胎盘外泌体在子痫前期的研究进展

冯晓玲，郭鲁秦，李娜

每年全球约有1 000万女性患上子痫前期（preeclampsia，PE），其中约76 000名女性死于PE及其相关的高血压疾病。而死于这些疾病的婴儿数量是惊人的，为每年500 000人。PE及其相关疾病是妊娠期最严重的并发症之一，患病率为2%～5%，也是近40%产妇妊娠35周前分娩早产儿的原因。PE经典定义为妊娠20周后高血压发作并伴有大量蛋白尿，近期定义扩展为出现妊娠20周或之后新增蛋白尿、其他器官功能障碍或子宫胎盘功能障碍[1]。人们普遍认为，PE在怀孕头三个月开始时处于无症状阶段，其特征是滋养层浸润不足和子宫螺旋动脉重塑不完全。这两种过程都有助于氧化应激的增加和全身内皮功能障碍的发展，导致在疾病的后期阶段PE的特征性临床表现。目前，没有有效的治疗方法来预防PE的长期后果，主要是因为病理生理学尚未得到很好的解释，并且没有及早发现的方法。

1 外泌体的基本概述

外泌体是来自内体区室的细胞外囊泡，其具有结合特定分子以响应微环境的能力。外泌体是小的（40～100 nm）、非常稳定的脂质双层纳米囊泡，其由多泡体向内出芽形成。外泌体含有多种信号分子，这些信号分子在多泡体与细胞膜的胞吐融合后从亲本细胞中释放出来[2]，通过到达体循环以期与体内的远端组织相互作用。外泌体参与细胞间通信，可以选择性地与信号分子如微小RNA（microRNA，miRNA）和蛋白质一起包装。外泌体可以将miRNA转移到靶细胞来影响其生物学功能[3]。

外泌体的功能取决于其与受体细胞相互作用以及将蛋白质、脂质和RNA传递给这些细胞的能力[2]。结合靶细胞的特异性受黏附分子如整联蛋白的控制。类似地，外泌体四跨膜蛋白复合物也参与体外和体内靶细胞的选择。外泌体参与多种功能：根除过时的分子；抗原呈递；通过促进转移期间的血管生成和肿瘤细胞迁移影响肿瘤进展；分化调节性T淋巴细胞或髓样细胞以抑制免疫反应；通过与受体细胞的相互作用传播发病机制。

2 胎盘外泌体的功能概述

胎盘外泌体可以调节母体的生理功能和胎儿发育。2002年胎盘外泌体被首次描述为循环中的“脱落的胎盘碎片”，并被推测可能有助于胎儿的免疫耐受。据报道，胎盘外泌体参与了妊娠的病理学，例如妊娠高血压疾病、妊娠期糖尿病、早产和胎膜早破等[4]。

胎盘外泌体由妊娠期间的各种胎盘细胞分泌，其富含生长因子、DNA片段、miRNA和mRNA。Mincheva-Nilsson等[5]从早期正常妊娠的离体胎盘外植体培养物中分离出外泌体，并报道胎盘特异性酶胎盘型碱性磷酸酶（PLAP）是胎盘外泌体的独特标记，现在被广泛用于从母体生物体液中分离胎盘特异性外泌体时的阳性标记物。

胎盘外泌体在正常妊娠中的功能主要有4个方面：①母胎交流[6]；②将基因信息转移到靶细胞以调节胎儿-母体代谢稳态；③抑制母体T细胞信号可能导致的免疫耐受[3]；④调节血管生成和内皮细胞迁移[7]。胎盘外泌体可以在体内的母体外周血中发现，在孕妇和非妊娠受试者之间发现显著差异，胎盘来源的外泌体总数在妊娠早期，即在妊娠的第6周就开始增加（即使此时绒毛间循环尚未完全建立）[8]。妊娠28周时，孕妇外周血中外泌体的浓度比非妊娠妇女高约20倍[9]。Salomon等[10]发现正常孕妇胎盘外泌体在母体血浆中的浓度随着妊娠进展而增加6倍，在足月时达到最大浓度。胎盘外泌体转运各种miRNA和mRNA，种类及其浓度在孕期都会发生变化。

