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摘要：先兆子痫（PE）定义为孕20W后新发的高血压伴随蛋白尿、孕母多器官系统损害综合征，是一种严重影响母婴结局的妊娠疾病。尽管PE的确切的发病机制尚未明确，但人们认为PE的发生与氧化应激、炎症和内质网（ER）应激所致的不良胎盘诱发的“胎盘功能障碍”有关。自噬是一种细胞物质消化机制，对维持细胞内环境及适应应激状态有重要作用。研究已表明在正常妊娠过程中自噬与胎盘形成密切相关，本文将讨论自噬受损与先兆子痫发生之间的关系。
关键词：自噬；先兆子痫；滋养细胞
本文引用格式：田梦然,黄波.自噬在先兆子痫发生发展的作用[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(96):72-73,77.
Autophagy Occurs in the Development of Preeclampsia
TIAN Meng-ran,HUANG Bo*
(GuiLin Medical University,Guilin Guangxi)
ABSTRACT:Pre-eclampsia(PE)is defined as newly occurring hypertension with proteinuria and multiple organ system damage syndrome of pregnant mothers after 20W pregnancy,which is a pregnancy disease that seriously affects the outcome of mothers and infants.Although the exact pathogenesis of PE has not been clarified,it is believed that PE is related to the adverse placental induced“placental dysfunction”caused by ischemia,hypoxia,inflammation,oxidative stress and ER stress.Autophagy is a cellular material digestion mechanism,which plays an important role in maintaining intracellular environment and adapting to stress.Studies have shown that autophagy is closely related to placental formation during normal pregnancy.This paper will discuss the relationship between impaired autophagy and the development of pre-eclampsia.
KEY WORDS:Autophagy;Preeclampsia;Trophoblast cells
0引言
国际妊娠高血压研究协会（ISSHP）（2014）对先兆子痫（pre-eclampsia，PE）定义修订为孕20周后首次发现高血压（收缩压≥140 mm Hg和/或舒张压≥90 mm Hg），并伴随大量蛋白尿（蛋白尿/肌酐比≥0.3；尿蛋白≥300 mg/d）；可并发母体器官功能障碍（如：肾功能不全、肝损害、神经系统及血液学并发症）；子宫胎盘功能障碍（如：不对称子宫内生长限制[IUGR]；子宫动脉多普勒改变）。PE可导致孕产妇发生急性肾功能衰竭、弥散性血管内凝血、短暂性脑缺血发作等一系列严重并发症，亦可引起胎盘早剥、宫内受限危害胎儿生长发育甚至导致胎儿死亡[1]。此外PE妇女比未先兆子痫的妇女后期出现诸如慢性高血压、心血管疾病、中风、糖尿病和终末期肾脏疾病等后遗症的风险显著增高[2]。PE发病率约为2-8%，不同国家地区间存在差异，并呈现与发展程度负相关的趋势，是孕产妇和围产儿发病和死亡的主要原因，对妇幼健康和生命安全造成严重威胁[3]。
