湖南中医药大学
王若光 教授，博士生导师（医学博士，生物学博士后）
摘要：滋养细胞的过度侵入与浸润活力不足与多种妊娠疾病相关，滋养细胞侵入受到多种因素的影响，本文对TGF-β、VEGF、IL、IGF、TNF-α、MMPs等多种细胞因子与滋养细胞侵入活力的关系进行了简析。
胚胎在子宫内的植入过程包括粘附、迁移和侵入等步骤，胚胎植入需要滋养细胞两次生理性侵入子宫壁，一是妊娠刚开始，二是在妊娠早期末（14～16周），侵入深度达子宫壁的内1∕3。胚泡植入子宫壁后，滋养细胞沿两条途径分化，即分化为绒毛滋养细胞（VCTS）和绒毛外滋养细胞（EVTS）[1]。其中EVTS是具有浸润能力的滋养细胞。Aplin[2]将其分为浸润型和非浸润型两种亚型，定位在蜕膜组织的EVTS称间质滋养细胞，侵入母体血管的EVTS称为血管内滋养细胞。浸润型EVTS包括妊娠早期侵入蜕膜的间质滋养细胞及妊娠早、中期侵入血管的血管内滋养细胞。非浸润型EVTS包括细胞柱近侧端滋养细胞、妊娠早期侵入蜕膜深层和子宫肌层的滋养细胞以及妊娠中、晚期存在于胎盘床的EVTS。EVTS以与肿瘤细胞相似的方式侵入子宫内膜，其浸润机制类似于肿瘤细胞，但与肿瘤细胞不同的是EVTS的浸润具有时间性和空间性[3]，在时间上限于妊娠早期，空间上限于种植部位的子宫内膜、子宫肌层的浅1/3以及相关的螺旋动脉。早孕滋养细胞对子宫壁的有限侵入是人类妊娠得以正常进行的关键。该侵入过程的调节失控将导致一系列的妊娠相关性疾病，其中滋养层细胞的过度侵入与绒毛膜癌密切相关，而侵入不足则会造成自然流产（spontaneous abortion）、胎儿生长受限（fetal growth restriction FGR）、妊娠期高血压疾病(complicating pregnancy hypertensive disorder)或先兆子痫（PE）。滋养细胞的浸润过程受各种调控因子的影响，本文就转化生长因子β（transforming growth-β TGF-β）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor VEGF）、白细胞介素（IL）、胰岛素样生长因子 (IGF) 、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、基质金属蛋白酶（MMP）等与滋养细胞侵入关系进行简析。
1. TGF-β
TGF-β是调节滋养层细胞侵入过程的细胞因子。它能抑制滋养层细胞的侵入，TGF-β抑制滋养层细胞侵入的机理是：通过诱导金属蛋白酶组织抑制因子1（tissue inhibitor of metalloproteinase TIMP-1）产生[4]，加入外源性的重组TIMP可以完全阻断滋养层细胞的侵入行为；下调滋养层细胞尿激酶纤维蛋白溶酶激活剂（uPA）的生成；抑制滋养层细胞的迁移；抑制滋养层细胞的纤溶酶激活物（plasminogen activator PA）活性和诱导纤溶酶激活物抑制因子1（plasminogen activator inhibitor-1 PAI-1）的表达。此外它还诱导细胞外基质（extracellular matrix ECM）受体的表达及某些ECM成分的沉积和细胞表面整合素的过表达，从而抑制其侵入。
