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胎盘是妊娠过程中保障母体和胎儿健康的关键临时器官,胎盘的主要组成细胞是滋养层细胞,它们的一个主要分化形式是具有侵润能力的绒毛外滋养层细胞,通过侵润子宫蜕膜基质和改建子宫螺旋动脉,建立有效的子宫-胎盘-胎儿血液循环,实现胎儿与母体的物质交换。滋养层细胞这一分化途径异常与多种妊娠疾病的发生密切相关。 子痫前期是一种严重危害孕产妇和胎儿健康的妊娠疾病,主要临床指征是妊娠在20周以后,患者突发高血压并伴有蛋白尿或全身多脏器的病变。多项研究证据显示胎盘发育障碍与子痫前期的发生发展直接关联,主要表现为滋养层细胞对子宫蜕膜基质和螺旋动脉的侵润及改建严重不足,导致母体向胎盘的血流灌注受阻,母胎界面处于严重的缺氧状态,进一步加重滋养层细胞分化障碍,并释放多种分子和细胞碎片进入母体血液循环,干扰母体多脏器功能。 肝细胞生长因子(HGF)通过受体Met介导的信号通路在哺乳动物胎盘发育中发挥重要作用,是促进滋养层细胞迁移、侵润和改建血管的重要调节信号。基因敲除HGF或Met均可导致小鼠胚胎出生前死亡,胎盘滋养层分化和母胎界面血管生成发生严重缺陷。我们前期研究发现重度子痫前期患者胎盘中HGF和Met表达量并未发生改变,但可过量产生可溶性Met(sMet),且sMet可抑制HGF促滋养层细胞侵润的能力,表明这一病理胎盘发育缺陷可能与HGF/Met通路的功能不足有关。 进一步分析发现,与对照组相比,重度子痫前期(尤其是发生于妊娠34周龄之前的早发型重度子痫前期)胎盘中Met及其下游信号分子Erk的磷酸化水平显著下降,并且滋养层细胞胞质中呈现大量簇状聚集的Met信号,提示早发重度子痫前期胎盘中Met受体的激活与失活可能发生了严重的异常。生理状态下,Met受体激活并传递信号的同时,会被迅速内吞到细胞质中,并进一步通过泛素化途径发生降解,从而避免受体持续处于激活状态而造成细胞损伤,确保了生理条件下信号的适度传递;另一方面,除了配体HGF之外,人血管内皮细胞和肿瘤细胞中发现sema4D/Plexin-B1信号也可交叉激活Met的酪氨酸激酶活性。基于这些事实,我们推测早发重度子痫前期胎盘滋养层细胞中,可能因过度缺氧导致Met受体的内吞过度、降解异常和交叉激活不足,致使HGF/Met通路对滋养层细胞侵润分化的调节障碍。 为证实这一假设,我们对早发型和迟发型重度子痫前期胎盘中Met受体和内吞小泡分布情况、受体内吞相关蛋白Clathrin和CAV-1、Met特异E3泛素连接酶Cbl以及sema4D/Plexin-B1等分子的表达变化情况进行细致分析,并利用人滋养层细胞(HTR8/SVneo细胞系)和血管内皮细胞为体外模型,从Met内吞、泛素化降解和sema4D交叉激活等三个方面,研究影响滋养层细胞中Met信号异常削弱和功能障碍的机理。 免疫荧光定位结果显示,妊娠早期和晚期胎盘中,Met与CAV-1共定位于多种滋养层细胞中,包括绒毛滋养层细胞、侵润到子宫蜕膜基质的间质型滋养层细胞(iEVTs)、侵入子宫螺旋动脉的血管内滋养层细胞(enEVTs);透射电镜观察发现早发重度子痫前期胎盘滋养层细胞膜上内吞小泡数量远远多于对照胎盘组;HTR8/SVneo细胞模型中证实缺氧刺激可以显著增加CAV-1表达及其与Met蛋白的结合,同时生物素标记的膜蛋白内吞实验也证实缺氧能够大大增加Met蛋白的内吞,而CAV-1特异敲降则可逆转缺氧所诱导的Met蛋白内吞。这些结果提示,子痫前期胎盘所遭遇的缺氧环境可能通过上调滋养层细胞中CAV-1表达造成Met蛋白的异常内吞。 实时定量PCR和Western blotting结果显示,早发重度子痫前期胎盘中Met特异E3泛素连接酶Cbl的表达发生下调。HTR8/SVneo细胞模型中证实缺氧刺激可以显著增加细胞中Met簇状聚集的信号,并降低Cbl的表达;同时细胞中Met与蛋白酶体共定位的百分比也显著下降。细胞敲降Cbl的表达可导致Met簇状聚集样信号增加及Met与蛋白酶体共定位百分比下降,提示Met的蛋白酶体途径降解减弱。当细胞中敲降Cbl表达时,HGF对Met和Erk的激活及对滋养层细胞侵润的促进作用几乎被完全阻断。这些结果提示,Cbl介导的Met泛素化降解对HGF/Met信号功能的发挥至关重要,而缺氧刺激可导致Cbl表达下调,因而Met的泛素化降解受阻,大量Met蛋白积累在细胞质中,HGF调控滋养层细胞行为的功能无法实现。 另一方面,我们的结果还证实滋养层细胞中,Met受体的激活不仅依赖于HGF配体,sema4D也能够有效地激活Met信号通路,并发挥与HGF类似的促进滋养层细胞侵润和改建血管的功能。但是在重度子痫前期胎盘中,sema4D和受体Plexin-B1的表达量都呈现了显著的下降,因而对Met信号通路的激活作用被大大减弱。 除此之外,我们还发现重度子痫前期胎盘中Met的多种可变剪切体(包括Met934、Met877、Met823、Met755和Met413等)RNA表达水平发生改变,而缺氧刺激可不同程度地影响这些剪切体的表达。 综上所述,本研究从多个角度探讨了重度子痫前期胎盘中Met信号通路异常削弱的机制,证明缺氧的病理条件下滋养层细胞中发生CAV-1介导的Met内吞异常增加,以及Cbl介导的Met泛素化降解途径受阻;同时下调的sema4D/Plexin-B1使Met信号的交叉激活途径减弱。这为阐释重度子痫前期胎盘中滋养层细胞分化和功能障碍的机制提供了新的证据。