子痫前期致子代高血压发病机制的研究进展

黄敏珊，陈敦金，陈兢思

(1.广州医科大学附属第三医院 a.妇产科;b.产前诊断科，广州 510150；2.广州市妇产科研究所，广州 510150；3.广东省产科重大疾病重点实验室，广州 510150)

子痫前期(preeclampsia,PE)是一种多系统的妊娠期并发症，其在孕妇中的发病率为2%～8%，是孕产妇在围产期死亡的主要原因之一[1]。一般来说，PE指妊娠20周后出现新发高血压和蛋白尿，可发展成为更严重的症状，包括母亲和胎儿的死亡，严重危及母婴健康[2]。相关研究表明，PE孕妇后代出生后的收缩压和舒张压有不同程度的升高，PE宫内暴露对血压的影响早在童年时期已存在，随着年龄的增加，成年后患高血压的风险相对孕期血压正常孕妇后代更高[3-4]。20世纪90年代，英国Barker教授发现宫内生长受限胎儿出生后的心血管系统疾病发病率增高，并提出了“健康和疾病的发育起源(Developmental Origins of Health and Disease，DOHaD)”学说[5]，即宫内不良环境会引发宫内编程(intrauterine programming)，改变胎儿生长发育过程中部分相关的表型，出生后由于不能适应外源环境的打击，从而导致子代心血管疾病的发病风险增高[6]，严重影响远期健康，其成年后发生的慢性疾病也称胎儿源性疾病(Fetal Origins of Adult Disease,FOAD)。其中，由于宫内编程导致子代成年后发生的高血压疾病被称为胎儿编程性高血压(Fetal Programming Hypertension,FPH)。众所周知，孕妇的宫内环境在PE的条件下发生了巨大的改变，如氧化应激和炎症反应等导致各种信号通路的改变。这对胎儿的生长和发育造成巨大的影响，损害正常的心血管或肾脏的结构和功能，致使高血压发生，这种影响甚至延续到成年[7-8]。孕期暴露于PE的后代患高血压的风险增高的现象，可能是由于氧化应激和炎症反应改变了表观遗传修饰，最终导致一系列信号通路发生改变，从而诱发高血压。高血压的发病机制非常复杂，其中涉及如下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamic pituitary gonadal,HPA)、肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)和交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)等[9]的编程改变,有大量的研究表明发生胎儿编程高血压的子代。为此，本文对宫内PE暴露的子代发生高血压的可能机制进行综述。

1 PE导致宫内不良环境的产生

1.1 氧化应激 目前PE的病因尚未完全明确，仍存争论。但是经典的理论表明，子宫螺旋动脉重塑不足[10]使得母体血管狭窄，胎盘血流灌注不足。有研究显示，滋养细胞浸润功能障碍[11]和蜕膜血管病变[12]也可导致胎盘的功能不足。因而PE的胎盘中出现缺血和低氧的状态[2]，而后出现缺血再灌注引起胎盘的进一步损伤。氧化应激可能是其中的损伤机制。氧化应激是一种氧化和抗氧化的平衡被打破的状态，此时胎盘过多地产生自由基[13]而抗氧化剂不足，其中最常见的为活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(react ive nit rogen species,RNS)，主要在线粒体和内质网中生成[14]。在细胞内，ROS和RNS参与调控多种代谢作用和细胞信号通路，这两者的平衡发生紊乱之后可引起DNA、RNA、蛋白质和脂质的结构变化和功能失调。在动物实验中，孕期暴露于应激因素的胎儿出生后出现了血压升高的现象，ROS介导的AngII反应增加且AngIIAT1/AT2受体亚型的比例发生了改变，从而导致NO生成减少，血管扩张能力减弱，从而导致高血压的发生[15]。另外，通过激活ROS的产生，可导致SNS活性增强并诱发高血压，同时发现nNOS和IL-1表达有不同程度的下调[16]。Konno等[17]在高血压大鼠模型中，通过口服血管紧张素II受体抑制剂来抑制AT1R-NAD(P)H氧化酶，能让氧化应激反应水平下调而降低SNS活性，从而使血压下降。