TGF-β对滋养层细胞生长及侵入的抑制可致滋养层细胞对母体蜕膜组织侵入较浅而导致先兆子痫。由先兆子痫患者胎盘取材培养的滋养层细胞在体外失去了侵入能力，而且已经证实先兆子痫患者的胎盘中TGF-β3表达过度，用反义核苷酸抑制TGF-β3的表达或用抗体抑制TGF-β3的活性均可使先兆子痫患者来源的滋养层细胞在体外恢复侵入活性。庞战军等人采用半定量逆转录多聚酶链反应（RT-PCR）检测方法发现葡萄胎组织中TGF-β3表达量高于正常早孕绒毛组织，先兆子痫胎盘绒毛组织中TGF-β3的表达强于足月自然分娩的正常胎盘绒毛组织[5]。然而也有报道表明其并不能显著减低JEG-3、JAR等绒癌细胞系的体外侵袭力，这是由于绒癌细胞系对细胞因子的敏感性降低所致。研究发现TGF-β2抑制胎盘组织分泌TNF-α、γ干扰素，而且这种抑制作用随时间的延长、剂量的增加而增加，从而推测TGF-β2可以通过这种抑制而发挥免疫保护作用，妊娠期肝内胆汁淤积症（intrahepatic cholestasis of pregnancy ICP）患者胎盘TGF-β2产生减少，使得TNF-α、γ干扰素过度分泌，免疫排斥反应增强，可能是ICP发病机制之一[6]。此外，Irving等的体外试验表明，TGF-β1有抑制滋养细胞浸润的作用[7]。位于绒毛小叶的合体滋养细胞及细胞滋养细胞中的胎盘TGF-β1的增多与妊娠期高血压疾病的发生有关[8]。
2. VEGF
VEGF在人类胎盘滋养细胞及血管内皮细胞上表达，说明其参与正常妊娠、胎盘血管生成的调节和滋养细胞生理性的侵入。体外培养滋养细胞发现在缺氧状态下，VEGFmRNA活性上调，促进cNOS的合成释放，引起细胞外钙离子内流，辅助绒毛滋养层向子宫螺旋动脉的侵入，促进妊娠早期绒毛的侵入与种植，抑制血小板的聚集。向早孕期滋养层细胞培养体系中加入内皮生长因子(EGF)，引起细胞形态发生很大变化，且侵入能力增加几倍。VEGF可增加滋养层细胞的运动特性，可能形成吸引滋养层细胞向蜕膜迁移的起始动力，因此而参与调节滋养层细胞的侵入程度[9]。实验表明，单一VEGF等位基因缺失的小鼠血管生成功能严重受损，第10天鼠胚死亡，VEGF基因敲除的鼠胚在血管生成早期阶段的各个环节中均受到影响[10]。另外，VEGF受体的失活也会造成胚胎孕中期死亡。随着研究的深入，发现VEGF能介导多种内皮及非内皮效应：促进有丝分裂和趋化作用，在体外促进内皮细胞生长，体内诱导血管的发生；提高血管的通透性，致体液和蛋白渗出血管；介导钙离子内流，引起细胞浆内暂时性钙离子聚集，激活细胞上的凝脂酶D、C；与酪氨酸受体Flt-1和KDR有很高的亲和力，激活细胞的cNOS，介导NO释放；改变细胞外基质，以利于血管的生长。
近年国内纷纷报道[11][12]妊娠高血压疾病患者血清中VEGF水平明显低于正常妊娠妇女，VEGF及其受体在妊娠高血压疾病患者胎盘中的表达部位与正常晚期妊娠组相同，但表达强度降低。胎盘中VEGF及其受体表达降低，血VEGF水平下降，引起滋养细胞分化异常，造成滋养细胞侵入缺陷，螺旋小动脉生理性变化受阻，使胎盘浅表着床，胎盘绒毛缺血缺氧，导致妊娠高血压疾病。
3. IL
IL-10通过改变蛋白酶/抑制剂之间的平衡，引起MMP活性降低，从而减弱细胞滋养层细胞的侵入能力，是调节细胞滋养层细胞MMP-9活性及侵入能力的自分泌抑制因子。正常妊娠胎盘组织中，随着孕周的延长，IL-10的表达量逐渐增加。而一般认为早孕滋养层细胞的侵袭性显著强于足月胎盘滋养层细胞，提示IL-10的分泌改变与滋养层细胞的侵袭性变化可能存在某种联系。研究发现，滋养层细胞体外培养24小时后，IL-10合成显著下降，而与滋养细胞侵入子宫组织关系密切的蛋白酶MMP-9分泌快速上升，细胞获得侵袭表型[13]。体外培养早孕滋养细胞培基中加入重组IL-10，滋养细胞中MMP-9mRNA表达显著下降，且呈现出一定的浓度效应，表明IL-10可能通过抑制细胞MMP-9表达从而影响早孕滋养细胞的侵入行为，且进一步提示IL-10可能是调节滋养细胞侵入能力的自分泌抑制因子[14]。此外，蜕膜局部免疫细胞产生的细胞因子如IL-1、IL-6等也可影响绒毛外细胞滋养细胞的移行和侵蚀。
