内皮细胞特异性分子与子痫前期关系的研究进展

隋欣爽，孙敬霞，袁晶，曹珊，戴晨光

子痫前期（pre-eclampsia，PE）是妊娠20 周后新出现的以高血压为主，同时伴有尿蛋白改变，伴或不伴其他脏器功能异常的一种妊娠期特有疾病。PE 的发病率占所有妊娠期妇女的2%～5%，是孕产妇死亡的主要原因之一，同时也是导致胎儿宫内死亡及围生儿不良结局的重要因素[1]。PE 的发病机制尚不明确，目前普遍认可的观点主要是妊娠早期滋养细胞浸润不良导致子宫螺旋小动脉再灌注功能障碍和胎盘浅着床[2]，同时也伴随氧化应激、血管因子生成失衡、过度炎症反应等发生。血管内皮细胞受损是子痫前期病理变化中的重要环节[3]。

内皮细胞特异性分子（endocan）即内皮细胞特异性分子1（endothelial cell specific-1，ESM-1），是一种主要由内皮细胞合成的可溶性硫酸皮肤素蛋白多糖，其具有多种不同的生物学功能，参与多种细胞信号传导和与多种黏附分子结合的特性，对于细胞的增殖、迁移、黏附和新生血管的形成至关重要[4]。Endocan 在血清或组织中的表达水平反映了血管生成和内皮细胞活化，这种病理生理变化与炎症反应和血管内皮功能障碍相关，所以endocan 被认为是参与心血管疾病、肿瘤与炎症的新型免疫炎症标志物[5]。

1 Endocan 的生物学特性

1.1 Endocan 的结构 Endocan 最初于1996 年由Lassalle 等[6]从人脐静脉内皮细胞cDNA 文库中克隆得到，由于其在血管内皮细胞上的高度受限分布，所以被命名为ESM-1。进一步研究证实ESM-1 属于蛋白多糖（proteoglycan，PG）家族，因此被称为endocan。

Endocan 是一种分子质量为50 ku 的蛋白多糖，其蛋白核心由165 个氨基酸组成，在翻译修饰的过程中，endocan 还获得一条通过丝氨酸137 位连接的单一硫酸皮肤素（dermatan sulfate，DS）侧链[7]。其蛋白核心有2 个不同的结构域，即富含半胱氨酸的110 个氨基酸的氨基（N）端结构域和不含半胱氨酸的55 个氨基酸的羧基（C）端结构域，并且N 端还包含内皮生长因子（endothelial growth factors，EGF）样域和富含苯丙氨酸的区域。Endocan 是单基因产物，位于人5 号染色体长臂上，包含3 个外显子和2 个内含子[6]。此外，endocan 是一种分泌性分子，而不是为细胞提供结构支持的细胞外基质。

1.2 Endocan 的定位及表达 最初发现endocan 时认为其表达仅限于肺组织，当对其进一步研究时在皮肤和脂肪组织的微血管、冠状动脉及肺动脉中也检测到其表达[8]。尽管尚未完全明确endocan 产生的调控机制，但最近研究表明endocan 的表达涉及许多信号传导途径和生物活性介质[9]。Endocan 在正常生理条件下是一种血管保护分子，保护内皮免受炎症细胞的迁移和增殖，但是如果内皮细胞产生炎症反应，endocan 分泌入血的水平会显著增加，因此Canpolat等[10]提出endocan 作为一种新型全身炎症标志物，可能导致内皮功能障碍或动脉粥样硬化形成过程中的终点标志物，而不是起点标志物。Sun 等[11]的研究提出了endocan 和间歇性缺氧与内皮功能障碍之间的直接联系，endocan 的水平在伴有内皮功能障碍的阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者中显著升高，并且在间歇性缺氧的状态下endocan 受血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factors，VEGF）或缺氧诱导因子1α 途径的调控，endocan 上调细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1）和血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1）的表达，影响单核细胞和内皮细胞的黏附，诱导炎症反应。

