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母胎衝突與子癇前期,母胎衝突的基因類型

子癇前期是妊娠特有的疾病, 發病率7%~10%, 每年直接導致的孕產婦死亡人數約6.8/10萬;常併發胎兒生長受限、醫源性早產、慢性胎兒缺氧以及子代學習記憶能力異常等。 但目前尚對子癇前期缺乏有效的早期診斷和干預措施, 其病因和發病機制仍不明確。 從現有資料看, 母胎衝突可能是子癇前期發生的關鍵環節。

妊娠期的人類疾病往往是母體和胎兒直接和(或)間接衝突導致的。 參與母胎衝突的基因類型主要包括三類:母親基因組中的非遺傳等位基因、母源性胎兒等位基因和父源性胎兒等位基因。

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而在妊娠期可能存在兩類基因衝突:

(1)母-胎衝突:即母胎基因組間不相容造成衝突, 這種情況往往可能造成子宮環境改變, 增加胎兒出生風險, 比如母胎衝突可以使胎兒對母體血供要求增加, 可能是導致子癇前期的原因之一;再如母親基因組中的非遺傳等位基因在胎兒體內無法判別, 可能對胎兒的發育起到負面作用, 導致妊娠早期的死胎;

(2)胎-胎衝突:即胎兒基因組中父源性等位基因和母源性等位基因之間的衝突, 即印跡基因的表達發生異常。

子癇前期的基本病理學改變是胎盤絨毛外滋養細胞侵襲過淺、胎盤螺旋動脈重建以及全身內皮細胞損傷。 研究發現胎盤形成中大量炎症因數、血管生成因數表達發生變化。

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過度的炎症反應損傷血管內皮細胞, 血液迴圈中干擾素、白細胞介素、細胞因數和趨化因數等表達均有變化。 其中, 遺傳、環境及其交互作用引起免疫損傷和炎症紊亂, 引起母胎衝突, 可能導致了子癇前期發生和發展。

1.免疫衝突是子癇前期母胎衝突的重要方面:母-胎介面主要由胎兒來源的滋養細胞、母體來源的蛻膜基質細胞、蛻膜腺上皮細胞以及免疫細胞所組成。 其中, 存在兩個獨特的免疫介面, 第一介面出現在早期妊娠時期, 由蛻膜中的免疫細胞, 包括子宮自然殺傷細胞, T細胞、單核細胞、樹突狀細胞與入侵的胎兒絨毛外滋養層細胞組成。 絨毛外滋養層細胞表達人類白細胞抗原( HLA) -C、HLA-E和HLA-G抗原, 其中HLA-G誘導DCs耐受, NK細胞分泌細胞因數和血管生成因數。

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免疫失衡導致的過度炎症反應是子癇前期發生的關鍵環節之一。 妊娠包括胚胎著床、蛻膜化、滋養細胞侵襲和血管重建是一種全身炎症反應的過程, 而炎症的產生與免疫反應有關。

如果炎症反應過於強烈, 則可能形成子癇前期等病理妊娠:初產婦子癇前期發病率(3.9%)高於經產婦(1.7%), 生育間隔延長則發病增加;供精胚胎移植者發病增加(18.2%)。 原因是缺少精液暴露帶來的免疫耐受;供卵者的胚胎移植, 由於缺少精液暴露, 子癇前期發病率(33%, 16%~40%), 高於IVF-ET(26% ~37%), 更高於正常妊娠(7%)。

2.基因衝突導致的母胎衝突可能是子癇前期發病根源:研究發現, 子癇前期的發病可能與印跡基因和表觀遺傳變化有關, 為子癇前期的發病機制研究提供了新的思路。

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母-胎和胎-胎基因衝突關係到不同基因組之間的基因的不相容性, 由此增加了妊娠相關疾病的風險, 不僅危及母體也可能殃及胎兒, 所致的疾病包括子癇前期、早產和胎兒發育異常等。

基因組印記是指來自父方和母方的等位基因在通過精子和卵子傳遞給子代時發生了修飾, 使帶有親代印跡的等位基因具有不同的表達特性, 這種修飾常為DNA甲基化修飾。 印跡基因的存在反映了性別的競爭, 從目前發現的印跡基因來看, 父方對胚胎的貢獻是加速其發育, 而母方則是限制胚胎發育速度。

