胎盤發(fā)育機(jī)制的研究進(jìn)展

韓思楊，秦欣然，薛春然，彭麒樺，王鶯瑾，丁之德

胎盤介于母體與胎兒之間，在胎兒的生長發(fā)育中有著重要的意義，如運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)及代謝廢物尿酸、尿素，進(jìn)行氣體交換等。胎盤還能分泌激素如人絨毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，hCG）以及進(jìn)行免疫防御等[1]。此外，胎盤還是胎兒的儲血容器，在低血壓的情況下能夠?yàn)槠涮峁┭鞅Ｕ?，而在血液充足時又能儲存一部分血液。現(xiàn)對近年來胎盤發(fā)育的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 胎盤發(fā)育的新發(fā)現(xiàn)

胎盤發(fā)育和腫瘤生長過程有諸多相似之處[2-4]，前者是生理過程，而后者是病理狀態(tài)。胎盤形成及發(fā)育被認(rèn)為是一種類似“惡性”組織的行為，如由單個細(xì)胞增殖并侵入子宮，并在母體免疫耐受下發(fā)育。另外，胎盤在低氧條件下生長，蛻膜中螺旋動脈結(jié)構(gòu)會與之發(fā)生相應(yīng)的變化，其主要表現(xiàn)在彎曲幅度的降低及動脈管徑的增加。

1.1 氧供的變化妊娠早期有效的絨毛膜循環(huán)尚未建立，目前尚不清楚在此階段營養(yǎng)物質(zhì)是如何完全到達(dá)胚胎的，但可以確定的是，此時胎兒器官生長發(fā)育處于一種生理性低氧微環(huán)境中[5]。

缺氧可引起機(jī)體組織和細(xì)胞的廣泛損傷，包括胎盤成熟的整體性、絨毛血管的額外增加、絨毛膜細(xì)胞外基質(zhì)減少、滋養(yǎng)層細(xì)胞和胎盤巨噬細(xì)胞增加以及非凋亡性合胞結(jié)節(jié)（nonapoptotic syncytial knots）的出現(xiàn)[6-7]。研究表明，這些過程涉及受氧敏感酶調(diào)節(jié)的缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factors，HIF）活性改變[8]。低氧條件下HIF上調(diào)，其通過調(diào)節(jié)型α亞基（HIF-1α、HIF-2α 或 HIF-3α） 和結(jié)構(gòu)型 β 亞基（constitutive HIF-β）形成異二聚體發(fā)揮作用。缺氧可通過抑制含有脯氨酰羥化酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)（PHD1，2，3）調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)α亞基水平，使多個基因轉(zhuǎn)錄增加并涉及機(jī)體代謝過程，如血管和紅細(xì)胞生成、免疫調(diào)節(jié)作用等[9]。

妊娠3個月后，胎盤建立母體動脈循環(huán)，氧水平顯著增加。生理?xiàng)l件和病理?xiàng)l件下，缺血-再灌注損傷可導(dǎo)致氧化應(yīng)激發(fā)生。在對先天性抗氧化酶缺陷的動物模型研究中發(fā)現(xiàn)，滋養(yǎng)層上皮細(xì)胞DNA氧化損傷和絨毛形成受損可導(dǎo)致細(xì)胞壞死和凋亡[12]，其結(jié)局包括血栓形成、胎盤絨毛梗塞[12]、子癇前期和其他妊娠并發(fā)癥的發(fā)生[13]。