2 Endocan 与VEGF 及其受体的关系

Endocan 参与组织的内皮细胞黏附和迁移是由黏附分子介导的，这些黏附分子表达在激活的内皮细胞及白细胞的配体上，如VEGF、ICAM-1 和VCAM-1 等[12]。VEGF 属于促血管生成因子，主要来自内皮细胞，其通过增加血管通透性和维持内皮细胞活性在血管生成中起关键作用[13]。VEGF 及其受体结合诱导受体二聚化和细胞内酪氨酸基团的反式磷酸化，进而导致激酶的激活并诱导信号联级反应，其中蛋白激酶C（PKC）/核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路被发现诱导endocan mRNA 的表达，而蛋白激酶B（PKB）/磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidyl inositide 3-kinases，PI3K）通路则具有相反作用[7]，PI3K 抑制剂和PKC 激活剂增加了endocan mRNA的基础水平，而PKC 抑制剂则抑制了endocan mRNA 的表达，小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）对endocan 的抑制和重组endocan 蛋白的加入使内皮细胞的增殖和迁移功能恢复，证实了endocan 在VEGF 诱导的血管内皮细胞有丝分裂和迁移效应中的重要作用。

Su 等[14]通过体外实验发现微血管来源的内皮细胞在VEGF 的刺激下分泌endocan，并与细胞表面的VEGF 结合，促进其与VEGF 受体2 的相互作用，增加VEGF 的信号强度，endocan 还通过调节下游效应因子磷酸化细胞外调节蛋白激酶1（p-ERK1）和磷酸化P38 丝裂原活化蛋白激酶（p-P38）来调控VEGF 的信号通路。Rocha 等[15]发现endocan 的表达由小鼠视网膜的内皮尖端细胞中的VEGF-A 诱导，并且在endocan 的小鼠中VEGF 诱导的血管通透性降低，可见endocan 既是VEGF 信号的靶点，又是VEGF 信号的调节器。一方面，endocan 增加了VEGF-A 的表达和VEGF-A 与其受体VEGFR2 之间的相互作用，增加了血管的通透性。另一方面，VEGF 信号直接诱导了endocan 的表达，在增强单核细胞和内皮细胞之间的黏附中起关键作用[11]。Endocan 和VEGF 的双向相互作用在生理和病理状态下的血管生成、炎症反应、改变通透性过程中都是至关重要的，这种相互作用的调节可以被认为是一个有效的治疗靶点。

尽管VEGF 在PE 发病机制中的作用尚未完全明确，但已有研究证实两者具有相关性[16]。孙嘉敏等[17]提出PE 患者胎盘组织中miRNA-29b 高表达和VEGF-A 低表达可能与PE 发病相关。王丽婷[18]的实验观察到在PE 胎盘组织中缺氧诱导因子1α 和可溶性FMS 样酪氨酸激酶-1（soluble fms-like tyrosine kinase-1，sFlt-1）的表达升高，而VEGF 表达降低，推测缺氧诱导因子1α 可能通过对VEGF 和sFlt-1 的调节影响滋养细胞浸润，进而参与PE 的发病。子宫血管微环境中的自噬缺陷可以通过调节VEGF-A来提高血管通透性[19]，并且VEGF 编码基因的多态性存在差异，也影响女性PE 的发病率[20]。所以明确endocan 与VEGF 的相互作用，有利于阐明endocan 与PE 发病的关系。

3 Endocan 与PE 的研究现状

PE 的发病机制尚未完全明确，大多数临床和实验研究表明内皮功能障碍是PE 的主要发病机制[21]，早期PE 通常与滋养细胞侵袭、胎盘缺氧和影响内皮细胞的生物活性因子释放有关，而晚期PE 与母体先前存在的可能影响内皮细胞完整性的因素有关，但是内皮功能障碍在早期和晚期PE 中都有存在。Endocan 可能通过内皮功能障碍和炎症反应这两种机制参与PE 的发病[22]。

