妊娠期并發(fā)癥與胎盤細胞衰老相關性研究

張力恒 邵 勇

1.重慶市渝北區(qū)人民醫(yī)院(401120)；2.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院

不良妊娠與胎盤功能障礙密切相關，但其機理尚不清楚。隨著胎盤的生長以及胎兒發(fā)育的需要，胎盤細胞會在分娩前持續(xù)老化，但若內(nèi)外環(huán)境改變可加速細胞衰老，導致胎盤功能障礙[1]。最近研究發(fā)現(xiàn)不良妊娠胎盤組織有明顯早衰現(xiàn)象，比如子癇前期胎盤滋養(yǎng)細胞端粒有明顯縮短[2]。也有實驗發(fā)現(xiàn)，胎膜早破與胎盤過早衰老有關[3]。因此，本文就妊娠期并發(fā)癥與胎盤細胞衰老相關性研究進行綜述。

1 胎盤細胞衰老

1.1 胎盤細胞衰老的原因

胎盤細胞衰老可由內(nèi)外刺激引起，比如端粒(控制細胞生物學年齡的DNA序列)縮短或功能失調(diào)、DNA損傷、線粒體功能障礙、高糖、氧化損傷等。妊娠狀態(tài)下滋養(yǎng)細胞會融合形成胎盤滋養(yǎng)層合體細胞，這個過程有助于胎盤的全面生長和絨毛膜的持續(xù)損傷修復。研究已發(fā)現(xiàn)胎盤滋養(yǎng)細胞端粒DNA損傷和端粒酶活性下降與胎盤的提早老化有緊密聯(lián)系[4]。目前研究最多的是活性氧(ROS)增多導致的氧化損傷，隨著妊娠的發(fā)展及胎兒生長發(fā)育代謝的需要，分娩前人體持續(xù)氧化運作，ROS持續(xù)累積，但若ROS異常性大量增多可以引發(fā)DNA損傷效應。實驗當中煙草提取物常作為ROS的誘發(fā)劑。

1.2 胎盤細胞衰老的機制

①胎盤細胞正常衰老是組織的生理性重塑，但衰老途徑的持續(xù)觸發(fā)和衰老細胞的長期累積最終可導致胎盤組織老化，這種積累是一種慢性炎癥損傷狀態(tài)[5]，炎性細胞因子IL-6或趨化因子IL-8就被廣泛用于細胞衰老測定。②細胞衰老最終導致不可逆的周期停滯，例如衰老細胞持續(xù)高表達細胞周期抑制劑P21/P16, 還有細胞溶酶體酶活性增加，如衰老廣泛標志物β-半乳糖苷酶。主要是由兩條途徑調(diào)控：p53持續(xù)表達，介導細胞周期阻滯，細胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)轉(zhuǎn)錄失活,CDKs由p21、p16、PRB(視網(wǎng)膜母細胞瘤抑制蛋白)表達調(diào)控；外界刺激下，p53通過激活轉(zhuǎn)錄靶點p21抑制細胞增殖， p21、p16可以維持PRB去磷酸化激活狀態(tài)抑制細胞增殖，活性狀態(tài)的PRB主要是通過抑制E2F1(E2F轉(zhuǎn)錄因子家族，誘導正常基因轉(zhuǎn)錄)相關基因的表達，調(diào)控G1/S期的細胞周期的進程[6]。③任何原因?qū)е碌亩肆？s短、端粒酶失調(diào)[7]。

2 妊娠期并發(fā)癥和胎盤細胞衰老

低水平的宮內(nèi)宮外壓力可誘發(fā)胎盤適應性反應，包括上調(diào)抗氧化能力及誘導胎盤細胞自噬；中度水平可能干擾胎盤細胞功能與減少胎盤細胞增殖；但若壓力水平持續(xù)升高，可引起胎盤炎性因子的釋放,促進胎盤炎性反應，隨即出現(xiàn)早衰或衰老加速，最終發(fā)生胎盤組織病理改變。

