胎盘评估早产儿脑损伤不良结局的研究进展

杜秋越，申彦

世界卫生组织（WHO）2015年发布的《WHO推荐改善早产结局的干预措施指南》指出，全世界每年有1 500万早产儿（妊娠不满37周分娩的新生儿）。WHO将胎龄≥28周但＜32周定义为极早产（very preterm，VPT），胎龄＜28周定义为超早产（extremely preterm，EPT）。随着围生医学的发展及危重新生儿救治水平的提高，具有极限生存活力的早产儿存活率逐年提高[1]。但因神经系统发育不成熟，易受到各种高危因素的影响，如围生期缺氧缺血、宫内感染及炎症反应而发生脑损伤，致使脑损伤的发病率逐年上升。早产儿脑损伤（brain injury in premature infants，BIPI）是引起早产儿认知功能障碍和脑瘫的首要病因，严重影响早产儿的生存质量。BIPI的病因非常复杂，机制也不十分清楚，多种病理变化均可导致早产儿神经发育障碍，根据发病机制分为出血性损伤和缺血缺氧性损伤两种类型，前者主要为生发基质-脑室内出血，后者则表现为脑室周围白质软化（periventricular leukomalacia，PVL）[2]。BIPI严重威胁了早产儿的生长发育及身心健康，而早期发现、早期诊断及早期干预可有效降低脑损伤的发生，减少致残率，提高存活质量。胎盘是母体与胎儿连接的纽带，正常的胎盘功能是保证妊娠顺利进行的前提和基础，其与宫内环境、胎儿发育之间的内在联系是公认的。研究发现，胎盘功能的变化是神经系统发育不良的危险因素，胎盘已成为研究早产儿神经系统发育不良的重要器官[3]。现从组织病理学、分子病理学、表观遗传学等方面综述早产儿胎盘的变化，及该变化影响神经系统发育的机制，并探讨检测早产儿胎盘对评估脑损伤的意义。

1 与BIPI有关的胎盘组织病理学改变

大量研究显示，胎盘大体形态和组织病理学特征与许多胎儿和新生儿的不良结局有关。早产胎盘的主要病理改变包括急性绒毛膜羊膜炎、胎盘灌注不良、胎盘后血肿、胎盘母体底板梗死、胎盘质量减轻、轮廓状胎膜附着等。

急性绒毛膜羊膜炎可引起早产，有绒毛膜羊膜炎暴露的早产儿，其罹患严重脑损伤的风险会明显增加[4]。为区分急性绒毛膜羊膜炎的严重程度，可将其分为3期，Ⅰ期少量中性粒细胞局限于绒毛膜板下的纤维素中或蜕膜层内，Ⅱ期中性粒细胞进入绒毛膜和绒毛膜板，Ⅲ期中性粒细胞广泛浸润蜕膜和绒毛膜并达到羊膜层。一项评估神经系统发育结局和胎盘组织病理学相关性的荟萃研究显示，宫内感染是导致早产儿神经系统发育异常的主要因素[5]。有学者以大鼠为研究对象，用细菌脂多糖（LPS）构建宫内感染模型，发现足月胎盘和早产胎盘对LPS的敏感性不同，由此发现早产儿胎盘对炎症的敏感性大，且炎症可导致神经系统发育不良[6]。另有研究发现，绒毛膜羊膜炎的胎盘血流减少，胎儿及新生儿脑血流明显下降，脑血管自主调节功能发育不完善，可引起缺血性脑损伤[7]。绒毛膜羊膜炎与早产儿PVL密切相关的同时，还可增加早产儿严重颅内出血的发生率。

胎盘血流灌注不良主要表现为胎盘体积、绒毛间隙体积及终末绒毛数量均明显降低，绒毛内间质增生、钙化，纤维素样坏死增多；其胎盘绒毛的血管密度减小，部分血管壁增厚，管腔狭窄，甚至闭塞；胎盘血液循环量比正常妊娠降低超过50%[8]。有研究对20 091例新生儿（15 710例足月和4 381例早产）的胎盘进行评估显示，伴有灌注不良病变的脑室内出血的早产儿明显多于无此病变的早产儿[9]。帆状胎盘和球拍状胎盘与灌注不良的存在密切相关。这两种脐带的附着方式导致血管更容易受压，脐血管血流量减少，随后胎儿缺氧或循环受损，导致新生儿易发生缺血缺氧性脑病，其机制可能是胎盘血管损伤导致慢性缺氧，使胎儿在分娩过程中更容易受到压力和急性事件的影响。有研究显示脑瘫患儿的胎盘血管损伤发生率增加了5倍[3]。

