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【摘要】 自噬(Autophagy)是细胞在不利条件下自我吞噬细胞成分，并将其降解成小分子物质，最终使细胞能够在缺氧、饥饿、高温、感染等不利环境下继续生存的过程，但过度自噬可以导致细胞死亡。自噬现象存在于正常胎盘中，以合体滋养细胞为主，最近有研究发现自噬在胎儿生长受限(Fetal growth restriction，FGR)发病机制中发挥着关键作用，而生长受限中有缺陷的胎盘因引起了胎盘功能障碍，也可引起滋养细胞的自噬。本研究综述自噬与胎盘、生长受限的研究进展，揭示自噬参与胎盘功能紊乱的关系，自噬影响胎儿生长发育，而胎儿生长受限也能导致细胞自噬。 自噬(Autophagy)是衰老细胞自身降解的过程，是真核细胞发育过程的正常部分[5]。有研究报道自噬也是细胞在不利于自身生长的环境下求生的生命现象，细胞在缺氧、饥饿、高温、感染、细胞内细胞器受损和异常蛋白质堆积等不利环境下，自我吞噬细胞成分，消化成小分子物质，最终提高细胞在缺氧、饥饿、感染等不利环境的生存能力[1]。但长期不利环境可以导致过度自噬，造成细胞死亡。自噬参与各种人类疾病，包括代谢性疾病、神经退行性疾病、炎症性疾病、心肌病变、肿瘤等[6]。 胎儿生长受限(Fetal growth restriction，FGR)被认为是胎儿不能达到自身基因生长潜能，胎儿体重低于同孕龄平均体重的第10百分位或低于同孕龄平均体重的2个标准差。胎儿生长受限增加了围产期发病率和死亡率，57%不明原因的死产被认为与FGR相关[21]，另外胎儿生长受限患儿远期高血压和代谢性疾病发生率高[16]。胎儿生长受限的发病原因、病理生理机制目前尚不清楚，多数研究认为胎儿生长受限的发生与宫内环境因素导致的胎盘功能障碍相关性大[4]。 一、胎盘中的自噬现象 自噬存在于人类的正常胎盘中，是胎盘维持正常生理功能的重要体现。正常胎盘的滋养细胞、间质细胞以及内皮细胞均存在凋亡，但以合体滋养细胞凋亡为主。1970s，Jones和Fox在滋养细胞发现自噬现象[13]，后来有研究报道孕晚期的绒毛滋养层出现自噬现象[19,22]，但Tai-Ho Hung等研究发现，自噬相关因子beclin-1,DRAM,和LC3B-II在孕早和孕晚期无明显差异[22]，而FGR患者胎盘滋养细胞中有过度自噬现象[7]。 二、胎儿生长受限中的自噬现象 饥饿和低氧又是胎儿生长受限的重要发病因素，自噬是低氧环境和营养物质匮乏时，细胞为求生而降解细胞内成分的一种生命现象。正常胎盘存在细胞凋亡，但胎儿生长受限的胎盘中合体滋养细胞凋亡增加，影响了胎盘的成熟过程，导致了胎盘功能障碍的发生。Longtine等[18]研究表明，与正常妊娠组细胞滋养层1%的细胞凋亡发生率相比，IUGR患者的发生率约为3%，子痫前期合并IUGR患者的细胞凋亡发生率约为7%。 滋养细胞对缺氧敏感，而缺氧本身就是诱发凋亡的关键因素[25]，缺氧使胎盘细胞凋亡，并导致胎盘功能紊乱，最终影响胎儿生长发育。Scifres等研究证实，FGR患者中自噬现象的增加是由于胎盘缺氧或饥饿导致的细胞功能紊乱引起的[23]，胎盘局部缺血、子宫动脉血流异常、缺氧或者缺氧再灌注损伤等胎盘功能障碍现象都能导致细胞滋养层因细胞凋亡或坏死而出现死亡。自噬最初是为了促进滋养细胞在不利环境中继续生存，但长期不利的环境和损害又导致了未折叠蛋白质增加，滋养层功能障碍，最终导致了细胞死亡。FGR孕妇的滋养层细胞中，未折叠蛋白的增多及细胞凋亡增加都支持了FGR患者过度自噬的假设[8,26]。因此胎盘滋养细胞的过度自噬与FGR的缺氧应激相关。 三、胎盘中自噬的调节 自噬的调控机制非常复杂，参与的调节因子众多，自噬的众多调节因子可出现在异常胎盘，也可出现在正常妊娠胎盘。已有研究证实多数调节自噬的因子在正常妊娠过程的自噬水平低，但在胎儿生长受限的胎盘滋养细胞中表达异常增加或抑制自噬的因子明显减少。 3.1P53在滋养细胞自噬中的作用 P53是多个自噬诱导物(包括DRAM1：DRAM可编码一种溶酶体蛋白、Sestrin2)的转录因子，促进自噬的发生，能将自噬诱导物转录到细胞核。P53激活是多种细胞死亡途径之一，能够调节胎盘滋养细胞的凋亡。Hung[7]认为低氧环境可以增加DRAM mRNA和DRAM蛋白的表达水平，DRAM的激活可能是P53在低氧环境调节细胞滋养层自噬现象的机制，在宫内胎儿生长受限(IUGR)孕妇的胎盘中，DRAM mRNA和DRAM蛋白的表达增加。Hung[7]和Heazell[9]等人研究均发现，FGR孕妇的胎盘、低氧环境下培养的胎盘绒毛，其P53表达增加[14]。类似的，Heazell[8]和Levy[17]等研究均发现，IUGR孕妇胎盘滋养细胞出现异常改变，P53高表达，且滋养细胞异常、P53高表达与低氧相关。