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胎盘滋养层细胞侵袭功能和内分泌功能

更新时间:2020-07-07 08:45点击:

    [摘要]胎盘滋养层细胞对妊娠与胚胎发育具有非常重要的作用,侵袭功能和内分泌功能是滋养层细胞的两大主要功能。侵袭性迁移行为是胎盘形成、胚胎发育、妊娠顺利完成的基本要素,滋养层细胞在侵袭血管方面.上与癌细.胞非常相似。同时滋养层细胞也发挥着极其复杂的内分泌功能,能分泌甾体类激素、神经肽类激素、生长因子、细胞因子等多种生物活性物质,构成了复杂的脐血造血微环境。滋养层细胞所分泌的激素、神经肽等活性物质对母婴之间能量代谢转运、维持早孕、营养黄体等方面起到重要的作用。同时,滋养层细胞是胎盘屏障的重要组成部分和母血进入胎儿的第一道屏障,所分泌的各种细胞因子发挥了极其重要的免疫功能。在本文中作者旨在微环境的层面上阐述胎盘滋养层细胞的功能。
 
    [关键词]胎盘滋养层细胞;微环境; 功能; 文献综述
 
胎盘有两大重要功能,内分泌功能与侵袭功能,其功能与滋养层的结构密不可分。在妊娠早期胚泡埋入子宫内膜之后,滋养层细胞分化成两个主要的细胞谱系,即绒毛滋养层( villoustrophoblasts,VTS) 和绒毛外滋养层( extravilloustrophoblasts,EVTs) .绒毛滋养层包括两种细胞,与内膜接触的滋养层细胞迅速增殖,滋养层增厚,细胞分化为内外两层。外层细胞互相融合,细胞间界限消失,称为合体滋养层,起到强大的内分泌作用; 内层细胞界限清楚,由单层立方细胞组成,称为细胞滋养层,其不断分裂,补充进入合体滋养层。二者构成绒毛结构,运输营养物质给胎儿; 此外,细胞滋养层绒毛的尖端可以分化成另一种类型的滋养层细胞称为绒毛膜外滋养层细胞,绒毛膜外滋养层细胞对母体子宫上皮的黏附与侵入行为是胎盘形成的前提[1].
 
  1 侵袭功能
  
  EVT 细胞的侵袭性迁移行为是胎盘形成、发育及妊娠顺利完成的基本要素。EVT 细胞首先迁移到母体子宫蜕膜,然后侵入到子宫肌层的螺旋动脉壁内,并沿着螺旋动脉壁进行迁移,启动血管重塑的过程,建立母-胎循环联系[2].细胞介导的血管重塑由螺旋动脉穿过蜕膜板进入母体叶,最终在母-胎之间形成一种高流量、低阻力的脉管系统,在胎儿小叶绒毛处进行物质交换,保证对胎盘充足的血液灌注,满足胎儿的生长发育和对氧气及营养物质的需求[3].
 
  EVT 细胞的侵袭性迁移功能受到体内微环境的精确调节,有多种蛋白酶和黏附分子直接或间接地参与了滋养层细胞的浸润和黏附过程,这些因子之间可以相互作用,共同参与血管重塑过程的调节,对妊娠结果产生重要的影响[4].
 
  1. 1 金属基质蛋白酶
  
  EVT 细胞之所以具有强大的侵袭功能,是因为它能够分泌金属基质蛋白酶( MMPS) ,其中金属蛋白酶-2( MMP-2) 和金属蛋白酶-9( MMP-9) 是妊娠期 EVT 细胞侵袭的关键酶[5].EVT 细胞分泌的这些胶原酶可以降解弹力蛋白、胶原以及层粘连蛋白,从而能够侵入子宫蜕膜的细胞外基质,整合到肌层螺旋动脉壁内。
 
  现有研究表明,趋化因子-6( CXCL-6) 通过抑制基质MMP-2 活性来抑制人早孕胎盘滋养层细胞的迁移和侵袭[6].
 
  1. 2 激活素 A
  
  激活素 A 是一种多功能的生长因子,近年来发现滋养层细胞通过分泌激活素 A 来上调 MMP-2 和MMP-9 的表达从而促进滋养层细胞向子宫蜕膜浸润,同时刺激胎盘激素的产生,对早期胎盘形成发挥重要的作用[7].
 
