蛋白聚糖在胎盘源性疾病中的生物标志物作用

李海英，吴涛，乔宠

（1.中国医科大学附属盛京医院妇产科，沈阳 110004；2.大连市妇女儿童医疗中心 （集团） 妇产科，辽宁 大连 116000；3.大连医科大学附属第一医院麻醉科，辽宁 大连 116000）

胎盘异常可导致早期流产或子痫前期 （preeclampsia，PE） 和宫内生长受限，特殊的病原体，如感染恶性疟原虫侵袭胎盘也会导致胎儿和 （或） 母体健康受损［1］。滋养层细胞生长和侵入子宫内膜是胎盘形成过程中的关键事件，并受局部因素的严格调节。胎盘合体滋养细胞的细胞外基质 （extracellular matrix，ECM） 从胎盘绒毛膜绒毛向外延伸至母体血液中，在分子水平上调节和维持母儿屏障。ECM由蛋白聚糖 （proteoglycan，PG）、透明质酸、胶原蛋白、纤维连接蛋白、层黏连蛋白等纤维蛋白组成，还包含多种生长因子、趋化因子、细胞因子、抗体和代谢物，以及间充质支持细胞 （如成纤维细胞和脂肪细胞）、血管系统细胞和免疫系统细胞［2］。

PG是ECM中的主要成分之一，是广泛存在于哺乳动物细胞的重要通讯分子，在细胞表面和ECM中均有表达。PG包含1个核心蛋白及1个或多个糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan，GAG） 链［3-4］。PG作为胎盘ECM的重要成分，可能调节胎盘发育的各个阶段并参与维持健康妊娠。研究［5］发现，PG在黏附、增殖、迁移、侵袭、血管生成和细胞凋亡等多种生理过程中发挥关键作用，对胎盘形成和健康妊娠十分重要。PG可能是胎盘源性疾病诊断中关键的生物标志物。本文对PG在胎盘源性疾病中的表达和作用进行综述，以期为胎盘源性疾病的诊断或治疗提供依据。

PG多元化的功能主要依赖于附着在其核心蛋白复杂的GAG链序列和硫酸化模式，以及核心蛋白独特的性质和动态表达。GAG是一种长线形阴离子多糖，与大量的生长因子、趋化因子、细胞因子、蛋白酶、蛋白酶抑制剂以GAG组成和 （或） 序列特异性的方式促进多种信号转导通路传导。GAG是最复杂的糖链之一，主要分为5类：硫酸乙酰肝素 （heparan sulfate，HS）、硫酸软骨素 （chondroitin sulfate，CS）、硫酸皮肤素 （dermatan sulfate，DS）、硫酸角质素 （keratan sulfate，KS）、透明质酸 （hyaluronan，HA）［6］。其中HS和CS链最为常见。HA是唯一不与核心蛋白共价连接的GAG，肿瘤微环境中的HA参与影响肿瘤细胞生物学功能［6］。

PG有多种分类方式，根据其定位被分为细胞外、细胞周、细胞表面和细胞内，也可根据形状分类。本文将根据GAG侧链的种类进行介绍，阐述PG在胎盘源性疾病中的表达与功能。

1 硫酸乙酰肝素蛋白聚糖 （heparan sulfate proteoglycan，HSPG）

HSPG是一种广泛存在于多种细胞表面及ECM的蛋白聚糖，在生理与病理过程 （如发育、伤口愈合、肿瘤发生发展、感染、免疫应答等） 中发挥重要作用。多配体蛋白聚糖类 （syndecan，SDC） 是包含4种不同亚型的跨膜HSPG家族。研究［7］发现，人胎盘分离的PG的GAG由HS （82%） 和其他GAG （18%） 组成。HSPG是胎盘基底膜的成分，可能参与胎盘功能活动。SDC-1是一种主要的跨膜HSPG，表达于上皮细胞和合体滋养层的细胞外及腔表面。研究［8］发现，可溶性SDC-1在PE临床发作前显著降低，在分娩胎盘中表达亦降低，提示其可能参与PE的代谢紊乱。妊娠期间疟疾可导致宫内生长受限、胎儿贫血和婴儿死亡。研究［9］发现，女性在妊娠期间更容易感染疟疾，疟原虫感染的红细胞 （infected red blood cells，IRBC） 可与合体滋养层和绒毛间空间中的SDC-1结合，因此，SDC-1可能是抗胎盘疟疾药物的新靶点。SDC-4也是一种跨膜HSPG。研究发现，SDC-4在妊娠早期的绒毛外滋养细胞 （extravillous trophoblast，EVT） 系HTR8中表达，整个妊娠期间在胎盘的EVT中表达，妊娠早期的表达高于足月。与血压正常的妊娠相比，PE的胎盘中可见SDC-4表达水平升高。SDC-4还可通过调控蛋白激酶Cα调控EVT迁移［10］。