另有文献总结重度绒毛膜羊膜炎、绒毛膜血管病和弥漫性绒毛膜羊膜含铁血黄素沉着症也与脑损伤有关，且研究中发现孕期胎盘发生上述一种以上的病变时，神经系统发育不良的可能性就会显著增加[10]。虽然胎盘梗死、绒毛老化对神经系统发育影响不大，但还需要更大的数据证明。

需要说明的是，有时胎盘组织病理学表现与神经系统发育不良结局之间不一致，可能由于缺乏常规的胎盘组织病理检查（尤其是足月儿）作对照，或短期、长期的神经系统发育随访不到位，亦或检测神经损伤的时间选择不合理。尽管存在种种问题，但是胎盘组织病理的某些特征与神经系统发育不良结局的相关性得到越来越多的证实[11]。

2 与BIPI有关的胎盘分子病理学改变

2.1 炎症因子的释放 在病原微生物侵入宫腔后，机体会启动一系列炎症反应，产生大量炎症因子和趋化因子。在这种情况下，胎盘作为妊娠关键组织通过上调炎症因子激活不同的炎症通路，这些炎症因子主要包括肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素1β（IL-1β）、IL-6和IL-8等。

TNF-α是炎症过程中出现最早、最重要的炎性介质，可激活中性粒细胞和淋巴细胞，调节其他组织代谢活性并促使其他细胞因子合成释放，介导一系列急性毒性炎症反应过程，直接参与脑损伤过程。研究表明高浓度的TNF-α对少突胶质细胞有直接毒性作用，而该细胞的损伤是造成PVL的主要原因。

随着胎盘IL-1β、IL-6和IL-8等炎症因子水平相应增加，可引起一系列应激反应，如中性粒细胞趋化因子1（CINC-1）和单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）会显著增加[12]。CINC-1是IL-8趋化因子家族的成员，可活化神经胶质细胞。神经胶质细胞激活后，通过产生营养和毒性介质起到保护和破坏作用，导致复杂的下游事件。星形胶质细胞可产生神经保护产物血红素氧合酶-1，而小胶质细胞通过释放细胞因子和其他可溶性因子影响星形胶质细胞增生。胎盘功能不全时小胶质细胞增加更明显，其细胞中的有害炎性产物加剧活化，延迟星形胶质细胞增生，从而加重脑损伤。MCP-1的增加可引起巨噬细胞和（或）小胶质细胞大量聚集于脑室周围白质中，造成白质损伤。

另外胎盘绒毛膜羊膜炎可引起胎儿炎症反应综合征（FIRS），FIRS是胎儿免疫系统活化，释放大量致炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等）而导致的一种亚临床状态，这些致炎因子可干扰胎儿大脑细胞因子的正常表达，导致BIPI[13]。

2.2 缺氧诱导因子（hypoxia inducible factors，HIFs）的表达增加 HIFs广泛参与哺乳动物细胞中缺氧诱导的特异应答反应，包括3种亚型（HIF-1、HIF-2、HIF-3），目前研究最深入的是HIF-1，其生理活性主要取决于HIF-1α亚基的活性和表达。HIF-1α在人类胎盘组织中可持续表达，但在正常情况下表达很少，胎盘缺氧状态下表达增加。

妊娠过程中氧的供应是持续变化的，从妊娠头3个月的缺氧环境到后期的相对常氧，氧气感应系统在胎盘的形成、功能及胚胎的正常发育中是一个重要的调节因素。孕期的低氧环境根据缺氧发生的时间、严重程度和缺氧持续时间可出现不同的结果。

