抗血管生成因子与子痫前期发病关系的研究进展

王钢 胡天晓 倪鑫

第二军医大学基础部生理教研室，上海200433

抗血管生成因子与子痫前期发病关系的研究进展

王钢 胡天晓 倪鑫

第二军医大学基础部生理教研室，上海200433

子痫前期是妊娠期特有的疾病，我国发病率为9.4%～10.4%，国外为7%～12%。该病严重影响母婴健康，是孕产妇和围生儿病率及病死率的主要原因，其病因和发病机制至今尚未完全阐明。近年来有研究表明，子痫前期患者血液中抗血管生成因子水平明显升高，这提示胎盘产生的抗血管生成因子以及催化产生这些因子的蛋白酶与子痫前期的发展密切相关。抗血管生成因子包括可溶性酪氨酸激酶-1，可溶性内皮糖蛋白等，有研究表明蛋白脱落作用可产生抗血管生成因子，而催化蛋白脱落作用的蛋白酶主要有解整合素样金属蛋白酶家族和金属基质蛋白酶家族。

子痫前期；胎盘；可溶性酪氨酸激酶-1；可溶性内皮糖蛋白；解整合素样金属蛋白酶家族；金属基质蛋白酶家族

子痫前期是一种源于胎盘的妊娠期特有的全身性综合征。其发病机制尚未阐明，当前较为合理的原因有异常滋养层细胞侵入子宫肌层、免疫机制、血管内皮细胞受损等。越来越多的研究表明，母体内皮细胞损伤是子痫前期产妇重要的特征之一。近年来，子痫前期患者血液中抗血管生成因子的水平异常，引起学者们的广泛关注。有研究表明，过量的抗血管生成因子，如可溶性酪氨酸激酶-1（sFlt-1）和可溶性内皮糖蛋白（sEng），经胎盘释放进入母体血液能够引起血管内皮功能障碍，并导致高血压、蛋白尿等子痫前期症状[1]。本文对抗血管生成因子和影响其产生的因素与子痫前期相关性综述如下：

1 血管生长因子和抗血管生长因子对胎盘血管形成过程的调节

在妊娠早期，胎儿起源的绒毛外细胞滋养细胞侵入子宫蜕膜和肌层螺旋动脉，使管径小、阻力高的血管转化为管径大、阻力低的血管，进而保证为胎盘提供足够的营养供胎儿生长。Meekins等[2]的研究表明，子痫前期孕妇滋养细胞的侵入能力减弱，侵入子宫蜕膜和肌层螺旋动脉较浅，血管无法进行转化，导致动脉阻力增大、胎盘供血不足。

在胎盘血管床的形成和维持过程中，血管内皮生成因子起着重要的调节作用。其受体Flt-1[血管内皮生长因子受体-1（VEGFR-1）]、血管内皮生长因子受体-2（VEGFR-2）也对胎盘血管正常发育至关重要。在妊娠早期，血管生成的信号传导通路改变可导致滋养层侵入不足。研究表明，将这些基因敲除后，会导致大鼠胎盘血管形成缺陷和早期胚胎死亡。在正常妊娠过程中，血管内皮生长因子（VEGF）和其受体在早期胎盘组织呈高表达，而在子痫前期胎盘中VEGF、胎盘生长因子（PLGF）和VEGFR-1等血管内皮生成因子的表达水平呈明显异常[3]。

同样抗血管生成因子在调节滋养层细胞入侵的过程中也起着重要的作用。sFlt-1是由膜结合受体剪接形成，是Flt1的游离形式，sFlt-1只有细胞膜外的配体结合域，而无跨膜和细胞内信号域，主要由合体滋养层分泌进入母血循环[4]。Kendall等[5]体外研究显示，sFlt-1能够与VEGF结合，拮抗VEGF促进血管新生的功能，进而抑制细胞滋养层的侵入。在正常怀孕早期，循环中的sFlt-1水平保持相对低的水平而孕晚期开始上升[6]。Farina等[7]收集了子痫前期产妇孕11周时的绒毛膜，通过分析基因表达情况发现sFlt-1水平明显升高。孕晚期，胎盘产生过量的sFlt-1，在产妇血液循环中拮抗VEGF的内皮保护功能，造成内皮功能损伤，进而对终末器官产生影响。