1.2 血供的變化為了維持生長，胎盤和腫瘤一樣，必須建立自身的血管網(wǎng)絡(luò)，以下幾種共享機(jī)制有助于了解該過程：①血管生成，血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和 VEGF 受體 1（VEGFR1，F(xiàn)LT1）是 HIF 的靶基因，可構(gòu)建血管內(nèi)皮細(xì)胞生長的適宜微環(huán)境；②從現(xiàn)存的血管獲得血供，胎盤使用子宮螺旋動脈與腫瘤“血管共選（blood vessel co-option）”的過程相似；③血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry），即由內(nèi)皮細(xì)胞以外的細(xì)胞形成血管通道。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）在調(diào)節(jié)胎盤血管生成過程起重要作用，主要可分為不依賴和依賴血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）的兩類調(diào)節(jié)方式。前者腎素原（prorenin）與（親）腎素受體[（pro）renin receptor，（P）RR]結(jié)合后，通過激活經(jīng)典的Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路中多種靶基因參與血管生成[14-15]。另外，V-ATP酶普遍存在于真核生物內(nèi)膜系統(tǒng)，（P）RR是V-ATP酶的m8.9區(qū)段，為維持V-ATP酶活性所必需。VATP酶通過水解ATP轉(zhuǎn)移氫離子產(chǎn)生酸性環(huán)境，激活蛋白酶（如組織蛋白酶）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs），增強(qiáng)鄰近組織細(xì)胞侵襲并刺激血管生成，該過程涉及AngⅡ1型和2型受體（AT1R和AT2R）[14]。AngⅡ/AT1R可刺激絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/細(xì)胞外信號相關(guān)激酶（ERK）及p85α-磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）細(xì)胞內(nèi)信號通路，促進(jìn)血管形成[14]。AT2R主要是與上述過程形成拮抗作用，促進(jìn)血管舒張和細(xì)胞凋亡。VEGF敏感的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氨基肽酶1（ERAP1）可將AngⅡ切割成AngⅢ/Ⅳ，有助于胎兒-胎盤脈管系統(tǒng)形成和腫瘤血管生成[16]。

另外，胎盤發(fā)育及其功能發(fā)揮通常與子宮內(nèi)膜密不可分[3]。子宮內(nèi)膜經(jīng)歷“蛻膜化”后，螺旋動脈重塑加強(qiáng)，血管直徑增加，其可加大母血到胎盤的血流量，這一過程與胎盤雌激素水平升高有關(guān)。

1.3 免疫逃逸胎盤和胎兒被視為母體內(nèi)的同種異體移植物，但可避免母體免疫系統(tǒng)的攻擊，其機(jī)制與腫瘤免疫逃逸相似。免疫逃逸機(jī)制分為兩大類：隱形（避免被免疫系統(tǒng)識別）和阻斷（上調(diào)相關(guān)分子表達(dá)以限制免疫細(xì)胞的作用）。

胎盤和惡性腫瘤的共同點(diǎn)是Fas配體（FasL）表達(dá)增加，F(xiàn)asL是死亡受體Fas的配體。FasL在胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞和實(shí)體瘤中呈上調(diào)現(xiàn)象。FasL可誘導(dǎo)表達(dá)Fas的淋巴細(xì)胞凋亡。小鼠肺泡損傷模型顯示HIF-1α在調(diào)節(jié)FasL/Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中起重要作用[17]。程序性死亡配體 1（programmeddeath-ligand1，PD-L1）是B7檢查點(diǎn)基因家族（B7 checkpoint gene family）成員和T細(xì)胞應(yīng)答負(fù)調(diào)節(jié)因子，在胎盤和腫瘤中表達(dá)增加，產(chǎn)生免疫耐受[18]。研究表明，腫瘤細(xì)胞中HIF依賴性PD-L1呈上調(diào)趨勢[19]。PD-L1與受體結(jié)合，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡或使其處于未活化狀態(tài)。胎盤發(fā)育過程中，滋養(yǎng)細(xì)胞PD-L1表達(dá)與妊娠時間推移及氧的可用性有關(guān)。結(jié)合FasL和PD-L1的免疫逃逸機(jī)制，HIF作為響應(yīng)缺氧的轉(zhuǎn)錄因子，表明氧含量改變在胎盤免疫逃逸中起關(guān)鍵作用。

另外，免疫逃逸還與細(xì)胞表面主要組織相容性復(fù)合物1（MHC1）的下調(diào)密切關(guān)聯(lián)。人類MHC產(chǎn)物通常被稱為人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen，HLA），滋養(yǎng)層細(xì)胞不表達(dá)經(jīng)典的HLA-A和HLA-B。盡管其表達(dá)HLA-C和HLA-G（理論上可被免疫系統(tǒng)識別），但也可避免免疫反應(yīng)的攻擊。在滋養(yǎng)層，這些抗原充當(dāng)殺傷性免疫球蛋白樣受體（KIR）的抑制性配體，細(xì)胞即使表達(dá)MHC1，也可逃避免疫系統(tǒng)檢測[16]。另外，低氧條件下，滋養(yǎng)細(xì)胞微小RNA-365（miR-365）表達(dá)顯著增高，其靶標(biāo)是 HLA-G，兩者相互作用可誘導(dǎo)相應(yīng)母體產(chǎn)生免疫耐受[20]。