胎盘外泌体的释放和生物活性的动力学受到微环境（例如氧气压力、葡萄糖浓度、炎症等）的调节。增加葡萄糖浓度，例如在妊娠引起的糖尿病，胰岛素抵抗不平衡和中枢神经系统的异常调节，以及氧气压力的任何变化都可能影响外泌体从原代滋养细胞释放的速率，并且还影响其内容物及其生物学对于靶细胞的活性[10]。胎盘外泌体与分娩时的母体子宫血流量和胎盘质量相关，这表明胎盘外泌体及其在母体血液中的载体含量（液体活组织检查）的测定可以是检测胎盘功能的一个很好的非侵入性的方法。而外泌体中胎盘相关miRNA的检测，其表达水平与妊娠状态和胎儿生理状态相关，为预测疾病进展和评估治疗效果开辟了一条新途径。

胎盘外泌体在病理性妊娠中也起重要作用。胎盘外泌体在妊娠并发症发病机制中的确切作用仍处于各实验室研究的初步阶段。研究表明，胎盘外泌体中各种蛋白质（包括种类和含量）水平的差异可能与子痫前期、妊娠糖尿病和早产相关的胎盘功能障碍有关[2,11]。

3 胎盘外泌体与PE

PE是妊娠期最常见和最严重的并发症之一，尤其是在妊娠晚期。PE及相关的高血压疾病导致近40%的早产。由于其发病机制的不明确，固仅存在有限的干预或管理策略。滋养细胞浸润不足和子宫螺旋动脉重塑不完全导致胎盘血流异常，引起高血压和蛋白尿的发展。基于这些，研究了胎盘外泌体在PE发病机制中的作用：①胎盘外泌体的数量和装载蛋白质含量的变化；②胎盘外泌体对母体免疫耐受的影响。Redman等[12]报道，来自滋养层细胞的囊泡和碎片脱落到母体循环导致血管炎症和内皮损伤，这与PE的病理生理学有关。Shomer等[13]发现，当PE患者存在血管病变时，外周血微泡中与炎症和血管增生相关的血管蛋白表达较高，这表明微泡在妊娠期血管疾病的发生中起重要作用。据报道，胎盘微囊泡通常在正常妊娠中调节基本的外周血免疫细胞活化和对脂多糖（LPS）的反应。这种反应在患有PE患者中显著增强[12,14]，表明来自滋养层细胞的胎盘微泡可以参与免疫并产生可能有助于PE病因的炎症反应。最近一项研究表明，PE患者胎盘外泌体中的miR-548c-5p明显下调，O型酪氨酸磷酸酶受体（PTPRO）显著上调与其负相关。此外，miR-548c-5p可以抑制LPS刺激的巨噬细胞的增殖和活化，炎症细胞因子（白细胞介素12和肿瘤坏死因子α）的水平降低以及极化的单核巨噬细胞1（pTHP1）中磷酸化核转录因子κB（pNF-κB）的核易位减少证明了这一点。miR-548c-5p在PE中起抗炎因子的作用[15]。Vargas等[16]报道，子痫组中外泌体中合体滋养细胞特异性蛋白2（syncytin-2）的表达显著下降。Syncytin-2是一种人内源性逆转录病毒（HERV）蛋白，可影响胎盘发育和滋养细胞融合。其在介导细胞融合方面比syncytin-1起着更重要的作用，尤其是在表达、细胞定位和功能方面。因此，syncytin-2强烈影响胎盘发育，且滋养层细胞融合牵扯超过1个HERV包膜蛋白。来自绒毛外滋养细胞的胎盘外泌体通过减少迁移来影响血管平滑肌的功能，从而导致血压和肾功能障碍的病理变化。

胎盘外泌体可能通过免疫介导的机制促成PE的发病机制。胎盘外泌体在免疫系统中的功能主要有以下4个方面：①抑制T细胞信号传导途径[3]；②通过减少活性NK细胞受体减少细胞毒性[17]；③由外泌体产生的由凋亡相关因子配体（FasL）和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）途径调节的细胞凋亡活性[18]；④胎盘外泌体在调节性T细胞（Treg）活化中表达转化生长因子β（TGF-β）和程序性死亡受体-配体1（PD-L1）[5]。异常免疫耐受和母体免疫系统过度活跃都会导致PE的发生[15]。因此，免疫系统的不平衡通过各种胎盘外泌体诱导PE的发生。胎盘外泌体中内容物含量的增加和变化以及功能的改变可以产生全身炎症反应和母体免疫耐受异常。因此，胎盘外泌体很可能在PE的病因学中起重要作用。Salomon的研究小组假定外泌体内容物（如蛋白质）的细胞起源可能是胎盘功能失调状态的一个重要决定因素。例如，与健康妊娠相比，syncytin-2在来自PE胎盘的外泌体中显著下调[16]。研究认为，PE的病理生理学发生在妊娠早期[1]。据推测，外周血中的胎盘外泌体可能是预测和诊断PE的优良生物标志物。总之，胎盘外泌体通过其内容的变化及其对免疫系统的不平衡影响在PE的发病中起重要作用。

