妊娠相關(guān)疾病胎盤胎膜中水通道蛋白的表達(dá)和意義

羅慧 華瑩 謝愛(ài)蘭 朱雪瓊

水通道蛋白（auaporins,AQPs）是一類對(duì)水具有高度選擇的糖蛋白，介導(dǎo)水和小分子自由快速被動(dòng)地跨生物膜轉(zhuǎn)運(yùn)，在機(jī)體選擇性地表達(dá)于與水代謝相關(guān)的多種組織和器官[1]。至今在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了13種AQPs（AQP0~AQP12）[2]。分子量為 26~34KD 的膜蛋白，與水通過(guò)脂質(zhì)雙分子層相比，AQPs使細(xì)胞膜的透水性提高了5~50倍[3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，AQPs在異常妊娠，包括妊娠期羊水量異常、妊娠期高血壓疾病、妊娠期糖尿病、妊娠期膽汁淤積癥和妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良等疾病的發(fā)病機(jī)制中起了重大作用，故本文將AQPs在妊娠相關(guān)疾病中的表達(dá)改變和調(diào)節(jié)作用以及AQPs在羊水代謝中的重要性作一綜述。

1 AQPs在羊水量異常胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

羊水量異常，包括羊水過(guò)多和羊水過(guò)少，均會(huì)導(dǎo)致圍生兒的發(fā)病率和死亡率顯著升高[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，胎盤、胎膜中表達(dá)的 AQPs主要有 AQP1、3、8、9，在母胎及體內(nèi)液體交換平衡中發(fā)揮了重要作用[5-6]。

1.1 羊水過(guò)少中胎盤胎膜AQPs的變化 Shioji等[7]用前列腺素 F2α（prostaglandin F2α receptor,PGF2α）受體缺陷小鼠建立了羊水過(guò)少模型，發(fā)現(xiàn)隨著羊水量的明顯減少，羊膜中AQP8的表達(dá)亦明顯減少。羊膜中AQP8的減少可能是胎盤老化所致，也可能是隨著羊水減少，為了維持羊水平衡而下調(diào)AQP8的表達(dá)。本課題組率先對(duì)AQP1、3、8、9等在原因不明的羊水過(guò)少胎盤胎膜中的表達(dá)進(jìn)行系統(tǒng)的研究[8-9]，選取孕婦年齡在22~36周歲，孕齡37~40周的羊水過(guò)少孕婦30例及羊水量正常孕婦30例，其中羊水過(guò)少指B超檢測(cè)下羊水指數(shù)（amniotic fluid index,AFI）≤5cm，而羊水量正常產(chǎn)婦的AFI在8~18cm。發(fā)現(xiàn)原因不明的羊水過(guò)少組羊膜上AQP1、3、8、9的表達(dá)較羊水量正常組明顯下調(diào)；而胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞上AQP3、8、9的表達(dá)較羊水量正常組明顯上調(diào)。筆者認(rèn)為羊水量減少時(shí)，胎盤、胎膜中這些AQPs的表達(dá)出現(xiàn)不同程度的代償性改變，以此來(lái)維持羊水的平衡。1.2 羊水過(guò)多中胎盤胎膜AQPs的變化 Mann等[10]通過(guò)敲除AQP1基因建立了小鼠羊水過(guò)多模型，考慮是由于羊水膜內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑減少而導(dǎo)致稀釋的羊水顯著增加，提出特發(fā)性的羊水過(guò)多可能是由于胎膜的AQP1表達(dá)減少所致。但在隨后對(duì)妊娠37～40周的孕婦AQP1 mRNA表達(dá)的研究中，Mann等[11]卻發(fā)現(xiàn)羊水過(guò)多的孕婦胎膜AQP1的表達(dá)較羊水量正常的孕婦并未下降，而是明顯增加，尤其是在羊膜，其表達(dá)量增加達(dá)33倍。認(rèn)為AQP1的表達(dá)改變不是引起羊水過(guò)多的原因，而是羊水過(guò)多后的一種生理的代償反應(yīng)。Zheng等[12]研究結(jié)果顯示AQP1敲除妊娠小鼠與野生型小鼠相比，隨著孕周的增加，羊水量增加，伴隨著羊水成分發(fā)生相應(yīng)的改變。本課題組利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)和免疫組化SP法檢測(cè)21例特發(fā)性羊水過(guò)多足月孕婦和30例羊水量正常足月孕婦中AQP3、8、9 mRNA和蛋白的表達(dá)，羊水過(guò)多孕婦AFI＞20cm。發(fā)現(xiàn)特發(fā)性羊水過(guò)多組羊膜上AQP3、8、9的表達(dá)較羊水量正常組明顯上調(diào)，而胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞上AQP3、8、9的表達(dá)較羊水量正常組明顯下調(diào)[13-14]，考慮羊水過(guò)多后羊膜上AQP3、8、9的表達(dá)代償性增加從而增加了羊水的膜內(nèi)吸收，同時(shí)胎盤上AQP3、8、9的表達(dá)代償性減少，從而減少了母體循環(huán)中通過(guò)胎盤的水流量?？梢?jiàn)羊膜上皮細(xì)胞中AQPs的表達(dá)變化與羊水量異常密切相關(guān)，但是具體的病理生理機(jī)制尚未明確。