2.1 胎膜早破與胎盤細胞衰老

足月胎膜早破發(fā)生率10%，未足月胎膜早破發(fā)生率2.0%～3.5%，它是引發(fā)早產(chǎn)的重要因素,約占40%～50%[8]。胎膜破裂是以子宮肌層收縮為特征的炎性信號通路的激活，外界壓力下(ROS持續(xù)增多致氧化還原失衡、DNA損傷相關反應激活、物理性壓力增大、細菌浸潤等)，胎膜細胞衰老表型會刺激性表達增多，炎性活動增強，衰老加速，最終出現(xiàn)胎膜早破。研究發(fā)現(xiàn)絨毛膜病理性改變可以使衰老相關炎性因子如(IL-1b, IL-6, and IL-8)提早分泌[9]。未足月胎膜早破不合并絨毛膜羊膜炎早產(chǎn)孕婦宮頸陰道分泌物中也有發(fā)現(xiàn)衰老炎性因子，如腫瘤壞死因子-α，IL-1β，IL-6，和IL-8水平的增加[10]。另外，實驗顯示衰老細胞釋放到羊水中的短端?？梢酝ㄟ^活化p38/MAPK信號通路促進無菌性炎癥誘發(fā)羊膜細胞衰老[11]。一些無細胞性胎盤DNA片段可以通過釋放HMGB1，作為損傷分子模式促進無菌性炎癥發(fā)生[12]。蛻膜也是決定羊膜腔封閉性能的關鍵組織，負責富含纖維連接蛋白和層粘連蛋白細胞外基質(zhì)的分泌，同時也能促進血管通透性的增加，臨近足月，蛻膜細胞會表現(xiàn)出許多衰老的特征，包括柳氮磺胺吡啶因子如IL-6的分泌增多。與胎盤滋養(yǎng)層合體細胞衰老一樣，蛻膜衰老與雷帕霉素靶蛋白C1(mTORC1)基因表達增強有關。動物實驗已經(jīng)證實mTOR基因與早產(chǎn)有著緊密的聯(lián)系[13]。以上新近研究提示胎膜早破和胎盤細胞衰老炎性反應增強有關。

2.2 胎兒宮內(nèi)死亡與胎盤細胞衰老

胎兒宮內(nèi)死亡影響因素眾多，包括胎兒因素、母體因素，比如胎兒或胎盤感染，或者與另一種病癥關聯(lián)，如妊娠期糖尿病、胎兒生長受限等，但具體的影響途徑尚不清楚。近來有研究發(fā)現(xiàn)這與胎盤細胞衰老有顯著聯(lián)系，F(xiàn)errari 等[14]檢測了早期和晚期死產(chǎn)胎盤組織端粒長度，發(fā)現(xiàn)兩者比正常分娩胎盤有2倍的縮短，同時明顯短于早產(chǎn)胎盤，與未足月胎膜早破長度相近。孕晚期胎兒養(yǎng)分需求增加，如果超過胎盤轉(zhuǎn)運能力，會刺激ROS產(chǎn)生加速胎盤組織衰老，尤其是妊娠41周后，胎兒死亡的危險性成倍增加[15]。Kaushik等[16]收集了37～39周早期足月胎盤、超過41周孕晚期胎盤以及死胎胎盤，比較3組胎盤DNA氧化標記物(8OHdG)、脂質(zhì)氧化標記物(4HNE)、醛氧化酶(AOX,易致腎臟氧化損傷)、溶酶體分布和自噬體大小改變(受老化影響的一種重要的細胞循環(huán)過程，涉及酸性溶酶體和自噬體融合)，結果顯示孕晚期和死胎胎盤DNA和脂質(zhì)氧化標記物、AOX1表達明顯增高，另可見細胞核周和滋養(yǎng)細胞基底面溶酶體的聚集，以及大自噬體的形成，溶酶體和自噬體融合功能紊亂會導致合體滋養(yǎng)細胞異常蛋白積累，同時發(fā)現(xiàn)這是由于抑制AOX1受阻導致。綜上說明，胎兒宮內(nèi)死亡和胎盤衰老細胞端粒改變、細胞周期異常密切相關。

另外死亡胎兒胎盤組織病理學研究顯示，91%胎盤存在母體螺旋動脈壁增厚，54%包含胎盤梗死，10%出現(xiàn)鈣化區(qū)，13%有血管閉塞[17]。而病理學觀點認為，血管粥樣硬化等變化和組織的衰老密切相關，也可以說明胎盤老化和胎兒死亡存在緊密聯(lián)系[17]。