文献报道流产型小鼠胎盘中IL-10显著降低，若直接腹腔注射重组IL-10可降低流产率[15]。IL-15能提高其迁移能力和侵入能力，与滋养层细胞侵入过程中细胞粘附分子表型的变化有关。Koumantaki[16]等发现，具RESA病史的早期妊娠妇女血中的IL-6、IL-8、IL-11等细胞因子水平也较正常妊娠显著降低。
4. IGF
人类子宫完整的IGF系统被认为与着床前胚胎发育，调节滋养细胞侵入蜕膜，促进胎盘和胚胎的生长发育等过程有关[17]。IGF-Ⅱ、胰岛素生长因子结合蛋白（IGFBP-1）是母胎界面影响绒毛外细胞滋养细胞移行及侵蚀的重要因子[18]。IGF-Ⅱ在绒毛细胞滋养细胞、合体滋养细胞和蜕膜间质细胞中均有表达，绒毛中的表达高于蜕膜。推测IGF-Ⅱ与促进母体蜕膜和胚胎的生长发育有关。Irwin[19]等用体外细胞迁移试验显示，IGF-Ⅱ促进滋养细胞迁移侵入基质胶。李真[20]等体外细胞培养研发现妊娠期高血压疾病滋养细胞较正常滋养细胞的侵袭力显著降低，IGF-Ⅱ明显促进、TGF-β1明显抑制正常妊娠滋养细胞的侵袭能力。在母胎界面上，IGFBP-1可与侵蚀性滋养细胞产生的IGF-Ⅱ结合，抑制滋养细胞的侵蚀[21]。IGFBP-1还可作为整合素配体，直接与绒毛外细胞滋养细胞作用，促进移行和侵蚀。妊高征早期出现的绒毛外细胞滋养细胞移行及侵蚀障碍与IGFBP-1水平下降有关[22]。
5. TNF-α
Chung等研究发现TNF-α能够调节早孕滋养层细胞VEGF的合成，从而参与调节胎盘血管渗透和血管形成，而后者对胚胎植入和胎盘形成是必不可少的[23]。在妊娠晚期，由于滋养细胞侵入子宫螺旋动脉不完全，可造成子宫胎盘灌注压下降以及胎盘缺血缺氧，继而引发胎盘某些生物活性因子如TNF-α等的释放异常，导致内皮和血管平滑肌细胞功能异常，血管扩张性物质的减少和收缩性因子的增加引起血管阻力和动脉血压增加，最终导致妊娠期高血压疾病的三大临床主征[24]。Reister[25]研究发现，妊娠期高血压疾病时螺旋动脉周围巨噬细胞浸润增多，滋养细胞的侵袭能力受损。TNF-α可促进人绒毛膜滋养层细胞内氧自由基的生成，细胞内氧自由基可直接损伤DNA，也可攻击蛋白质，尤其可使酶活性蛋白质的功能丧失，从而诱导滋养细胞凋亡，因而可能与滋养细胞生长和侵入调节有关。文献报道TNF-a与TNF-r能够诱导妊娠早期人绒毛膜滋养层细胞凋亡，氧自由基可能参与了TNF-a诱导滋养层细胞凋亡的过程[26]。妊娠期高血压疾病时TNF-α水平升高，胎盘滋养细胞凋亡亦增加[27]，两者之间存在相关性。流产发生时母胎交界面处TNF-α表达增加，引起促凝血酶原的激活，使胎盘滋养血管纤维素沉积、血栓形成，导致自然流产[28]。TNF-α与滋养细胞中的TNF-R结合，限制滋养细胞的生长，绒毛组织表达一定量的TNF-α可能与限制绒毛细胞的过度生长有关。TNF－α可诱导多种细胞因子及有害物质的合成和分泌，激活巨噬细胞中的一氧化氮合成酶（NOS）,使一氧化氮（NO）生成增加。HO反过来再激活蜕膜巨噬细胞，TNF-α和NO可杀伤内皮细胞，抑制蜕膜血管的形成，造成缺血、出血、血栓形成、坏死，最终导致胚胎的供血减少，导致胚胎丢失。TNF-α还可扩大单核/巨噬细胞前体细胞的分化，使巨噬细胞的数目增加，共同在流产中发挥作用。
