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研究背景
子痫前期(preeclampsia,PE)是人类妊娠期常见的一种多系统疾病,发生率约2%~8%,严重威胁着母婴健康,是导致孕产妇和胎儿围产期死亡的主要产科并发症。临床特征为妊娠20周以后出现高血压(BP≥140/90mmHg)及蛋白尿(尿蛋白≥0.3g/24h或随机尿蛋白阳性)。几十年来,妇产界许多研究者长期致力于该病的研究,但至今子痫前期的病因和发病机制尚未阐明。除终止妊娠之外缺乏有效的临床治疗方法,始终是引起孕产妇死亡的主要原因之一。因此,该病一直是产科领域研究的热点。临床发现子痫前期在胎盘娩出后临床症状逐渐消失,因此胎盘成为子痫前期发病的关键,胎盘学研究成为子痫前期病因学研究焦点。滋养细胞(cytotrophoblast,CT)是胎盘组织中主要的细胞类型,与母体接触最为紧密,它的分化、迁移、侵入异常直接导致胎盘形成缺陷,与子痫前期的发病密切相关。子痫前期胎盘病理特点之一为合体滋养细胞(syncytiotrophoblast,ST)层发育不良。Sha等首次于2000年报道,人内源性逆转录缺陷病毒(humanendogeneousretrovirus,HERV)家族一员HERV-W的包膜蛋白syncytin在胎盘组织高度表达。Syncytin的功能有介导体内胎盘滋养细胞的生长分化,促进细胞融合,抗凋亡和免疫抑制等。Syncytin-1是一个功能性融合蛋白可以介导滋养细胞融合成合体滋养细胞,这种多核的合体滋养细胞层是营养交换的场所,还可以分泌人绒毛膜促性腺激素(humanchorionicgonadotrophin,HCG)和人绒毛膜促乳素(humanchorionicsomatomammotropin,HCS),对于维持正常的胎盘功能非常重要。Syncytin表达减少会导致细胞滋养细胞融合与分化异常,合体滋养细胞形成减少,血管功能紊乱和绒毛缺氧,可能是子痫前期的病因之一。
除了传统的研究,人们逐渐认识并越来越重视表观遗传学在PE发病中的作用。DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式,在DNA甲基转移酶DNAmethyltransferases,DNMTs)的作用下,将CpG二核苷酸的胞嘧啶(C)甲基化为5-甲基化胞嘧啶(5-mC)的一种化学反应。DNA甲基化的作用包括调控基因表达、基因印记、维持基因组和染色体结构的稳定性等。Syncytin甲基化在子痫前期胎盘的状态国内外报道较少,DNMT3L与syncytin甲基化的关系国内外未见报道。本研究采用实时定量PCR,免疫组化,Westernblot方法检测子痫前期胎盘组织syncytin-1mRNA及蛋白表达,甲基化特异性PCR(methylationspecificPCR,MSP),结合亚硫酸氢盐限制分析法(combinedbisulfiterestrictionanalysis,COBRA),测序技术检测syncytin-1启动子区甲基化状态。探讨syncytin-1在子痫前期中的发病机制以及其甲基化与基因表达的关系,为PE的诊断病情监测治疗提供依据。
第一部分子痫前期胎盘syncytin-1甲基化状态
目的:
分析子痫前期胎盘组织中syncytin-1的表达情况,syncytin-1甲基化状态及其与基因表达的关系,探讨子痫前期的发病机制。
方法:
1.实时定量PCR法检测syncytin-1,ASCT2,HCS,GCMa,DNA甲基转移酶1(DNMT1),DNA甲基转移酶3a(DNMT3a),DNA甲基转移酶3b(DNMT3b),DNA甲基转移酶3L(DNMT3L)在正常第三期(3N)和子痫前期(3P)胎盘组织mRNA水平;
2.免疫组化法检测syncytin-1,HCS,DNMT1,DNMT3b,DNMT3L,5-甲基胞嘧啶(5-Methylcytidine,5mC)在子痫前期和正常胎盘组织蛋白定位表达情况;Westernblot法检测syncytin-1在子痫前期和正常胎盘组织蛋白表达情况;
3.采用甲基化特异性PCR(methylationspecificPCR,MSP),结合亚硫酸氢盐限制分析法(combinedbisulfiterestrictionanalysis,COBRA)和重亚硫酸氢盐测序方法,检测子痫前期胎盘和正常胎盘组织syncytin-1启动子区5-LTRs甲基化状态。
结果:
1.以GAPDH为内参照基因,与正常第三孕期(3N)相比,子痫前期(3P)胎盘组织中DNMT3a,DNMT3b,syncytin-1和HCSmRNA表达水平降低(P<0.05),DNMT1,DNMT3LmRNA表达水平升高(P<0.05);GCMa,ASCT2两组比较无显著性差异(P>0.05);PCNA为内参照基因,与3N相比,3P胎盘组织中DNMT1,DNMT3b,DNMT3LmRNA表达水平升高,DNMT3amRNA表达水平降低(P<0.05)。
2.与3N相比,3P胎盘组织中syncytin-1和HCS蛋白表达较弱,DNMT3b,DNMT3L蛋白表达较强,而DNMT1,5mC染色结果两组无显著差异;Westernblot分析显示,syncytin-1在3N胎盘组织中强表达,在3P胎盘中弱表达;
3.MSP,COBRA和测序结果均显示,与3N相比,3P胎盘组织中syncytin-1启动子区5-LTRs甲基化水平升高(P<0.05);
4.Spearman相关性分析,syncytin-1与DNMT3bmRNA水平负相关(r=-0.544,P<0.05);Syncytin-1与HCSmRNA水平正相关(r=0.713,P<0.01);Syncytin-1mRNA水平与其甲基化水平呈负相关(r=-0.505,P<0.05);DNMT3b与syncytin-1甲基化水平呈正相关(r=0.451,P<0.05);DNMT3L与syncytin-1甲基化水平呈正相关(r=0.536,P<0.05);DNMT3b与DNMT3LmRNA水平正相关(r=0.554,P<0.05);三种常用的甲基化检测方法中,MSP和COBRA(r=0.443,P<0.05),COBRA和测序(r=0.862,P<0.01)结果呈正相关。
结论:
1Syncytin-1表达降低与子痫前期发病密切相关,但其受体ASCT2与子痫前期发病无关;
2.在子痫前期syncytin-1异常升高的甲基化模式参与了子痫前期的发病,机制可能是syncytin-1启动子区高甲基化抑制了其基因的表达;
3.DNMTs参与了syncytin-1甲基化的调节,以PCNA为内参照基因排除细胞增殖因素后,DNMT3L和DNMT3b在子痫前期高表达并都与syncytin-1甲基化水平呈显著正相关,DNMT3L与DNMT3b协同作用促进syncytin-1启动子区CpG的甲基化,从而抑制了syncytin-1基因的表达。