蛋白聚糖在胎盤源性疾病中的生物標志物作用

李海英，吳濤，喬寵

（1.中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院婦產(chǎn)科，沈陽 110004；2.大連市婦女兒童醫(yī)療中心 （集團） 婦產(chǎn)科，遼寧 大連 116000；3.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科，遼寧 大連 116000）

胎盤異?？蓪?dǎo)致早期流產(chǎn)或子癇前期 （preeclampsia，PE） 和宮內(nèi)生長受限，特殊的病原體，如感染惡性瘧原蟲侵襲胎盤也會導(dǎo)致胎兒和 （或） 母體健康受損［1］。滋養(yǎng)層細胞生長和侵入子宮內(nèi)膜是胎盤形成過程中的關(guān)鍵事件，并受局部因素的嚴格調(diào)節(jié)。胎盤合體滋養(yǎng)細胞的細胞外基質(zhì) （extracellular matrix，ECM） 從胎盤絨毛膜絨毛向外延伸至母體血液中，在分子水平上調(diào)節(jié)和維持母兒屏障。ECM由蛋白聚糖 （proteoglycan，PG）、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、纖維連接蛋白、層黏連蛋白等纖維蛋白組成，還包含多種生長因子、趨化因子、細胞因子、抗體和代謝物，以及間充質(zhì)支持細胞 （如成纖維細胞和脂肪細胞）、血管系統(tǒng)細胞和免疫系統(tǒng)細胞［2］。

PG是ECM中的主要成分之一，是廣泛存在于哺乳動物細胞的重要通訊分子，在細胞表面和ECM中均有表達。PG包含1個核心蛋白及1個或多個糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan，GAG） 鏈［3-4］。PG作為胎盤ECM的重要成分，可能調(diào)節(jié)胎盤發(fā)育的各個階段并參與維持健康妊娠。研究［5］發(fā)現(xiàn)，PG在黏附、增殖、遷移、侵襲、血管生成和細胞凋亡等多種生理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，對胎盤形成和健康妊娠十分重要。PG可能是胎盤源性疾病診斷中關(guān)鍵的生物標志物。本文對PG在胎盤源性疾病中的表達和作用進行綜述，以期為胎盤源性疾病的診斷或治療提供依據(jù)。

PG多元化的功能主要依賴于附著在其核心蛋白復(fù)雜的GAG鏈序列和硫酸化模式，以及核心蛋白獨特的性質(zhì)和動態(tài)表達。GAG是一種長線形陰離子多糖，與大量的生長因子、趨化因子、細胞因子、蛋白酶、蛋白酶抑制劑以GAG組成和 （或） 序列特異性的方式促進多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路傳導(dǎo)。GAG是最復(fù)雜的糖鏈之一，主要分為5類：硫酸乙酰肝素 （heparan sulfate，HS）、硫酸軟骨素 （chondroitin sulfate，CS）、硫酸皮膚素 （dermatan sulfate，DS）、硫酸角質(zhì)素 （keratan sulfate，KS）、透明質(zhì)酸 （hyaluronan，HA）［6］。其中HS和CS鏈最為常見。HA是唯一不與核心蛋白共價連接的GAG，腫瘤微環(huán)境中的HA參與影響腫瘤細胞生物學(xué)功能［6］。

PG有多種分類方式，根據(jù)其定位被分為細胞外、細胞周、細胞表面和細胞內(nèi)，也可根據(jù)形狀分類。本文將根據(jù)GAG側(cè)鏈的種類進行介紹，闡述PG在胎盤源性疾病中的表達與功能。