瀝青等關(guān)鍵材料應(yīng)直接從生產(chǎn)廠家訂購，一般在設(shè)計文件中對此都有要求。瀝青運(yùn)到工地現(xiàn)場后，工地試驗(yàn)室要按照規(guī)范的要求嚴(yán)格抽檢，主要檢查針入度、延度及軟化點(diǎn)，其他指標(biāo)可根據(jù)施工需要選做。瀝青的貯備要使用專用貯備罐，專用貯備罐安全、防水、保溫、無浪費(fèi)，加熱方便。

M1型巨噬細(xì)胞可以殺死微生物和引發(fā)炎癥；M2型負(fù)責(zé)免疫調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)耐受。妊娠期間，母胎界面大多數(shù)巨噬細(xì)胞是M2巨噬細(xì)胞。子癇前期患者的M1巨噬細(xì)胞增多，這表明該類巨噬細(xì)胞在胎盤發(fā)育過程中有較大負(fù)面影響[21]。子宮自然殺傷（uNK）細(xì)胞具有高度組織特異性，與外周血中NK細(xì)胞性質(zhì)相同，產(chǎn)生的大顆粒物質(zhì)（含有顆粒酶B和穿孔素）具有細(xì)胞毒性，但uNK細(xì)胞不會殺死滋養(yǎng)層細(xì)胞，并且uNK細(xì)胞也不反映外周血中NK細(xì)胞的變化[16]。

胎盤免疫逃逸機(jī)制還和其他一些重要因素有關(guān)。胎兒中存在淋巴細(xì)胞抑制細(xì)胞（suppressor cells），其通過抑制T細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素2（IL-2）發(fā)揮作用[22]。

2 胎盤發(fā)育的性別差異

在胎盤發(fā)育過程中，因依賴于性別基因表達(dá)差異和表觀遺傳修飾變化及不同激素水平的影響，兩性胎盤逐漸表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能的差異。當(dāng)宮內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變時，胎盤適應(yīng)母體刺激的方式也具有性別的雙重性（sexual dimorphism），這可能導(dǎo)致一些性別傾向性（sex biased）胎兒/新生兒疾病的發(fā)生。需要強(qiáng)調(diào)的是，胎盤發(fā)育的性別差異往往依賴于某個特定的時間段。

2.1 胎盤結(jié)構(gòu)與功能的性別差異及其發(fā)生機(jī)制兩性胎盤基因組的表達(dá)模式具有明顯的性別差異。例如，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因SLC2A1和胰島素樣生長因子受體1（IGFR1）基因在妊娠早期男性胚胎的胎盤中表達(dá)上升，而在女性中不變；RNA轉(zhuǎn)錄后修飾基因假尿苷 5′磷酸酶（pseudouridine 5′-phosphatase，PUDP）和細(xì)胞通訊基因 OFD1、OSBL3、PCDH11Y 及TBC1D32在妊娠早、中期女性胚胎的胎盤中表達(dá)上升，而在男性中恒定，提示兩性的代謝差異[23]。

此外，一部分基因具有明顯的性別傾向，它們涉及到許多高層次的調(diào)節(jié)過程，并對胎盤產(chǎn)生多重影響，如哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和VEGF信號通路基因。mTOR通路是細(xì)胞生長和增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素，而VEGF通路與血管生成、胎盤發(fā)育和不良妊娠結(jié)局有關(guān)[24]。性染色體基因在此類性別傾向性基因中占有很大比例，如X染色體連鎖基因中性激素合成基因STS和組蛋白修飾基因KDM6A等傾向于在女性胚胎胎盤表達(dá)，而線粒體調(diào)節(jié)基因ARMCX3和ARMCX6等則偏向于男性。另一方面，X連鎖基因的失活逃避也在胎盤性別分化中發(fā)揮重要作用，如基因HDHD1、XIST和JPX[25]。除性染色體外，19號常染色體上的LHB-CGB基因簇表達(dá)高度傾向女性，即LHB基因編碼黃體生成激素的β亞基，CGB基因家族編碼hCG的β亞基。hCG是母體識別妊娠狀態(tài)的重要胚胎信號，其與黃體功能的延續(xù)、孕酮生成、胎盤的生長與侵襲、血管生成和免疫耐受等緊密相關(guān)。