  1. 3 解整合素-金属蛋白酶
  
  解 整 合 素- 金 属 蛋 白 酶 ( a disintegrin andmetalloproteinase,ADAM) 是一类属含锌蛋白酶超家族的跨膜蛋白,定位在滋养层细胞中。ADAMs 分子作为多功能蛋白,通过其分子内在的催化、细胞黏附和细胞内信号的转导从而在妊娠系统中发挥作用,包括参与精卵识别和融合、组织发育及细胞迁移浸润等[8].适量的 ADAMs 对于妊娠过程是必要的,但 ADAMs 的过量表达会使诱发人绒毛膜癌,使滋养层细胞的浸润能力下降,同时增强细胞间的黏附。上述结果表明,ADAMs 可能在胎盘发生过程中对滋养层细胞发挥非常重要的调节功能[9].
 
  2 内分泌功能
  
  产妇机体能够维持妊娠、孕育胎儿依赖于胎盘强大的内分泌功能。在早期的母-胎界面中,胎盘滋养层细胞按两种途径分化: 一是绒毛内滋养途径,包括细胞滋养层细胞融合形成合体滋养层; 二是在绒毛外滋养途径,细胞滋养层细胞在子宫内壁增生,相互接触并锚定,参与螺旋动脉的重构[10].在怀孕的前 3 个月,胎儿胎盘单位在低氧环境中发育,此阶段合体滋养细胞分泌大量活性物质,如甾体类激素、神经肽类激素、生长因子、细胞因子等多种生物活性物质。这些物质在母胎循环中影响母体的新陈代谢,增加母胎循环流量的活力,母体通过局部自分泌或旁分泌的机理与来自母胎循环的信号调控来发挥其分泌功能[11].
 
  2. 1 甾体类激素
  
  妊娠最初分泌雌激素和孕激素的组织是黄体,随着黄体不断退化,胎盘逐渐成为内分泌的主要组织。
 
  孕激素在合体滋养层细胞中转化为孕酮,人胎盘滋养层细胞可以从 C-19 前身合成雌激素,对胚泡的发育起到至关重要的作用。
 
  2. 2 调节肽
  
  2. 2. 1 促性腺激素释放激素( gonadotropin-releasinghormone,GnRH) 胎盘产生的 GnRH 与下丘脑产生的GnRH 在化学结构和生物学活性上是完全相同的。
 
  GnRH 主要分布于胎盘绒毛的细胞滋养层中,尚未发现合体滋养层细胞有分泌 GnRH 的功能。研究发现GnRH 受体基因在胎盘绒毛的两层滋养层细胞中均有表达,其表达量的变化与人绒毛膜促性腺激素( hCG)的分泌量相一致,表明 GnRH 有营养黄体、维持早孕、调控其他激素分泌的重要功能[12].
 
  2. 2. 2 hCG hCG 是一类糖蛋白家族,包括促黄体生成素、促甲状腺激素和卵泡刺激素,有影响胎盘植入、血管重塑以及营养黄体、促进黄体分泌孕酮的作用。
 
  现有假说表明 hCG 涉及肿瘤细胞抗细胞凋亡的作用,这一作用与激素的结构有关,正常约 37. 5 kDa 分子质量的 hCG 是由合体滋养层产生的,而相对分子质量38. 5 ~ 40 kDa 的 hCG 是由某些癌细胞分泌而来[13],如绒毛膜癌、侵蚀性葡萄胎等,可能是游离 β-hCG 的增多与滋养层细胞未发育成熟相关[14].
 
  2. 2. 3 促肾上腺皮质激素释放激素 ( corticotropin-releasing factor,CRF) CRF 的 mRNA 于妊娠早期的胎盘中就有所表达,随胎龄逐渐增大,CRF 由胎盘合体滋养层细胞分泌[15],是胎儿胎盘循环强有力的血管扩张剂,对妊娠期的应激信号起着放大作用。它通过与前列腺素、催产素、皮质激素和雌激素等多种内分泌激素的相互作用,形成分娩启动的正反馈环[16].
 