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

HSPG是一種廣泛存在于多種細胞表面及ECM的蛋白聚糖，在生理與病理過程 （如發(fā)育、傷口愈合、腫瘤發(fā)生發(fā)展、感染、免疫應(yīng)答等） 中發(fā)揮重要作用。多配體蛋白聚糖類 （syndecan，SDC） 是包含4種不同亞型的跨膜HSPG家族。研究［7］發(fā)現(xiàn)，人胎盤分離的PG的GAG由HS （82%） 和其他GAG （18%） 組成。HSPG是胎盤基底膜的成分，可能參與胎盤功能活動。SDC-1是一種主要的跨膜HSPG，表達于上皮細胞和合體滋養(yǎng)層的細胞外及腔表面。研究［8］發(fā)現(xiàn)，可溶性SDC-1在PE臨床發(fā)作前顯著降低，在分娩胎盤中表達亦降低，提示其可能參與PE的代謝紊亂。妊娠期間瘧疾可導(dǎo)致宮內(nèi)生長受限、胎兒貧血和嬰兒死亡。研究［9］發(fā)現(xiàn)，女性在妊娠期間更容易感染瘧疾，瘧原蟲感染的紅細胞 （infected red blood cells，IRBC） 可與合體滋養(yǎng)層和絨毛間空間中的SDC-1結(jié)合，因此，SDC-1可能是抗胎盤瘧疾藥物的新靶點。SDC-4也是一種跨膜HSPG。研究發(fā)現(xiàn)，SDC-4在妊娠早期的絨毛外滋養(yǎng)細胞 （extravillous trophoblast，EVT） 系HTR8中表達，整個妊娠期間在胎盤的EVT中表達，妊娠早期的表達高于足月。與血壓正常的妊娠相比，PE的胎盤中可見SDC-4表達水平升高。SDC-4還可通過調(diào)控蛋白激酶Cα調(diào)控EVT遷移［10］。

磷脂酰肌醇蛋白聚糖 （glypican，GPC） 是另一類HSPG。KHAN等［11］研究證實，GPC3在人胎盤中呈高表達，且在胎盤的合體滋養(yǎng)層表達。GPC3在Simpson-Golabi-Behmel綜合征中發(fā)生突變，其特征是組織過度生長和胚胎惡性腫瘤的風(fēng)險增加。研究發(fā)現(xiàn)，GPC3表達于胎盤部位滋養(yǎng)細胞腫瘤和胎盤部位結(jié)節(jié)的中間滋養(yǎng)層。GPC3可能是區(qū)分胎盤部位滋養(yǎng)細胞腫瘤和非滋養(yǎng)細胞腫瘤的有用的輔助免疫組織化學(xué)標志物［12］。

基底膜聚糖蛋白是一種大的熱休克蛋白，存在于所有的基底膜。研究顯示，細胞質(zhì)基底膜聚糖蛋白定位于絨毛的合體滋養(yǎng)層和細胞滋養(yǎng)層中。在PE患者中，胎盤基底膜聚糖蛋白表達與母體血管灌注不良呈正相關(guān)，與胎盤質(zhì)量呈負相關(guān)。胎盤基底膜聚糖蛋白表達增加可能與流產(chǎn)和早期PE時胎盤缺氧缺血性損傷有關(guān)［13］。

2 硫酸軟骨素蛋白聚糖 （chondroitin sulfate proteoglycan，CSPG）

CSPG4是一種CSPG，又稱神經(jīng)膠質(zhì)抗原2，或高分子量黑色素瘤相關(guān)抗原，其核心蛋白由胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域以及胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域組成。研究顯示，CSPG4在腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲中具有重要作用，但其在滋養(yǎng)細胞中的表達和功能尚不清楚。CSPG4主要表達于人胎盤和小鼠胎盤的滋養(yǎng)細胞中，PE胎盤中的表達水平高于健康胎盤。CSPG4缺乏可抑制滋養(yǎng)細胞增殖和侵襲，還會導(dǎo)致小鼠妊娠并發(fā)癥和胎盤不良［15］。VAN SINDEREN等［14］發(fā)現(xiàn)，CSPG4 在人妊娠早期胎盤和著床部位表達，敲低CSPG4表達可刺激HTR8/SVneo細胞增殖并減少遷移、侵襲，刺激人EVT遷移和侵襲。白細胞介素-11（interleukin，IL-11） 和白血病抑制因子 （ leukemia inhibitory factor，LIF） 可通過 CSPG4 調(diào)節(jié)絨毛滋養(yǎng)細胞向侵襲性表型的分化。