磷脂酰肌醇蛋白聚糖 （glypican，GPC） 是另一类HSPG。KHAN等［11］研究证实，GPC3在人胎盘中呈高表达，且在胎盘的合体滋养层表达。GPC3在Simpson-Golabi-Behmel综合征中发生突变，其特征是组织过度生长和胚胎恶性肿瘤的风险增加。研究发现，GPC3表达于胎盘部位滋养细胞肿瘤和胎盘部位结节的中间滋养层。GPC3可能是区分胎盘部位滋养细胞肿瘤和非滋养细胞肿瘤的有用的辅助免疫组织化学标志物［12］。

基底膜聚糖蛋白是一种大的热休克蛋白，存在于所有的基底膜。研究显示，细胞质基底膜聚糖蛋白定位于绒毛的合体滋养层和细胞滋养层中。在PE患者中，胎盘基底膜聚糖蛋白表达与母体血管灌注不良呈正相关，与胎盘质量呈负相关。胎盘基底膜聚糖蛋白表达增加可能与流产和早期PE时胎盘缺氧缺血性损伤有关［13］。

2 硫酸软骨素蛋白聚糖 （chondroitin sulfate proteoglycan，CSPG）

CSPG4是一种CSPG，又称神经胶质抗原2，或高分子量黑色素瘤相关抗原，其核心蛋白由胞外结构域、跨膜结构域以及胞质结构域组成。研究显示，CSPG4在肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭中具有重要作用，但其在滋养细胞中的表达和功能尚不清楚。CSPG4主要表达于人胎盘和小鼠胎盘的滋养细胞中，PE胎盘中的表达水平高于健康胎盘。CSPG4缺乏可抑制滋养细胞增殖和侵袭，还会导致小鼠妊娠并发症和胎盘不良［15］。VAN SINDEREN等［14］发现，CSPG4 在人妊娠早期胎盘和着床部位表达，敲低CSPG4表达可刺激HTR8/SVneo细胞增殖并减少迁移、侵袭，刺激人EVT迁移和侵袭。白细胞介素-11（interleukin，IL-11） 和白血病抑制因子 （ leukemia inhibitory factor，LIF） 可通过 CSPG4 调节绒毛滋养细胞向侵袭性表型的分化。

研究［16］发现，CS及相应软骨素酶的水平与结直肠癌和胎盘中免疫调节因子的表达和免疫浸润水平显著相关，并参与调控ECM组织、上皮间质转化和细胞附着等。CSPG还可调节胎盘绒毛间隙中IRBC的隔离［17］，在感染恶性疟原虫的孕妇中，IRBC通过4-硫酸软骨素介导的黏附被隔离在胎盘中。低硫酸化 CSPG 是胎盘中IRBC黏附的主要天然受体。IRBC主要黏附在绒毛间隙合体滋养细胞上，参与胎盘源性疾病的发生［18］。

多功能蛋白聚糖 （versican，VCAN） 也是一种CSPG［19］，分为V0、V1、V2、V3 共4种亚型。妊娠绒毛组织中可见VCAN表达，完全性葡萄胎绒毛中VCAN表达下调［20］。研究表明，不同滋养细胞疾病中VCAN的V0、V1亚型表达不同，只有部分性和完全性葡萄胎同时表达2种亚型的mRNA和蛋白，侵蚀性葡萄胎和绒毛膜癌中VCAN不表达；抑制V0、V1表达可保护滋养细胞免于死亡，VCAN可作为滋养细胞疾病差异标志物［21］。PE疾病有特征性基因谱，VCAN可作为基因谱网络的中枢基因之一影响PE的发病机制。在脐动静脉壁中，VCAN表达上调［22］，但血液及胎盘中VCAN的表达情况未见报道。

Bikunin 是一种在血液、尿液、羊水和脑脊液中发现的小CSPG，在生殖事件中起关键作用，如卵丘-卵母细胞复合物的形成、怀孕和分娩。其表达与最常见的妊娠并发症有关，如早产、PE和妊娠糖尿病。Bikunin作为降低早产风险和改善新生儿结局的药物，其效果已在实验研究［23］中获得证实。

3 硫酸皮肤素蛋白聚糖 （dermatan sulfate proteoglycan，DSPG）

DSPG大量存在于皮肤、软骨和主动脉中，在脑、肝、肺、肾和心脏等组织中也可见表达，与胎盘源性疾病的关系也日益受到关注。Endocan是一种由内皮细胞表达的富含半胱氨酸的DSPG，可能是内皮功能障碍的一种新的生物标志物。研究［24］表明，与血压正常的对照组相比，PE女性的血清Endocan 浓度显著升高，且其浓度可能与病情严重程度有关。