2 AQPs在妊娠期高血壓疾病胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

研究表明，妊娠期高血壓疾?。╤ypertensive disorder complicating pregnancy,HDCP）患者有明顯的水代謝紊亂，AQPs的表達(dá)或功能改變?cè)贖DCP發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[15]。在本課題的前期研究中[16]，利用免疫組化SP法檢測(cè)子癇前期輕度（20例），子癇前期重度（20例）及正常足月妊娠孕婦（20例）胎盤、胎膜組織中AQP1和AQP3的分布及表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常足月妊娠組相比，AQP1和AQP3在子癇前期組羊膜和絨毛膜上的表達(dá)降低，且降低程度與高血壓的進(jìn)展呈一定的線性關(guān)系。而AQP1和AQP3在子癇前期組胎盤上表達(dá)升高，且升高程度與高血壓的進(jìn)展呈相關(guān)性。同時(shí)，本課題組的研究還發(fā)現(xiàn)子癇前期患者胎盤上的AQP1和AQP3表達(dá)強(qiáng)度與24h尿蛋白量呈線性正相關(guān)，而與胎兒出生體重?zé)o明顯相關(guān)。此后其他學(xué)者的研究與我們的研究結(jié)果相似[17-18]。可見(jiàn)，胎盤胎膜組織中AQP1和AQP3的表達(dá)變化與子癇前期疾病發(fā)生、發(fā)展及病情輕重程度密切相關(guān)。本課題組的研究和其他研究均發(fā)現(xiàn)[19-20]，與正常妊娠組相比，AQP8在子癇前期組羊膜上皮細(xì)胞和絨毛膜滋養(yǎng)細(xì)胞中的表達(dá)升高，而在胎盤上的表達(dá)降低，AQP9在胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞和羊膜上皮細(xì)胞表達(dá)升高，提示AQP8和AQP9的表達(dá)變化在妊娠期高血壓疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。具體哪種AQPs的作用最主要以及AQPs相互之間是否存在代償作用還需要進(jìn)一步研究。

關(guān)于AQPs影響妊娠期高血壓疾病機(jī)制的研究主要是關(guān)于AQP9方面的。Castro-Parodi等[21]發(fā)現(xiàn)，囊泡性纖維跨膜調(diào)控因子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR）在胎盤的表達(dá)位置與AQP9相似，在子癇前期中，CFTR表達(dá)量下降，參與調(diào)控AQP9的功能。隨后他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，胎盤在缺氧時(shí)，AQP9表達(dá)下調(diào)，恢復(fù)供氧后上調(diào)，與缺氧誘導(dǎo)因子1α的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[22]。在子癇前期中存在胎盤間斷缺氧，AQP9可能通過(guò)改變?nèi)樗帷⒏视?、單糖等能量代謝底物的通透性，參與缺血缺氧再灌注損傷，干擾滋養(yǎng)層細(xì)胞能量代謝和功能，進(jìn)一步造成螺旋動(dòng)脈血管重鑄障礙及胎盤缺血。另有研究發(fā)現(xiàn)[23-24]，絨毛膜促性腺激素（HCG）可通過(guò)cAMP途徑上調(diào)正常胎盤AQP9表達(dá)量，胰島素則下調(diào)正常胎盤AQP9表達(dá)量，然而，子癇前期胎盤AQP9對(duì)胰島素的應(yīng)答明顯減弱，雖然血清胰島素水平升高，但高胰島素血癥可能導(dǎo)致胰島素受體底物磷酸化失活，干擾胰島素應(yīng)答的信號(hào)通路，反而造成胰島素的功能減弱。由此推測(cè)，子癇前期胎盤中AQP9表達(dá)量上調(diào)可能與HCG升高及胰島素失活有關(guān)，但其機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