2 子痫前期中抗血管生成因子水平异常

Venkatesha等[8]的研究指出，sFlt-1和sEng是两种重要的抗血管生成因子，水平异常是导致内皮功能障碍和产妇脏器损伤的主要原因之一。腺病毒转染sFlt-1至妊娠大鼠可以引起高血压和蛋白尿等子痫前期症状。共同转染sFlt-1和sEng的妊娠大鼠会导致更严重的子痫前期并发症HELLP综合征，表现为蛋白尿，低血小板，肝功能紊乱和脑水肿等症状[1，8]。

Ahmad等[9]最早发现，子痫前期孕妇血液中sFlt-1表达增加，而PLGF和VEGF表达减少。Shibata等[10]也证实在重度子痫前期孕妇血液中，PLGF和VEGF水平显著降低而sFlt-1水平显著升高。由于VEGF维持在内皮的稳定性方面非常重要，对VEGF的阻断是一个重要的子痫前期发病机制。sFlt-1在循环中结合VEGF，PLGF产生拮抗作用[5]。Venkatesha等[8]研究发现子痫前期胎盘中sFlt-1的表达增加的同时也发现母体血液中sFlt-1显著增加。已有临床研究发现子痫前期发病之前，产妇血液循环中sFlt-1增加，并且增加水平与疾病的严重程度呈正相关[11]。

在体内，sFlt-1的主要作用包括促进血管收缩和导致血管内皮功能障碍等。Maynard等[1]证实外源性给sFlt-1至怀孕或者未孕大鼠后，可产生类似子痫前期的综合征，包括高血压、蛋白尿和肾小球内皮增生等典型症状。VEGF具有肾小球毛细血管修复和维持内皮细胞健康的重要作用。VEGF大部分由肾小球足细胞表达，其受体存在于肾小球内皮细胞上[12]。Sugimoto等[13]研究发现成年动物注射抗-VEGF药物后会引起肾小球内皮损伤从而产生蛋白尿。Eremina等[14]研究发现足细胞特异性VEGF基因敲除杂合子小鼠会出现蛋白尿和肾小球内皮增生等肾脏疾病特征。癌症治疗临床试验发现抗血管药物的使用也会导致蛋白尿，高血压和肾小球内皮损伤等症状[15-16]。因此，VEGF不足或者抗VEGF抗体，基因敲除、过量抗血管生成因子都可能导致蛋白尿和肾小球内皮增生等子痫前期症状。

子痫前期孕妇血液检测发现，另一种抗血管生成因子sEng水平也异常改变。sEng是内皮糖蛋白的截断形式，是TGF-β的细胞表面受体。在子痫前期中sEng上调其趋势类似于sFlt-1[17]。sEng通过sFlt-1介导加重孕鼠的血管损伤，可诱发HELLP综合征[8]。Maharaj等[12]研究发现在啮齿类动物中sFlt-1和sEng表达升高可诱发局灶性脑血管痉挛、高血压、脉络膜丛内皮增生等疾病。同时两者增多也可以干扰一氧化氮（NO）介导血管舒张的过程。循环中sEng升高与sFlt-1一样也是发生在子痫前期发病之前[17]。有趣的是，Romero等[18]研究发现，低孕龄无先兆子痫孕妇中sEng也会升高，对于这种现象还需进一步的研究解释。

3 抗血管生成因子产生可能的机制

在子痫前期发病机制中sFlt-1和sEng的重要作用已得到广泛的研究，但是sFlt-1和sEng产生的机制尚未阐明。许多研究证明，可溶性蛋白质可通过膜结合形式剪切产生。这种由特定蛋白酶介导的蛋白剪切过程，通常被称为蛋白脱落作用[19]。解整合素样金属蛋白酶家族（ADAMs）和金属基质蛋白酶家族（MMPs）是具有介导蛋白脱落作用的两种蛋白酶家族。