2.3 子癇前期(PE)與胎盤細胞衰老

微小血管內(nèi)皮損傷是PE的基本病理特征，可以由胎盤氧化和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激引起，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激可以激活細胞內(nèi)信使，抑制mRNA的翻譯，導致胎盤蛋白和滋養(yǎng)層細胞增殖量減少，這個過程也是觸發(fā)衰老的主要路徑。ROS即可介導氧化損傷引起滋養(yǎng)細胞生長障礙，同時使得母體螺旋動脈轉(zhuǎn)化失敗，導致胎盤功能不全[18]。PE胎盤已發(fā)現(xiàn)有明顯細胞衰老標志，包括端粒明顯縮短、端粒功能障礙、端粒酶活性降低，同時可見衰老相關標志物p21、p16、腫瘤抑制蛋白p53、IL-6表達增加和抗凋亡蛋白bcl-2表達下調(diào)[19]。Biron等[20]的研究還發(fā)現(xiàn)PE胎盤顯示高水平的異染色質(zhì)凝集(SAHF)，還有滋養(yǎng)細胞DNA氧化損傷標記物8OHdG的高表達。 Giannubilo等[21]的研究顯示和正常胎盤相比，PE胎盤抗衰老基因klotho表達產(chǎn)物α-klotho明顯減少。另外， DNA甲基化水平可以評估細胞的衰老[4]。Mayne等[22]研究了不同孕期和不同妊娠結局中胎盤DNA甲基化表達差異，發(fā)現(xiàn)和單純?nèi)焉锵啾?，PE胎盤至少有34個基因表達差異。以上實驗發(fā)現(xiàn)均可證實PE與胎盤細胞衰老的異常炎癥反應、增殖周期改變、DNA水平差異聯(lián)系緊密。

2.4 胎盤植入和胎盤細胞衰老

胎盤植入的病因目前存在爭論，有人認為是原發(fā)性蛻膜缺陷，也有人認為是滋養(yǎng)細胞病理性成熟分化的結果。滋養(yǎng)層細胞成熟分化和子宮各層的終末精確調(diào)控是正常妊娠的必要條件，這個過程涉及細胞增殖，遷移與分化。Keren等[23]收集了植入性胎盤和正常胎盤，發(fā)現(xiàn)植入性胎盤的胎盤細胞端粒有明顯縮短、還有大量DNA損傷性端粒聚集表現(xiàn)，端粒酶活性也顯著降低，認為端粒功能障礙是胎盤異常的一種表現(xiàn)，端?？s短可以導致細胞惡性轉(zhuǎn)化和侵襲性改變。前列腺癌和乳腺癌中就發(fā)現(xiàn)了異常的端粒和酶，并與其侵襲性顯著相關，故認為胎盤植入和癌細胞侵襲性生長有可比性，胎盤細胞端粒改變可以導致胎盤過度浸潤。實驗還發(fā)現(xiàn)胎盤植入的細胞出現(xiàn)了非普通細胞衰老的特征，即p53/p16低表達，而p21的高表達，這種獨立于p53和p16誘導，但依賴于p21的表達常出現(xiàn)在胚胎細胞中，說明胎盤植入細胞衰老表達模式和正常胎盤細胞經(jīng)典衰老不同，類似于胚胎細胞發(fā)育的衰老，因此認為胎盤植入和滋養(yǎng)層病理性成熟有關，而不僅僅是由于宮腔受損[23]。上述研究提示胎盤植入和胎盤衰老細胞端粒改變、細胞周期調(diào)控失常存在顯著的聯(lián)系。

3 結語

胎盤功能老化和胎盤細胞衰老密不可分，這是一種終止性增生停止狀態(tài)，伴隨著特征性的形態(tài)學和代謝變化，包括向促炎癥表型的轉(zhuǎn)變、細胞周期調(diào)控失常、端?；?qū)W改變。胎盤細胞衰老是一種正常的生理現(xiàn)象，但非生理性因素，如吸氧、接觸環(huán)境污染物等導致ROS異常大量產(chǎn)生，就會加速胎盤細胞衰老，發(fā)生在孕早期即可導致提前衰老。本文綜述了胎盤細胞衰老的特點、調(diào)控途徑和相關衰老標志物，就妊娠期常見并發(fā)癥包括胎膜早破、子癇前期、胎兒宮內(nèi)死亡、胎盤植入等和胎盤細胞衰老的研究進展加以總結，研究發(fā)現(xiàn)均有端粒改變，如端粒長度縮短明顯、端粒酶活性降低、端粒異常聚集，此外還可見衰老相關分泌因子如P53、P16、P21、IL-6/8、腫瘤壞死因子等表達異常，部分還伴隨衰老有關的異染色質(zhì)灶SAHF增多，符合細胞衰老表型。目前國內(nèi)外關于兩者的研究尚不多，但已有實驗足夠說明妊娠期并發(fā)癥確與胎盤細胞衰老有著密切的聯(lián)系，因此本文旨在為不良妊娠與胎盤功能障礙提供新思路及相關理論支持。