生物標(biāo)志物用于胎兒生長(zhǎng)受限早期診斷研究進(jìn)展

王詩(shī)明綜述 王依聞 張擁軍審校

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院新生兒科（上海 200092）

胎兒生長(zhǎng)受限（fetal growth restriction,FGR）又稱宮內(nèi)生長(zhǎng)受限（intrauterine growth restriction,IUGR），是指受母體、胎兒、胎盤等多種病理因素影響，導(dǎo)致胎兒未達(dá)到預(yù)期的宮內(nèi)生長(zhǎng)潛能[1]。至今，國(guó)際上對(duì)于FGR的定義尚無(wú)統(tǒng)一的金標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會(huì)（ACOG）2021 年最新發(fā)布的指南[2]將超聲預(yù)測(cè)胎兒體重（estimated fetal weight,EFW）或腹圍（abdominal circumference，AC）小于相應(yīng)胎齡應(yīng)有體重或腹圍的第10百分位定義為FGR。目前這一定義被廣泛采納，我國(guó)專家共識(shí)也采取這一定義[3]。小于胎齡兒（small for gestational age,SGA）統(tǒng)一定義為出生體重小于相應(yīng)胎齡體重的第10 百分位。在研究中FGR與SGA常被交替互換使用。胎兒小為FGR的主要特點(diǎn)。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，2015年全球低出生體重活產(chǎn)兒約為14.6%，不同國(guó)家、地區(qū)間存在很大差異[4]。FGR 與不良妊娠結(jié)局密切相關(guān)，包括死產(chǎn)、早產(chǎn)、新生兒期死亡、神經(jīng)發(fā)育障礙甚至成年后一些慢性疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)也將增加[5-7]。準(zhǔn)確識(shí)別和管理無(wú)疑是降低FGR 死亡率和發(fā)病率的關(guān)鍵。由于FGR 的發(fā)生發(fā)展機(jī)制復(fù)雜，即使是在發(fā)達(dá)國(guó)家，約超過(guò)50%的FGR 病例未能在產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)[8]。法國(guó)一項(xiàng)大型研究納入了14 100 名單胎活產(chǎn)新生兒，結(jié)合母親具有的高危因素包括妊娠期高血壓、不良孕產(chǎn)史等，子宮高度及孕中晚期胎兒多普勒超聲仍有40 %的嚴(yán)重SGA(＜P3)新生兒產(chǎn)前未被診斷為FGR[9]。因此，目前的篩查方法（包括母體危險(xiǎn)因素評(píng)估、子宮高度測(cè)量及子宮動(dòng)脈多普勒超聲）判斷胎兒是否存在宮內(nèi)生長(zhǎng)受限仍很困難。胎盤功能障礙是FGR最常見的原因，胎盤從妊娠早期就向母體循環(huán)中釋放多種物質(zhì)，其中一些物質(zhì)在妊娠早期的血清水平已被證明與FGR有關(guān)。近年來(lái)，尋找敏感、特異且無(wú)創(chuàng)的生物標(biāo)志物成為FGR研究熱點(diǎn)，研究主要圍繞母體血液中的分子標(biāo)志物包括蛋白質(zhì)、代謝物或核糖核酸。本文就FGR早期診斷中生物標(biāo)記物的應(yīng)用和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物

目前，針對(duì)胎兒非整倍體的血清生物標(biāo)志物篩查已在世界范圍內(nèi)實(shí)施。除了用于非整倍體風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)外，如唐氏綜合征的篩查，也可用于其他產(chǎn)科不良結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)，包括FGR[10-11]。早孕期產(chǎn)前篩查的血清標(biāo)志物包括妊娠相關(guān)血漿蛋白A（pregnancyassociated plasma protein-A，PAPP-A）及人絨毛膜促性腺激素β 亞基（free beta-human chorionic gonadotropin，β-hCG），其他母體循環(huán)中可測(cè)得的胎盤蛋白包括血管生長(zhǎng)相關(guān)因子如胎盤生長(zhǎng)因子（placental growth factor，PlGF）和可溶性FMS樣酪氨酸激酶-1（soluble FMS-like tyrosine kinase-1，sFlt-1）。越來(lái)越多新型的蛋白標(biāo)志物也被發(fā)現(xiàn)與FGR 相關(guān)，這些蛋白不僅可用于早期診斷，對(duì)后續(xù)藥物研發(fā)及干預(yù)也有指導(dǎo)意義。

