子癇前期致子代高血壓發(fā)病機制的研究進展

黃敏珊，陳敦金，陳兢思

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

子癇前期(preeclampsia,PE)是一種多系統(tǒng)的妊娠期并發(fā)癥，其在孕婦中的發(fā)病率為2%～8%，是孕產婦在圍產期死亡的主要原因之一[1]。一般來說，PE指妊娠20周后出現新發(fā)高血壓和蛋白尿，可發(fā)展成為更嚴重的癥狀，包括母親和胎兒的死亡，嚴重危及母嬰健康[2]。相關研究表明，PE孕婦后代出生后的收縮壓和舒張壓有不同程度的升高，PE宮內暴露對血壓的影響早在童年時期已存在，隨著年齡的增加，成年后患高血壓的風險相對孕期血壓正常孕婦后代更高[3-4]。20世紀90年代，英國Barker教授發(fā)現宮內生長受限胎兒出生后的心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病率增高，并提出了“健康和疾病的發(fā)育起源(Developmental Origins of Health and Disease，DOHaD)”學說[5]，即宮內不良環(huán)境會引發(fā)宮內編程(intrauterine programming)，改變胎兒生長發(fā)育過程中部分相關的表型，出生后由于不能適應外源環(huán)境的打擊，從而導致子代心血管疾病的發(fā)病風險增高[6]，嚴重影響遠期健康，其成年后發(fā)生的慢性疾病也稱胎兒源性疾病(Fetal Origins of Adult Disease,FOAD)。其中，由于宮內編程導致子代成年后發(fā)生的高血壓疾病被稱為胎兒編程性高血壓(Fetal Programming Hypertension,FPH)。眾所周知，孕婦的宮內環(huán)境在PE的條件下發(fā)生了巨大的改變，如氧化應激和炎癥反應等導致各種信號通路的改變。這對胎兒的生長和發(fā)育造成巨大的影響，損害正常的心血管或腎臟的結構和功能，致使高血壓發(fā)生，這種影響甚至延續(xù)到成年[7-8]。孕期暴露于PE的后代患高血壓的風險增高的現象，可能是由于氧化應激和炎癥反應改變了表觀遺傳修飾，最終導致一系列信號通路發(fā)生改變，從而誘發(fā)高血壓。高血壓的發(fā)病機制非常復雜，其中涉及如下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic pituitary gonadal,HPA)、腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system,RAS)和交感神經系統(tǒng)(sympathetic nervous system,SNS)等[9]的編程改變,有大量的研究表明發(fā)生胎兒編程高血壓的子代。為此，本文對宮內PE暴露的子代發(fā)生高血壓的可能機制進行綜述。

1 PE導致宮內不良環(huán)境的產生

1.1 氧化應激 目前PE的病因尚未完全明確，仍存爭論。但是經典的理論表明，子宮螺旋動脈重塑不足[10]使得母體血管狹窄，胎盤血流灌注不足。有研究顯示，滋養(yǎng)細胞浸潤功能障礙[11]和蛻膜血管病變[12]也可導致胎盤的功能不足。因而PE的胎盤中出現缺血和低氧的狀態(tài)[2]，而后出現缺血再灌注引起胎盤的進一步損傷。氧化應激可能是其中的損傷機制。氧化應激是一種氧化和抗氧化的平衡被打破的狀態(tài)，此時胎盤過多地產生自由基[13]而抗氧化劑不足，其中最常見的為活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(react ive nit rogen species,RNS)，主要在線粒體和內質網中生成[14]。在細胞內，ROS和RNS參與調控多種代謝作用和細胞信號通路，這兩者的平衡發(fā)生紊亂之后可引起DNA、RNA、蛋白質和脂質的結構變化和功能失調。在動物實驗中，孕期暴露于應激因素的胎兒出生后出現了血壓升高的現象，ROS介導的AngII反應增加且AngIIAT1/AT2受體亞型的比例發(fā)生了改變，從而導致NO生成減少，血管擴張能力減弱，從而導致高血壓的發(fā)生[15]。另外，通過激活ROS的產生，可導致SNS活性增強并誘發(fā)高血壓，同時發(fā)現nNOS和IL-1表達有不同程度的下調[16]。Konno等[17]在高血壓大鼠模型中，通過口服血管緊張素II受體抑制劑來抑制AT1R-NAD(P)H氧化酶，能讓氧化應激反應水平下調而降低SNS活性，從而使血壓下降。