1.2 炎症反应 PE伴随着慢性炎症激活，与促炎因子和抗炎因子的平衡被打破有关。在胎盘氧化应激的过程中，促炎因子的生成增加，这同时加剧了炎症反应[8]。胎盘由此产生的因子进入母体循环，在母体内促进炎症反应的激活，这似乎影响了胎儿炎症反应的应答。Zhou等[18]通过利用PE孕妇子代的脐静脉内皮细胞进行RNA测序发现，其炎症相关因子的转录水平相比正常血压孕妇的子代有不同程度的上调，如TNF、ICAM-1、FGF-2、NF-κB作为关键节点参与调控的信号通路的表达水平均有所增加，这提示子代的炎症反应同样处于过度激活的状态。另一方面，有研究表明，作为一种促炎因子，TNFα和IL-6能减少抗炎细胞因子的产生，如IL-10等，从而导致了细胞损伤[19]。同时，氧化应激能通过上调转录因子NF-κB的表达，促进促炎因子的转录水平，使炎症反应进一步恶化[20]。炎症因子的释放增加导致了免疫细胞的募集，从而诱发组织器官的损伤，如TNF-α、IL-6和IL-7等能在血管内皮处募集炎症细胞，造成血管的炎性浸润，导致血管内皮损伤，而这一过程又能引发新的氧化应激反应，形成恶性循环，血管内皮细胞的脂质等的代谢通路被改变，进一步加重内皮的损伤，影响血管内皮活性。在动物试验中发现IL-1β可调节通过调控nNOS的转录水平进而调节中枢神经系统中SNS的活性[21]。此外，外周慢性炎症亦可渗透至脑实质中，作用于特定脑区导致去甲肾上腺素分泌增加，SNS活性增强，交感神经源性血管舒缩张力上升，并导致高血压[22]。尽管炎症因子导致的多种信号通路的改变在母体上得到较为充分的验证，然而，母体炎症是否是改变子代的如SNS、RAS或NO介导的信号通路等的主要原因，还是胎盘功能不足产生的因子能直接诱发胎儿的炎症反应从而导致信号通路的改变仍需进一步探讨。

2 宫内不良环境诱发表观遗传修饰的改变

2.1 DNA甲基化 DNA甲基化对哺乳动物的胚胎发育至关重要[23]，参与基因印记、X染色体失活、抑制转录座和生殖细胞特性基因等基因调控途径。目前进行最为广泛的是对富含CpG的启动子的甲基化水平的研究，哺乳动物基因组在胚胎生长过程中经历了两次广泛的CpG甲基化模式的重新编程，即受精后和生殖细胞特性化后。有研究表明，DNA的甲基化和去甲基化水平在心脏的正常发育与成熟的过程中有重要的作用，如增强子的去甲基化水平上升能激活转录因子，而且在心脏特异基因区域发现了去甲基化水平整体增加[24]，影响心脏正常结构，增加胎儿出生后心血管疾病的风险。当宫内暴露于不良环境时，DNA甲基化水平发生改变，如DNA甲基化水平上升导致11β-HSD2表达下降，胎盘屏障防止母源性糖皮质激素进入胎儿循环的作用被削弱，造成胎源性糖皮质激素暴露，使得新生儿出生低体重风险增高[25]。Kazmi等[26]的一项荟萃分析显示，PE后代的脐血中有多个CpG区域的甲基化水平提高，并显示部分的区域与AVP相关。进一步实验证明，在PE后代的胎儿脐静脉血管内皮细胞中，AVPR1a基因的启动子过度甲基化，其转录水平下调，脐静脉对AVP的敏感性下降[27]，反映了DNA甲基化水平与胎儿血管内皮功能障碍密切相关。在一项动物实验中发现，孕期糖皮质激素暴露大鼠的子代下丘脑后核Agtr1a基因出现DNA去甲基化，DNMT3a与其结合减少，Agtr1a的mRNA表达上调，在高盐暴露后糖皮质暴露的子代血压升高的程度比正常组子代升高的更为显著[28]。