6. MMPs
细胞穿过基底膜及侵入细胞外基质要求对其中的重要成分如各种胶原（Ⅰ～Ⅱ型）、基质糖蛋白（层粘连蛋白、纤维连接蛋白等）以及蛋白多糖进行蛋白酶解。因此判断一种细胞有无浸润活性就取决于它有无分泌蛋白酶的能力。细胞滋养细胞能分泌一组蛋白水解酶，其中只有MMP能消化内膜细胞外基质[29]。滋养层细胞对其游走部位子宫内膜细胞外基质的降解是胚胎着床的关键步骤之一。MMP-1可破坏内膜间质的原纤维胶原α链，MMP-2、9可降解变性的胶原和基底膜胶原。研究表明与胎盘形成有关的滋养细胞浸润和血管重朔受到MMPs及其抑制物的调节。在细胞滋养细胞向浸润型EVTS分化的过程中，MMP-9表达增强，其蛋白溶解活性可受到TIMP的调节。MMP还能降解基底膜的主要成分——Ⅳ型胶原，促进肿瘤转移，而TIMP与相应的MMP酶原及其活化形式结合，从而抑制MMP的活性及产生，是肿瘤发生恶变与转移的阻抑基因，TIMP-1与MMP-9结合，TIMP-2与MMP-2结合。MMP-9/TIMP-1比值在发生恶变的葡萄胎组织明显高于未发生恶变的葡萄胎组织及正常绒毛组织，因此TIMP-1相对不足、MMP-9相对增加，导致MMP-TIMP失衡可被认为是葡萄胎滋养细胞发生恶变、出现转移的重要因素。TIMP-1-4、uPA和PAI-1在EVTS中均有表达。许多胎盘激素和细胞因子对EVTS浸润的调节都是通过控制MMP的分泌而实现的。
胚胎着床时，子宫内膜ECM的降解对于滋养细胞完成侵袭过程很重要，因而滋养细胞必须诱导同ECM降解有关的基因表达。MMP-9同滋养细胞侵袭能力密切相关，当滋养细胞获得浸润表型时，产生并激活MMP-9，促进子宫内膜ECM降解，有利于绒毛外滋养细胞侵入子宫内膜。蜕膜内皮细胞MMP-1表达降低可能抑制滋养细胞的血管内浸润。MMP-2主要在具有很强的浸润能力的EVTS中表达，到妊娠13.5天时，MMP-2的表达明显降低，说明此时的滋养层细胞基本上失去浸润能力。TIMP-1和TIMP-3在滋养层细胞和蜕膜细胞中都有表达，这两种抑制因子的协同表达，一方面能够调控滋养层细胞侵入子宫内膜的深度，另一方面，滋养层细胞自身既表达MMP-2又表达TIMP，可能对其自身有保护作用，使得MMP的水解功能局限于子宫蜕膜的特定区域。MMP和TIMP在小鼠滋养层细胞和子宫蜕膜的协同表达表明其在着床过程中可能发挥重要作用。MMP-9和MMP-2可促进体外培养的EVTS细胞系HTR-8向Matrigel基质的浸润。
妊娠期高血压疾病合并IUGR绒毛中MMP-9表达明显低于正常，表明妊娠期高血压疾病患者胎盘滋养细胞MMP分泌减少，MMP作为滋养细胞分泌的一组关键水解酶，其分泌减少必将影响到胎盘着床和血管重铸，从而导致胎盘供血供氧不足，引起妊娠期高血压疾病和IUGR。先兆子痫患者胎盘组织中MMP-10、-13、-15和TIMP-2、-3、纤溶酶原、纤溶酶原激活物等的表达均较正常者高。提示胎盘中细胞外基质分子及其降解酶基因表达异常可能与先兆子痫的病理发生关系密切[30]。组织蛋白酶与滋养层细胞侵入的关系不仅体现在降解细胞外基质方面，还可通过激活其他酶原促进滋养层细胞的侵入。
