硒在子痫前期防治研究中的新进展

子痫前期为妊娠期特有疾病，以妊娠20周后的血压升高及蛋白尿为主要特征，是导致孕产妇及围产儿致病和致死的主要原因之一，严重威胁母儿健康。迄今为止，子痫前期的确切发病机制尚未阐明，其中最被广泛认可和接受的是子宫螺旋动脉重铸障碍；子痫前期胎盘滋养细胞生物学行为异常(增殖/凋亡失衡、侵袭能力降低等)造成子宫螺旋动脉重铸不足、胎盘组织缺血缺氧再灌注、氧化应激，导致子痫前期的发生、发展。早前的临床观察类实验提示母体硒水平与子痫前期发病关系密切，使硒在子痫前期发病及其防治中的研究成为热点。以往的研究主要聚焦在子痫前期中氧化应激的重要地位及硒的抗氧化应激作用，而硒在疾病发展中的其他生物学功能尚未被阐明。本文则以子痫前期中胎盘滋养细胞生物学行为异常导致的子宫螺旋动脉重铸障碍为切入点，引用最新研究文献，探讨硒蛋白对子痫前期滋养细胞生物学功能的的积极影响。

一、胎盘滋养细胞生物学功能的改变在子痫前期发病、发展中的重要地位

子痫前期作为一种威胁妊娠期妇女生命的妊娠期特有疾病而备受重视,它以妊娠20周后的血压升高及尿蛋白为特征，发病率为5%～7%,每年约50000妊娠妇女因该病而死亡[1]。正常妊娠过程中，胚胎着床后细胞滋养细胞增殖并分化出滋养层细胞和绒毛膜外滋养细胞。绒毛膜外滋养细胞侵袭、重铸子宫螺旋动脉，从而使胎盘组织得到充足的血供。绒毛膜外滋养细胞的凋亡与增殖之间的动态平衡及其对子宫螺旋动脉的侵袭能力是构建母胎界面良好血液循环的基础。子痫前期胎盘滋养细胞生物学行为异常，表现在增殖/凋亡失衡、侵袭能力降低等，造成子宫螺旋动脉重铸不足、胎盘组织缺血缺氧再灌注、氧化应激，导致子痫前期的发生、发展[2]。早前的研究报道证实，LAMA4存在于胎盘合体滋养细胞、蜕膜细胞、绒毛膜外滋养细胞中，且LAMA4在调控滋养细胞生物学功能及胎盘形成方面具有重要作用[3]。基质金属蛋白酶(MMP-9/2)是反映滋养细胞侵袭能力的重要指标，它由滋养细胞分泌并能降解细胞外基质(如IV型胶原、V型胶原和明胶)进而使细胞可以移动自如[4]。金属蛋白酶抑制剂(TIMP1/2)的功能是调控MMPs前体的降解，从而抑制滋养细胞的侵袭[5]。Shan等[6]的研究证实了子痫前期胎盘中LAMA4的低表达及LAMA4在促进滋养细胞侵袭、移行、脉管形成中的重要作用，相对于正常妊娠，子痫前期LAMA4在胎盘中的表达(mRNA及蛋白)显著降低,同时MMP9、MMP2显著下降，TIMP2显著上升、TIMP1无明显变化。这些近期的研究说明胎盘滋养细胞的生物学功能异常(增殖/凋亡、侵袭能力、脉管形成能力等)将直接导致胎盘形成异常，在子痫前期的发生、发展中占据重要地位，同时也为其防治提供了新靶点，为进一步研究子痫前期的防治奠定了理论基础。

