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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。