3.1 ADAMs

ADAMs是一个多亚基跨膜的分泌蛋白家族，连同基质金属蛋白酶MMPs和ADAMTSs（解聚素样并拥有金属蛋白酶结构域，与血小板反应蛋白1型结构类似的蛋白家族）属于同一个锌指类蛋白酶超家族[20]。到目前为止，在人类基因组已发现21种ADAM，其中约一半拥有金属酶蛋白水解活性。ADAMs的功能与很多生理过程有关，包括受精作用和胚胎发育，也与一些病理生理过程有关如炎症、阿尔茨海默病和癌症等[21]。

目前，对于妊娠期ADAMs成员作用已得到一些初步研究结果。例如，Wang等[22]研究发现ADAM19是在胚泡植入起着重要作用。同时，Zhao等[23]研究发现ADAM19在后续滋养层入侵过程中也发挥作用。Gack等[24]研究发现，在子痫前期中ADAM12胎盘表达水平升高，这也解释子痫前期中膜结合heparin-binding-EGF（HB-EGF）减少的原因[25]，可能是由于ADAM12介导HB-EGF蛋白脱落的结果[26]。

同样Zhao等[27]研究表明，ADAMs抑制剂能剂量依赖的减少胎盘释放sFlt-1的水平，证明ADAMs可以参与到Flt-1脱落作用中。其中，ADAM10是已经得到确定的脱落酶[28]。此外，体外实验表明，ADAM10可以介导角质蛋白脱落，从而产生CXC趋化因子配体16[29]。在角化细胞系HaCat中，ADAM10导致CD46脱落，同时CD46脱落有助于细胞凋亡过程[30]。Maretzky等[31]研究发现，ADAM10也可以引发N-cadherin和E-cadherin的脱落。最近Zhao等[27]研究发现，ADAM10主要存在于胎盘合体滋养层中，子痫前期ADAM10表达水平较正常妊娠增加。子痫前期胎盘中，ADAM10与ADAM12的上调水平是一致的[24]。3.2 MMPs

MMP家族包括24个锌依赖的肽链内切酶。根据膜型和亚基的不同分为6种MMPs，根据其细胞表面的关联又可进一步分类为：MT1、MT2、MT3、MT5（也被称为MMP-14、MMP-15、MMP-16和MMP-24）有一个跨膜域，而MT4和MT6（也被称为MMP-17和MMP-25）是磷脂酰肌醇锚定蛋白[32-33]。在人体组织中MMPs广泛表达，其在癌症进展和血管形成过程中的重要作用已得到广泛的研究。

Kaitu'u-Lino等[34]研究发现，MMP-14是参与胎盘释放sEng的一个关键蛋白酶。同时这个研究小组也发现，子痫前期胎盘合体滋养层MMP-14表达升高，并与内皮素相互作用产生sEng。在BEWO细胞系中敲低MMP-14表达，能显著减少sEng产生，也有力证明子痫前期中膜结合的MMP-14是产生sEng主要蛋白酶。但是，Kaitu'u-Lino等[35]研究发现，抑制MMP-14仅可部分抑制sEng的产生，这意味着其他蛋白酶也有可能产生sEng的过程，这需要进一步的深入研究。

Takino等[36]研究指出，与MMP-14最接近的同源蛋白是MMP-15（MT2-MMP），其拥有同源性66%的催化结构域。Kaitu'u-Lino等[37]研究表明，MMP-15主要存在于合体滋养层，在子痫前期中同样也有上调趋势，但是功能分析表明在人脐静脉内皮细胞和BEWO细胞系中，MMP-15并不参与切割内皮素产生sEng。