二、硒元素与子痫前期

硒元素由瑞典化学家Jons Jacob Berzelius自1817年首度发现,自1957年以来,其被认为是人类及其他生命体中不可缺少的微量元素[7]。硒元素能够保护机体避免血管疾病,同时通过多种细胞信号调节免疫功能[8]。妊娠期妇女血硒水平明显低于正常育龄期未妊娠妇女，妊娠期血硒水平降低的原因可能是：妊娠期血硒重新分布，胎盘及子宫内含硒水平上升；血液稀释作用；硒需求量增多；硒消耗量增加等[9]。然而，子痫前期妇女与正常妊娠妇女血硒水平对比的临床观察类实验得到的结论存在争议。其中，四项观察类临床研究[10-13]发现，子痫前期患者血硒浓度明显低于正常妊娠妇女。两项观察类实验[14-15]提示，子痫前期妇女脐带血硒浓度明显低于对照组。这些数据提示硒缺乏与子痫前期发病关系密切。然而，另外三组临床观察类研究[16-18]发现，子痫前期妇女与对照组血硒浓度没有明显差别。虽然实验结论尚未完全统一，但这促使研究者们思考硒缺乏与子痫前期发病之间的关系，硒补充可能对子痫前期的防治有潜在益处。2016年一项[19]运用系统回顾及Meta分析的研究，包含了9个国家、1954名研究对象，得到以下结论:母体硒水平与子痫前期发病密切相关；血浆硒浓度与子痫前期发病率有关；子痫前期孕妇硒水平明显低于正常妊娠妇女。所有的干预性试验降低了子痫前期的发病率,提高了血硒水平。这些大规模的数据分析为硒对子痫前期的防治存在益处提供了证据，同时为人们更深入地研究硒的生物学功能及硒与子痫前期关系奠定了基础。

三、硒蛋白的种类及硒蛋白合成的关键酶

硒元素通过硒蛋白发挥其生物学效应，包含硒代半胱氨酸残基的蛋白都称为硒蛋白。目前，人体内发现至少有25种硒蛋白，人体的硒蛋白组由17个硒蛋白家族构成，其中只有一小部分硒蛋白的功能被人们知晓，包括谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)、硫氧还蛋白还原酶 (hioredoxin reductase, ThxRed)、甲状腺素5’-脱碘酶(DIO)的氧化还原功能[20]。硒蛋白的活性中心由硒代半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)构成，Sec的特定tRNA为硒氨酰-tRNA(Sec-tRNASec)。Sec-tRNASec由 O-磷酸丝氨酰-tRNA:硒氨酰-tRNA合成酶(Sep-tRNA:Sec-tRNA synthetase, SEPSECS)催化O-磷酸丝氨酰-tRNA 后形成；O-磷酸丝氨酰-tRNA并不能用于翻译，因为它不能被通常的翻译因子识别[21-22]。在一项研究中,通过对寄生原生布氏锥虫相关基因及硒蛋白的研究，认为SEPSECS是布氏锥虫合成硒代半胱氨酸的唯一途径,并认为其他真核细胞也遵循该过程合成硒代半胱氨酸[23]。了解硒蛋白的合成过程及所需的关键酶对体外调控硒蛋白的表达具有重要意义。

