胎盤生長因子預測先兆子癇臨床研究進展

蘇 銘 黃建華 張 穎

1 天津醫(yī)科大學總醫(yī)院空港醫(yī)院，天津市 300300； 2 天津醫(yī)科大學總醫(yī)院

子癇前期是妊娠期特有的多因素、多系統(tǒng)的一類綜合征，發(fā)生在妊娠20周以后，以高血壓、蛋白尿等多系統(tǒng)器官功能紊亂為臨床表現(xiàn)。子癇前期在我國平均發(fā)病率為9.4%[1]。因子癇前期死亡的孕產(chǎn)婦及圍產(chǎn)兒，約99%發(fā)生在發(fā)展中國家。其發(fā)病機制尚不明確，目前認為是母胎多因素聯(lián)合作用導致胎盤發(fā)育不良和內(nèi)皮細胞損傷，從而引發(fā)子癇前期一系列臨床癥狀和并發(fā)癥。胎盤生長因子(Placental growth factor，PLGF)是妊娠期間重要的細胞因子，在胎兒胎盤循環(huán)過程中發(fā)揮促血管生成的重要作用。研究發(fā)現(xiàn)妊娠期婦女血漿中PLGF水平下降發(fā)生早于子癇前期臨床癥狀的發(fā)生，是極佳的子癇前期預測指標。對PLGF的研究有助于探索子癇前期發(fā)病機制，為臨床預防和治療子癇前期，減少不良妊娠結局打下基礎。

1 子癇前期的發(fā)病機制探討

子癇前期具有極大的產(chǎn)婦發(fā)病率和死亡率風險。子癇前期病因復雜，受母體和胎盤等多種因素綜合性影響，但確切的病因和發(fā)病機制并不明確。學者們對子癇前期發(fā)病機制進行深入研究，目前認為其發(fā)病機制與胎盤缺陷、遺傳易感性、免疫耐受、全身炎癥反應、血管生成失衡、營養(yǎng)不良等有關[2]。早在2009年Redman就提出子癇前期發(fā)病機制的“二階段模式”[3]。隨后學者們對“二階段模式”進行了更為詳細的闡釋：第一階段發(fā)生在妊娠8～18周，由于絨毛滋養(yǎng)細胞侵襲過淺子宮螺旋小動脈重塑不足，胎盤發(fā)育不良，胎盤缺血再灌注功能受損，一系列血管生成因子生成出現(xiàn)差異，此階段無臨床癥狀產(chǎn)生。第二階段發(fā)生在妊娠中晚期，母胎界面持續(xù)位于氧化應激狀態(tài)，胎盤過度產(chǎn)生炎性細胞因子與細胞碎片，致使血管內(nèi)皮細胞受損，多臟器功能損傷，引發(fā)全身炎性反應，出現(xiàn)子癇前期臨床表現(xiàn)和并發(fā)癥。2014年Redman[4]提出了分期更為細化的子癇前期“六階段模式”。第一階段發(fā)生于受精至胚胎著床，表現(xiàn)為母體對胚胎的免疫耐受不良。第二階段是胎盤形成關鍵時期，發(fā)生在妊娠第8～18周，滋養(yǎng)細胞侵襲不足導致子宮螺旋動脈重塑受阻。隨后進入應激反應階段(第三階段)。第四階段發(fā)生于妊娠后半期，各種胎盤源性的損傷因子釋放進入母體血液循環(huán)。第五階段出現(xiàn)臨床癥狀如高血壓、蛋白尿等，此階段可以診斷為子癇前期。第六階段病情急劇惡化，伴隨著螺旋動脈血栓形成以及胎盤梗死。綜合近幾年國內(nèi)外學者對子癇前期的病因學和發(fā)病機制研究來看，母胎多因素聯(lián)合作用導致胎盤發(fā)育不良和內(nèi)皮細胞損傷，從而引發(fā)子癇前期一系列臨床癥狀和并發(fā)癥。

2 PLGF

2.1 PLGF的結構與功能 PLGF最早是在絨毛滋養(yǎng)層細胞中發(fā)現(xiàn)。PLGF是血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)家族成員之一，由PLGF基因編碼，是糖基化的同源二聚體蛋白，參與血管生成。人類PLGF基因定位于14號染色體2區(qū)4帶，由7個外顯子組成，通過mRNA選擇性剪切形成4個轉錄本，PLGF-1、PLGF-2、PLGF-3和PLGF-4。其中PLGF-2和PLGF-4具有肝素結合結構域，編碼細胞膜相關蛋白并以自分泌方式發(fā)揮作用，而PLGF-1和PLGF-3以旁分泌方式發(fā)揮功能。通過自分泌和旁分泌機制PLGF促進滋養(yǎng)細胞增殖與分化、誘導內(nèi)皮細胞的增殖和遷移、抗內(nèi)皮細胞凋亡、增加血管通透性、增強VEGF的生物活性。

