胎儿生长受限胎盘因子的研究进展_白新久.pdf

综述胎儿生长受限胎盘因子的研究进展白新久1，2，刘晓清2，王慧1，白佳利1，宋雯霞11.长治市妇幼保健院，山西 长治 046000;2.长治医学院，山西 长治 046000通信作者:宋雯霞，Email:songwenxia.love 关键词:胎儿生长受限;胎盘因子;基因;滋养细胞中国图书分类号:714.5文献标识码:A文章编号:1001-4411(2023)03-0579-04;doi:10.19829/j.zgfybj.issn.10014411.2023.03.050胎儿生长受限(FG)是产科常见并发症，FG不仅会引起严重的围生期并发症，远期也会影响儿童智力发育及心理健康。现在已明确的重要病因包括母体因素，胎儿发育因素，胎盘因素，但仍有一部分病因不明确。胎盘是介于胎儿和母体之间进行物质交换的重要器官，胎盘血液灌注不足及功能低下，胎盘一系列病理生理变化均可能在 FG 的发病中起着重要作用。目前诊断 FG 主要依靠孕期超声检测和出生后身高、体质量等体格指标，但胎盘 FG 的临床和超声表现有显著的差异，因此对这种情况的检测尤其是晚发性 FG 的检测仍然是临床实践中的一个重大挑战，早期诊断和治疗对 FG 胎儿是必要的，以降低新生儿和围生期死亡率，所以了解胎儿生长受限的分子机制至关重要。随着分子遗传学的发展，研究发现胎盘相关因子与 FG 的发病密切相关，其相关研究可能会使我们对胎儿生长受限和晚年疾病易感性相关的分子机制有所启发。本研究将从遗传及分子机制的角度探究 FG 发生机制的研究进展。1胎儿生长受限概述1.1胎儿生长受限定义胎儿生长受限是指胎儿生长由于受到母体、胎儿及胎盘等病理因素影响，未能到达其应表现出的生长速率，从而使胎儿致残率和病死率增高，临床表现为超声估测体质量或腹围低于相应胎龄第 10 百分位1。根据有关流行病学资料显示:西方 FG 发病率达 10%，中国平均为 6.39%，从目前我国的情况来分析，胎儿生长受限情况发生率还是很高，但是随着人们的生活水平提高，以及我国的医疗制度不断完善，对这种现象的发生率呈现逐年减少趋势2。FG 是围生儿死亡和发病率的主要决定因素，它与死产和新生儿死亡风险增加三到七倍有关，导致胎儿发病的所有主要原因的风险都随着生长受限而增加。此外，新生儿远期并发症增多，包括神经发育受损、代谢不良、有更高的成年慢性疾病发病风险，包括高血压、缺血性心脏病和糖尿病等3，因此预防 FG 的发生对于提升人口素养具有重要意义。FG 是全球、特别是发展中国家面临的一个重要卫生问题，FG 的发病涉及多病因、多因素，胎盘功能障碍是引起 FG 的常见病因，包括胎盘局部梗死、胎盘形态异常、胎盘染色体异常等，这种变异性很大程度上是由潜在胎盘疾病的类型、严重程度和进展的异质性引起的。最后，胎盘功能障碍可能影响母亲引起高血压，高血压可能在一段时间内保持轻微和可治疗，或者可能迅速发展为严重的先兆子痫，包括溶血、肝酶升高、血小板减少综合征或急性早剥。在FG 的背景下，对胎盘疾病的类型和严重程度有更深入的了解可能会大大有助于临床决策。1.2胎儿生长受限发病机制研究现状目前关于FG 的发病机制有以下几种:主要包括母体营养供应、胎盘转运和胎儿遗传等方面，许多研究表明胎盘功能不全和胎盘功能障碍被认为是 FG 的主要原因，这些由于胎盘功能低下，继发于子宫胎盘功能不全的FG 妊娠的风险尤其高4。因此，了解 FG 胎盘发育异常与胎盘功能不全相关的胎盘因子具有重要意义。2胎儿生长受限的胎盘因子近年来随着分子生物学的发展，涉及胎儿生长受限研究的因子越来越多，母体方面的因子研究有肿瘤坏死因子(TNF)G308a 基因、超氧化物歧化酶(SOD3)Ala40Thr 基因、血栓形成基因、印记基因等;胎儿方面的因子有胰岛素样生长因子1 受体(IGF1)基因、N 末端甲状旁腺激素相关基因。