四、硒蛋白对子痫前期滋养细胞生物学的影响

1.硒蛋白的抗氧化应激作用：硒蛋白的抗氧化应激作用是人们最先探讨硒与子痫前期关系的切入点。细胞内的氧化应激与抗氧化能力的失衡在子痫前期发生发展中起到重要作用[24]。硒能够清除自由基和活性氧族,从而使氧化应激导致的细胞损伤复原,保护酶及蛋白质免受氧化应激的损害[25]。通常，组织经历氧化应激后会释放一些氧化应激的证据,如被氧化的脂质,蛋白质或核酸。持续的或过量的氧化应激将会导致细胞自吞噬、凋亡或坏死,并伴随细胞碎片的释放。许多实验发现子痫前期妇女的胎盘组织释放的被氧化的大分子及细胞碎片明显增多[26-27]。抗氧化物酶类是保护细胞免受氧化应激损伤的核心物质。这些酶类包括 GPx、ThxRed。GPx和ThxRed均是硒蛋白酶,是两类重要的抗氧化系统中的重要成员。作为硒蛋白,GPx及ThxRed的表达及蛋白活性依赖于充足的硒供给,在细胞及动物模型中其表达量可以被硒补充所调控。Watson等[28]研究证实，无机硒(100 nM)和有机硒(500 nM)的补充均能够显著上调胎盘滋养细胞中GPx及ThxRed的表达及活性,并保护细胞细胞免受外源性氧化剂(如过氧化氢)的氧化应激损害(p<0.001)。同时应用GPx及ThxRed的特异性抑制剂证明硒补充所产生的保护效应是通过上调硒蛋白GPx及ThxRed来实现的。Khera等[29]应用线粒体呼吸链抑制剂构造胎盘滋养细胞氧化应激模型，证实了硒蛋白GPx及ThxRed在保护胎盘滋养细胞线粒体免受氧化应激损害过程中发挥重要作用。实验结果提示，提前用有机硒或无机硒处理胎盘滋养细胞能够显著抵抗浓度为200 nM和400 nM的鱼藤酮(P<0.001)和浓度为80 mM和240 mM的抗霉素C(P<0.001)造成的线粒体氧化应激损伤。这些实验数据不仅证实了硒蛋白的抗氧化作用，为硒对子痫前期防治的益处提供了实验证据，同时也揭示了硒蛋白的表达可以被外源性硒所调控这一属性，为硒蛋白表达的体外调控提供新思路。

2.硒蛋白对胎盘绒毛滋养细胞增值/凋亡及激素分泌的影响：Zhao等[30]的一项研究首次发现了硒蛋白的表达显著影响了胎盘滋养细胞的增殖、凋亡、激素分泌功能，该实验运用SEPSECS来调控硒蛋白的表达；当硒蛋白不表达时,滋养细胞的凋亡率显著升高(P<0.01),增殖率下降(P<0.05),同时,人类绒毛膜促性腺激素(hCG)及孕激素(PG)分泌减少(P<0.05)；相反,硒蛋白过表达显著促进滋养细胞增殖(P<0.01),同时分泌PG及hCG增多(P<0.05)。说明硒蛋白对胎盘滋养细胞具有一定抗凋亡、促增殖、促进胎盘某些特定激素分泌的作用。这些证据说明硒可能通过影响增殖/凋亡进而对子宫螺旋动脉的重铸的形成产生了积极作用，不仅为硒对子痫前期发病及其防治存在潜在益处提供了新证据，同时对硒与子痫前期的研究提供新思路。

参考文献

1 Khan KS,Wojdyla D,Van Look PF,et al.WHO analysis of causes of maternal death: a systematic review.Lancet,2006,367:1066-1074.

2 Pennington KA,Schlitt JM,Schust DJ,et al.Preeclampsia:multiple approaches for a multifactorial disease.Dis Model Mech,2012,5:9-18.

3 Wewer UM，Faber M，Liotta LA，et al.Immunochemical and ultrastructural assessment of the nature of the pericellular basement membrane ofhuman decidual cells.Lab Invest 1985，53:624-633.

4 Anacker J,Segerer SE,Hagemann C,et al.Human decidua and invasive trophoblasts are rich sources of nearly all human matrix metalloproteinases.Mol Hum Reprod，2011，17：637-652.

5 Yan C,Boyd DD.Regulation of matrix metalloproteinase gene expression.J Cell Physiol 2007,211:19-26.

6 Shan N,zhang X,Xiao X,et al.Laminin a4 (LAMA4) expression promotes trophoblast cell invasion,migration,and angiogenesis,and is lowered in preeclamptic placentas.Placentas,2015,36:809-820.

7 Bellinger FP,Raman AV,Reeves MA,et al.Regulation and function of selenoproteins in human disease.Biochem J,2009,422:11-22.

8 Muzembo BA,Deguchi Y,Suganuma N,et al.Selenium and exposure to fibrogenic mineral dust:a mini-review.Environ Int,2015,77:16-24.

9 吴春春，胡继芬.硒与谷胱甘肽过氧化物酶的关系及其在子痫前期中的作用.医学综述,2008,14:280-281.

