RhoA/ROCK信號通路在妊娠相關(guān)疾病中的研究進展*

林 琳，陳敦金，陳兢思

(1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院 a.婦產(chǎn)科；b.產(chǎn)前診斷科，廣州 510150；2.廣東省產(chǎn)科重大疾病重點實驗室，廣州 510150；3.廣州婦產(chǎn)科研究所，廣州 510150)

1 RhoA/ROCK的概述

Rho GTP酶(Rho GTPase)是小分子鳥苷酸三磷酸酶Ras超家族的成員之一，目前已發(fā)現(xiàn)20多種Rho GTP酶，其中RhoA、Rac1和Cdc42是經(jīng)典的Rho GTP酶。Rho GTP酶大多數(shù)成員可根據(jù)GTP結(jié)合的活性構(gòu)象與GDP結(jié)合的非活性構(gòu)象而發(fā)揮其功能活性的開關(guān)作用。GTP結(jié)合形式和GDP結(jié)合形式之間的轉(zhuǎn)變過程受到幾類調(diào)節(jié)因子的調(diào)節(jié)，主要是由鳥嘌呤核苷酸交換因子(GEFs)和GTP酶激活蛋白(GAPs)兩類蛋白進行調(diào)節(jié)。當信號激活時，GEFs分子催化核苷酸交換，使Rho GTP酶由結(jié)合GDP轉(zhuǎn)換為結(jié)合GTP，導(dǎo)致Rho GTP酶激活。相反，GAPs刺激GTP水解，導(dǎo)致Rho GTP酶失活。Rho GTP酶參與了體內(nèi)眾多生理過程，如：基因轉(zhuǎn)錄、細胞侵襲及遷移、肌動蛋白骨架組裝、微管動態(tài)變化、細胞黏附和極性形成等[1-3]。

1996年，Rho相關(guān)的螺旋激酶(ROCK)被首次發(fā)現(xiàn)是GTPase RhoA的一個關(guān)鍵的下游效應(yīng)因子[4]，是經(jīng)典絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶AGC家族的成員之一，分子量為160kDa。ROCK家族包含兩個亞型,其中包括ROCK1(稱為p160ROCK和ROKβ)和ROCK2s(稱為Rho-激酶和ROKα)，分別在18號染色體(18q11.1)和2號染色體(2p24)上被發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)有資料顯示，ROCK1和ROCK2分別含有1354個和1388個氨基酸，并且存在顯著的調(diào)控磷酸化和裂解位點。ROCK1及ROCK2的氨基酸序列約有65%的同源性，它們有類似的結(jié)構(gòu)。ROCK1和ROCK2在人類、小鼠和大鼠組織中廣泛表達。ROCK1 mRNA主要表達于腎臟、肝臟、肺和睪丸中，而ROCK2蛋白主要表達于大腦和肌肉組織中，它們均在血管結(jié)構(gòu)和心臟的平滑肌中表達[4-5]。ROCKs主要存在于細胞質(zhì)中，當它們被激活時，會遷移到質(zhì)膜。ROCK參與了多種基本的細胞功能，如收縮、黏附、遷移、增殖和凋亡等。ROCK1在維持組織形態(tài)發(fā)生和完整中發(fā)揮重要作用[6]，是成纖維細胞形成局灶性粘連和應(yīng)力纖維的必要條件[5]。ROCK1及ROCK2在人類胎盤和胎兒發(fā)育過程中有各自獨特的功能。RhoA/ROCK信號通路通過RhoA與GTP結(jié)合激活下游ROCK,并進一步磷酸化ROCK下游底物，誘導(dǎo)細胞骨架重組、細胞遷移和應(yīng)力纖維形成，與血管和組織通透性、組織收縮和生長等多種生理功能有關(guān)[4-5]。

2 RhoA/ROCK在妊娠相關(guān)疾病中的研究

2.1 RhoA/ROCK與分娩時限異常的研究 分娩是由多因素作用、多分子參與、多途徑調(diào)控發(fā)生交互作用的過程，其動因迄今仍是生物醫(yī)學(xué)界亟待解決的關(guān)鍵問題之一。分娩發(fā)生過早或過晚可引起妊娠時限異常相關(guān)疾病(流產(chǎn)、早產(chǎn)、過期妊娠)，從而增加母兒發(fā)病率及病死率。適時的子宮松弛可能有助于胚泡植入及妊娠的維持[7]。迄今為止，子宮平滑肌由靜止期維持妊娠至強烈收縮促進胎兒娩出這一轉(zhuǎn)變的生理觸發(fā)機制仍知之甚少，加之模擬子宮平滑肌收縮性困難，使這方面的研究仍欠缺。研究發(fā)現(xiàn)，ROCK在肌動蛋白-肌球蛋白收縮性的產(chǎn)生和肌動蛋白骨架動力學(xué)的調(diào)節(jié)中起主要作用，RhoA/ROCK信號通路可通過調(diào)節(jié)肌球蛋白輕鏈磷酸酯酶(myosin light chain phosphatase,MLCP)活性，影響肌球蛋白輕鏈(myosin light chain，MLC)的磷酸化和平滑肌收縮。ROCK還可通過和肌球蛋白磷酸酶(myosin phosphatase,MYLP)調(diào)節(jié)子宮肌層收縮性[7-8]。不少學(xué)者開展了不少關(guān)于RhoA/ROCK在子宮中的研究。