对于其他的MMPs，Kaitu'u-Lino等[34]研究发现MMP-16、24和MMP-25存在于合体滋养层，在妊娠期间参与调控物质交换过程。体外基因敲除实验表明[34]，他们并没有在Eng的剪切过程中发挥作用，但是它们可能参与到激活细胞表面其他蛋白酶或着也可能参与到母体循环中其他因子的剪切过程。与其他MT-MMPs不同，MMP-17定位于胎儿血管和子痫前期患者胎盘。Plaisier等[38]研究表明，MMP-17定位在胎儿血管中，主要功能是参与血管形成和血管重塑过程。有趣的是，Kaitu'u-Lino等[34]研究也观察到在子痫前期胎盘中MMP-17蛋白表达上调。这种上调可能是针对胎盘和胎儿血流量减少的代偿机制，但这需要进一步实验证实这一假设。总之，目前数据和研究表明MMP-14是唯一有助于sEng从胎盘释放的MMPs蛋白酶[32，34]，而产生sEng的过程是否有其他蛋白酶参与有待进一步研究。

4 展望

在最近的研究中，对子痫前期的发病机制的研究已经取得很大的进步。越来越多的实验表明，循环中过量的抗血管生成因子与胎盘疾病存在密切关系，而抗血管因子的生成与蛋白质的脱落作用有关。那么对于抗血管生成因子和参与蛋白脱落的ADAMS，MT-MMPs与子痫前期发病机制的关系可以进行更深入的研究。同时，这两种蛋白对于作为靶点开发治疗子痫前期的药物是很有意义的，但是其安全性和有效性还需大量的研究进行确定。

[1]Maynard SE，Min JY，Merchan J，et al.Excess placental soluble fmslike tyrosine kinase 1（sFlt1）may contribute to endothelial dysfunction，hypertension，and proteinuria in preeclampsia[J].J Clin Invest，2003，111（5）：649-658.

[2]Meekins JW，Pijnenborg R，Hanssens M，et al.A study of placental bed spiral arteries and trophoblast invasion in normal and severe preeclamptic pregnancies[J].Br J Obstet Gynaecol，1994，101（8）：669-674.

[3]Zhou Y，McMaster M，Woo K，et al.Vascular endothelial growth factor ligands and receptors that regulate human cytotrophoblast survival are dysregulated in severe preeclampsia and hemolysis，elevated liver enzymes，and low platelets syndrome[J].Am J Pathol，2002，160（4）：1405-1423.

[4]Nagamatsu T，Fujii T，Kusumi M，et al.Cytotrophoblasts up-regulate soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression under reduced oxygen：an implication for the placental vascular development and the pathophysiology of preeclampsia[J].Endocrinology，2004，145（11）：4838-4845.

[5]Kendall RL，Thomas KA.Inhibition of vascular endothelial cell growth factor activity by an endogenously encoded soluble receptor[J].Proc Natl Acad Sci USA，1993，90（22）：10705-10709.

[6]Levine RJ，Maynard SE，Qian C，et al.Circulating angiogenic factors and the risk of preeclampsia[J].N Engl J Med，2004，350（7）：672-683.

[7]Farina A，Sekizawa A，De Sanctis P，et al.Gene expression in chorionic villous samples at 11 weeks'gestation from women destined to develop preeclampsia[J].Prenat Diagn，2008，28（10）：956-961.

[8]Venkatesha S，Toporsian M，Lam C，et al.Soluble endoglin contributes to the pathogenesis of preeclampsia[J].Nat Med，2006，12（6）：642-649.

[9]Ahmad S，Ahmed A.Elevated placental soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 inhibits angiogenesis in preeclampsia[J]. Circ Res，2004，95（9）：884-891.

[10]Shibata E，Rajakumar A，Powers RW，et al.Soluble fms-like tyrosine kinase 1 is increased in preeclampsia but not in normotensive pregnancies with small-for-gestational-age neonates：relationship to circulating placental growth factor[J].J Clin Endocrinol Metab，2005，90（8）：4895-4903.

[11]Wathen KA，Tuutti E，Stenman UH，et al.Maternal serum-soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 in early pregnancy ending in preeclampsia or intrauterine growth retardation[J].J Clin Endocrinol Metab，2006，91（1）：180-184.