血管生成是胚胎發(fā)育的關鍵性進程，受多種因素復雜性的調控，其中最重要的是VEGF家族。PLGF通過競爭性地結合血管內(nèi)皮生長因子受體VEGFR-1(也稱FLT1)來增強VEGF的活性，使VEGF結合到具有更強酪氨酸激酶活性的血管內(nèi)皮生長因子受體VEGFR-2，發(fā)揮促血管作用。此外，PLGF還可以激活VEGFR-1致VEGFR-2分子磷酸化，增強VEGFR-2對VEGF結合反應。除胎盤組織外，PLGF主要作用是促進血管生成以應對病理性缺血或損傷。PLGF-/-基因敲除的小鼠在心臟、肢體和眼部缺血等病理狀態(tài)下，動脈血管生成受損。正常生理運動誘導的骨骼和心肌缺血不會刺激PLGF的產(chǎn)生，但在病理條件下，如冠狀動脈疾病，PLGF水平會上升。因此，在非滋養(yǎng)細胞中PLGF的表達水平因缺氧而上調[5]。與此相反，滋養(yǎng)細胞中PLGF的轉錄活性缺氧環(huán)境下會受到抑制[6]，PLGF表達會隨著胎盤氧合改善而增加，表明PLGF在滋養(yǎng)細胞和非滋養(yǎng)細胞中存在不同的功能和調控機制。腫瘤細胞中，PLGF高表達促進腫瘤血管生成。在大多數(shù)癌癥(實體瘤和血液學腫瘤)中，癌癥的嚴重程度與PLGF的表達水平呈正相關，PLGF和生存率呈負相關，給臨床腫瘤治療提供了新的靶點和治療思路。已有研究表明，阻斷PLGF可以改善了腫瘤血管的質量[7]，但對PLGF的臨床應用仍需要進一步研究。此外，一些炎性反應伴隨著血管新生，如類風濕關節(jié)炎、遲發(fā)型變態(tài)反應中的病理性血管新生，PLGF的表達是上調的。此外，PLGF還可以與VEGFR-1陽性淋巴細胞結合，導致單核細胞激活、趨化，參與炎性反應。

2.2 PLGF與正常妊娠 在月經(jīng)周期的黃體期，子宮內(nèi)膜組織被證明可以分泌PLGF，這表明PLGF可以影響胚胎著床。學者們首先在小鼠中發(fā)現(xiàn)PLGF缺乏與大腦血管發(fā)育受損有關，子癇前期小鼠后代與正常小鼠后代在大腦血管發(fā)育方面存在差異，這表明PLGF可能對妊娠和血管發(fā)育產(chǎn)生重要影響。

妊娠期血液循環(huán)中的PLGF明顯升高，其來源是胎盤，功能可能與促進胎盤血管系統(tǒng)發(fā)育成熟有關。PLGF敲除的小鼠胚胎植入部位顯示形成了異常的胎盤血管網(wǎng)絡[8]，具體表現(xiàn)為胎盤血管分支減少，腔隙增加，血管形成不均勻，子宮淋巴管發(fā)育異常。人胎盤形成主要發(fā)生在妊娠中期，子宮肌層螺旋動脈開始“第二波”侵襲，子宮胎盤間循環(huán)逐漸完善。此階段伴隨著PLGF水平逐漸升高，PLGF增強了滋養(yǎng)細胞侵襲。滋養(yǎng)細胞在血氧張力增加時表現(xiàn)出侵襲性特征，PLGF表達也隨著胎盤氧合改善而增加，但二者是否存在直接的調控機制目前尚不清楚。子宮自然殺傷細胞的分化受PLGF的影響，這些細胞反過來介導滋養(yǎng)細胞侵入蛻膜。PLGF促進滋養(yǎng)細胞的增殖，減少滋養(yǎng)細胞饑餓時因炎性細胞因子增多而導致的凋亡，在PLGF缺失的子癇前期中表現(xiàn)為滋養(yǎng)細胞碎片的增加，但PLGF介導的細胞凋亡減少在胎盤發(fā)育中的機制尚不清楚。