1.1 β-HCG

β-HCG 是胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞分泌的一種糖蛋白[12]，由α 和β 兩個(gè)亞基組成，在胚胎著床后隨時(shí)間增加,刺激黃體產(chǎn)生黃體酮以維持妊娠。血清β-hCG水平可反映胎盤功能狀態(tài),孕早期母體游離β-HCG水平低將增加FGR風(fēng)險(xiǎn)[13]。孕中期β-hCG水平與FGR 的相關(guān)性存在爭(zhēng)議。一些研究表明，孕中期高水平β-hCG 與FGR 的發(fā)生率無(wú)顯著相關(guān)性[14-15]；而一項(xiàng)meta分析顯示高β-hCG組FGR發(fā)生率高于非FGR組，約2.7倍[16]；同樣也有研究認(rèn)為，妊娠中期β-hCG水平高預(yù)示著FGR發(fā)生，可能的機(jī)制為胎盤線粒體功能障礙導(dǎo)致β-hCG高表達(dá)[17-18]。不一致的結(jié)果可能是由不同的研究設(shè)計(jì)、不一致的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征導(dǎo)致的受試者偏見以及醫(yī)療水平的差異造成。β-hCG應(yīng)用于FGR早期診斷仍需進(jìn)一步研究。

1.2 PAPP-A

PAPP-A是一種胎盤衍生蛋白，幾乎完全由胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞產(chǎn)生，可與胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合，直接參與胎盤發(fā)育及生長(zhǎng)。母體循環(huán)內(nèi)低水平PAPP-A與胎盤功能障礙相關(guān)的不良妊娠結(jié)局有關(guān)，包括妊娠高血壓疾病、SGA 新生兒和死產(chǎn)[19]。嬰兒出生體重與母親妊娠前3 個(gè)月PAPP-A 中位數(shù)的倍數(shù)（MoM）之間存在顯著正相關(guān)性。Honarjoo 等[15]通過(guò)分析孕早期4 650 名孕婦血清中PAPP-A 水平發(fā)現(xiàn)，PAPP-A＜0.4 MoM 顯著增加SGA 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)（OR：3.213，P＜0.001）。其他研究也認(rèn)可PAPP-A＜0.4 MoM這一篩查截?cái)嘀礫20-21]。但PAPP-A單一指標(biāo)只能檢出約23 %的SGA,靈敏度及特異度分別為0.138、0.986，故無(wú)法單獨(dú)用于FGR 早期診斷。一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究（n=1 796）聯(lián)合子宮動(dòng)脈搏動(dòng)指數(shù)和PAPP-A預(yù)測(cè)FGR，其靈敏度增加至0.788，特異度為0.816[22]。因此，利用PPAP-A 與其他指標(biāo)聯(lián)合對(duì)FGR 進(jìn)行早期診斷仍然是有前景的。目前尚無(wú)關(guān)于PPAP-A 聯(lián)合其他指標(biāo)預(yù)測(cè)FGR 的研究報(bào)道。

1.3 PlGF

由胎盤分泌，因其與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF)相似而被歸類為促血管生成因子，通過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞的受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)血管健康[23]。妊娠早期PlGF＜P5提示胎盤存在嚴(yán)重病理改變[24]，孕前3 個(gè)月PlGF在分娩SGA 嬰兒的孕婦血液中明顯較低[25-26]。然而，作為一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)志與PAPP-A類似，預(yù)測(cè)SGA雖然有90%的特異度，但靈敏度僅27%[27]。此外，因PlGF 這類血管生成相關(guān)因子與子癇前期關(guān)系較強(qiáng)，在母親疑似子癇前期的胎兒中，母體外周血中低PlGF濃度（＜100 pg/mL）預(yù)測(cè)SGA胎兒的靈敏度達(dá)93.2%[28]。同樣，聯(lián)合胎兒超聲（如子宮動(dòng)脈搏動(dòng)指數(shù)、子宮動(dòng)脈阻力指數(shù)）可提高檢出率[29]?？傊?，PlGF 與子宮胎盤功能障礙密切相關(guān)，在FGR 早期診斷方面很有潛力，后續(xù)研究需將其與其他指標(biāo)相結(jié)合。