4 硫酸角质素蛋白聚糖 （keratan sulfate proteoglycan，KSPG）

KS是由重复的二糖单元组成的线性聚合物。KS多以KSPG的形式出现，其中KS糖链连接到核心蛋白的细胞表面或ECM蛋白上。基膜聚糖蛋白是KSPG的一种，属于小富亮氨酸蛋白聚糖家族。正常妊娠与羊水过多妊娠中蛋白质的数量变化可归因于免疫反应和炎症蛋白、细胞信号和调节蛋白、代谢蛋白等。基于质谱的蛋白质组学目前已成为对病理羊水样本进行综合分析的重要工具，基膜聚糖已被证实在病理性妊娠如心脏功能、循环系统以及产前医学异常相关［25］，但目前尚未见其与胎盘源性疾病的相关研究。

5 硫酸皮肤素/硫酸软骨素蛋白聚糖 （dermatan sulfate/chondroitin sulfate proteoglycan，DS/CSPG）

细胞外基质的DS/CSPG存在于软骨、胎盘、主动脉、肌腱、脑和皮肤组织中，可能参与细胞黏附、迁移和增殖等过程。2种富含亮氨酸的小蛋白聚糖（ small leucine rich proteoglycans，SLRP） -核心蛋白聚糖 （decorin，DCN） 和双糖链蛋白聚糖 （biglycan，BGN） 均属于DS/CSPG，在胎盘和胎膜的结构功能完整性中起重要作用，其改变可导致妊娠相关疾病。DCN和BGN在妊娠子宫、子宫肌层、蜕膜、胎盘和胎膜中均有不同表达。SLRP 作为配体与ECM和细胞表面受体结合后，可导致病理妊娠改变，如PE、胎儿生长受限和早产胎膜早破。因此，DCN和BGN可能成为相关胎盘源性疾病的生物标志物［26］。

DCN由人类妊娠期间的绒毛膜绒毛间充质细胞和蜕膜细胞产生，其核心蛋白上有1条DS/CS链［27］。DCN参与调节增殖、迁移、凋亡和自噬等广泛的细胞过程。其异常表达与卵母细胞成熟、卵母细胞质量和绒毛外滋养层对子宫的侵袭能力差有关，这是发生PE和宫内生长受限的基础。DCN 作为一种重要的多功能分子参与卵母细胞成熟和滋养层迁移［28］。研究表明，蜕膜衍生的DCN通过与多种酪氨酸激酶受体结合，介导抑制多种滋养细胞增殖、迁移、侵袭和血管内分化等。此外，DCN可能通过损害滋养细胞的血管内分化和子宫血管生成导致不良的动脉重塑，在出现临床症状前，PE蜕膜选择性地过表达DCN，在PE妊娠中期母体血浆中水平升高，提示DCN可作为预测PE的生物标志物［29-30］。研究发现，与妊娠匹配的单纯性妊娠相比，妊娠晚期特发性胎儿生长受限 （fetal growth restriction，FGR）临床特征明确的队列胎盘中DCNmRNA和蛋白表达有统计学差异。同时，DCN还有助于体外异常血管生成和凝血酶生成的增加，提示DCN基因表达可能与FGR发病有关［31］。研究证明，与妊娠匹配对照相比，特发性 FGR 胎盘中BGN表达降低。BGN表达减少可能导致胎儿血管内胎盘血栓形成，并可能导致特发性FGR发病［32］。

早产是美国和全球新生儿死亡的主要原因，其中未足月胎膜早破 （preterm premature rupture of membranes，PPROM） 占早产的1/3。当前，尚无精确评估风险并降低PPROM发生率的方法。血清蛋白性激素结合球蛋白最近被确定为自发早产的预测因子，产前检测BGN、DCN和血清蛋白性激素结合球蛋白有望预测无症状孕妇的PPROM［33］。

6 展望

滋养细胞在妊娠早期侵袭能力下降，造成在子宫内膜着床过浅，影响子宫螺旋小动脉发育重铸，是目前公认的PE发病机制［34］。因此，提高妊娠早期滋养细胞侵袭能力对于预防及逆转“浅着床”，从而预防及根治PE至关重要。本课题组前期研究发现，在滋养细胞中敲减RNA结合蛋白LIN28B后，PG表达显著上调。因此，未来将进一步研究胎盘组织中PG的表达、功能及其与PE的关系，以期为PE的早期诊治寻找新的生物标志物及靶向药物。