研究［16］發(fā)現(xiàn)，CS及相應(yīng)軟骨素酶的水平與結(jié)直腸癌和胎盤中免疫調(diào)節(jié)因子的表達和免疫浸潤水平顯著相關(guān)，并參與調(diào)控ECM組織、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和細胞附著等。CSPG還可調(diào)節(jié)胎盤絨毛間隙中IRBC的隔離［17］，在感染惡性瘧原蟲的孕婦中，IRBC通過4-硫酸軟骨素介導(dǎo)的黏附被隔離在胎盤中。低硫酸化 CSPG 是胎盤中IRBC黏附的主要天然受體。IRBC主要黏附在絨毛間隙合體滋養(yǎng)細胞上，參與胎盤源性疾病的發(fā)生［18］。

多功能蛋白聚糖 （versican，VCAN） 也是一種CSPG［19］，分為V0、V1、V2、V3 共4種亞型。妊娠絨毛組織中可見VCAN表達，完全性葡萄胎絨毛中VCAN表達下調(diào)［20］。研究表明，不同滋養(yǎng)細胞疾病中VCAN的V0、V1亞型表達不同，只有部分性和完全性葡萄胎同時表達2種亞型的mRNA和蛋白，侵蝕性葡萄胎和絨毛膜癌中VCAN不表達；抑制V0、V1表達可保護滋養(yǎng)細胞免于死亡，VCAN可作為滋養(yǎng)細胞疾病差異標志物［21］。PE疾病有特征性基因譜，VCAN可作為基因譜網(wǎng)絡(luò)的中樞基因之一影響PE的發(fā)病機制。在臍動靜脈壁中，VCAN表達上調(diào)［22］，但血液及胎盤中VCAN的表達情況未見報道。

Bikunin 是一種在血液、尿液、羊水和腦脊液中發(fā)現(xiàn)的小CSPG，在生殖事件中起關(guān)鍵作用，如卵丘-卵母細胞復(fù)合物的形成、懷孕和分娩。其表達與最常見的妊娠并發(fā)癥有關(guān)，如早產(chǎn)、PE和妊娠糖尿病。Bikunin作為降低早產(chǎn)風(fēng)險和改善新生兒結(jié)局的藥物，其效果已在實驗研究［23］中獲得證實。

3 硫酸皮膚素蛋白聚糖 （dermatan sulfate proteoglycan，DSPG）

DSPG大量存在于皮膚、軟骨和主動脈中，在腦、肝、肺、腎和心臟等組織中也可見表達，與胎盤源性疾病的關(guān)系也日益受到關(guān)注。Endocan是一種由內(nèi)皮細胞表達的富含半胱氨酸的DSPG，可能是內(nèi)皮功能障礙的一種新的生物標志物。研究［24］表明，與血壓正常的對照組相比，PE女性的血清Endocan 濃度顯著升高，且其濃度可能與病情嚴重程度有關(guān)。

4 硫酸角質(zhì)素蛋白聚糖 （keratan sulfate proteoglycan，KSPG）

KS是由重復(fù)的二糖單元組成的線性聚合物。KS多以KSPG的形式出現(xiàn)，其中KS糖鏈連接到核心蛋白的細胞表面或ECM蛋白上?；ぞ厶堑鞍资荎SPG的一種，屬于小富亮氨酸蛋白聚糖家族。正常妊娠與羊水過多妊娠中蛋白質(zhì)的數(shù)量變化可歸因于免疫反應(yīng)和炎癥蛋白、細胞信號和調(diào)節(jié)蛋白、代謝蛋白等?；谫|(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)目前已成為對病理羊水樣本進行綜合分析的重要工具，基膜聚糖已被證實在病理性妊娠如心臟功能、循環(huán)系統(tǒng)以及產(chǎn)前醫(yī)學(xué)異常相關(guān)［25］，但目前尚未見其與胎盤源性疾病的相關(guān)研究。