另一方面，性別還可影響胎盤大小。妊娠晚期，女性胚胎的胎盤質(zhì)量較輕，相對小的胎盤容量和表面積提示該胎盤的物質(zhì)交換潛能較低，因此女性胎兒更易出現(xiàn)FGR。相反，男性胎盤在妊娠中期已完成主要的細(xì)胞增殖與分化，而在妊娠后期胎兒開始過度生長，由于胎盤與胎兒的發(fā)育不相匹配，因此，男性胎兒發(fā)生營養(yǎng)不良的風(fēng)險更大[26]。

此外，胎盤免疫體系也表現(xiàn)出性別的雙重性，如女性胎盤的免疫調(diào)節(jié)基因（JAK1、IL2RB、Clusterin、LTBP、CXCL1及IL1RL1）上調(diào)，有助于母體免疫耐受和胚胎免疫防御；相反，由于母體對男性胚胎的兼容性較低，男性胎盤不得不上調(diào)一部分參與對抗母體免疫系統(tǒng)的基因。同時男性胚胎宮內(nèi)感染和慢性炎癥的發(fā)生率也較高[27]。

2.2 宮內(nèi)環(huán)境變化胎盤適應(yīng)性反應(yīng)的性別差異當(dāng)宮內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化時，女性胚胎的胎盤往往具有更多的基因變化，從而幫助女性胚胎更全面地適應(yīng)母體刺激，而男性胚胎的胎盤基因變化較少，這可能提示男性胚胎的胎盤相對獨(dú)立于母體的生長機(jī)制。

母體肥胖可以強(qiáng)烈影響胎盤的脂質(zhì)代謝、血管生成、激素活性和炎癥反應(yīng)等基因的表達(dá)，進(jìn)而改變胎盤形態(tài)，影響胎兒代謝編程，其作用具有顯著的性別差異。如胎盤抗氧化防御機(jī)制的變化中，兩性胎盤的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性均在母體肥胖時下降，而谷胱甘肽過氧化物酶和硫氧還原蛋白還原酶水平在男性胎盤中代償性升高，盡管如此，肥胖妊娠婦女的男性胚胎胎盤仍將合成更多的超氧化物和一氧化氮。由此可推測，高血壓和肥胖男性體內(nèi)更高的氧化水平可能與男性胎盤中受損的抗氧化防御機(jī)制有關(guān)[28-29]。

此外，母體的應(yīng)激狀態(tài)對子代的影響也具有性別雙重性，如男性子代的應(yīng)激敏感性（stress sensitivity）較女性明顯增高，其機(jī)制可能與X連鎖基因O-聯(lián)N-乙酰葡糖胺轉(zhuǎn)移酶（O-linked N-acetylglucosamine transferase，OGT）有關(guān)。在小鼠的早期產(chǎn)前應(yīng)激（early prenatal stress，EPS）模型中，研究者觀察到兩性胎盤的OGT表達(dá)均下降，然而OGT能夠逃避X染色體失活，這使得雌性胎盤OGT的基礎(chǔ)水平是雄性的2倍，所以O(shè)GT表達(dá)的下降程度也較輕。雄性胎盤中低水平的OGT將導(dǎo)致雄性胚胎呈現(xiàn)更低水平的組蛋白甲基化H3K27me3修飾狀態(tài)（一種抑制性組蛋白修飾），而H3K27me3修飾的減少可使染色體處于高度活性狀況，且易對母體應(yīng)激產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄水平反應(yīng)。研究進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn)，在上述模型中雄性胚胎的OGT減少還伴隨著胎盤17-β-羥基類固醇脫氫酶-3（17-β-hydroxysteroid dehydrogenase-3，HSD17b3）的表達(dá)顯著降低。HSD17b3負(fù)責(zé)催化雄烯二酮轉(zhuǎn)化為睪酮，因此HSD17b3下降可引起雄性胚胎的睪酮水平下降。男性腦組織暴露于低水平的睪酮將導(dǎo)致其發(fā)生女性化的應(yīng)激行為、認(rèn)知功能和空間決策[30]。

3 胎盤發(fā)育的表觀遺傳性影響

表觀遺傳是指通過有絲分裂和減數(shù)分裂來傳遞非DNA序列遺傳信息的現(xiàn)象，其包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA，并可通過調(diào)控基因表達(dá)在胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞分化、侵襲、激素分泌等方面發(fā)揮重要作用。