但P53如何介导的人类滋养细胞的自噬和凋亡间的相互作用，目前尚不完全明确。 3.2微管结合蛋白：Microtubule-associated protein light chain 3(LC3) 人类LC3家族，在胎盘中由三种存在形式组成，LC3A、LC3B、LC3C、其中LC3B-I是LC3B的细胞质形式，通过翻译、修饰后转变为LC3B-II，LC3B-II是自噬体膜构成的关键蛋白，与自噬小泡水平升高相关，是自噬的标志物[2,15]。Hung[7]等研究发现，在正常妊娠组与子痫前期妊娠组(PE)比较中，两者间的胎盘含LC3B-II水平无明显差异；然而与正常对照组相比，IUGR组、PE+IUGR组的胎盘，滋养细胞和间质细胞中的LC3B-II的水平明显增高。此外，妊娠合并IUGR或PE+IUGR的孕妇，其胎盘滋养细胞胞浆内细胞器多数会出现先天性畸形。另外，Hung的研究还发现，LC3B和LC3C mRNA的表达在正常妊娠和IUGR患者中没有明显差异。类似的，Sophie等[24]研究也发现LC3B在FGR胎盘组织中表达增加。目前有学者认为除低氧外，其低血糖水平也是自噬现象增加的病因，说明自噬是饥饿情况下的求生机制。Oh[19]等研究证明，低氧环境可导致LC3B-II的增加，Hung[10]等研究发现，低氧低糖可以增加滋养层中LC3B-II表达水平，补充了氧气和葡萄糖后可减少这些改变。Signorelli[22]认为，由于剖宫产术前禁食，胎儿脐带血葡萄糖水平低，与阴道分娩胎盘相比，剖宫产手术患者的胎盘滋养细胞的自噬水平高，其LC3-II表达明显增加。 维生素C和E在含氧量正常的环境能减少细胞凋亡标志物的水平，但在低氧环境却使细胞凋亡增加[10]。低氧环境时，无论在滋养细胞还是间质细胞，维生素C和E都增加了LC3B-II的表达，而Beclin 1却减少，但在含氧量8%的环境中则相反。这些结果表明，低氧环境和饥饿均可增加自噬的发生，间接可以说明由于低氧和营养不足等宫内因素导致胎儿生长受限可以引发自噬，而自噬过程中损害胎盘滋养细胞和细胞死亡的行为又可影响胎儿生长发育，加重生长受限。 3.3LAMP-2与自噬 LAMP-2是与自噬体相关的磷酸酶，存在于正常胎盘和胎儿生长受限(FGR)胎盘，Sophie等[24]认为在FGR胎盘中，自噬参与胎盘功能紊乱的发生，导致或加重了胎儿生长受限。一项免疫组化染色的实验发现，LAMP-2在FGR胎盘中表达明显，但在Western blotting实验中，正常妊娠组和FGR组的LAMP-2表达却没有明显差异。该研究还发现，低氧或者培养血清减少的环境下，LAMP-2出现形态和位置的变异，并导致了相关自噬小体增加。 3.4mTOR信号通路与自噬 mTOR是启动自噬的关键调节因子，mTOR活化后可抑制自噬的发生[3]。低氧可以通过REDD1和REDD2调节mTOR，抑制小G蛋白Rheb来抑制TOR激酶的活性，从而诱导自噬启动。 mTOR还是一种关键的营养传送器，调节关键的氨基酸转运子的激活，研究发现当母体蛋白质不足时，胎盘的氨基酸转运蛋白下降[20]。胎儿生长受限孕妇，其胎盘出现新陈代谢改变，氨基酸运输异常，导致mTOR活性下降，FGR胎盘中的mTOR调节因子减少，从而诱发自噬启动[11,26]。 3.5Beclin-1、Bcl-2与自噬 Beclin-1是自噬前体细胞膜合成和生长的最早复合体之一。Hung[7]研究发现，在IUGR患者中，滋养层细胞和间质细胞中的Beclin-1水平增加，且IUGR胎盘中Beclin-1mRNA和蛋白的水平也较正常妊娠胎盘明显增加。类似的，Oh[19]研究发现，低氧环境时胎盘滋养细胞的LC3B-II表达增加，同时伴随着Beclin 1减少。Bcl-2是一种抗细胞凋亡蛋白，能对抗Beclin-1的影响，Bcl-2在正常的合胞体滋养层中强表达，但在FGR中Bcl-2表达减少[12]。 四、进一步研究展望 自噬的发生和调控机制正越来越多地被人们认识，综上所述，自噬存在于正常人类胎盘的发育、成熟过程，但在低氧、饥饿、高温、炎症等因素下，细胞会出现应激反应导致胎盘滋养细胞过度自噬，影响胎儿生长发育。目前多数研究已经证明胎儿生长受限的胎盘滋养细胞存在过度自噬现象，但胎盘滋养细胞自噬导致的胎盘功能紊乱、胎儿生长发育受限、胎儿围产期结局、新生儿远期生长发育的影响，以及胎儿生长发育受限和自噬的相互作用关系及机制研究还处在初步阶段，尚有许多机制未能阐明。另外，胎盘中更多调控自噬的因子还有待研究当中，且目前尚无有效治疗胎儿生长受限的方法。要将自噬调控作用运用到临床治疗胎儿生长受限还需要更多的研究支持，因此应该加强自噬和胎儿生长发育的研究，为调控自噬改善胎儿生长受限提供新的治疗策略。 参考文献：略 |
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