5 硫酸皮膚素/硫酸軟骨素蛋白聚糖 （dermatan sulfate/chondroitin sulfate proteoglycan，DS/CSPG）

細胞外基質(zhì)的DS/CSPG存在于軟骨、胎盤、主動脈、肌腱、腦和皮膚組織中，可能參與細胞黏附、遷移和增殖等過程。2種富含亮氨酸的小蛋白聚糖（ small leucine rich proteoglycans，SLRP） -核心蛋白聚糖 （decorin，DCN） 和雙糖鏈蛋白聚糖 （biglycan，BGN） 均屬于DS/CSPG，在胎盤和胎膜的結(jié)構(gòu)功能完整性中起重要作用，其改變可導(dǎo)致妊娠相關(guān)疾病。DCN和BGN在妊娠子宮、子宮肌層、蛻膜、胎盤和胎膜中均有不同表達。SLRP 作為配體與ECM和細胞表面受體結(jié)合后，可導(dǎo)致病理妊娠改變，如PE、胎兒生長受限和早產(chǎn)胎膜早破。因此，DCN和BGN可能成為相關(guān)胎盤源性疾病的生物標志物［26］。

DCN由人類妊娠期間的絨毛膜絨毛間充質(zhì)細胞和蛻膜細胞產(chǎn)生，其核心蛋白上有1條DS/CS鏈［27］。DCN參與調(diào)節(jié)增殖、遷移、凋亡和自噬等廣泛的細胞過程。其異常表達與卵母細胞成熟、卵母細胞質(zhì)量和絨毛外滋養(yǎng)層對子宮的侵襲能力差有關(guān)，這是發(fā)生PE和宮內(nèi)生長受限的基礎(chǔ)。DCN 作為一種重要的多功能分子參與卵母細胞成熟和滋養(yǎng)層遷移［28］。研究表明，蛻膜衍生的DCN通過與多種酪氨酸激酶受體結(jié)合，介導(dǎo)抑制多種滋養(yǎng)細胞增殖、遷移、侵襲和血管內(nèi)分化等。此外，DCN可能通過損害滋養(yǎng)細胞的血管內(nèi)分化和子宮血管生成導(dǎo)致不良的動脈重塑，在出現(xiàn)臨床癥狀前，PE蛻膜選擇性地過表達DCN，在PE妊娠中期母體血漿中水平升高，提示DCN可作為預(yù)測PE的生物標志物［29-30］。研究發(fā)現(xiàn)，與妊娠匹配的單純性妊娠相比，妊娠晚期特發(fā)性胎兒生長受限 （fetal growth restriction，F(xiàn)GR）臨床特征明確的隊列胎盤中DCNmRNA和蛋白表達有統(tǒng)計學(xué)差異。同時，DCN還有助于體外異常血管生成和凝血酶生成的增加，提示DCN基因表達可能與FGR發(fā)病有關(guān)［31］。研究證明，與妊娠匹配對照相比，特發(fā)性 FGR 胎盤中BGN表達降低。BGN表達減少可能導(dǎo)致胎兒血管內(nèi)胎盤血栓形成，并可能導(dǎo)致特發(fā)性FGR發(fā)?。?2］。

早產(chǎn)是美國和全球新生兒死亡的主要原因，其中未足月胎膜早破 （preterm premature rupture of membranes，PPROM） 占早產(chǎn)的1/3。當(dāng)前，尚無精確評估風(fēng)險并降低PPROM發(fā)生率的方法。血清蛋白性激素結(jié)合球蛋白最近被確定為自發(fā)早產(chǎn)的預(yù)測因子，產(chǎn)前檢測BGN、DCN和血清蛋白性激素結(jié)合球蛋白有望預(yù)測無癥狀孕婦的PPROM［33］。

6 展望

滋養(yǎng)細胞在妊娠早期侵襲能力下降，造成在子宮內(nèi)膜著床過淺，影響子宮螺旋小動脈發(fā)育重鑄，是目前公認的PE發(fā)病機制［34］。因此，提高妊娠早期滋養(yǎng)細胞侵襲能力對于預(yù)防及逆轉(zhuǎn)“淺著床”，從而預(yù)防及根治PE至關(guān)重要。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，在滋養(yǎng)細胞中敲減RNA結(jié)合蛋白LIN28B后，PG表達顯著上調(diào)。因此，未來將進一步研究胎盤組織中PG的表達、功能及其與PE的關(guān)系，以期為PE的早期診治尋找新的生物標志物及靶向藥物。