  2. 2. 4 神经肽-Y( neuropeptide-Y,NPY) NPY 及其受体主要分布于胎盘绒毛的细胞滋养层。孕妇通常具有高水平的 NPY,其水平在分娩时发生明显的变化,实验发现,胎盘中 NPY 可能参与调节局部血管的收缩和子宫肌的肌紧张调节[17].
 
  2. 2. 5 卵泡抑素( follistatin,FS) 合体滋养层细胞可以分泌这种含半胱氨酸的单链糖基化多肽,它对胎盘自主分泌的 hCG、孕酮无明显调节作用,但对激活素诱导的 hCG、孕酮合成有显着的抑制作用。
 
  2. 3 生长因子
  
  2. 3. 1 表皮生长因子( epidermal growth factor,EGF)EGF 是最早被发现的生长因子,EGF 及其受体分布在细胞滋养层和合体滋养层。胎盘是胎儿与母体之间进行物质交换的重要器官,胎盘发育过程中滋养层细胞的浸润有助于建立高效的母-胎之间物质交换[18].
 
  胎盘发展受到多种因素调节,这些因素中一个或者多个发生异常就会影响到胎盘的功能维持和胎盘的完整性,EGF 就是其中一个重要的因子。有研究发现,EGF对滋养层细胞的增殖、分化、细胞能量代谢、激素合成与分泌、侵袭和迁移等多种生物学行为均存在调控,妊娠期间母-胎界面 EGF 表达水平的异常可能是造成滋养细胞侵袭性迁移不足、胎盘形成不良、流产等疾病的重要原因。
 
  2. 3. 2 胰岛素样生长因子( insulin-iike growth factors,IGFs) IGFs 是一类含 67 ~ 70 个氨基酸的单链多肽类物质,原位杂交实验证实 IGF-Ⅰ的 mRNA 主要在合体滋养层细胞中表达,IGF-Ⅱ的 mRNA 主要在细胞滋养层细胞中表达。IGF-Ⅰ已经显示出刺激 EVT 细胞的迁移和入侵,从而影响胎盘发育和胎儿生长的作用[19].近年来,在胎盘的两层滋养层细胞和基质细胞中还发现了可与 IGFs 结合的特殊结合蛋白( insulin-like growth factor binding proteins,IGFBPs) .IGFBPs 是一种高度保守的蛋白家族,被视为一种癌胚蛋白,高度表达于妊娠早期,尤其是具有侵袭植入功能的细胞滋养层细胞中,有着稳定 RNA 和表达翻译的重要作用,影响胎盘滋养层细胞的浸润和迁移[20].最近有研究表明妊娠糖尿病母亲分娩的巨大儿与 IGF-1 表达的水平呈正相关[21].
 
  2. 3. 3 转 化生长因子 ( transforming growth factor,TGF) TGF 主要在细胞滋养层细胞和蜕膜细胞上表达,具有多种生物学作用,其主要功能是促进滋养层细胞的分化,它是通过减少 hCG 和催乳素的合成与分泌来抑制胎盘滋养层的生长发育,同时它还可以调控滋养层细胞对母体子宫壁的侵蚀。
 
  2. 3. 4 运动神经诱向因子 1( MNTF1) 在人胎盘绒毛两种滋养层细胞中均发现 MNTF1 及其受体的表达,且其数量随妊娠周龄的增加而增加,MNTFl 可能通过自分泌和旁分泌的方式对胎盘绒毛起局部调节作用,并参与调节胎盘激素合成与分泌。
 
  2. 4 细胞因子合体滋养层细胞作为一种胎儿来源的上皮细胞构成了母-胎界面上独特的电容多核表面,即合胞体,有免遭微生物侵袭的独特免疫机制,也是脐血造血微环境中细胞因子的重要来源[22].
 
  结合已有的研究成果,滋养层细胞参与分泌的细胞因子包括白介素( ILs) 、干扰素( IFNs) 、集落刺激因子( CSF) 、肿瘤坏死因子 α( TNF-α) 等等,近年来更有越来越多的细胞因子被发现,他们对维系脐血造血细胞的局部微环境起着极为重要的作用[23].
 