3 AQPs在妊娠期糖尿病胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

妊娠期糖尿病孕婦易并發(fā)羊水過(guò)多、流產(chǎn)、早產(chǎn)、胎兒生長(zhǎng)受限、巨大兒等并發(fā)癥[25]，關(guān)于妊娠期糖尿病胎膜上水通道蛋白的異常表達(dá)，研究報(bào)道較少。

Bednar等[26]利用逆轉(zhuǎn)錄PCR、蛋白免疫印記等方法檢測(cè)20例正常足月孕婦和13例妊娠期糖尿病足月孕婦胎盤胎膜上AQPs的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)妊娠期糖尿病孕婦胎膜上AQP1、3 mRNA和蛋白表達(dá)水平最高，AQP8 mRNA和蛋白表達(dá)水平最低，而AQP9、11 mRNA和蛋白介于兩者之間，與正常組孕婦胎膜上AQPs表達(dá)情況一致，且發(fā)現(xiàn)無(wú)論在正常組還是妊娠期糖尿病組，各種AQPs mRNA或蛋白水平均與羊水量無(wú)關(guān)；而段趙寧等[27]利用逆轉(zhuǎn)錄PCR及蛋白免疫印跡技術(shù)檢測(cè)了妊娠期糖尿病孕婦羊水過(guò)多、羊水量正常和正常足月孕婦（各20例）的胎盤和胎膜中AQP8、9的表達(dá)變化，發(fā)現(xiàn)在羊膜和胎盤組織中，妊娠期糖尿病羊水量過(guò)多組AQP8、9 mRNA及其蛋白表達(dá)均高于妊娠期糖尿病羊水量正常組和正常對(duì)照組，而妊娠期糖尿病羊水量正常組AQP8、9 mRNA及蛋白表達(dá)水平與正常對(duì)照組無(wú)明顯差異。由此推測(cè)，羊膜和胎盤組織中AQP8、9的高表達(dá)可能是妊娠期糖尿病羊水量異常時(shí)的代償性調(diào)節(jié)作用，而不是引起妊娠期糖尿病羊水量異常的病因。另有研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期糖尿病孕婦胎盤滋養(yǎng)層上AQP9表達(dá)明顯高于正常妊娠組，推測(cè)AQP9在妊娠期糖尿病產(chǎn)婦胎盤上表達(dá)上調(diào)可以增加甘油轉(zhuǎn)運(yùn)至胎兒，以滿足巨大兒較高的能量需求[28-29]；同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，瘦素在妊娠期糖尿病孕婦血漿中上升，是AQP9上調(diào)的潛在調(diào)節(jié)因子，但具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚。

4 AQPs在妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

近年研究發(fā)現(xiàn)，AQPs在妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥（intrahepatic cholestasis of pregnancy,ICP）的發(fā)病中起了重要作用，至少有 7 種 AQPs（AQP0、1、3、4、8、9、11）表達(dá)在肝細(xì)胞、膽道系統(tǒng)以及膽囊上[30]。