Verma等[14]从子痫前期和血压正常的孕妇获得胎盘组织，比较2组胎盘组织中HIF-1α的表达情况，发现前者HIF-1α的表达明显高于后者。HIF-1α参与细胞对缺氧缺血的适应性反应，调节促红细胞生成素、葡萄糖转运蛋白、糖酵解酶和血管内皮生长因子的表达，促进细胞存活，发挥保护作用；然而HIF-1α亦可以通过上调促凋亡蛋白的表达或激活P53依赖的凋亡途径促进细胞凋亡，介导损伤。HIF-1α在早产儿胎盘中究竟发挥保护作用还是损伤作用，可能取决于缺氧缺血的时间、病理刺激的类型、损伤的严重程度、涉及反应的细胞类型和实验动物的日龄等因素[15]。

2.3 胎盘外泌体（exosomes）的保护作用下调 近年研究显示，胎盘分泌的特异性外泌体在维持妊娠过程中发挥重要作用[16]。胎盘外泌体是指妊娠期间由构成胎盘的细胞，包括合体滋养细胞、细胞滋养细胞、绒毛外滋养细胞及胎盘血管内皮细胞等释放的微型囊泡，其中被覆于胎盘绒毛表面的合体滋养细胞是胎盘外泌体的主要制造者。胎盘外泌体不仅可以携带蛋白和RNA，在细胞间传递信息及运输物质，参与胎盘相关的妊娠生理和病理过程；而且可抑制T细胞活化的信号分子CD3及JAK3的表达，并激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3），从而诱导T细胞凋亡，抑制妊娠期T细胞介导的免疫应答以及对胎盘的病理损伤作用。

胎盘外泌体特异性表达胎盘碱性磷酸酶（placental alkaline phosphatase，PLAP），可介导细胞间的通讯，并作为疾病早期诊断的分子标记物[17]。有研究从孕妇外周血中分离表达PLAP的外泌体，发现足月妊娠孕妇血中胎盘外泌体的浓度高于早产孕妇，外泌体在早产孕妇中抗病毒和抑制母体免疫力的作用将大受影响，增加了感染对神经系统损伤的风险[18]。

3 与BIPI有关的胎盘表观遗传学研究

在研究产前环境对胎盘影响的分子机制中，表观遗传调控的重要性日益突出。表观遗传调控的一个重要模式是参与转录后基因调控的小干扰RNA（miRNAs）的表达。miRNAs是一类内生的、长度约22 bp非蛋白质编码的小分子RNA，在细胞内参与多种重要的调节作用。在整个妊娠过程中，特定的miRNAs在胎盘中呈差异表达，即妊娠头3个月，调控血管生成和细胞存活的miRNAs占主导地位，而与细胞分化有关的miRNAs在妊娠后期占主导地位[19]。

多项研究表明宫内环境发生变化时，胎盘miRNAs会随之发生变化，进而保护胎儿神经系统不受外来因素影响。如miR-47能通过Toll样受体4（TLR-4）信号通路抑制炎症的发生和细胞凋亡，从而减轻新生儿脑损伤的程度。miR-22可减轻创伤性脑损伤细胞模型中的神经细胞凋亡[20]。另有一项针对足月儿胎盘中miRNAs表达与新生儿重症监护病房网络神经行为量表（NNNS）评估的婴儿神经行为测量之间相关性的研究发现，miR-16表达增加的婴儿注意力评分降低；miR-146a、miR-182表达增加的婴儿运动质量显著提高，推测这些miRNAs可调节胎儿神经和肌肉的发育[21]。虽然上述研究的对象都是足月儿胎盘，在早产儿胎盘中可否观察到类似的变化，还需后续的研究证实，但至少说明了其间存在的内在联系。

外泌体作为一个载体，可携带胎盘特异性miRNAs，传递抗病毒能力，提高胎儿对外界感染的防御能力。由于外泌体中miRNAs的表达会随细胞中相应miRNAs含量的变化而变化，因而有研究将体液中的外泌体分离纯化，结合现代测序技术，对其中的miRNAs进行序列分析及功能预测，以期实现对疾病的早期诊断[22]。

4 结语

目前BIPI已经成为一个突出的、亟待解决的公众健康问题，早期确诊、早期干预与治疗对改善早产儿预后有重要意义。如何制定早期诊断的标准，已成为不同学科、众多学者研究的焦点。胎盘作为母胎之间的重要介质，逐渐受到关注，并对此展开了一系列的研究。在归纳其组织形态改变的共性的同时，更看到了分子学及表观遗传学检测在早期诊断中的优势与潜力，并有望成为日后治疗的靶点。