最近研究鉴定了孕早期无症状孕妇的胎盘功能异常的血源性生物标志物。通常检测到的血源性生物标志物包括妊娠相关血浆蛋白-A、胎盘蛋白13、可溶性Fms样酪氨酸激酶-1、五聚蛋白、抑制素-A、胎盘生长因子和血管内皮生长因子。一些miRNA、脂质和酶也被发现在PE中失调，如miR-455[19]、miR-1233[20]、甘油磷酸丝氨酸（GP01，GP02和GP03）、黄酮类（PK12）[21]、脑啡肽酶（NEP）[22]和基质金属蛋白酶（2和9）[23]。前文中提到，胎盘特异性生物标志物（如PLAP）可用于从孕妇血浆中分离出特定的外泌体群。这些胎盘特异性PLAP外泌体也显示出Treg细胞中分化簇3-zeta（CD3-zeta）、Janus蛋白酪氨酸激酶3（JAK3）和细胞因子信号转导抑制因子2（SOCS-2）的表达。有研究表明，PE妇女的外泌体通过向内皮细胞递送可溶性Fms样酪氨酸激酶（sFlt-1）和可溶性内皮糖蛋白（sEng）而诱发血管功能障碍[24]。另一项研究表明，血浆中外泌体蛋白的浓度与疾病严重程度和（或）进展呈正相关。PE复杂妊娠中胎盘功能受损导致胎盘细胞凋亡和坏死，进一步导致了微泡和纳米囊泡（即外泌体）的释放增加[17]。另有研究表明，在妊娠早期（即11～14周），随后可能会发生PE的女性可通过其血浆内外泌体的浓度来鉴定筛选[25]。

外泌体含有各种蛋白质，miRNA、信使RNA和生物活性脂质，它们通过适应妊娠的母体系统在生殖中发挥重要作用[26]。例如，已经鉴定出miR-376c和miR-520g等微小RNA在正常妊娠和PE妊娠间血清中的差异表达。因此这些miRNA可能是被包封在外泌体内发挥作用。此外，miR-520g和miR-376c显示出调节滋养层迁移和增殖的作用[27]。Salomon等[25]研究了胎盘外泌体在整个孕期的miRNA谱，发现与正常妊娠相比，PE中外泌体浓度hsa-miR-486-1-5p和hsa-miR-486-2-5p升高，提出外泌体浓度、hsamiR-486-1-5p和hsa-miR-486-2-5p的联合测量可以早期鉴定无症状的有PE风险的女性。最近一项研究发现PE患者低氧敏感性miRNA的hsa-miR-210水平上调[3]。另一项研究在早发型和晚发型PE中发现了独特的外泌体miRNA特征，这些特征表明外泌体参与了与PE相关的关键病理特征，并在亚型之间进行区分[28]。Hromadnikova等[29]进行了血浆外泌体中胎盘特异性C19MCmiRNA的定量回顾性研究，在后来发展为PE的女性中妊娠早期（妊娠10～13周）检测到miR-517-5p，miR-520a-5p和miR-525-5p的水平降低，三者联合时预测价值最佳（AUC=0.719，P＜0.001）。如早期发现有PE风险的孕早期女性，可以将这些女性转诊以行更密集的监测或治疗（例如给予低剂量阿司匹林以预防或降低严重疾病的风险），预防或减轻PE的严重程度将改善母亲和婴儿的妊娠结局[30]。

4 结语

综上，胎盘外泌体在正常生理妊娠过程中发挥重要作用，其在病理妊娠特别是PE中从胎盘外泌体装载物质本身到在母胎界面交流中均发挥作用，以及胎盘外泌体与PE相关的生物标志物，基本阐明了其在PE中的发病机制。今后还可继续研究胎盘外泌体装载的miRNA和无细胞DNA在正常和病理妊娠中的作用机制，并对胎盘外泌体在PE的发病机制中的作用进行深入的研究，以期能够对PE早发现早治疗，以实现对PE的靶向治疗，将早产死产率降到最低，保证孕妇和胎儿的生命安全和生存质量，并期望对于其他病理性妊娠的研究也能有启发意义。