Domokos等[9]發(fā)現(xiàn)，妊娠大鼠子宮中RhoA及ROCK蛋白表達水平在分娩開始及分娩過程中急劇升高。在妊娠第22天和分娩期間，子宮內(nèi)膜中RhoA蛋白表達明顯增加，而肌層中RhoA蛋白水平保持不變，提示RhoA表達的變化主要是由妊娠末期子宮內(nèi)膜的變化引起的。在離體器官中，RhoA抑制劑及ROCK抑制劑可抑制子宮收縮[10]。與非妊娠子宮相比，ROCK低表達可能有助于維持妊娠子宮的相對靜止及妊娠的維持。在小鼠子宮平滑肌中，隨著硒(Se)濃度的降低，MLCP和ROCK活性增加，促進了P-MLC的去磷酸化，導(dǎo)致子宮收縮減少，Se缺乏可能通過調(diào)控RhoA/ROCK信號通路影響小鼠子宮平滑肌收縮[8]。在人類子宮中，RhoA/ROCK介導(dǎo)的鈣敏感可能在人類分娩的生理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，肥胖婦女足月妊娠時子宮肌層ROCK表達降低，這可能與肥胖婦女在分娩時的子宮肌層收縮產(chǎn)生的抑制作用相關(guān)[11]，也可能與肥胖婦女更易出現(xiàn)過期妊娠、產(chǎn)程延長、產(chǎn)后出血及剖宮產(chǎn)率更高相關(guān)。上述研究均提示RhoA/ROCK信號通路是分娩過程中子宮激活的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，可能是預(yù)防自發(fā)性早產(chǎn)的有用靶標，可能成為開發(fā)新型抗宮縮藥物的潛在靶點。

除子宮平滑肌不適時收縮外，宮頸功能的缺陷可導(dǎo)致早產(chǎn)或過期妊娠[12]。Domokos等[13]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠分娩時，宮頸中RhoA和ROCK水平下降，考慮其水平下降與宮頸成熟有關(guān)。推測分娩時RhoA/ROCK表達減少可能參與了宮頸成熟，尤其是在分娩的最后階段。辛伐他汀是一種羥甲基-戊二酰輔酶a(HMG-CoA)抑制劑，被認為是RhoA的抑制劑，其增加了妊娠第20天和第22天的宮頸阻力，而ROCK抑制劑Y-27632和法舒地爾降低了妊娠第20天的宮頸阻力。ROCK抑制劑可能是潛在的治療宮頸成熟不足所致的過期妊娠的候選藥物。辛伐他汀的作用可能與其獨特的妊娠宮頸平滑肌收縮活動有關(guān)，因此具有辛伐他汀樣作用的化合物可能成為治療宮頸成熟過早所致早產(chǎn)的新藥物。

綜合上述研究，RhoA和ROCK在維持妊娠及分娩過程中發(fā)揮了重要作用，其表達水平及對藥物反應(yīng)的不同，可能與不同器官、組織、細胞的表達水平及功能各不相同，以及它們對藥物的反應(yīng)不同有關(guān)。因此針對不同的靶點，藥物的產(chǎn)生作用可能不同，這為開發(fā)新藥物提供一定理論依據(jù)。

2.2 RhoA/ROCK與子癇前期相關(guān)的研究 子癇前期(preeclampsia，PE)是一種妊娠嚴重并發(fā)癥，通常發(fā)生在妊娠期20周以后、多數(shù)于近足月的新發(fā)高血壓，它通常伴有高血壓及尿蛋白，若無尿蛋白的情況下，常常伴隨有PE的其他癥狀及體征。PE的全球發(fā)病率2%～8%，可能導(dǎo)致子宮、胎盤、腎臟、肝臟和大腦等全身多器官的灌注減少，嚴重危及母兒健康，已成為世界范圍內(nèi)的社會和經(jīng)濟問題[14]。PE的發(fā)病機制尚不明確，滋養(yǎng)層侵襲能力受損、血管重塑異常及子宮內(nèi)膜蛻膜化異常與PE的發(fā)生有關(guān)[15-18]。研究發(fā)現(xiàn)，RhoA/ROCK通路與血管生成、細胞凋亡和細胞侵襲能力相關(guān)，miR-141可能通過RhoA/ROCK通路調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細胞的凋亡、血管化和侵襲能力從而參與了PE發(fā)生[19]。在PE小鼠模型上，ROCK抑制劑法舒地爾可通過抑制RhoA/ROCK通路降低高血壓和尿蛋白水平、可保護臍血管內(nèi)皮細胞免受缺血再灌注損傷誘導(dǎo)的凋亡[20]。上述研究均提示了RhoA/ROCK信號通路異?？赡芘cPE的發(fā)生密切相關(guān)，但具體機制尚不清楚，仍需進一步的探索。

