正常妊娠的维持以及胎儿和母体的健康有赖于发育完善和功能健全的胎盘。胎盘主要由不同类型的滋养层细胞组成，以人胎盘为例，具有侵润能力的绒毛外滋养层细胞可通过侵润子宫蜕膜基质和改建子宫螺旋动脉，使母血能够通过改建后的低阻力、高容量的螺旋动脉大量灌注到母胎界面并形成血窦;而绒毛滋养层细胞包绕胎儿血管形成漂浮绒毛，浸没于母体血窦中，介导胎儿与母体的气体和物质交换。由此实现了有效的子宫-胎盘-胎儿血液循环，保障胎儿发育所需的营养供应。胎盘滋养层细胞分化异常和功能障碍往往与多种妊娠疾病的发生密切相关。　　子痫前期是特发于妊娠期间的重大疾病，发病率约5-10％，临床表现为妊娠20周以后突发高血压，并伴随蛋白尿或母体多脏器损伤及胎儿发育迟缓等症状，严重时可能导致孕产妇及围产儿死亡。目前普遍认为胎盘发育障碍，尤其是滋养层细胞分化不完善是子痫前期的重要病理基础，然而其具体的分子机制仍有待深入阐释。　　细胞在不利生存条件（如氧化应激、营养缺乏、缺氧）下，可通过细胞自噬将受损衰老的细胞器、蛋白或核酸等生物大分子在胞浆内降解成小分子并加以再利用，以维持细胞稳态及生存;细胞自噬的激活参与了多种生理和病理进程，但有关其在胎盘滋养层细胞功能维持中的作用尚无定论。本研究的第一部分则以此为重点开展研究。研究发现，人胎盘组织多种细胞均可表达自噬基因Atg7，随着胎盘发育进程，Atg7表达量和自噬分子标记LC3II/LC3I的水平均有逐渐增高的趋势;透射电镜观察证实胎盘中存在细胞自噬小泡;重度子痫前期胎盘中Atg7水平及细胞自噬程度明显高于正常妊娠对照。进一步利用人滋养层细胞系HTR8/SVneo细胞开展体外研究，发现细胞自噬水平与自噬基因Atg7的表达水平正相关;通过特异siRNA敲降或过表达Atg7，伴随细胞自噬水平降低或增强，细胞的侵润能力也减低或增加，但细胞存活力不受影响;Matrigel三维管形成模型证实在细胞自噬抑制的条件下，滋养层细胞对内皮细胞的改建能力也相应降低。进一步发现，Atg7水平变化引起HTR8/SVneo细胞自噬程度改变的同时，其胞内ATP的水平也发生相应的变化;在Atg7敲降的HTR8/SVneo细胞中外源添加三羧酸循环的底物丙酮酸盐(MP)，能够显著恢复细胞侵润能力。上述结果表明细胞自噬可能通过影响细胞内ATP水平参与滋养层细胞侵润分化的调节。　　妊娠进程中，为了满足胎儿的生长发育，母体血水平会逐渐升高，同时为了避免高血糖环境对母体脏器的损害，母体会发生胰岛素抵抗，由此使肝糖输出增多，最大限度保障胎儿的生长发育。与正常妊娠妇女相比，子痫前期患者母体血糖水平更高，胰岛素抵抗的程度也更加严重，但却往往发生胎儿发育迟缓。由于母体营养物质需要通过胎盘转运到胎儿体内，胎盘合体滋养层细胞是执行营养物质转运功能的主要细胞，因而合体滋养层细胞的分化发育和功能完善程度不仅是胎盘发育完善与否的重要体现，还是胎儿营养供应是否成功的重要保障。因此，子痫前期患者的高血糖水平和胎儿生长发育受限可能预示着胎盘对母体营养物质的转运功能受损。已有较多研究显示mTOR信号通路在糖脂等物质代谢和转运过程中发挥了主要的调节作用，而胎盘滋养层细胞可表达多种mTOR信号通路相关分子，mTOR基因敲除小鼠的胚胎和胎盘都不能正常发育。我们推测mTOR通路功能的异常可能与子痫前期胎盘发育障碍及营养物质转运障碍有关联。为证实这一假设，本研究的第二部分利用mTOR信号通路抑制剂Rapamycin注射孕鼠模型以及胎盘特异性敲除raptor或rictor小鼠模型，结合重度子痫前期胎盘的病理分析，探究胎盘mTOR信号通路异常在胎盘/胚胎发育及胰岛素抵抗中的作用。　　在早发重度子痫前期胎盘中，mTOR及其关键复合体分子raptor和rictor表达下调，并且mTOR信号通路的激活水平显著降低。在妊娠小鼠中，于E10.5-E13.5期间注射mTOR信号通路抑制剂雷帕霉素，发现孕鼠于E14发生明显的胰岛素抵抗现象，胎盘及胎儿重量显著降低;胎盘中mTOR信号通路的激活水平显著下降;迷路层中胎儿血管的发育分支被显著抑制，胎儿血管数量及总面积明显减少;同时发现胎盘迷路层中构成母胎血液循环屏障的两层合体滋养层细胞分离，细胞间的紧密连接分子claudin-1和claudin-2定位紊乱并且表达下降;与之相应的是，胎盘中葡萄糖转运载体表达降低，由母体向胎儿的葡萄糖转运被抑制;此外，胎盘迷路层中脂质积累，脂肪酸转运载体表达下降，但氨基酸转运载体的表达上调。这些表型分析结果提示胎盘中mTOR信号通路的抑制可导致母体葡萄糖、脂肪和氨基酸向胎儿的转运发生异常，胎儿生长受限。　　mTOR信号通路功能发挥主要通过mTORC1或mTORC2复合体，雷帕霉素主要抑制mTORC1，但超过24小时的长时间处理也可能会抑制mTORC2。为了确定哪一个复合体在胎盘营养转运功能中发挥作用，我们利用胎盘特异的Elf5-Cre小鼠敲除胎盘中mTORC1的关键元件raptor或mTORC2的关键元件rictor。研究发现胎盘特异性敲除rictor使胎盘重量有一定水平的下降，但胎儿发育并不受影响;胎盘迷路层中胎儿血管分支呈现轻微减少，而妊娠结局未受显著影响。可见mTORC2在胎盘发育中的作用较小。有关胎盘特异性敲除Raptor的研究还在进行中。　　综上所述，本研究利用体外和小鼠模型，结合重度子痫前期胎盘的病理分析，证明细胞自噬可能通过影响细胞内ATP水平参与滋养层细胞侵润分化的调节;mTOR信号通路的激活对胎盘滋养层细胞分化及其代谢和转运母体营养物质的功能具有重要作用，但mTORC2可能并不发挥主导作用。这些研究对深入理解细胞自噬和mTOR信号通路在胎盘发育中的作用机制，以及相关调节通路的异常与子痫前期发生发展的关联提供了直接的实验证据。