Carreras等[31]利用17α-炔雌醇誘導(dǎo)肝內(nèi)膽汁淤積的大鼠發(fā)現(xiàn)，竇狀間隙AQP9蛋白表達(dá)沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，而肝細(xì)胞AQP8蛋白的表達(dá)明顯下調(diào)（減少約70%），此變化與膽汁淤積肝細(xì)胞的膽汁分泌功能減弱密切相關(guān)。同樣利用17-α乙炔雌二醇建立肝內(nèi)膽汁淤積癥孕鼠，李莉瓊等[32]研究發(fā)現(xiàn)AQP8蛋白主要在兩組孕鼠肝細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，在中央靜脈周圍的肝細(xì)胞胞質(zhì)表達(dá)更明顯，肝內(nèi)膽汁淤積孕鼠組中AQP8 mRNA相對(duì)表達(dá)量較正常妊娠孕鼠組明顯升高，而AQP8蛋白相對(duì)表達(dá)量明顯下降，推測(cè)可能是AQP8mRNA翻譯低下，引起AQP8蛋白合成下降；另一可能機(jī)制是AQP8蛋白的降解增加，導(dǎo)致肝細(xì)胞AQP8的半衰期縮短。提示AQP8蛋白相對(duì)表達(dá)量的下降可能是妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥膽汁分泌功能異常的機(jī)制之一。

5 AQPs在絨毛膜羊膜炎胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

有文獻(xiàn)報(bào)道發(fā)現(xiàn)，AQP9表達(dá)于胎膜及中性粒細(xì)胞，通過(guò)不同機(jī)制參與絨毛膜羊膜炎的病理過(guò)程[33]。在早產(chǎn)胎膜早破患者中，合并絨毛膜羊膜炎（根據(jù)胎膜和胎盤病理學(xué)檢查，中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)每高倍鏡視野＞5個(gè)）的胎膜中AQP9mRNA水平明顯上升，提示AQP9在胎膜介導(dǎo)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面發(fā)揮作用，從而滿足絨毛膜羊膜炎時(shí)機(jī)體發(fā)生免疫反應(yīng)時(shí)的代謝需求。

Mittal等[34]研究發(fā)現(xiàn)AQP9在足月和未足月孕婦的絨毛膜上均有表達(dá)，AQP9在足月產(chǎn)胎膜上的表達(dá)遠(yuǎn)高于未足月胎膜，在患有絨毛膜羊膜炎的足月前胎膜早破的胎膜上，AQP9mRNA的表達(dá)顯著高于無(wú)絨毛膜羊膜炎的胎膜。與上述研究結(jié)果相似，然而，AQP9與絨毛膜羊膜炎的相互關(guān)系及調(diào)節(jié)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。

6 AQPs在妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良胎盤胎膜中的表達(dá)和意義

Belkacemi等[35]研究了妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)胎盤胎膜中AQPs的表達(dá)量與胎兒和胎盤重量、羊水量、羊水滲透壓以及離子濃度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)孕鼠胎盤基底部（激素產(chǎn)生部位）AQPs的表達(dá)變化與孕齡或胎兒/胎盤的生長(zhǎng)受限程度無(wú)關(guān)。但是妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良的胎盤迷路部（母胎交換場(chǎng)所）AQP1蛋白表達(dá)較正常飲食組顯著減少，而AQP8、9蛋白表達(dá)明顯升高，此變化發(fā)生在出現(xiàn)羊水過(guò)少之前，考慮是母體營(yíng)養(yǎng)不足狀態(tài)下的一個(gè)代償機(jī)制。Arrighi等[36]研究了妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致出生后雄性大鼠生殖道上AQPs的表達(dá)差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，營(yíng)養(yǎng)正常組和營(yíng)養(yǎng)不良組的AQP1和AQP2蛋白表達(dá)無(wú)明顯差異，而營(yíng)養(yǎng)不良組AQP9蛋白表達(dá)明顯降低。因此，在胎兒期的營(yíng)養(yǎng)不良往往影響成年雄鼠生殖道上AQP9的表達(dá)，而對(duì)AQP1、AQP2的表達(dá)影響不大。

綜上所述，AQPs的表達(dá)在多種妊娠相關(guān)疾病的病理生理過(guò)程中起了重要作用，雖然其具體機(jī)制的研究尚處于初級(jí)階段，但隨著進(jìn)一步的研究，深化相關(guān)機(jī)制的理解，AQPs將會(huì)為這些與水代謝相關(guān)的妊娠相關(guān)疾病的治療方法提供理論依據(jù)，為開(kāi)發(fā)新型有效的治療妊娠期相關(guān)疾病的治療方法提供新思路，最終改善妊娠結(jié)局，降低圍生兒發(fā)病率和死亡率，提高圍生醫(yī)學(xué)的質(zhì)量。