妊娠期并发症与胎盘细胞衰老相关性研究

张力恒 邵 勇

1.重庆市渝北区人民医院(401120)；2.重庆医科大学附属第一医院

不良妊娠与胎盘功能障碍密切相关，但其机理尚不清楚。随着胎盘的生长以及胎儿发育的需要，胎盘细胞会在分娩前持续老化，但若内外环境改变可加速细胞衰老，导致胎盘功能障碍[1]。最近研究发现不良妊娠胎盘组织有明显早衰现象，比如子痫前期胎盘滋养细胞端粒有明显缩短[2]。也有实验发现，胎膜早破与胎盘过早衰老有关[3]。因此，本文就妊娠期并发症与胎盘细胞衰老相关性研究进行综述。

1 胎盘细胞衰老

1.1 胎盘细胞衰老的原因

胎盘细胞衰老可由内外刺激引起，比如端粒(控制细胞生物学年龄的DNA序列)缩短或功能失调、DNA损伤、线粒体功能障碍、高糖、氧化损伤等。妊娠状态下滋养细胞会融合形成胎盘滋养层合体细胞，这个过程有助于胎盘的全面生长和绒毛膜的持续损伤修复。研究已发现胎盘滋养细胞端粒DNA损伤和端粒酶活性下降与胎盘的提早老化有紧密联系[4]。目前研究最多的是活性氧(ROS)增多导致的氧化损伤，随着妊娠的发展及胎儿生长发育代谢的需要，分娩前人体持续氧化运作，ROS持续累积，但若ROS异常性大量增多可以引发DNA损伤效应。实验当中烟草提取物常作为ROS的诱发剂。

1.2 胎盘细胞衰老的机制

①胎盘细胞正常衰老是组织的生理性重塑，但衰老途径的持续触发和衰老细胞的长期累积最终可导致胎盘组织老化，这种积累是一种慢性炎症损伤状态[5]，炎性细胞因子IL-6或趋化因子IL-8就被广泛用于细胞衰老测定。②细胞衰老最终导致不可逆的周期停滞，例如衰老细胞持续高表达细胞周期抑制剂P21/P16, 还有细胞溶酶体酶活性增加，如衰老广泛标志物β-半乳糖苷酶。主要是由两条途径调控：p53持续表达，介导细胞周期阻滞，细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)转录失活,CDKs由p21、p16、PRB(视网膜母细胞瘤抑制蛋白)表达调控；外界刺激下，p53通过激活转录靶点p21抑制细胞增殖， p21、p16可以维持PRB去磷酸化激活状态抑制细胞增殖，活性状态的PRB主要是通过抑制E2F1(E2F转录因子家族，诱导正常基因转录)相关基因的表达，调控G1/S期的细胞周期的进程[6]。③任何原因导致的端粒缩短、端粒酶失调[7]。

2 妊娠期并发症和胎盘细胞衰老

低水平的宫内宫外压力可诱发胎盘适应性反应，包括上调抗氧化能力及诱导胎盘细胞自噬；中度水平可能干扰胎盘细胞功能与减少胎盘细胞增殖；但若压力水平持续升高，可引起胎盘炎性因子的释放,促进胎盘炎性反应，随即出现早衰或衰老加速，最终发生胎盘组织病理改变。

2.1 胎膜早破与胎盘细胞衰老

足月胎膜早破发生率10%，未足月胎膜早破发生率2.0%～3.5%，它是引发早产的重要因素,约占40%～50%[8]。胎膜破裂是以子宫肌层收缩为特征的炎性信号通路的激活，外界压力下(ROS持续增多致氧化还原失衡、DNA损伤相关反应激活、物理性压力增大、细菌浸润等)，胎膜细胞衰老表型会刺激性表达增多，炎性活动增强，衰老加速，最终出现胎膜早破。研究发现绒毛膜病理性改变可以使衰老相关炎性因子如(IL-1b, IL-6, and IL-8)提早分泌[9]。未足月胎膜早破不合并绒毛膜羊膜炎早产孕妇宫颈阴道分泌物中也有发现衰老炎性因子，如肿瘤坏死因子-α，IL-1β，IL-6，和IL-8水平的增加[10]。另外，实验显示衰老细胞释放到羊水中的短端粒可以通过活化p38/MAPK信号通路促进无菌性炎症诱发羊膜细胞衰老[11]。一些无细胞性胎盘DNA片段可以通过释放HMGB1，作为损伤分子模式促进无菌性炎症发生[12]。蜕膜也是决定羊膜腔封闭性能的关键组织，负责富含纤维连接蛋白和层粘连蛋白细胞外基质的分泌，同时也能促进血管通透性的增加，临近足月，蜕膜细胞会表现出许多衰老的特征，包括柳氮磺胺吡啶因子如IL-6的分泌增多。与胎盘滋养层合体细胞衰老一样，蜕膜衰老与雷帕霉素靶蛋白C1(mTORC1)基因表达增强有关。动物实验已经证实mTOR基因与早产有着紧密的联系[13]。以上新近研究提示胎膜早破和胎盘细胞衰老炎性反应增强有关。