2.3 RhoA/ROCK與胚胎著床、發(fā)育相關(guān)的研究 胎盤及蛻膜的協(xié)同作用在妊娠形成及正常妊娠的維持中起著舉足輕重的作用，胎盤或蛻膜缺陷都可引發(fā)妊娠相關(guān)疾病，如不孕、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)、PE等。滋養(yǎng)細胞作為胎盤的特殊細胞，在母胎界面的植入和形成中起著重要的作用，RND3通過RhoA/ROCK1信號通路調(diào)控滋養(yǎng)細胞HTR8的遷移和增殖，可能參與復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的發(fā)生[21]。Y-27632是Rho相關(guān)激酶(ROCK)的一種有效且有選擇性的ATP競爭性抑制劑[22]。研究發(fā)現(xiàn),與小鼠胚胎共培養(yǎng)前，用Y27632預(yù)處理人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞,48h后共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)胚胎侵襲程度增加，且呈劑量依賴性[23]，而沉默RhoA后也有類似發(fā)現(xiàn)。Y27632預(yù)處理人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞,還可促進胚胎HCG的分泌[24]，并影響蛻膜化標記物IGFBP1及PRL的分泌[25]。文獻報道，ROCK的兩種亞型在小鼠胚胎發(fā)生過程中及血管發(fā)育中均起著關(guān)鍵作用，用ROCK抑制劑Y-27632離體處理的野生型胚胎中也觀察到血管重塑受損[26]。上述研究表明，在人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中，抑制激酶信號可增加滋養(yǎng)細胞的侵襲能力，在胚胎植入的這一階段，RhoA/ROCK信號通路發(fā)揮了重要作用。

2.4 RhoA/ROCK信號通路在不孕不育相關(guān)疾病中的研究 子宮腺肌癥及子宮內(nèi)膜異位癥均可導(dǎo)致婦女痛經(jīng)、月經(jīng)過多、不孕不育及妊娠丟失等，嚴重影響婦女生活質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn),子宮腺肌癥患者正常位置子宮內(nèi)膜中ROCK1、ROCK2、RhoA mRNA表達明顯高于非子宮腺肌癥患者，并且在異位子宮內(nèi)膜中表達最高，RhoA/ROCK介導(dǎo)的信號通路激活還與痛經(jīng)程度和月經(jīng)量呈正相關(guān)[27]。子宮內(nèi)膜異位癥女性的異位和正常位置子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中，ROCK1基因表達顯著上調(diào)，它可能通過影響多種生物過程，參與EMs的發(fā)病機制[28]。宮腔粘連的特征是子宮或?qū)m頸內(nèi)瘢痕組織的發(fā)展，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜表面的部分或全部粘連，宮腔粘連與不良妊娠預(yù)后相關(guān)，如不孕、月經(jīng)過少、反復(fù)妊娠丟失等。在小鼠宮腔粘連模型中，miR-1291作用于ARHGAP29上游，負調(diào)控RhoA/ROCK1/EMT通路，最終導(dǎo)致子宮內(nèi)膜纖維化，選擇性抑制RhoA/ROCK1信號通路，可能可減少纖維化的發(fā)展[29]。

總之，RhoA/ROCK信號通路目前被認為是一種多功能通路，它參與了廣泛的生物和細胞生理功能和活動，并且與妊娠生理、病理及多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)。然而，RhoA/ROCK信號通路的確切機制及其下游效應(yīng)因子在妊娠生理及相關(guān)疾病中的作用仍不清楚。雖然已有抑制RhoA/ROCK信號通路相關(guān)藥物在妊娠相關(guān)疾病中的研究，但其具體作用機制、藥物在不同靶點發(fā)揮的作用以及相關(guān)藥物對胎兒是否存在致畸及傷害作用等方面，都需進一步評估。進一步展開RhoA/ROCK信號通路與妊娠相關(guān)疾病發(fā)病機制的研究，探索預(yù)測及預(yù)防性干預(yù)措施，對降低圍分娩期母兒患病率及死亡率有重要意義。