2.3 PLGF與子癇前期 PLGF在正常妊娠胎盤及母血中呈高表達，且伴隨妊娠進展水平逐漸上升。妊娠前3個月PLGF的濃度較低，從第11～12周開始增加，于第30周達到峰值，之后快速下降。研究者通過大量的回顧性和前瞻性實驗分析，發(fā)現(xiàn)PLGF水平在正常孕婦和子癇前期患者中存在明顯差異。Bramham等[9]發(fā)現(xiàn)，在患有子癇前期的女性中，無論是早發(fā)型子癇前期還是晚發(fā)型子癇前期，母體血清PLGF水平均低于正常妊娠期婦女；隨著子癇前期病情嚴重程度增加，PLGF濃度逐漸降低；此外，與無并發(fā)癥妊娠的患者相比，先兆子癇婦女的胎盤PLGF水平降低。Levine等[10-11]研究發(fā)現(xiàn)PLGF濃度的降低比高血壓和蛋白尿的出現(xiàn)早9～11周，并伴隨著可溶性類fms酪氨酸激酶-1(sFLT-1)水平的增高，sFLT-1/PLGF值可以評估子癇前期及妊娠結局，比值與不良妊娠結局呈正相關。Zeisler等[12]研究發(fā)現(xiàn)，與臨床常用的其他檢測因子相比，PLGF對子癇前期的預測價值更高，低水平的PLGF更易發(fā)生子癇前期，這表明妊娠期PLGF水平檢測對子癇前期的篩查有重要指導作用。

低水平的PLGF可能是胎盤異常早期事件的結果，也是妊娠后期胎盤持續(xù)異常生長的一個原因。PLGF是異常胎盤指標這一假設得到了研究支持，生育小于胎齡兒的婦女，即使沒有存在子癇前期，在孕早期也存在低水平的PLGF。PLGF表達下降被認為是子宮胎盤循環(huán)不發(fā)達導致的持續(xù)性胎盤缺氧。然而，PLGF表達調控機制尚不清楚，一些學者認為與內(nèi)質網(wǎng)應激[13]和轉錄因子缺氧誘導因子-1的表觀遺傳改變[14]有關，盡管缺氧誘導因子-1在滋養(yǎng)細胞生長過程中的作用還存在爭議。

3 PLGF預測子癇前期

盡管對子癇前期的診斷和治療近幾十年來一直沒有改變，但科學家們從未放棄對子癇前期預測標記物的探索。認識到子癇前期與正常妊娠之間重要的血管生成因子水平存在差異，研究這些因素有助于確定需要密切監(jiān)測的人群，減少子癇前期發(fā)生率和圍生期死亡率。

先兆子癇婦女孕期PLGF水平降低早于疾病臨床表現(xiàn)的產(chǎn)生，系統(tǒng)評價和meta分析也表明，PLGF在預測子癇前期方面優(yōu)于其他生物指標[15]。但單一使用PLGF檢測存在敏感度低和假陽性率高的問題。一些研究者在妊娠早期使用PLGF結合病史或超聲檢查結果多參數(shù)聯(lián)合預測來提高子癇前期的臨床檢出率。例如胎兒醫(yī)學基金會[16]在妊娠11～13周使用母體因素，包括平均動脈壓、子宮動脈搏動指數(shù)、血清妊娠相關血漿蛋白和PLGF在內(nèi)的多因素預測模型，分別檢測出95%早發(fā)型先兆子癇和46%的晚發(fā)型先兆子癇，假陽性率10%。美國婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會提出[17]孕11～13周進行兩階段篩查，第一階段平均動脈壓聯(lián)合PLGF篩選出高危人群；第二階段利用子宮動脈搏動指數(shù)進行復檢，可以預測90%的子癇前期，大大提高了子癇前期檢出率且具有更佳的經(jīng)濟效益。多參數(shù)聯(lián)合預測法在特定人群中，如抗磷脂綜合征和系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者，也取得了較好的效果[18]。對于懷疑有先兆子癇但尚未達到診斷標準的婦女，sFLT-1/PLGF比值或血漿PLGF單獨作為高陰性預測值的排除試驗。sFLT-1/PLGF比值在1周內(nèi)排除子癇前期的陰性預測值達到99.3%[12]。利用PLGF可以提高疑似子癇前期孕婦診斷的準確率。在傳統(tǒng)的依靠母體因素的篩查方法加入PLGF檢測可以預測出93.1%的早發(fā)型子癇前期，而且低水平PLGF診斷2周內(nèi)分娩的先兆子癇的女性優(yōu)于任何其他多因素檢測模型[19]。PLGF檢測將子癇前期的平均診斷時間從4.1d縮短至1.9d，將嚴重產(chǎn)前并發(fā)癥發(fā)生率從5%顯著降至4%[20]。上述研究表明，PLGF是良好的子癇前期預測指標。

子癇前期發(fā)病速度兇猛，孕產(chǎn)婦死亡率高。對子癇前期高危孕婦群體進行早期預測和采取針對性的預防管理迫在眉睫。胎盤發(fā)育不良是子癇前期形成的關鍵環(huán)節(jié)。PLGF作為胎盤功能監(jiān)測的敏感指標，在子癇前期疾病的預測和臨床治療方面擁有廣闊的應用前景，對PLGF的深入研究有助于揭示子癇前期的發(fā)病機制，為臨床子癇前期早期預測和診斷治療打下基礎。