3.1 DNA甲基化其是指將胞嘧啶修飾為5-甲基胞嘧啶的現(xiàn)象。與人體正常組織的高甲基化狀態(tài)不同，胎盤組織基因的低甲基化區(qū)域即部分甲基化結(jié)構(gòu)域（partially methylated domains，PMDs）可覆蓋高達(dá)40%的基因組[31]。哺乳動物胚胎發(fā)育早期經(jīng)歷基因重編程過程，胎盤在這個過程中形成了時間和組織特異性的甲基化分布[32]。研究發(fā)現(xiàn)為孕大鼠腹腔內(nèi)注射5′-氮雜-2′-脫氧胞苷（一種DNA甲基化抑制劑）會破壞其滋養(yǎng)層的增殖和遷移，而敲除DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1和Dnmt3L的小鼠胎盤則表現(xiàn)出多種形態(tài)學(xué)缺陷[33]。

印跡基因是根據(jù)染色體來源決定其是否表達(dá)的基因，主要受DNA甲基化調(diào)控。與胚胎和已發(fā)育成熟的組織相比，胎盤中多數(shù)印跡基因表達(dá)升高[34]，表明其在胎盤發(fā)育和功能發(fā)揮過程中的重要性，如Phlda2基因表達(dá)可通過抑制糖原積累以發(fā)揮抑制胎兒過度生長的作用，但其過度表達(dá)往往導(dǎo)致FGR[35]。

3.2 組蛋白修飾其是指在組蛋白氨基末端進(jìn)行的乙酰化、甲基化等修飾，主要由乙酰轉(zhuǎn)移酶，脫乙酰酶等介導(dǎo)。細(xì)胞滋養(yǎng)層和合體滋養(yǎng)層細(xì)胞不同的組蛋白修飾模式證明其在細(xì)胞分化中的重要作用，同時該類修飾也調(diào)控著胎盤血管生成過程。G9a作為一種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，可通過激活Notch途徑參與胎盤血管成熟過程。而G9a缺乏將導(dǎo)致胎盤血管擴(kuò)張和侵襲障礙。此外，組蛋白修飾還可調(diào)控胎盤內(nèi)激素的分泌。如組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶CBP和脫乙酰酶HDAC1共同調(diào)控胎盤中促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素的表達(dá)[36]。

3.3 非編碼RNA其是指DNA轉(zhuǎn)錄后不翻譯為蛋白質(zhì)的 RNA，包括微小 RNA（miRNA）、長鏈非編碼RNA（lncRNA）等。MiRNA可通過與mRNA結(jié)合抑制相應(yīng)蛋白表達(dá)而影響胎盤的功能。研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者胎盤中的許多miRNA與對照組相比呈差異性表達(dá)，如miR-210等，而其作用的靶向mRNA可參與調(diào)控細(xì)胞凋亡、血管生成等多個環(huán)節(jié)[35]。Maccani等[37]發(fā)現(xiàn)嬰兒神經(jīng)行為（如注意力等）與miRNA的表達(dá)有關(guān)，如miR-16等，該類miRNA可能通過影響胎盤血管侵襲及神經(jīng)活性肽和激素分泌影響胎兒的神經(jīng)行為。此外，lncRNA也可通過參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄后修飾及調(diào)節(jié)其他表觀遺傳修飾等參與調(diào)控胎盤功能，如在滋養(yǎng)層細(xì)胞中下調(diào)lncRNA SPRY4-IT1表達(dá)會導(dǎo)致胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞管狀網(wǎng)絡(luò)（endothelial cell tube-like network）形成能力的下降，從而影響血管生成[38]。

4 結(jié)語

綜述胎盤發(fā)育過程中多種因素影響其結(jié)構(gòu)和功能的變化，如闡述胎盤發(fā)育時氧含量、血管及免疫系統(tǒng)的變化，以及表觀遺傳、性別差異對胎盤發(fā)育及功能的影響。胎盤是胎兒生長發(fā)育過程中的重要器官，許多先天性或出生后疾病均與胎盤異常發(fā)育有關(guān)。研究胎盤的發(fā)育過程及異常的發(fā)生，可使學(xué)者在了解有關(guān)機(jī)制的基礎(chǔ)上更好地預(yù)防及治療新生兒和母體的相關(guān)性疾病。