PE的发病机制尚未清楚，但研究表明PE的发生发展与胎盘发育过程中缺血缺氧、炎症反应、氧化应激和内质网（ER）应激所致的“胎盘功能障碍”有关，而自噬在上述病理过程中发挥重要的调控作用。本文就自噬在PE发生发展中的作用作一综述。
1自噬
自噬（Autophagy）是真核细胞利用溶酶体消化降解衰老受损的生物大分子、细胞器及入侵病原体的过程。在生理条件下，自噬维持基础水平，是机体维持内稳态的重要机制。在饥饿、炎症或其他病理条件下，自噬通过分解受损的细胞组分，快速补充生物合成底物，譬如在营养缺乏时维持三磷酸腺苷（ATP）的生成，促进细胞适应不利环境并提高生存能力[4]。根据底物进入溶酶体的途径的不同分为：微自噬、分子伴侣介导的自噬及巨自噬三种类型。微自噬是溶酶体膜向内侵入细胞内容物的降解过程。分子伴侣介导的自噬具有高度特异性，通过一种伴蛋白HSC70识别蛋白质中的KFERQ序列，将这些蛋白带到溶酶体膜通过LAMP-2A膜受体进入溶酶体中进行降解[5]。巨自噬是通过形成一种特殊结构：自噬体，以捕获细胞内容物或靶向蛋白，通过自噬体与溶酶体融合将其内容物递送到溶酶体腔内进行降解[6]。在这三种类型中，巨自噬是细胞清除受损细胞器和其他大分子的主要途径，是现阶段研究最多最为深入的一种，因此多数情况下自噬即指巨自噬[7]。
自噬是连续动态的代谢过程。自噬一经诱导，人类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶复合物（ULK1）从雷帕霉素复合物1（mTORC1）中分离而被激活，介导隔离膜形成，然后在III类磷脂酰肌醇3激酶复合物（PI3K）复合物驱动的下，杯状囊泡包裹需降解的细胞器，在多种自噬相关蛋白（Atg）Atg5-Atg12-Atg16L1和磷脂酰乙醇胺（PE）修饰的II类微管相关蛋白3偶联物LC3II-PE的调节下，隔离膜延伸形成封闭双模结构，即形成自噬体，自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体。自噬体内的大分子物质被运送到溶酶体中并在溶酶体酶的作用下被降解再利用。上述过程是自噬的关键步骤，任何环节出现问题都将影响整个自噬机制[4]。已有证据表明，诸多疾病的发生发展如神经退行性疾病、癌症、病原体感染和代谢性疾病及PE等均涉及自噬的异常调控[4]。
2自噬与早期胎盘发育
在正常妊娠早期，胎盘氧浓度仅为2-5%，而蜕膜氧浓度约为8%[8]。此外，妊娠5-12周时绒毛间隙中的葡萄糖浓度仅为母体血清、体腔液和羊水中的四分之一至五分之一[9]。在此条件下，滋养细胞侵入子宫内膜并深入到1/3肌层，置换子宫螺旋动脉内皮细胞，破坏肌层和弹性体对子宫螺旋动脉进行重塑。重塑后的子宫螺旋动脉收缩力降低，处于持续扩张状态，从而为胎儿生长所需的血液及氧气供给提供保障[10]。在此过程中，滋养细胞侵袭力增强，而血管平滑肌细胞和内皮上皮细胞发生自噬[11]。
细胞学研究发现，在20%O2下，野生型绒毛外滋养细胞（EVT）系和自噬缺陷的EVT细胞系中侵袭力相似。然而，在缺氧条件下（O2：2%；25.6mmHgO2），虽然细胞活力和增殖水平相似，但自噬缺陷细胞系的侵袭深度明显浅于野生型EVT细胞系[12]。当原代培养的滋养细胞在低氧或缺氧-复氧条件下培养时，可观察到胎盘绒毛膜板衍生的间充质干细胞中自噬增强[13,14]。利用EVT细胞和人脐带血管内皮细胞（HUVEC）的成管试验评估血管重塑的实验发现，在低氧水平下（2%O2），EVT细胞和HUVEC不能形成血管；但在氧气浓度为8%（近似生理条件下胎盘和蜕膜中10-18周孕龄的氧水平）时，6h内即可观察到管状区域形成，并在12h时大部分被EVT细胞占据；自噬缺陷的EVT细胞与HUVEC共同培养时，管状区域仍然被HUVEC占据，在缺氧条件下补充ATP可拮抗自噬缺陷的EVT细胞侵袭损害[15]。小鼠模型中，母体饥饿可致胎盘自噬增强。临床上也观察到手术产妇禁食，导致婴儿脐带血中较低葡萄糖水平，从而增加了胎盘的自噬作用[16]。研究表明，参与自噬启动的Beclin-1和自噬特异性标志物LC3-II广泛分布于妊娠早期深度侵袭胎盘、子宫肌层和血管周围区域的EVT细胞内[17]。因此，在妊娠早期胎盘低氧环境下（2%O2），自噬可能是帮助EVT细胞在缺氧和饥饿条件下，维持细胞稳态及侵袭力的重要机制，对早期胎盘生长发育起着重要的作用[18]。