人类的成功妊娠，需要来源于胎儿的细胞滋养层细胞发挥类似肿瘤的特性，通过其侵入子宫将胚胎粘附于子宫内膜上，再通过侵入血管内皮使母体血管重建从而开启胎盘的血流供应。当然还有很多因素参与滋养细胞侵入过程的调节, 如巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、干扰素（TFN）、白细胞抑制因子（LIF）、一氧化氮、氧等等，但其具体的作用机制还有待进一步研究。
参考文献
1 Shih IeM, Hsu MY, Oldr RJ, et al. The role of E-cadherin in the motility and invasion of implantation site intermediate rophoblast[J]. Plancenta 2002,23:706-715
2 Aplin JD. Implantation, trophoblast differentiation and haemochorial placentation: mechanistic evidence in vivo and vitro[J]. J Cell Sci. 1991,99:681-692
3 Bischof P, Meisser A, Campana A. Paracrine and autocrine regulators of trophoblast invasion-A review[J]. Placenta. 2000,21:55-60
4 Karmakar S, Das C. Regulation of trophoblast invasion by IL-1 beta and TGF-betal[J]. Am J Reprod Immunol. 2002,48:210-219
5 庞战军. TGF-β和IGF表达异常与滋养层相关疾病的关系研究[J]. 现代妇产科进展2003,12(2):89-92
6 艾瑛. 转化生长因子β2对妊娠肝内胆汁淤积综合征患者胎盘组织分泌肿瘤坏死因子α及γ干扰素的影响[J]. 中华妇产科杂志2004, 39(5):322-325
7 Irving JA, Lala PK. Functional role of cell surface integrins on human trophoblast cell migration: regulation by TGF-β、IGF-Ⅱ, and IGFBP-1 [J]. Exp cell Res.1995, 217(3): 419-427
8 胡燕. 妊高征患者胎盘滋养细胞中转化因子β1的表达及意义[J]. 现代妇产科进展2004,13(1):19-21
9 Lash GE. Cartwright JE, Whitley CS, et al. The effects of angiogenic growth factors on extravillous trophoblast invasion and motility [J]. Placenta.1999, 20(8):661-667
10 Reynolds LP, Redmer DA. Angiogenesis in the placenta[J]. Biol Reprod. 2001,64(4):1033-1040
11 杨宗利. 血管内皮生长因子及受体对妊娠高血压综合征发病的影响[J].现代妇产科进展2003,12(2):105-107
12 谢兰. 血管内皮生长因子与妊娠高血压综合征发病的关系[J]. 医学科技2003,9(2):10-13.