親代通過印跡基因來影響其下一代, 使它們具有性別行為特異性以保證本方基因在遺傳中的優勢。

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基因組的印跡有組織特異性和時限特異性, 但絕大部分印跡基因在胎盤中均有表達。 母系和父系印跡基因組的表達平衡維持了正常妊娠過程, 若該平衡異常可能導致胚胎發育異常和胎盤異常。

多項證據提示, DNA甲基化是子癇前期發生的重要環節之一:(1)在子癇前期和胎兒生長受限患者胎盤中, 絲氨酸蛋白酶抑制劑A3出現明顯的DNA低甲基化狀態;(2) Muller等發現孕早期母血中腫瘤抑制物APC的DNA甲基化異常, 孕期發生子癇前期、HELLP綜合征風險增大;

(3) Tsui等發現, 子癇前期患者孕晚期血清和胎盤中RASSFIA出現異常高甲基化;(4) 2009年Tahiliani等在TETs家族基因編碼的蛋白質分子具有加氧酶( dioxygenase)結構域, 在鐵離子與琢酮戊二酸存在的條件下可以把甲基化胞嘧啶(5mC)氧化為羥甲基化胞嘧啶(5hmC);(5)氧化應激狀態降低NADPH和NADH, 導致DNA的SmC和5hmC平衡失調,可能參與了白血病和畸胎瘤等腫瘤的發生。

3.胎盤是子癇前期發生母胎衝突的核心區域:人類的妊娠相關疾病,特別是子癇前期,除了類人猿外,其他動物無法複製,主要原因:(1)不同哺乳動物的生理結構不同;(2)胎盤侵入異常只發生在人類中,在其他動物中未觀察到該現象;(3)內源性反轉錄病毒參與了子癇前期的發生發展。

妊娠相關疾病在不同的哺乳動物中表現不一:活產是真哺乳亞綱的標誌性特徵之一。這個特定的生殖策略最大化地保護了子代在胎兒期的發育,哺乳動物繁榮充分說明了此點。隨之而來的是,這種保護也導致了一系列對孕婦和胎兒都有影響的疾病,如早孕反應、流產、出血、胎兒發育遲緩、早產、子癇前期、妊娠期糖尿病等。

妊娠相關疾病可發生於所有哺乳動物,但不同的種屬存在很大的差異。如馬的新生兒和胎兒死亡的主要原因是感染、缺氧.梗死性腦損傷、多胎、胎盤異常等,而這些疾病在貓狗等多產動物中很少見。相反,綿羊、山羊、兔子易在最後1個月發生酮症酸中毒,狗、兔子易發生低鈣血症。這些代謝相關的疾病很少發生在馬和人類。

人類易發生的子癇前期,除了類人猿以外,極少在其他動物中發現,即使在親緣甚近的猴子,也不會發生子癇前期,原因可能與胎盤的進化有關。很多胎盤相關疾病的發生可能是進化力量推動的結果。因此,子癇前期等人類妊娠相關疾病應以人體樣本為研究物件,深入探討其病因及發生機制。

4.內外環境與基因相互作用引起的母胎衝突可能是子癇前期發病關鍵機制,而生物資訊學分析是其研究的關鍵技術:子癇前期發生與環境和遺傳相互作用有關。P57-kip2印跡基因沉默小鼠妊娠期出現高血壓和蛋白尿,提示印跡基因在子癇前期發病中具有重要作用。

STOX1基因有5個錯義突變,若胎兒存在通過母源遺傳該突變,孕婦易發生子癇前期,提示在胎盤中母源性突變可能起主要作用,而父源性突變在胎盤中呈沉默狀態。此外,IVF-ET易發生子癇前期,提示配子和胚胎早期的表觀遺傳改變可能引起胎盤功能異常。此外,大量臨床流行病學和動物實驗表明,多種環境因素如氣候、地域、年齡等均是子癇前期的高風險因素。

由於子癇前期病因不明,發病機制不清,因此防治效果很差。前期研究已經產生了大量資料,今後的研究會增加更多的資料。針對海量的資料,以往的分析方法已經無能為力。生物資訊學技術的提高為候選分子靶點的研究提供了更好的選擇。

有人利用妊娠相關因素和生化指標,對妊娠相關疾病和妊娠結局進行建模預測,取得了一定的效果。在生物資訊學的説明下將遺傳、環境及其交互作用綜合考慮,利用子癇前期佇列,有可能發現更多和更好的生物標誌物,可以用於子癇前期的預防和治療。