胎盘方面的因子有凋亡基因、血管内皮生长因子、同源框基因、Cullin 基因、胎盘特异性蛋白 1、胰岛素样生长因子等，近年来随着科学技术的提高，FG胎儿的胎盘相关因子的研究有了更新进展，上述胎盘相关因子为研究热点，本研究就 FG 相关的胎盘因子进行综述。2.1凋亡基因细胞凋亡对胎盘发育中起着重要作用，凋亡的过程是由一组被称为促凋亡和抗凋亡的基因来调控，抗凋亡基因主要为 Bcl2，促凋亡基因主要为 Bax。研究表明，滋养层细胞凋亡活性异常会导致不同的情况，即先兆子痫、胎儿生长受限和早产56，凋亡基因的活性异常改变可能与 FG 的发病有关。975中国妇幼保健2023 年 2 月第 38 卷第 3 期Maternal and Child Health Care of China.February 2023，Vol.38，No.3陈华等7 探讨胎盘细胞凋亡和 Bcl2 基因表达在FG 中的作用，发现 FG 胎盘细胞中可见典型的细胞凋亡特征，包括核小体内 DNA 降解、核固缩、核碎裂改变，说明细胞凋亡可能在 FG 的发病机制中起重要作用，并可能与 Bcl2 表达降低有关。Cali等8 探讨胎盘组织中 Caspase3 和 Bcl2 的表达，研究 Caspase3、Bcl2 在 FG 中的表达，发现凋亡标记物 Caspase3 在 FG 患者绒毛滋养层细胞中明显升高，提示胎盘细胞凋亡增加，其凋亡增加可能在FG 的发病机制中起重要作用。Brzsnyi 等9 通过检测孕妇胎盘组织中 Bcl2 和 Bax 基因的表达，评估了细胞凋亡在胎儿生长受限中的调节，结果表明FG 胎儿胎盘中 Bcl2 基因低表达，与正常妊娠对照组相比差异无统计学意义(P0.05)，在生长受限程度较重(05 个百分位数)或较轻(510 个百分位数)的分组分析中，Bcl2 或 Bax 基因活性没有差异，因此有学者猜测 Bcl2 基因的活性降低可能是FG 中观察到的细胞凋亡增加的原因，Bcl2 的低表达导致胎盘滋养细胞凋亡增加、侵袭障碍、胎盘功能不全、胎盘供血不足，最终导致胎儿生长受限。2.2血管内皮生长因子血管形成包括两个步骤，即由前体细胞形成新血管和现有血管分化的过程，参与这两个过程的关键调控蛋白是血管内皮生长因子(vascular endothelia growth factor，VEGF)10。VEGF家族由 7 个成员组成，即 VEGF A、VEGF B、VEGFC、VEGFD、VEGFE、VEGFF 和胎盘生长因子(PlGF)，这些血管内皮生长因子蛋白都是通过特异性受体进行信号诱导，包括 VEGF1(VEGF受体)、VEGF2(KD)和 VEGF3(flt4)。VEGF 蛋白与相应受体结合后，通过激活多种二级调节蛋白，刺激内皮细胞增殖、迁移和新生血管的形成。FG 的长期存在通常导致胎儿持续缺氧，胎盘绒毛毛细血管密度降低，毛细血管数量的减少致使总毛细血管表面面积的减少，从而导致血流量的减少11。尽管毛细血管形成受损的机制仍在很大程度上未被探索，但血管生成障碍被一些学者认为是一个重要因素，在实验动物中发现 VEGFA 在 FG 的发展中起关键作用。因此，了解人胎盘中 VEGFA 基因的表达有助于加深对 FG 的理解。在胎盘中发现的 VEGFA 基因活性的增加可能是对持续缺氧的继发反应，其生理意义在于刺激血管生成。Chen 等12 发现与正常妊娠相比，FG 的胎盘绒毛血管化减少，胎盘血管发育不良可导致血流减少，导致胎儿持续缺氧，最终导致 FG 的发生。An-draweera 等13 研究 VEGF 蛋白在 FG 的功能，发现胎盘 VEGFA 基因活性似乎与 FG 严重程度无关，这一发现可能提示胎盘 VEGFA 基因的表达和由此引起的胎盘血管生成的刺激是对宫内胎儿发育缓慢的全部反应。尽管没有发现 FG 严重程度与胎盘VEGFA 基因表达之间存在直接的整体相关性，但不能排除这种相关性的存在。2.3同源框基因同源 框 基 因(Homeobox Se-quence)最初是在果蝇中发现的，它们作为转录调节因子控制胚胎发育14。