10 Atamer Y,Kocyigit Y,Erden AC,et al.Lipid peroxidation,antioxidant defense,status of trace metals and leptin levels in preeclampsia.Eur J Obstet Gyn R B,2005,119:60-66.

11 Ghaemi SZ,Forouhari S,Tavana Z,et al.A prospective study of selenium concentration and risk of preeclampsia in pregnant Iranian women:a nested case-control study.Biol Trace Elem Res,2013,152:174-179.

12 Maleki A,Fard MK,Zadeh DH,et al.The relationship between plasma level of Se and preeclampsia.Hypertens Pregnancy,2011,30:180-187.

13 Negi R,Pande D,Khanna HD,et al.Trace elements and antioxidant enzymes associated with oxidative stress in the pre-eclamptic/eclamptic mothers during fetal circulation.Clin Nutr,2012,31:946-950.

14 Katz O,Paz-Tal O,Sheiner E,et al.Severe preeclampsia is associated with abnormal trace elements concentrations in maternal and fetal blood.J Matern Fetal Neonatal Med,2012,25:1127-1130.

15 Mistry HD,Wilson V,Broughton Pipkin F,et al.Reduced selenium concentrations and glutathione peroxidase activity in preeclampsia pregnancies.Hypertension,2008,52:881-888.

16 Kim J,Kim YJ,Jo I,et al.Serum levels of zinc,clacium,and iron are associated with the risk of preeclampsia in pregnant women.Nutr Res,2012,32:764-769.

17 Mistry H,Kurlak L,Poston L,et al.Alterations in maternal antioxidant micronutrient concentrations in women prior to developing pre-eclampsia.Pregnancy Hypertens,2013,3:76-77.

18 Rezende VB,Barbosa F,Sandrim VC,et al.Correlations among antiangiogenic factors and trace elements in hypertensive disorders of pregnancy.J Trace Elem Med Biol,2015,29:130-135.

19 Xu M,Guo D,Gu H,et al.Selenium and Preeclampsia:a Systematic Review and Meta-analysis.Biol Trace Elem Res,2016,171:283-292.

20 Kryukov GV,Castellano S,Gladyshev VN,et al.Characterization of mammalian selenoproteomes.Science,2003,300:1439-1443.

21 Palioura S,Herkel IJ,Simonovic M,et al.Human SepSecS or SLA/LP:selenocysteine formation and autoimmune hepatitis.Biol Chem,2010,391:771-776.

22 Xu XM,Carlson BA,Glass RS,et al.New developments in selenium biochemistry:selenocysteine biosynthesis in eukaryotes and archaea.Biol Trace Elem Res,2007,119:234-241.

23 Aeby E,Palioura S,Ullu E,et al.The canonical pathway for selenocysteine insertion is dispensable in trypanosomes.Proc Natl Acad Sci U S A,2009,106:5088-5092.

24 Gupta,S.,Agarwal,A.,Sharma,R.K.The role of placental oxidative stress and lipid peroxidation in preeclampsia.Obstet Gynecol Surv，2005,60:807-816.

25 Rumbold A,Duley L,Haslam RR,et al.Antioxidants for preventing pre-eclampsia.Cochrane Database Syst Rev,2008,1:CD004227.

26 Burton GJ,Jauniaux E.Oxidative stress.Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol,2011,25:287-299.

27 Rusterholz C,Messerli M,Hahn S,et al.Placental microparticles,DNA,and RNA in preeclampsia.Hypertens Pregnancy,2011,30:364-375.

28 Watson M,van Leer L,Perkins AV,et al.Selenium supplementation protects trophoblast cells from oxidative stress.Placenta,2012,33:1012-1019.

29 Khera A,Vanderlelie JJ,Perkins AV.Selenium supplementation protects trophoblast cells from mitochondrial oxidative stress.Placenta,2013,34:594-598.

30 Zhao HD,Zhang WG,Li H,et al.The role of Sep (O-phosphoserine) tRNA:Sec (selenocysteine)synthase (SEPSECS) in proliferation,apoptosis and hormone secretion of trophoblast cells.Placenta,2013,34:967-972.