[12]Maharaj AS，Saint-Geniez M，Maldonado AE，et al.Vascular endothelial growth factor localization in the adult[J].Am J Pathol，2006，168（2）：639-648.

[13]Sugimoto H，Hamano Y，Charytan D，et al.Neutralization of circulating vascular endothelial growth factor（VEGF）by anti-VEGF antibodies and soluble VEGF receptor 1（sFlt-1）induces proteinuria[J].JBiol Chem，2003，278（15）：12605-12608.

[14]Eremina V，Sood M，Haigh J，et al.Glomerular-specific alterations of VEGF-A expression lead to distinct congenital and acquired renal diseases[J].J Clin Invest，2003，111（5）：707-716.

[15]Eremina V，Jefferson JA，Kowalewska J，et al.VEGF inhibition and renal thrombotic microangiopathy[J].N Engl J Med，2008，358（11）：1129-1136.

[16]Patel TV，Morgan JA，Demetri GD，et al.A preeclampsia-like syndrome characterized by reversible hypertension and proteinuria induced by the multitargeted kinase inhibitors sunitinib and sorafenib[J]. J Natl Cancer Inst，2008，100（4）：282-284.

[17]Levine RJ，Lam C，Qian C，et al.Soluble endoglin and other circulating antiangiogenic factors in preeclampsia[J].N Engl J Med，2006，355（10）：992-1005.

[18]Romero R，Nien JK，Espinoza J，et al.A longitudinal study of angiogenic（placental growth factor）and anti-angiogenic（soluble endoglin and soluble vascular endothelial growth factor receptor-1）factors in normal pregnancy and patients destined to develop preeclampsia and deliver a small for gestational age neonate[J].J Matern Fetal Neonatal Med，2008，21（1）：9-23.

[19]Rose-John S，Heinrich PC.Soluble receptors for cytokines and growth factors：generation and biological function[J].Biochem J，1994，300（Pt2）：281-290.

[20]Edwards DR，Handsley MM，Pennington CJ.The ADAM metalloproteinases[J].Mol Aspects Med，2008，29（5）：258-289.

[21]Murphy G.The ADAMs：signalling scissors in the tumour microenvironment[J].Nat Rev Cancer，2008，8（12）：929-941.

[22]Wang HX，Zhao YG，Wang HM，et al.Expression of adamalysin 19/ ADAM19 in the endometrium and placenta of rhesus monkey（Macaca mulatta）during early pregnancy[J].Mol Hum Reprod，2005，11（6）：429-435.

[23]Zhao M，Qiu W，Li Y，et al.Dynamic change of Adamalysin 19（ADAM19）in human placentas and its effects on cell invasion and adhesion in human trophoblastic cells[J].Sci China C Life Sci，2009，52（8）：710-718.

[24]Gack S，Marme A，Marme F，et al.Preeclampsia：increased expression of soluble ADAM 12[J].J Mol Med（Berl），2005，83（11）：887-896.

[25]Leach RE，Romero R，Kim YM，et al.Pre-eclampsia and expression of heparin-binding EGF-like growth factor[J].Lancet，2002，360（9341）：1215-1219.

[26]Asakura M，Kitakaze M，Takashima S，et al.Cardiac hypertrophy is inhibited by antagonism of ADAM12 processing of HB-EGF：metalloproteinase inhibitors as a new therapy[J].Nat Med，2002，8（1）：35-40.

[27]Zhao S，Gu Y，Fan R，et al.Proteases and sFlt-1 release in the human placenta[J].Placenta，2010，31（6）：512-518.

[28]Anderegg U，Eichenberg T，Parthaune T，et al.ADAM10 is the constitutive functional sheddase of CD44 in human melanoma cells[J]. J Invest Dermatol，2009，129（6）：1471-1482.