3自噬与子痫前期
已有证据表明，在氧化应激、炎症反应、和内质网（ER）应激等病理条件下机体为维持细胞内稳态而启动自噬过程，而PE与上述病理学过程密切相关，提示通过干预自噬通路或许可为PE的防治提供科学依据。
3.1自噬与氧化应激
在先兆子痫胎盘活检样本中检出自噬选择性降解的物质p62/SQSTM1的EVT细胞中积累，显示自噬受损[19],降低EVT侵袭力，重塑缺陷的滋养螺旋动脉，对血管收缩性物质敏感，致使胎盘灌注不足或缺血-再灌注[20]，从而引发可溶性FMS样酪氨酸激酶1（sFlt-1）过度产生[20]。sFlt-1在血液中与血管内皮生长因子(VEGF)和胎盘生长因子(PLGF)结合。高sFlt-1和低VEGF/PLGF水平是高血压发病的重要因素[21]。内皮型一氧化氮合酶（E-NOS）诱导的一氧化氮（NO）是血管张力的主要调节因子，对血管的舒张功能起主导作用。在先兆子痫中，E-NOS和抗氧化剂血红素加氧酶2（HO2）表达减少，阻碍NO生成，使得全身多系统血管舒张不良，导致氧化应激的增加、缺血与微栓子的形成[22]。多器官缺血诱导产生缺氧诱导因子1-α（HIF-1α）进一步引起sFlt-1水平的升高，引损害胎盘功能[23]。
3.2自噬与炎症
在缺氧、氧化应激和炎症发生过程中起关键作用的转录因子HIF-1a，在胎盘灌注不足所致的缺氧状态下被激活，从而诱导活性氧（ROS）产生[24]，高水平的R0S刺激胎盘释放抗血管生成因子，可溶性内皮糖蛋白（sEng），在缺氧条件下抑制EVT中的自噬，进一步损害EVT侵袭力和血管重塑[25]。调节性T细胞（Treg）在植入和同种异体妊娠维持中起重要作用。转化生长因子β（TGF-β）的存在是幼稚CD4+T细胞向外周Treg细胞分化的必要条件。高表达的sENG可损害TGF-β1与其受体结合，抑制TGF-β活性，从而损害Treg细胞的分化，降低了母体免疫耐受，导致全身炎症的发生[26]。炎性状态下，激活的NF-κB可上调HIF-1的表达，导致ROS进一步产生[27]。大量产生的ROS在介导氧化应激同时，能够造成p38MAPK发生磷酸化并激活下游信号转导通路、启动多种炎性因子的表达，从而进一步增高孕母的炎症状态[28]。
3.3自噬与内质网应激
真核细胞中内质网（ER）在所有的蛋白质合成、结构修饰、及分泌和膜蛋白的正确折叠中起着核心作用[29]。一旦错误折叠或未折叠的蛋白质在ER中积累，未折叠蛋白质反应（UPR）就会被激活，从而增加蛋白质折叠和蛋白质降解活性。生理性内质网应激可调节滋养细胞中血管内皮生长因子A（VEGF A）的产生，对胎盘正常发育至关重要[30]。然而胎盘过度ER应激发现是有助于PE或胎儿生长受限（FGR）的病理生理学的关键因素[31]。在使用自噬体-溶酶体融合抑制剂bafilomycin A1（Baf）的情况下，用ER应激诱导剂作用绒毛外滋养层（EVT）细胞系HchEpC1b细胞，检出自噬体泛素化蛋白的伴侣p62及LC3-II和的表达水平增加，LC3-II/LC3-I比率显着增加，相反，用Baf干预ER应激的EVT细胞，获得了相似的结果。通过LysoTracker探针检测评估溶酶体的降解能力，发现ER应激诱导的EVT细胞LysoTracker阳性点数明显减少，ER应激可降低溶酶体蛋白LAMP1和LAMP2的表达水平，表明过度的内质网应激会下调溶酶体蛋白表达，溶酶体功能受到抑制[32]。这些发现提示过度的ER应激会导致溶酶体数目减少抑制溶酶体功能，进而在自噬体-溶酶体融合步骤中阻断自噬，降低自噬通量。自噬抑制通过降低滋养细胞中未折叠或长寿蛋白的消化率，潜在地增强了ER应激，内质网应激和自噬受损相互交织，可能导致PE病理生理的恶性循环。
4总结与展望
先兆子痫发病机制非常复杂，且至今没有特异性有效的临床治疗方法。自噬是一个动态而复杂的分解代谢过程，任何一个环节受损或中断都将影响到自噬系统的完成，正确的评价自噬通量显得尤为重要。随着自噬的发现和研究发展，自噬与先兆子痫的关系逐渐被关注，本文综述了自噬受损与氧化应激、炎症及ER应激几种因素之间的联系和相互串扰、协同破坏滋养细胞的稳态，导致胎盘发育不良可能的机制，指在为PE发生发展过程中自噬损伤可能的作用和机制提供参考。
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