2.2 组蛋白修饰 组蛋白的翻译后修饰是表观遗传的最主要方式，常见修饰有乙酰化/去乙酰化、甲基化/去甲基化、磷酸化、泛素化/去泛素化、腺苷酸化、二磷酸腺苷核糖基化、羰基化以及小泛素相关修饰物化和生物素化等[29]。这些共价修饰可通过解开染色质或招募非组蛋白的蛋白质，进一步影响染色体的结构，从而调控转录、复制和基因修复等基因表达过程。Sheng等[30]研究表明，PE孕妇的胎儿脐静脉内皮细胞的组蛋白H3K9me2、H3K9me3表达上调，同时胎盘内皮细胞eNOS和CuZn-SOD表达下调，并发现在低氧模型中能得出与宫内暴露于PE的结果相一致的表型，提出是由于低氧环境诱导的组蛋白甲基化异常而导致PE后代血管内皮的功能障碍的假设。最近一项动物研究表明[31]，宫内糖皮质激素暴露可导致抗氧化和抗氧化酶表达的显著变化，并改变HDAC表达，导致胎儿编程性高血压的发生。在自发性高血压大鼠模型中，Ace1 mRNA的转录水平和蛋白表达水平都较正常大鼠升高，同时发现其中Ace1基因的启动子区域有激活染色质的标记物的富集，如H3Ac和H3K4me3，反映了组蛋白的修饰能改变ACE1表达[32]，从而进一步激活RAS，使血压升高。

2.3 非编码RNA调控 一般来说ncRNA(non-coding RNA)，包括小干扰RNA(siRNA)、小核RNA(snRNA)、核仁小RNA(snoRNA)、微小RNA(microRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)、Piwi蛋白相互作用RNA(piRNA)等。ncRNA可在转录及转录后水平调控基因表达，如miRNA可与mRNA互补结合，降解mRNA，抑制其翻译过程，从而导致基因沉默。miRNA在肾素-血管紧张素-醛固酮系统、一氧化氮、氧化应激及血管炎症和血管生成的调控中有重要的作用[33]。有多项研究表明,miRNA在妊娠合并PE患者中存在差异性表达，不同类型的miRNA在胎盘、母体循环、蜕膜来源间充质干细胞、脐带血和人脐静脉内皮细胞中的表达水平都不尽相同[34]，可能参与多种细胞信号传导途径。有文献报道，miRNA-210在低氧状态下表达显著上调，受HIF-α和NF-κB等转录因子的调控，并参与抑制细胞凋亡和调控细胞增殖、分化、迁移等[35]。有文献报道,miR-21可调控肾素的mRNA转录水平[36]，在动物实验中也发现miR-181a参与调控RAS的活性，自发性高血压大鼠模型中，其miR-181a水平下降，肾素的mRNA和蛋白水平上调，使AngII表达增加[37]。

3 小结和展望

孕期PE暴露的子代发生胎儿编程性高血压的机制仍需进一步的研究阐明。目前得到较广泛认同的是PE中胎盘的灌注不足能诱发产生过度的氧化应激和炎症反应，生成过多的自由基和炎症因子，打破氧化/抗氧化和促炎因子/抗炎因子的平衡，除了促进母体系统性炎症反应的激活外，亦能改变胎儿炎症因子的水平，并涉及多条信号通路，其中包括与高血压发病密切相关的,如SNS、RAS和NO介导的信号通路等。值得关注的是，这些反应和通路相互影响、相互作用，似乎形成一个交互网络在发挥作用，并最终改变胎儿血管内皮细胞的结构和功能。同时，影响更为深刻的是宫内环境对胎儿产生的影响能持续成年后，在经历外源性因素的再次打击后，宫内PE暴露的子代患高血压的风险较孕期血压正常的孕妇的后代要高。导致这一现象的可能机制是胚胎在宫内发育敏感时期遭受的打击引起了表观遗传修饰的改变，影响胚胎发育，使得胎儿器官的生长和发育出现了相应的变化，而这种变化在出生后却无法与外界相适应，因此PE孕妇的后代会显现出高血压易感。然而，这种表观遗传修饰的改变是否是由PE诱发的过度氧化应激和炎症反应引起，仍需进一步探讨。目前的研究尚未能充分阐明表观遗传修饰与胎儿编程性高血压之间的关系，有研究发现表观遗传修饰能参与调控SNS、RAS和NO介导的信号通路等，但其中具体的互作关系和作用方式仍需进一步探索。另一方面，通过对胎儿编程性高血压发病机制的研究，希望能了解整体胎源性疾病的发生发展，从而探索其中可能的疾病防治手段，提高PE孕妇后代的长期预后水平，达到优生优育的目标。