  2. 4. 1 白介素( interleukins,ILs) 目前已知在胎盘分布最多的 ILs 是 IL-1 和 IL-6,均分布于绒毛合体滋养层,发挥重要的免疫作用。IL-6 是一种多功能的细胞因子,参与防御机制、造血和癌变,还可以促进粒细胞、巨噬细胞克隆和粒细胞克隆的产生[24].已有研究表明 IL-6 对滋养层细胞侵入没有影响,但可能有助于滋养层细胞的成长和发育,例如调节促性腺激素的分泌和影响滋养层细胞的分化。同时也能够通过细胞信号通路影响单个 EVT 细胞的迁徙功能[25].
 
  2. 4. 2 干扰素( interferons,IFNs) IFN-Ⅱ已被证实在胎盘和胎儿组织中存在,胎盘 IFNs 水平与滋养层细胞类型及妊娠周龄有关,而且 IFN 可以促进 hCG 的表达,表明其具有促孕作用。
 
  2. 4. 3 集落刺激因子-1( clong stimulate factor,CSF-1)CSF-1 是一类糖蛋白生长因子,刺激单核巨噬细胞增殖与分泌。妊娠后子宫内 CSF-1 水平明显上升,分娩时达到高峰。由子宫产生的 CSF-1 可以结合到胎盘滋养层细胞的 CSF-1 受体上,从而对胎盘的发育起重要调节作用。
 
  2. 4. 4 免疫球蛋白 GFc 段受体( FcγR) 荧光化学组化法已证明胎盘滋养层细胞表面存在 FcγRⅡ和 FcγRⅢ,FcγRⅡ主要存在于绒毛间质细胞,FcγRⅢ主要分布于滋养层细胞和绒毛间质细胞。提示胎盘滋养层细胞具有免疫活化作用[26].
 
  2. 4. 5 树突状细胞表面特异性非整联蛋白同源物( DC-SIGNR) 在不同孕期的胎盘组织中均有表达,主要位于滋养层细胞膜和 Hofbauer 细胞的胞膜上。
 
  DC-SIGNR 能识别 HIV、HCV 等病毒并介导其顺式或反式感染。这些病原体大多潜伏期长,能在体内长期滞留导致慢性感染。DC-SIGNR 在病原体的慢性感染和免疫逃避中发挥重要作用,因为与 DC-SIGNR 结合的还包括多种病毒、细菌、寄生虫和真菌。因此 DC-SIGNR 与病毒的宫内传播有紧密的联系[27].
 
  早孕期滋养层植入对母体而言是一种炎性适应过程。滋养层必须维持它的同种异体表型避免成为母体免疫系统的靶标[28].母体免疫系统能识别和消除病毒,也能耐受遗传上与自身表型不同的胎儿细胞,特别是在滋养层细胞的侵袭过程中,胎盘滋养层所处的微环境使很多复杂且互相关联的细胞因子共同精密调控植入位点,从而控制滋养层细胞的入侵及母胎界面的相互交流[29].其中,白细胞抗原 G( HLA-G) 对滋养层细胞起到重要的保护作用[30].HLA-G 分子主要在人胎盘组织中转录,表达于孕卵着床期植入母体子宫内膜的胎盘细胞滋养层细胞中,HLA-G 分子在母胎界面中的分布反映了母体对同种异体胎儿组织抗原产生免疫耐受的功能[31].
 
  3 展 望
  
  胎盘滋养层细胞具有如此多的功能与特性,提示滋养层细胞与癌细胞具有非常多的相似性,因为滋养层细胞生长特性处于正常细胞和肿瘤细胞之间。滋养层细胞和癌细胞都具有强大的生命力和高度增殖能力,二者还有有许多相同的基因表达[32],如肿瘤特异性基因 PLAC1[33],肿瘤细胞的侵袭过程与滋养层细胞介导的胚胎植入过程中有相似的血管形成和逃逸机制,并受到多种因子的精密调控[34].
 
  正是因为胎盘具有这样的特点,使得胎盘滋养层细胞对肿瘤细胞的研究有着非常重要的意义,是模拟癌细胞生长发育的良好模型,有助于我们探索肿瘤的起源和发生机制。希望未来 EVT 细胞有更多的功能可以被发掘,也希望可以通过对胎盘滋养层细胞微环境的研究,对胎盘发育、胎盘疾病、癌症以及更多方面的研究产生帮助。
 

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