總之,遺傳、環境及其交互作用可能引起免疫損傷和炎症紊亂,導致母胎衝突,與子癇前期發病有關。結合婦產科、遺傳、表觀遺傳、生物資訊學等多學科聯合,系統研究基因衝突帶來的免疫和炎症變化機制,以期從母胎衝突的角度解析子癇前期的病因及發病機制,尋找能夠子癇前期分子標誌物,可以為建立子癇前期發病機制研究奠定理論基礎。

導致DNA的SmC和5hmC平衡失調,可能參與了白血病和畸胎瘤等腫瘤的發生。

3.胎盤是子癇前期發生母胎衝突的核心區域:人類的妊娠相關疾病,特別是子癇前期,除了類人猿外,其他動物無法複製,主要原因:(1)不同哺乳動物的生理結構不同;(2)胎盤侵入異常只發生在人類中,在其他動物中未觀察到該現象;(3)內源性反轉錄病毒參與了子癇前期的發生發展。

妊娠相關疾病在不同的哺乳動物中表現不一:活產是真哺乳亞綱的標誌性特徵之一。這個特定的生殖策略最大化地保護了子代在胎兒期的發育,哺乳動物繁榮充分說明了此點。隨之而來的是,這種保護也導致了一系列對孕婦和胎兒都有影響的疾病,如早孕反應、流產、出血、胎兒發育遲緩、早產、子癇前期、妊娠期糖尿病等。

妊娠相關疾病可發生於所有哺乳動物,但不同的種屬存在很大的差異。如馬的新生兒和胎兒死亡的主要原因是感染、缺氧.梗死性腦損傷、多胎、胎盤異常等,而這些疾病在貓狗等多產動物中很少見。相反,綿羊、山羊、兔子易在最後1個月發生酮症酸中毒,狗、兔子易發生低鈣血症。這些代謝相關的疾病很少發生在馬和人類。

人類易發生的子癇前期,除了類人猿以外,極少在其他動物中發現,即使在親緣甚近的猴子,也不會發生子癇前期,原因可能與胎盤的進化有關。很多胎盤相關疾病的發生可能是進化力量推動的結果。因此,子癇前期等人類妊娠相關疾病應以人體樣本為研究物件,深入探討其病因及發生機制。

4.內外環境與基因相互作用引起的母胎衝突可能是子癇前期發病關鍵機制,而生物資訊學分析是其研究的關鍵技術:子癇前期發生與環境和遺傳相互作用有關。P57-kip2印跡基因沉默小鼠妊娠期出現高血壓和蛋白尿,提示印跡基因在子癇前期發病中具有重要作用。

STOX1基因有5個錯義突變,若胎兒存在通過母源遺傳該突變,孕婦易發生子癇前期,提示在胎盤中母源性突變可能起主要作用,而父源性突變在胎盤中呈沉默狀態。此外,IVF-ET易發生子癇前期,提示配子和胚胎早期的表觀遺傳改變可能引起胎盤功能異常。此外,大量臨床流行病學和動物實驗表明,多種環境因素如氣候、地域、年齡等均是子癇前期的高風險因素。

由於子癇前期病因不明,發病機制不清,因此防治效果很差。前期研究已經產生了大量資料,今後的研究會增加更多的資料。針對海量的資料,以往的分析方法已經無能為力。生物資訊學技術的提高為候選分子靶點的研究提供了更好的選擇。

有人利用妊娠相關因素和生化指標,對妊娠相關疾病和妊娠結局進行建模預測,取得了一定的效果。在生物資訊學的説明下將遺傳、環境及其交互作用綜合考慮,利用子癇前期佇列,有可能發現更多和更好的生物標誌物,可以用於子癇前期的預防和治療。

總之,遺傳、環境及其交互作用可能引起免疫損傷和炎症紊亂,導致母胎衝突,與子癇前期發病有關。結合婦產科、遺傳、表觀遺傳、生物資訊學等多學科聯合,系統研究基因衝突帶來的免疫和炎症變化機制,以期從母胎衝突的角度解析子癇前期的病因及發病機制,尋找能夠子癇前期分子標誌物,可以為建立子癇前期發病機制研究奠定理論基礎。

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