Ⅰ型胶原蛋白抑制滋养细胞增殖及侵袭参与子痫前期发病的作用及机制研究

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研究背景及目的子痫前期(Preeclampsia,PE)是一种常见的产科并发症,以妊娠20周出现高血压为主要症状,临床常合并尿蛋白及全身多器官功能损伤,是全球母胎发病率及死亡率的主要原因。目前,子痫前期发病机制尚未阐明,临床治疗欠佳,以终止妊娠、胎盘娩出为唯一有效治疗手段,严重影响围产结局及新生儿预后。纤维化是子痫前期胎盘重要病理改变,研究表明子痫前期胎盘存在体积减少及绒毛纤维化改变;此外,既往研究曾提出Ⅰ型胶原蛋白(Collagen I)为其胎盘内沉积胶原蛋白的主要类型。然而类似研究报道较少。纤维化是常见的临床病理改变,以细胞外基质过度沉积为主要特征;此过程可影响器官结构,且最终导致器官功能减退甚至衰竭。Ⅰ型胶原蛋白是其中常见的细胞外基质,其过度沉积可直接参与纤维化发生。尽管同类型的研究相对缺乏,Collagen Ⅰ是否为子痫前期胎盘中沉积胶原蛋白的主要类型尚无定论,若CollagenⅠ为其中沉积胶原蛋白的主要类型,是否通过导致胎盘纤维化参与子痫前期发病?而Collagen Ⅰ对胎盘滋养细胞功能到底是否存在影响,这是值得进一步研究而被学界忽略的科学问题。本研究在既往研究基础上,在人群、动物及细胞三个层面进行研究,进一步阐明胎盘纤维化与子痫前期发病之间的关系,为子痫前期发病机制提出有效补充同时,为日后PE诊治提供新的思路及方向。研究内容与方法1.子痫前期胎盘内胶原蛋白种类鉴定(1)纳入子痫前期及正常妊娠孕妇各15例;收集其临床信息、分娩后胎盘标本。(2)通过HE染色及Masson染色胎盘结构及纤维化程度进行比较;天狼猩红染色进行胎盘内胶原蛋白类型鉴定。(3)在天狼猩红染色结果基础上,对胶原蛋白进行胎盘内蛋白及mRNA表达定量比较。2.Collagen Ⅰ对孕鼠及其子代研究探讨(1)弗氏不完全佐剂与Ⅰ型胶原蛋白混合并乳化制备注射用Ⅰ型胶原蛋白;在孕鼠E0.5d进行鼠尾根部皮下注射;以0.5mg/Kg作为低浓度组,而5mg/Kg作为高浓度组;以正常妊娠组及弗氏不完全佐剂给药组作为对照;血管升压剂L-name晚孕期(E10.5d)连续给药作为阳性对照组。(2)无创动物血压计检测孕鼠孕前、E0.5d、E4.5d、E8.5d、E12.5d及E16.5d血压变化,记录并进行血压变化比较。(3)于E17.5d处死各组实验动物,收集其胎盘进行HE染色观察小鼠胎盘内迷路区形态改变;Masson染色观察胎盘迷路区及系膜区中央动脉周围纤维化改变。(4)收集实验动物胎盘并提取蛋白,Western Blot方法检测胎盘内Collagen Ⅰ、E-Cadherin、N-Cadherin、MMP-9 及 Vimentin 蛋白表达。3.Ⅰ型胶原蛋白对胎盘滋养细胞功能影响及通路机制探讨(1)以人早孕滋养细胞株(HTR-8/SVneo细胞株)作为研究对象;不同浓度Collagen Ⅰ(100μg/mL及1000μg/mL)刺激细胞,CCK-8及细胞周期实验检测细胞增殖能力及细胞周期改变,Transwell实验检测细胞增殖能力改变;以空白无处理组作为对照。(2)收集 Collagen Ⅰ 刺激后细胞,Western Blot 检测细胞内 E-Cadherin、MMP-9、N-Cadherin、Vimentin 蛋白表达。(3)收集100μg/mL Collagen Ⅰ刺激细胞后细胞,通过高通量转录组测序、组学分析探讨Collagen Ⅰ刺激后滋养细胞转录水平改变。(4)Western blot方法,在动物胎盘及细胞样本上验证转录组测序结果。(5)ERK/MAPK 及 Wnt/β-catenin 通路激动剂 Honokiol 及 Skl-2001 应用与信号通路探讨。