1.2 炎癥反應 PE伴隨著慢性炎癥激活，與促炎因子和抗炎因子的平衡被打破有關。在胎盤氧化應激的過程中，促炎因子的生成增加，這同時加劇了炎癥反應[8]。胎盤由此產生的因子進入母體循環(huán)，在母體內促進炎癥反應的激活，這似乎影響了胎兒炎癥反應的應答。Zhou等[18]通過利用PE孕婦子代的臍靜脈內皮細胞進行RNA測序發(fā)現，其炎癥相關因子的轉錄水平相比正常血壓孕婦的子代有不同程度的上調，如TNF、ICAM-1、FGF-2、NF-κB作為關鍵節(jié)點參與調控的信號通路的表達水平均有所增加，這提示子代的炎癥反應同樣處于過度激活的狀態(tài)。另一方面，有研究表明，作為一種促炎因子，TNFα和IL-6能減少抗炎細胞因子的產生，如IL-10等，從而導致了細胞損傷[19]。同時，氧化應激能通過上調轉錄因子NF-κB的表達，促進促炎因子的轉錄水平，使炎癥反應進一步惡化[20]。炎癥因子的釋放增加導致了免疫細胞的募集，從而誘發(fā)組織器官的損傷，如TNF-α、IL-6和IL-7等能在血管內皮處募集炎癥細胞，造成血管的炎性浸潤，導致血管內皮損傷，而這一過程又能引發(fā)新的氧化應激反應，形成惡性循環(huán)，血管內皮細胞的脂質等的代謝通路被改變，進一步加重內皮的損傷，影響血管內皮活性。在動物試驗中發(fā)現IL-1β可調節(jié)通過調控nNOS的轉錄水平進而調節(jié)中樞神經系統(tǒng)中SNS的活性[21]。此外，外周慢性炎癥亦可滲透至腦實質中，作用于特定腦區(qū)導致去甲腎上腺素分泌增加，SNS活性增強，交感神經源性血管舒縮張力上升，并導致高血壓[22]。盡管炎癥因子導致的多種信號通路的改變在母體上得到較為充分的驗證，然而，母體炎癥是否是改變子代的如SNS、RAS或NO介導的信號通路等的主要原因，還是胎盤功能不足產生的因子能直接誘發(fā)胎兒的炎癥反應從而導致信號通路的改變仍需進一步探討。

2 宮內不良環(huán)境誘發(fā)表觀遺傳修飾的改變

2.1 DNA甲基化 DNA甲基化對哺乳動物的胚胎發(fā)育至關重要[23]，參與基因印記、X染色體失活、抑制轉錄座和生殖細胞特性基因等基因調控途徑。目前進行最為廣泛的是對富含CpG的啟動子的甲基化水平的研究，哺乳動物基因組在胚胎生長過程中經歷了兩次廣泛的CpG甲基化模式的重新編程，即受精后和生殖細胞特性化后。有研究表明，DNA的甲基化和去甲基化水平在心臟的正常發(fā)育與成熟的過程中有重要的作用，如增強子的去甲基化水平上升能激活轉錄因子，而且在心臟特異基因區(qū)域發(fā)現了去甲基化水平整體增加[24]，影響心臟正常結構，增加胎兒出生后心血管疾病的風險。當宮內暴露于不良環(huán)境時，DNA甲基化水平發(fā)生改變，如DNA甲基化水平上升導致11β-HSD2表達下降，胎盤屏障防止母源性糖皮質激素進入胎兒循環(huán)的作用被削弱，造成胎源性糖皮質激素暴露，使得新生兒出生低體重風險增高[25]。Kazmi等[26]的一項薈萃分析顯示，PE后代的臍血中有多個CpG區(qū)域的甲基化水平提高，并顯示部分的區(qū)域與AVP相關。進一步實驗證明，在PE后代的胎兒臍靜脈血管內皮細胞中，AVPR1a基因的啟動子過度甲基化，其轉錄水平下調，臍靜脈對AVP的敏感性下降[27]，反映了DNA甲基化水平與胎兒血管內皮功能障礙密切相關。在一項動物實驗中發(fā)現，孕期糖皮質激素暴露大鼠的子代下丘腦后核Agtr1a基因出現DNA去甲基化，DNMT3a與其結合減少，Agtr1a的mRNA表達上調，在高鹽暴露后糖皮質暴露的子代血壓升高的程度比正常組子代升高的更為顯著[28]。