1.4 sFlt-1/PlGF

自2004年以來(lái)，sFlt-1/PlGF被廣泛研究，sFlt-1為VEGF 和PlGF 受體的可溶性形式。sFlt-1 結(jié)合母體循環(huán)中的游離VEGF和PlGF，降低其膜受體的生物利用度,抑制VEGF和PlGF對(duì)母體內(nèi)皮細(xì)胞的作用，已作為診斷和預(yù)測(cè)子癇前期(pre-eclampsia，PE)的一項(xiàng)有效參數(shù)[30]。sFlt-1/PlGF比值在FGR母體血清中顯著升高，特別是在早發(fā)型或嚴(yán)重FGR的病例中[31]。meta分析發(fā)現(xiàn)，sFlt-1/PlGF比值＞33作為預(yù)測(cè)早發(fā)型FGR（＜32周）的截?cái)嘀禃r(shí)，其靈敏度和特異度分別為0.63(95%CI：0.54～0.71)，0.84(95%CI：0.83～0.85)；≥85時(shí)靈敏度提升至0.79 (95%CI：0.66～0.89)[32]。此外，sFlt-1/PlGF 值與FGR 的嚴(yán)重程度相關(guān)，可用于評(píng)估預(yù)后。一項(xiàng)前瞻性觀察研究認(rèn)為對(duì)于sFlt-1/PlGF＜38 的病例可診斷為FGR低危，減少超聲檢查的頻次是安全的；而對(duì)sFlt-1/PlGF＞85的病例需考慮FGR高危，應(yīng)提供更密切的隨訪[33]。類似的研究通過(guò)病例對(duì)照分析證實(shí)，sFlt-1/PlGF 不同的截?cái)嘀担ǎ?8、38～84、≥85）與早發(fā)型FGR嚴(yán)重程度相關(guān)，比值越大則胎兒體重所處百分位數(shù)越小[34]。該指標(biāo)具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值，有助于對(duì)早發(fā)型FGR進(jìn)行嚴(yán)重程度分類從而指導(dǎo)臨床管理。但上述研究均為小樣本研究，仍需要更多的大型隊(duì)列研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.5 其他潛在的蛋白生物標(biāo)志物

近期的研究報(bào)道了一些其他與FGR 相關(guān)的潛在蛋白生物標(biāo)志物。Daniel等[35]發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞標(biāo)志蛋白podocalyxin——一種膜糖蛋白，胎盤血管重構(gòu)可能導(dǎo)致其釋放到母體循環(huán)中。妊娠前3 個(gè)月該標(biāo)志蛋白水平的升高與妊娠34 周后的SGA 嬰兒顯著相關(guān)。并結(jié)合母親年齡、身高、種族、非初產(chǎn)及足細(xì)胞標(biāo)志蛋白MoM，構(gòu)建了模型，模型能夠較好區(qū)分妊娠34周后SGA與非SGA胎兒(AUC 0.78，95%CI：0.771～0.842)。此外，Elabela——一種內(nèi)源性激素肽，其不足將導(dǎo)致胎盤血管源性功能障礙。FGR 妊娠孕婦血清Elabela水平(4.02±3.42 ng/mL)顯著低于健康孕婦，且與出生體重呈正相關(guān)(r=0.308，P=0.004)[36]。中區(qū)前心房利鈉肽(midregional pro-atrial natriuretic peptide，MR-proANP)——一種心臟生物標(biāo)志物，由于其反映母親心血管狀態(tài)，也被認(rèn)為可預(yù)測(cè)妊娠晚期FGR[37]。這些潛在的生物標(biāo)志物僅在個(gè)別研究中報(bào)道，后續(xù)的臨床研究對(duì)這些標(biāo)志物加以關(guān)注。