[29]Scholz F，Schulte A，Adamski F，et al.Constitutive expression and regulated release of the transmembrane chemokine CXCL16 in human and murine skin[J].J Invest Dermatol，2007，127（6）：1444-1455.

[30]Hakulinen J，Keski-Oja J.ADAM10-mediated release of complement membrane cofactor protein during apoptosis of epithelial cells[J].J Biol Chem，2006，281（30）：21369-21376.

[31]Maretzky T，Reiss K，Ludwig A，et al.ADAM10 mediates E-cadherin shedding and regulates epithelial cell-cell adhesion，migration，and beta-catenin translocation[J].Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（26）：9182-9187.

[32]Perentes JY，Kirkpatrick ND，Nagano S，et al.Cancer cell-associated MT1-MMP promotes blood vessel invasion and distant metastasis in triple-negative mammary tumors[J].Cancer Res，2011，71（13）：4527-4538.

[33]Sounni NE，Paye A，Host L，et al.MT-MMPS as regulators of vessel stability associated with angiogenesis[J].Front Pharmacol，2011，2：111.

[34]Kaitu'u-Lino TJ，Palmer KR，Whitehead CL，et al.MMP-14 is expressed in preeclamptic placentas and mediates release of soluble endoglin[J].Am J Pathol，2012，180（3）：888-894.

[35]Kaitu'u-Lino TJ，Tuohey L，Ye L，et al.MT-MMPs in pre-eclamptic placenta：relationship to soluble endoglin production[J].Placenta，2013，34（2）：168-173.

[36]Takino T，Sato H，Shinagawa A，et al.Identification of the second membrane-type matrix metalloproteinase（MT-MMP-2）gene from a human placenta cDNA library.MT-MMPs form a unique membrane-type subclass in the MMP family[J].J Biol Chem，1995，270（39）：23013-23020.

[37]Kaitu'u-Lino TJ，Palmer K，Tuohey L，et al.MMP-15 is upregulated in preeclampsia，but does not cleave endoglin to produce soluble endoglin[J].PLoS One，2012，7（6）：e39864.

[38]Plaisier M，Kapiteijn K，Koolwijk P，et al.Involvement of membranetype matrix metalloproteinases（MT-MMPs）in capillary tube formation by human endometrial microvascular endothelial cells：role of MT3-MMP[J].J Clin Endocrinol Metab，2004，89（11）：5828-5836.

Progress in research of anti-angiogenesis factor and preeclampsia

WANG GangHU TianxiaoNI XinThe Basis of Physical Teaching and Research Scetion,the Second Military Medicial University,Shanghai200433,China

Preeclampsia is a pregnancy specific diseases,that occurs in 9.4%-10.4%of pregnant women in China and 7%-12%in foreign country.The disease seriously affects the health of mother and infant,which is the main cause of maternal and perinatal morbidity and mortality.The etiology and pathogenesis are still not completely elucidated.In recent years,studies have shown that serum anti-angiogenic factor levels significantly increased in patients with preeclampsia.This suggests that the anti-angiogenic factors produced by placenta and catalytic protease which produces anti-angiogenic factors are closely related to preeclampsia.Anti-angiogenic factors consist of soluble tyrosine kinase-1(SFlt-1)and soluble endoglin(SENG).Studies have shown that anti angiogenic factor can be produced by protein shedding effect;proteinases which catalyzeprotein shedding effect contain a disintegrin andmetalloproteinase family and matrix metalloproteinases.

Preeclampsia;Placenta;sFlt-1;sEng;ADAMs;MMPs

R714.24

A

1673-7210（2014）11（b）-0165-04

2014-08-11本文编辑：任念）

王钢（1991.1-），男，第二军医大学基础部生理教研室2013级生理学专业在读硕士研究生；研究方向：生殖内分泌学。胡天晓（1987.6-），男，第二军医大学基础部生理教研室2010级生理学专业在读博士研究生；研究方向：生殖内分泌学。

倪鑫（1963.3-），女，博士生导师，教授，第二军医大学基础部生理教研室主任；研究方向：生殖内分泌学。