2.2 組蛋白修飾 組蛋白的翻譯后修飾是表觀遺傳的最主要方式，常見修飾有乙?；?去乙?；?、甲基化/去甲基化、磷酸化、泛素化/去泛素化、腺苷酸化、二磷酸腺苷核糖基化、羰基化以及小泛素相關修飾物化和生物素化等[29]。這些共價修飾可通過解開染色質或招募非組蛋白的蛋白質，進一步影響染色體的結構，從而調控轉錄、復制和基因修復等基因表達過程。Sheng等[30]研究表明，PE孕婦的胎兒臍靜脈內皮細胞的組蛋白H3K9me2、H3K9me3表達上調，同時胎盤內皮細胞eNOS和CuZn-SOD表達下調，并發(fā)現在低氧模型中能得出與宮內暴露于PE的結果相一致的表型，提出是由于低氧環(huán)境誘導的組蛋白甲基化異常而導致PE后代血管內皮的功能障礙的假設。最近一項動物研究表明[31]，宮內糖皮質激素暴露可導致抗氧化和抗氧化酶表達的顯著變化，并改變HDAC表達，導致胎兒編程性高血壓的發(fā)生。在自發(fā)性高血壓大鼠模型中，Ace1 mRNA的轉錄水平和蛋白表達水平都較正常大鼠升高，同時發(fā)現其中Ace1基因的啟動子區(qū)域有激活染色質的標記物的富集，如H3Ac和H3K4me3，反映了組蛋白的修飾能改變ACE1表達[32]，從而進一步激活RAS，使血壓升高。

2.3 非編碼RNA調控 一般來說ncRNA(non-coding RNA)，包括小干擾RNA(siRNA)、小核RNA(snRNA)、核仁小RNA(snoRNA)、微小RNA(microRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)、Piwi蛋白相互作用RNA(piRNA)等。ncRNA可在轉錄及轉錄后水平調控基因表達，如miRNA可與mRNA互補結合，降解mRNA，抑制其翻譯過程，從而導致基因沉默。miRNA在腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、一氧化氮、氧化應激及血管炎癥和血管生成的調控中有重要的作用[33]。有多項研究表明,miRNA在妊娠合并PE患者中存在差異性表達，不同類型的miRNA在胎盤、母體循環(huán)、蛻膜來源間充質干細胞、臍帶血和人臍靜脈內皮細胞中的表達水平都不盡相同[34]，可能參與多種細胞信號傳導途徑。有文獻報道，miRNA-210在低氧狀態(tài)下表達顯著上調，受HIF-α和NF-κB等轉錄因子的調控，并參與抑制細胞凋亡和調控細胞增殖、分化、遷移等[35]。有文獻報道,miR-21可調控腎素的mRNA轉錄水平[36]，在動物實驗中也發(fā)現miR-181a參與調控RAS的活性，自發(fā)性高血壓大鼠模型中，其miR-181a水平下降，腎素的mRNA和蛋白水平上調，使AngII表達增加[37]。

3 小結和展望

孕期PE暴露的子代發(fā)生胎兒編程性高血壓的機制仍需進一步的研究闡明。目前得到較廣泛認同的是PE中胎盤的灌注不足能誘發(fā)產生過度的氧化應激和炎癥反應，生成過多的自由基和炎癥因子，打破氧化/抗氧化和促炎因子/抗炎因子的平衡，除了促進母體系統(tǒng)性炎癥反應的激活外，亦能改變胎兒炎癥因子的水平，并涉及多條信號通路，其中包括與高血壓發(fā)病密切相關的,如SNS、RAS和NO介導的信號通路等。值得關注的是，這些反應和通路相互影響、相互作用，似乎形成一個交互網絡在發(fā)揮作用，并最終改變胎兒血管內皮細胞的結構和功能。同時，影響更為深刻的是宮內環(huán)境對胎兒產生的影響能持續(xù)成年后，在經歷外源性因素的再次打擊后，宮內PE暴露的子代患高血壓的風險較孕期血壓正常的孕婦的后代要高。導致這一現象的可能機制是胚胎在宮內發(fā)育敏感時期遭受的打擊引起了表觀遺傳修飾的改變，影響胚胎發(fā)育，使得胎兒器官的生長和發(fā)育出現了相應的變化，而這種變化在出生后卻無法與外界相適應，因此PE孕婦的后代會顯現出高血壓易感。然而，這種表觀遺傳修飾的改變是否是由PE誘發(fā)的過度氧化應激和炎癥反應引起，仍需進一步探討。目前的研究尚未能充分闡明表觀遺傳修飾與胎兒編程性高血壓之間的關系，有研究發(fā)現表觀遺傳修飾能參與調控SNS、RAS和NO介導的信號通路等，但其中具體的互作關系和作用方式仍需進一步探索。另一方面，通過對胎兒編程性高血壓發(fā)病機制的研究，希望能了解整體胎源性疾病的發(fā)生發(fā)展，從而探索其中可能的疾病防治手段，提高PE孕婦后代的長期預后水平，達到優(yōu)生優(yōu)育的目標。