同源框基因包含一个高度保守的 183 个碱基对同源框序列，该序列编码一个 61个氨基酸的基序，称为同源域，结构分析表明同源结构域由一个与 DNA 结合的进化上保守的螺旋转螺旋基序组成，这种结合的特异性允许同源结构域蛋白激活或抑制下游靶基因的表达15。小鼠基因敲除模型提供了同源框基因在小鼠胎盘发育中起关键作用的遗传学证据，例如 DLX3、DLX4、HLX 和 TGIF1 同源框基因的靶向破坏导致胎盘发育不良和胚胎生长受限表型。因此，了解同源框基因在人胎盘发育中的表达和定位及其包括 FG 在内的妊娠期疾病中的作用是非常重要的。其他人已经确定了同源框基因 DLX3、DLX4、HLX、TGIF1 在人类胎盘中的潜在重要性，这些同源框基因也在胚胎中表达，并在胚胎发育中发挥关键作用，更具体地说，证明同源框基因主要在胎盘早期发育的增殖细胞滋养层细胞中表达。Murthi等1617 发现，与妊娠对照组相比，同源框基因 HLX在 FG 受累胎盘中表达降低，但是同源框基因DLX3、DLX4 和 TGIF1 在 FG 影响胎盘中的表达比妊娠对照组增加。正常人胎儿生长方式很复杂，在整个怀孕期间，胎儿体质量增加和身长增加的速率并非平行。有证据表明，最大的生长速度出现在孕中期，而最大的增重发生在孕晚期。GuihardCosta 等18 在一项关于人类胎儿生长的纵向研究中报告说，生长随时间的增长(速率)降低，但生长持续 26 周。Grati等19 发现同源框基因 HLX 和 ESX1L 与对照相比，在受 FG 影响的胎盘中 mNA 表达降低。从妊娠 27周开始，HLX 和 ESX1LmNA 的表达水平迅速下降，这可能与 FG 妊娠中期胎儿的生长速度下降有关。但是，同源盒基因 DLX3 和 DLX4 显示受 FG 影响的胎盘表达增加。观察到与妊娠匹配对照相比，FG胎盘中同源盒基因表达水平发生了变化，即(HLX，ESX1L)表达降低或(DLX3 和 DLX4)表达增加。尽管同源框基因系统庞大，但随着研究的深入，更多的基因类型将被发现、探索，其对胎盘的作用机制也将更加清晰。2.4Cullin 基因Cullins 家族由 7 种蛋白质组成，由 7 种不同的亚型(CUL1、CUL2、CUL3、CUL4A、CUL4B、CUL5 和 CUL7)组成，在细胞支架和蛋白水解中通过泛素蛋白酶体系统发挥重要作用20。大多数 Cullins 对于早期胚胎发育至 关 重 要，一 些Cullins基因的突变已在胎儿生长受限中被发现。085中国妇幼保健2023 年 2 月第 38 卷第 3 期Maternal and Child Health Care of China.February 2023，Vol.38，No.3GascoinLachambre 等21 对各类胎盘进行了研究，并将胎盘分为 4 组:单纯 PE 组(PE 组)、PE 合并FG 组(PE 组)、特发性 FG 组(FG 组)和血管性 FG 组(vFG 组)，研究结果表明，病理性胎盘中 CUL1、CUL4A、CUL4B、CUL7 的表达均高于对照组，其表达是某些胚胎早期发育和突变所必需的，尤其是 CUL4B、CUL7 与胎盘疾病和 FG 有关。Cullin7 是 E3 泛素连接酶与 Fbox 蛋白 Fbxw8、Skp1 和 OC1 环指蛋白的复合体，CUL7 都被描述为促进细胞生长和发育，部分是通过拮抗 p53 介导的细胞周期进程中作为抗凋亡癌基因的功能来实现的22。在胎盘滋养层细胞中，p53 依赖的途径严格控制细胞的更替。此外，缺氧似乎激活了滋养层细胞，导致细胞凋亡增加和增殖减少。这些滋养层细胞周转的变化是 FG 的典型特征23，这是一种妊娠并发症，常因缺氧而产生。与这些发现一致，FG 的滋养层细胞中 p53 蛋白增加。最近的一项研究描述了 FG 中几种 Cullins 表达模式的变化，表明 Cullins 在滋养层更替中的作用21，对基因敲除小鼠的研究表明，CUL7的缺失导致子代胎盘受损和随后的 FG2425。