13 Hennessy A, Pilmore HL, Simmons LA, et al. A deficiency of placental IL-10 in preeclampsia [J]. Immunnol.1999,163(6):3491-3495
14 黄莉萍. IL-10对早孕滋养细胞MMP-9表达的影响[J]. 免疫学杂志19(2) 162-163
15 黄丽萍.白细胞介素10在妊娠过程中的作用[J].国外医学妇幼保健分册2002,13(1):12-13
16 Koumantaki Y, Matalliotakis I, et al. Detection of IL-6﹑IL-8﹑and IL-11 in plasma from women with spontaneous abortion[J]. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2001 98(1):66
17 Giudice LC, Irwin JC. Roles of the insulin-like growth factor family in nonpregnant human endometrium and at the deciduas, trophoblast interface[J]. Semin Reprod Endocrinol. 1999,17(1):13
18 Chakraborty C,Glees on LM, Mckinnon T, et. al. Regulation of human trophoblast migyation and invasiveness [J]. Can J Physiol Pharmacol. 2002,80(2):116-124
19 Irwin JC, Snen LF, Faessen GH, et al. IGF-Ⅱinhibition of endometrial stromal cell tissue inhibitor of metalloproteinase-3 and IGF-binding protein-Ⅰ suggests paracrine interactions at the decidua: trophoblast interface during human implantation [J]. J Clin Endocrinol Metab. 2001,86(5):2060-2064
20 李真, 林桂兰. 妊娠期高血压疾病胎盘滋养细胞浸润能力的检测及IGF-Ⅱ、TGF-β1对其的影响[J]. 生殖医学杂志2004, 13(4) 198-200
21 Irwin JC, Snen LF, Martina NA, et al. Role of IGF system in trophoblast invasion and per-eclampsia[J].Hum Reprod. 1999,14(2):90-96
22 Anim NN, Hills FA, Sooranna SR, et al. A longitudinal study of meternal plasma Insulin-like Growth Factor Binding Protein1 concentrations durin mormal pregnancy and pregnancies complicated by pre-eclampsia [J].Hum Reprod. 2000,15(10):2215-2219
23 Chung IB, Yelian FD,Zahar FM, et al. Placenta ,2000. 21(4) :320-324
24 Khalil RA, Granger JP. Vascular mechanisms of increased arterial pressure in preeclampsia, lessons from animal models[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Phsiol. 2002,283:R29-45
25 Reister F, Frank HG, Kingdom JC, et al. Macrophage-induced apoptosis limits endovascular trophoblast invasion in the uterine wall of preeclamptic women [J]. Lab Invest, 2001,81(8):1143-1152
26 刑福祺. 肿瘤坏死因子α与γ干扰素诱导人绒毛膜滋养层细胞凋亡的研究[J]. 中华妇产科杂志1999, 34:476-478
27 Ishihara N,Matsuo H,Murakoshi H, et al. Increased apoptosis in the syncytiotrophoblast in human term placentas complicated by either preeclampsia or intrauterine growth retardation[J]. Am J Obste Gynecol, 2002,186(1):158-166
28 Clark DA, Ding JW, Chaouat G, et al. Am J Reprod Immunol, 1999, 42(1):37-43
29 Okamoto T, Niu R, Yamada S, et al. Reduced expression of tissue inhibitor of metalloproteinase(TIMP)-2 in gestational trophoblastic diseases [J]. Mol Hum Reprod, 2002,8(4):392-398
30庞战军, 刑福祺. 滋养层细胞侵入相关基因在先兆子痫胎盘中的表达[J]. 基础医学与临床2003, 23(3):274-278
31 Holmes PV, Racho-el-Akouri RR, Svalander PC. The anlibody-neutral-isation of PDBF, CSF-1, TGFh2,3, EGF and EGF-receptor in utero in pre-implantation mice[J]. Ups J Med Sci .1997, 102(1):41-48
32 Omigbodun A, Coukos G, Ziolkiewi-cz P, et al. Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) regulates the expression of fibronectin and its o5 integrin receptor in burnan trophoblasts. Endocrinology[J]. 1998,139(4):2190-2193
