發(fā)病關(guān)系密切。然而，另外三組臨床觀察類研究[16-18]發(fā)現(xiàn)，子癇前期婦女與對(duì)照組血硒濃度沒(méi)有明顯差別。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)論尚未完全統(tǒng)一，但這促使研究者們思考硒缺乏與子癇前期發(fā)病之間的關(guān)系，硒補(bǔ)充可能對(duì)子癇前期的防治有潛在益處。2016年一項(xiàng)[19]運(yùn)用系統(tǒng)回顧及Meta分析的研究，包含了9個(gè)國(guó)家、1954名研究對(duì)象，得到以下結(jié)論:母體硒水平與子癇前期發(fā)病密切相關(guān)；血漿硒濃度與子癇前期發(fā)病率有關(guān)；子癇前期孕婦硒水平明顯低于正常妊娠婦女。所有的干預(yù)性試驗(yàn)降低了子癇前期的發(fā)病率,提高了血硒水平。這些大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析為硒對(duì)子癇前期的防治存在益處提供了證據(jù)，同時(shí)為人們更深入地研究硒的生物學(xué)功能及硒與子癇前期關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

三、硒蛋白的種類及硒蛋白合成的關(guān)鍵酶

硒元素通過(guò)硒蛋白發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，包含硒代半胱氨酸殘基的蛋白都稱為硒蛋白。目前，人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)至少有25種硒蛋白，人體的硒蛋白組由17個(gè)硒蛋白家族構(gòu)成，其中只有一小部分硒蛋白的功能被人們知曉，包括谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)、硫氧還蛋白還原酶 (hioredoxin reductase, ThxRed)、甲狀腺素5’-脫碘酶(DIO)的氧化還原功能[20]。硒蛋白的活性中心由硒代半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)構(gòu)成，Sec的特定tRNA為硒氨酰-tRNA(Sec-tRNASec)。Sec-tRNASec由 O-磷酸絲氨酰-tRNA:硒氨酰-tRNA合成酶(Sep-tRNA:Sec-tRNA synthetase, SEPSECS)催化O-磷酸絲氨酰-tRNA 后形成；O-磷酸絲氨酰-tRNA并不能用于翻譯，因?yàn)樗荒鼙煌ǔ５姆g因子識(shí)別[21-22]。在一項(xiàng)研究中,通過(guò)對(duì)寄生原生布氏錐蟲(chóng)相關(guān)基因及硒蛋白的研究，認(rèn)為SEPSECS是布氏錐蟲(chóng)合成硒代半胱氨酸的唯一途徑,并認(rèn)為其他真核細(xì)胞也遵循該過(guò)程合成硒代半胱氨酸[23]。了解硒蛋白的合成過(guò)程及所需的關(guān)鍵酶對(duì)體外調(diào)控硒蛋白的表達(dá)具有重要意義。

四、硒蛋白對(duì)子癇前期滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)的影響

1.硒蛋白的抗氧化應(yīng)激作用：硒蛋白的抗氧化應(yīng)激作用是人們最先探討硒與子癇前期關(guān)系的切入點(diǎn)。細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激與抗氧化能力的失衡在子癇前期發(fā)生發(fā)展中起到重要作用[24]。硒能夠清除自由基和活性氧族,從而使氧化應(yīng)激導(dǎo)致的細(xì)胞損傷復(fù)原,保護(hù)酶及蛋白質(zhì)免受氧化應(yīng)激的損害[25]。通常，組織經(jīng)歷氧化應(yīng)激后會(huì)釋放一些氧化應(yīng)激的證據(jù),如被氧化的脂質(zhì),蛋白質(zhì)或核酸。持續(xù)的或過(guò)量的氧化應(yīng)激將會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞自吞噬、凋亡或壞死,并伴隨細(xì)胞碎片的釋放。許多實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)子癇前期婦女的胎盤組織釋放的被氧化的大分子及細(xì)胞碎片明顯增多[26-27]?？寡趸锩割愂潜Ｗo(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷的核心物質(zhì)。這些酶類包括 GPx、ThxRed。GPx和ThxRed均是硒蛋白酶,是兩類重要的抗氧化系統(tǒng)中的重要成員。作為硒蛋白,GPx及ThxRed的表達(dá)及蛋白活性依賴于充足的硒供給,在細(xì)胞及動(dòng)物模型中其表達(dá)量可以被硒補(bǔ)充所調(diào)控。Watson等[28]研究證實(shí)，無(wú)機(jī)硒(100 nM)和有機(jī)硒(500 nM)的補(bǔ)充均能夠顯著上調(diào)胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞中GPx及ThxRed的表達(dá)及活性,并保護(hù)細(xì)胞細(xì)胞免受外源性氧化劑(如過(guò)氧化氫)的氧化應(yīng)激損害(p<0.001)。同時(shí)應(yīng)用GPx及ThxRed的特異性抑制劑證明硒補(bǔ)充所產(chǎn)生的保護(hù)效應(yīng)是通過(guò)上調(diào)硒蛋白GPx及ThxRed來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Khera等[29]應(yīng)用線粒體呼吸鏈抑制劑構(gòu)造胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞氧化應(yīng)激模型，證實(shí)了硒蛋白GPx及ThxRed在保護(hù)胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞線粒體免受氧化應(yīng)激損害過(guò)程中發(fā)揮重要作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，提前用有機(jī)硒或無(wú)機(jī)硒處理胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞能夠顯著抵抗?jié)舛葹?00 nM和400 nM的魚(yú)藤酮(P<0.001)和濃度為80 mM和240 mM的抗霉素C(P<0.001)造成的線粒體氧化應(yīng)激損傷。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不僅證實(shí)了硒蛋白的抗氧化作用，為硒對(duì)子癇前期防治的益處提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，同時(shí)也揭示了硒蛋白的表達(dá)可以被外源性硒所調(diào)控這一屬性，為硒蛋白表達(dá)的體外調(diào)控提供新思路。

2.硒蛋白對(duì)胎盤絨毛滋養(yǎng)細(xì)胞增值/凋亡及激素分泌的影響：Zhao等[30]的一項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)了硒蛋白的表達(dá)顯著影響了胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、凋亡、激素分泌功能，該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用SEPSECS來(lái)調(diào)控硒蛋白的表達(dá)；當(dāng)硒蛋白不表達(dá)時(shí),滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡率顯著升高(P<0.01),增殖率下降(P<0.05),同時(shí),人類絨毛膜促性腺激素(hCG)及孕激素(PG)分泌減少(P<0.05)；相反,硒蛋白過(guò)表達(dá)顯著促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞增殖(P<0.01),同時(shí)分泌PG及hCG增多(P<0.05)。說(shuō)明硒蛋白對(duì)胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞具有一定抗凋亡、促增殖、促進(jìn)胎盤某些特定激素分泌的作用。這些證據(jù)說(shuō)明硒可能通過(guò)影響增殖/凋亡進(jìn)而對(duì)子宮螺旋動(dòng)脈的重鑄的形成產(chǎn)生了積極作用，不僅為硒對(duì)子癇前期發(fā)病及其防治存在潛在益處提供了新證據(jù)，同時(shí)對(duì)硒與子癇前期的研究提供新思路。

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