2.2 胎儿宫内死亡与胎盘细胞衰老

胎儿宫内死亡影响因素众多，包括胎儿因素、母体因素，比如胎儿或胎盘感染，或者与另一种病症关联，如妊娠期糖尿病、胎儿生长受限等，但具体的影响途径尚不清楚。近来有研究发现这与胎盘细胞衰老有显著联系，Ferrari 等[14]检测了早期和晚期死产胎盘组织端粒长度，发现两者比正常分娩胎盘有2倍的缩短，同时明显短于早产胎盘，与未足月胎膜早破长度相近。孕晚期胎儿养分需求增加，如果超过胎盘转运能力，会刺激ROS产生加速胎盘组织衰老，尤其是妊娠41周后，胎儿死亡的危险性成倍增加[15]。Kaushik等[16]收集了37～39周早期足月胎盘、超过41周孕晚期胎盘以及死胎胎盘，比较3组胎盘DNA氧化标记物(8OHdG)、脂质氧化标记物(4HNE)、醛氧化酶(AOX,易致肾脏氧化损伤)、溶酶体分布和自噬体大小改变(受老化影响的一种重要的细胞循环过程，涉及酸性溶酶体和自噬体融合)，结果显示孕晚期和死胎胎盘DNA和脂质氧化标记物、AOX1表达明显增高，另可见细胞核周和滋养细胞基底面溶酶体的聚集，以及大自噬体的形成，溶酶体和自噬体融合功能紊乱会导致合体滋养细胞异常蛋白积累，同时发现这是由于抑制AOX1受阻导致。综上说明，胎儿宫内死亡和胎盘衰老细胞端粒改变、细胞周期异常密切相关。

另外死亡胎儿胎盘组织病理学研究显示，91%胎盘存在母体螺旋动脉壁增厚，54%包含胎盘梗死，10%出现钙化区，13%有血管闭塞[17]。而病理学观点认为，血管粥样硬化等变化和组织的衰老密切相关，也可以说明胎盘老化和胎儿死亡存在紧密联系[17]。

2.3 子痫前期(PE)与胎盘细胞衰老

微小血管内皮损伤是PE的基本病理特征，可以由胎盘氧化和内质网应激引起，内质网应激可以激活细胞内信使，抑制mRNA的翻译，导致胎盘蛋白和滋养层细胞增殖量减少，这个过程也是触发衰老的主要路径。ROS即可介导氧化损伤引起滋养细胞生长障碍，同时使得母体螺旋动脉转化失败，导致胎盘功能不全[18]。PE胎盘已发现有明显细胞衰老标志，包括端粒明显缩短、端粒功能障碍、端粒酶活性降低，同时可见衰老相关标志物p21、p16、肿瘤抑制蛋白p53、IL-6表达增加和抗凋亡蛋白bcl-2表达下调[19]。Biron等[20]的研究还发现PE胎盘显示高水平的异染色质凝集(SAHF)，还有滋养细胞DNA氧化损伤标记物8OHdG的高表达。 Giannubilo等[21]的研究显示和正常胎盘相比，PE胎盘抗衰老基因klotho表达产物α-klotho明显减少。另外， DNA甲基化水平可以评估细胞的衰老[4]。Mayne等[22]研究了不同孕期和不同妊娠结局中胎盘DNA甲基化表达差异，发现和单纯妊娠相比，PE胎盘至少有34个基因表达差异。以上实验发现均可证实PE与胎盘细胞衰老的异常炎症反应、增殖周期改变、DNA水平差异联系紧密。

2.4 胎盘植入和胎盘细胞衰老

胎盘植入的病因目前存在争论，有人认为是原发性蜕膜缺陷，也有人认为是滋养细胞病理性成熟分化的结果。滋养层细胞成熟分化和子宫各层的终末精确调控是正常妊娠的必要条件，这个过程涉及细胞增殖，迁移与分化。Keren等[23]收集了植入性胎盘和正常胎盘，发现植入性胎盘的胎盘细胞端粒有明显缩短、还有大量DNA损伤性端粒聚集表现，端粒酶活性也显著降低，认为端粒功能障碍是胎盘异常的一种表现，端粒缩短可以导致细胞恶性转化和侵袭性改变。前列腺癌和乳腺癌中就发现了异常的端粒和酶，并与其侵袭性显著相关，故认为胎盘植入和癌细胞侵袭性生长有可比性，胎盘细胞端粒改变可以导致胎盘过度浸润。实验还发现胎盘植入的细胞出现了非普通细胞衰老的特征，即p53/p16低表达，而p21的高表达，这种独立于p53和p16诱导，但依赖于p21的表达常出现在胚胎细胞中，说明胎盘植入细胞衰老表达模式和正常胎盘细胞经典衰老不同，类似于胚胎细胞发育的衰老，因此认为胎盘植入和滋养层病理性成熟有关，而不仅仅是由于宫腔受损[23]。上述研究提示胎盘植入和胎盘衰老细胞端粒改变、细胞周期调控失常存在显著的联系。

3 结语

胎盘功能老化和胎盘细胞衰老密不可分，这是一种终止性增生停止状态，伴随着特征性的形态学和代谢变化，包括向促炎症表型的转变、细胞周期调控失常、端粒基因学改变。胎盘细胞衰老是一种正常的生理现象，但非生理性因素，如吸氧、接触环境污染物等导致ROS异常大量产生，就会加速胎盘细胞衰老，发生在孕早期即可导致提前衰老。本文综述了胎盘细胞衰老的特点、调控途径和相关衰老标志物，就妊娠期常见并发症包括胎膜早破、子痫前期、胎儿宫内死亡、胎盘植入等和胎盘细胞衰老的研究进展加以总结，研究发现均有端粒改变，如端粒长度缩短明显、端粒酶活性降低、端粒异常聚集，此外还可见衰老相关分泌因子如P53、P16、P21、IL-6/8、肿瘤坏死因子等表达异常，部分还伴随衰老有关的异染色质灶SAHF增多，符合细胞衰老表型。目前国内外关于两者的研究尚不多，但已有实验足够说明妊娠期并发症确与胎盘细胞衰老有着密切的联系，因此本文旨在为不良妊娠与胎盘功能障碍提供新思路及相关理论支持。