2.5胎 盘 特 异 性 蛋 白 1胎 盘 特 异 性 蛋 白 1(PLAC1)是一个在胎盘中特异性表达的基因，主要通过在滋养层细胞中表达，对胚胎及胎儿生长发育发挥重要作用26。据报道，PLAC1 位于胎盘的 X 染色体区域，是胎盘和胚胎正常发育必不可少的基因27。目前研究表明 PLAC1 在妊娠、胎盘发育以及生殖方面中扮演重要角色。正常情况下，从妊娠期第 8 周开始，孕妇外周血中可检测到 PLAC1mNA，并且在妊娠 2240 周胎盘中 PLAC1 表达水平没有明显变化;而在妊娠终止时，孕妇外周血中循环PLAC1 mNA 却快速下降，提示 PLAC1 的表达具有时间性和时空性的特点，且对孕妇妊娠进程具有重要作用。Sifakis 等28 对 PLAC1 在 FG 孕妇和对照妊娠中的表达进行了分析。收集 FG 孕妇(n=16)和对照孕妇(n=16)的胎盘组织，用 qPC 检测相关基因的表达，结果发现 FG 受累胎盘组织中PLAC1平均表达水平明显高于健康对照组，FG 和对照组 PLAC1 表达与出生体质量相关，提示 FG的发生与 PLAC1 的表达可能存在病理生理联系。尽管 PLAC1 与妊娠期 FG 的关系尚未被研究，但先前的研究表明，在子痫前期循环中 PLAC1mNA 水平升高与疾病的严重程度直接相关29。以类似的方式，在本研究中观察到 FG 妇女胎盘中 PLAC1 水平的升高，这可能暗示了一种反馈机制克服疾病的发展。与这一假设一致的是，观察到 PLAC1 通过胎盘对 各 种 生 理 和 环 境 刺 激 的 适 应 参 与 维 持 妊 娠。PLAC1功能的一个关键特征是调节细胞膜对细胞外环境反应的信号通路，涉及细胞形状、运动性和可塑性30。未来样本数量更多的研究应该集中在 PLAC1 作为 FG 预测生物标志物的临床价值，有利于对FG 的早期诊断。2.6胰岛素样生长因子 I(IGFI)胰岛素样生长因子系统在包括子宫内，儿童期和青春期在内的人类生长的各个阶段都发挥着至关重要的作用，罕见的人类纯合 IGF1 突变，突出了 IGF1 对子宫内和出生后人类生长的重要性，这些突变以胎儿生长受限、小头畸形、智力低下和严重的出生后生长衰竭为特征，至今已经明确胰岛素样生长因子对胎儿生长发育有重要的调节作用。IGFI 基因位于第 12 号染色体长臂上，IGF1 的促有丝分裂作用是通过胰岛素样生长因子 I 受体(IGF1)基因编码的细胞表面酪氨酸激酶受体 IGF1 介导的，配体与 IGF1 的结合促进细胞增殖、分化、成熟31。首次在小鼠模型中研究了 IGF1 在人类生长发育中的作用，敲除 IGF1基因导致胎儿大小的严重减少和出生后不久的死亡，相反，在小鼠中 IGF1 基因的靶向部分失效导致轻度的出生前和出生后生长迟缓32。人类 IGFI 及 IGF1 基因的突变可引发胎儿宫内和出生后生长受限。随着对出生小于胎龄且携带IGF1 基因突变的患者的首次描述，GHIGF1 轴下端的遗传缺陷被确定为胎儿生长受限的单基因原因。Pfaffle 等33 认为在 GHHIGF1 轴的下端，由于 IGF1 和 IGF1 基因缺陷导致的原发性 IGF1缺乏和 IGF1 抵抗约占所有宫内和产后生长迟缓病例的 10%15%。Labarta 等31 研究发现 IGFI 通过IGF1 发挥作用，实现对生长发育的调节，IGF1基因错义突变是致使不同程度胎儿生长受限的原因，因此可以认为 IGFI 基因异常表达为 FG 病因之一。3结论与展望FG 发病受多种因素影响，其可能的致病因素包括母体、胎儿和胎盘基因以及代谢和内分泌因素，尽管目前还不清楚这些因素在 FG 中作用机制，但识别这些因素有助于更好地认识胎儿生长的生理学和FG 的病理机制。随着分子生物学的发展，涉及胎儿生长受限的因子越来越多，新的先进技术被引入用于胎儿生长受限的遗传学诊断，希望分子分析将有助于 FG 的早期检测，并可能为预防和治疗胎儿生长受限提供途径。参考文献 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