结果(1)与正常妊娠胎盘相比,子痫前期患者胎盘内绒毛血管周围胶原蛋白沉积明显增加;与正常妊娠胎盘相比差异具有显著统计学差异(p<0.01)。(2)天狼猩红染色提示PE胎盘内成红黄双折光荧光,且荧光强度及面积均较正常妊娠组增加,且差异具有统计差异(p<0.01);Western Blot及qRT-PCR检测胎盘内Collagen Ⅰ蛋白及mRNA表达,结果发现子痫前期患者胎盘内CollagenⅠ表达较正常胎盘明显增加,差异具有统计学意义(p<0.05)。(3)与正常孕鼠对比,Collagen Ⅰ给药小鼠孕期血压在E4.5d即出现增高,并随孕期进一步增高;E17.5d处死各种实验动物并收集胎盘进行HE染色,发现Collagen Ⅰ给药组胎盘迷路区出现细胞坏死改变;而Masson染色结构提示胎盘迷路区及系膜区出现明显胶原蛋白沉积。Western Blot检测提示Collagen Ⅰ给药组小鼠胎盘内Collagen Ⅰ蛋白表达明显增加。(4)E17.5d处死各组小鼠,统计各组孕鼠活胎数目及活胎重量,结果提示与对照组相比,5mg/Kg Collagen Ⅰ给药组孕鼠活胎数明显减少(p<0.05),而0.5mg/Kg及5mg/Kg Collagen Ⅰ给药组孕妇活胎重量明显减少,与对照组比较,差别具有统计学意义(p<0.05)。(5)Western Blot蛋白检测提示Collagen Ⅰ给药组孕鼠胎盘内E-Cadherin蛋白明显增加。与对照组相比存在统计学差异(p<0.05);而MMP-9、Vimentin及N-Cadherin蛋白表达下降(p<0.05)。(6)100μg/mL 及 1000μg/mL Collagen Ⅰ刺激 HTR-8/SVneo 细胞,可降低细胞增殖能力,与空白组对比,差异存在统计学意义(p<0.05);细胞周期实验结果提示CollagenⅠ刺激后,HTR-8/SVneo细胞周期发生改变,与空白组相比,G2期细胞比例明显增加(p<0.05),提示细胞发生G2期阻滞抑制从而抑制细胞增殖。(7)与对照组相比,Collagen Ⅰ刺激HTR-8/S Vneo细胞转录水平发生明显改变,801个转录基因发生表达下调,而436个转录基因上调;其中227个差异基因与子痫前期发病通路相关;与细胞增殖及侵袭相关基因ERK2、MET、PI3K、β-catenin及WNT5A出现表达下调。(8)孕妇胎盘及细胞样品验证转录组测序结果,Western Blot检测提示,Collagen Ⅰ刺激后,小鼠胎盘及HTR-8/SVneo细胞内ERK磷酸化蛋白及β-catenin总蛋白水平均下降,与对照组相比,差异存在统计学差异(p<0.05)。(9)ERK磷酸化激动剂Honokiol可改善Collagen Ⅰ导致的细胞增殖能力减弱及细胞周期G2期阻滞:10μM Honokiol与Collagen Ⅰ共同孵育HTR-8/SVneo细胞48小时,可增加HTR-8/SVneo细胞增殖能力,与单纯Collagen Ⅰ处理组相比,差异有统计学差异(p<0.05);细胞周期实验提示G2期细胞比例明显减少(p<0.05)。(10)Wnt/β-catenin通路激动剂Skl-2001可改善Collagen Ⅰ导致的细胞侵袭能力减弱。5μM Skl-2001与Collagen Ⅰ共孵育细胞,24小时后,细胞内E-Cadherin蛋白表达减少,而N-Cadherin、MMP-9及Vimentin蛋白表达增加,与单纯CollagenⅠ处理组相比,差异有统计学差异(p<0.05)。结论1.CollagenⅠ是子痫前期胎盘内主要的胶原蛋白沉积类型;2.Collagen Ⅰ可诱导孕鼠出现高血压、子代发育不良等子痫前期样症状;3.Collagen Ⅰ通过抑制ERK/MAPK及Wnt/β-catenin通路抑制胎盘滋养细胞增殖及迁移。
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