2 代謝生物標(biāo)志物

除了蛋白質(zhì)，母體循環(huán)中還包括數(shù)以千計(jì)的細(xì)胞代謝產(chǎn)物，例如氨基酸、脂肪酸和糖。代謝組學(xué)作為一種新興的高通量技術(shù)，能夠全面、系統(tǒng)地識(shí)別和量化生物系統(tǒng)中的小分子。存在FGR 時(shí)，胎盤增加的代謝需求可能導(dǎo)致循環(huán)代謝物譜的變化，通過(guò)質(zhì)譜法測(cè)量可以量化代謝物，從而檢測(cè)出代謝產(chǎn)物的變化。Moros等[38]發(fā)現(xiàn)在SGA妊娠中丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸水平顯著升高，表明氨基酸代謝與胎盤受損相關(guān)。Sovio等[39]對(duì)孕12周、20周和28周的母親血清進(jìn)行了超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)代謝組學(xué)檢測(cè)，比較175 例足月FGR組和299例非FGR組代謝譜差異，結(jié)果顯示代謝物1-(1-硬脂酰)2-油酰-gpc（P-18:0/18:1）和1,5-無(wú)水糖醇與FGR呈正相關(guān)，另外兩種代謝物5α-雄甾烷-3α，17α-二醇二硫酸酯和N1，n12-二乙酰精胺則與FGR 呈負(fù)相關(guān)。此外，兩種正相關(guān)代謝產(chǎn)物乘積與負(fù)相關(guān)代謝產(chǎn)物乘積的比值在預(yù)測(cè)FGR方面表現(xiàn)較佳（AUC 0.78，95%CI：0.7～0.82，P=0.0001）。在沒(méi)有子癇前期的情況下，該代謝物比值預(yù)測(cè)FGR要比sFLT1/PlGF更佳（AUC 0.78對(duì)0.64，P=0.01）。近期一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究測(cè)定了妊娠10～14 周時(shí)產(chǎn)婦血清樣本（n=112)中皮質(zhì)醇及其前體和代謝物的水平，結(jié)果顯示SGA 胎兒的孕婦血清中21-脫氧皮質(zhì)醇水平顯著降低，皮質(zhì)醇/21-脫氧皮質(zhì)醇和四氫皮質(zhì)醇/皮質(zhì)醇兩種代謝比的升高，結(jié)合這3 個(gè)變量能很好的提示胎兒是否存在FGR（AUC 0.824,95%CI：0.713～0.918）[40]。這表明皮質(zhì)醇相關(guān)代謝是預(yù)測(cè)妊娠早期SGA 的潛在生物標(biāo)志物。代謝物在篩查FGR 方面具有很大前景，后續(xù)研究仍需加大樣本進(jìn)一步證實(shí)上述代謝物與FGR 的相關(guān)性,從而加強(qiáng)胎兒監(jiān)測(cè)和有針對(duì)性的引產(chǎn)來(lái)預(yù)防不良事件。不足之處是代謝物的檢測(cè)方法較蛋白質(zhì)相關(guān)檢測(cè)技術(shù)要求更高，難以普及應(yīng)用。

3 基因生物標(biāo)志物

micro-RNA（miRNA）是一種內(nèi)源性的小型單鏈非編碼RNA，在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)多種靶基因的表達(dá)。研究已發(fā)現(xiàn)了幾種miRNA 的異常表達(dá)與FGR 相關(guān)。miR-16-5p、miR-103-3p、miR-107-3p和miR-27b-3p這4種miRNA在妊娠32周前的FGR母體外周血液樣本中均上調(diào)[41]。另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)母體外周血中miR-16-5 p、miR-20 a-5 p、miR-146 a-5 p、miR-155-5p、miR-181a-5p和miR-195-5p上調(diào)[42]。這7個(gè)與心血管疾病相關(guān)的microRNA 生物標(biāo)志物組合在妊娠早期（孕11～13周）可檢出42.68%的FGR胎兒，而這些胎兒在妊娠晚期才經(jīng)超聲確診為FGR。然而，由于miRNA 特別是外泌體miRNA 的數(shù)量較少，增加了檢測(cè)難度。另一個(gè)重要的障礙是很難從血漿樣本中測(cè)量RNA，需要用保護(hù)全血RNA不被降解的試管收集血液樣本[43]。雖然這些試管使用方便，只需要2.5 mL的血液，但它們相對(duì)昂貴，臨床推廣應(yīng)用前景不理想。

綜上所述，在FGR 早期診斷中，sFlt-1/PlGF 是最具價(jià)值的蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物，可應(yīng)用于FGR 嚴(yán)重程度評(píng)估。PAPP-A及PIGF與其他臨床指標(biāo)聯(lián)合使用時(shí)，也能較好地早期診斷FGR。近年來(lái),隨著代謝物檢測(cè)的逐漸普及，生物標(biāo)志物的應(yīng)用價(jià)值也將在更多孕婦中進(jìn)行評(píng)估。目前，生物標(biāo)志物用于FGR 早期診斷的研究仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，沒(méi)有哪一種生物標(biāo)志物可以單獨(dú)用于FGR 的診斷，后續(xù)研究需要將不同的生物標(biāo)志物相互組合，最終實(shí)現(xiàn)FGR早期診斷及干預(yù)，進(jìn)而阻斷或延緩FGR的發(fā)生發(fā)展。