目前研究对endocan 在PE 中的表达存在争议。Adekola 等[23]研究发现，PE 患者血浆endocan 的浓度高于无合并症妊娠妇女（P=0.004），与血浆可溶性血管内皮生长因子受体1（soluble vascular endothelial growth factor receptor-1，sVEGFR-1；rs=0.34，P=0.001）和可溶性内皮糖蛋白（soluble endoglin，sEng；rs=0.030，P=0.003）均呈正相关，与血浆胎盘生长因子（placental growth factor，PlGF）浓度无相关性（P=0.3），而endocan作为一种潜在的免疫炎症标志物，在妊娠合并急性肾盂肾炎且合并菌血症的患者血浆中浓度却低于未合并菌血症妊娠患者（P=0.004）和无合并症的妊娠患者（P=0.001），可能与2 种疾病的发病机制不同有关，在其他产科综合征中，如早产、胎儿死亡、胎膜早破、胎儿生长受限的母体血浆中endocan 浓度未见明显升高。对于endocan 在PE 患者血浆中的表达，Hentschke 等[24]也得出相似的结论，他们还在后续试验中得出PE 患者的endocan 与PlGF 呈负相关（r=－0.545，P＜0.001），在妊娠期血压正常组中两者也呈负相关（r=－0.605，P＜0.001），且在分娩孕周＜34 周的PE 患者中PlGF 水平较低（P=0.009），endocan水平较高（P＜0.001），提示这2 个分子很可能是早发性PE 的生物标志物。以上研究中的sVEGFR-1、sEng 和PlGF 都是可能参与PE 发病的相关因素，由于PlGF 在PE 循环水平的降低，成为PE 早期筛查的有效手段[25]，目前已逐步应用于临床中，但PlGF在PE 的作用机制尚未明确，因此进一步探索PlGF或者其他的VEGF 家族因子与endocan 的关系有利于明确PE 的发病机制。

Schuitemaker 等[26]研究发现，与正常妊娠者相比PE 患者血浆endocan 浓度升高（但endocan 水平在早发性和晚发性PE 之间无差别），在胎盘中也发现了endocan 蛋白的表达，但是endocan mRNA 的表达却非常少，推测母体内皮细胞是血浆endocan 的主要来源，但不能排除合体滋养层细胞与母体内皮细胞共同产生的endocan 结合的可能性。Cakmak 等[22]发现重度PE 患者血清endocan 的浓度显著高于轻度PE 患者（P＜0.001），且endocan 水平与肿瘤坏死因子α 呈正相关（r=0.474，P＜0.001）。Chew 等[27]发现妊娠期高血压疾病患者胎盘中存在endocan 的高表达，尤其是在胎儿内皮细胞中，并且与PE、低出生体质量儿、早产儿等不良母婴后果有关。在有关endocan与PE 的2 项Meta 分析中，Lan 等[28]通过纳入匹配的病例对照研究得出PE 妇女比正常妊娠女性的循环endocan 水平更高（标准均值差=0.37，95%CI：0.13～0.62，P=0.003）；李小琳[29]也得出了同样结论，但发现endocan 与PE 的严重程度无关（95%CI：－5.76～6.47，P＞0.05）。

但是Chang 等[30]的研究提示PE 胎盘组织中endocan mRNA 和蛋白的表达均高于正常妊娠组，差异有统计学意义（P＜0.05），且endocan 在胎盘组织中的表达水平随着孕周增加而增加，但母体血清中的endocan 水平差异无统计学意义（P＞0.05），这可能与研究对象的种族和PE 严重程度有关。Kucukbas等[31]也指出PE 患者与正常妊娠者比较血浆endocan水平差异无统计学意义（P＞0.05），且避免了种族差异和PE 的严重程度对试验结果的影响。同样，Szpera-Go′zdziewicz 等[32]得出endocan 在PE 组和正常妊娠组母体血清的水平差异无统计学意义（P＞0.05），还认为体质量指数和胎龄的增加都会导致endocan 水平降低。尽管以上研究可能因为样本量不足、检测方法不同、种族等原因导致结论不同，但大部分研究提示endocan 可能在妊娠期高血压疾病的进展中起重要作用，需要进一步的研究来明确endocan 参与PE 发病机制的分子途径。

4 结语与展望

综上所述，endocan 是主要由活化内皮细胞分泌的蛋白多糖，由促炎细胞因子和促血管生成因子上调表达，并且参与新血管生成过程的调节，所以通过检测endocan 在患者体内循环的表达水平可说明疾病状态，成为内皮细胞障碍及炎症反应的新型生物标志物。关于endocan 与PE 的研究主要集中在endocan 表达水平与疾病的相关性，虽然提供了一些理论与实验数据，但缺乏深入的机制探讨和结合大量临床数据的分析，这阻碍了endocan 成为新的治疗靶点的进程。可见，endocan 在参与PE 的发病中非常具有研究前景，并且可能成为PE 的新型生物标志物。所以今后需要扩大样本量、追踪样本、保证筛选质量等来进一步探索endocan 在PE 发病中的作用。