子痫前期孕妇TNF-α和MAPK信号转导通路表达情况的研究
周 晓 李 垚 王 晨
江西省妇幼保健院产科,江西南昌 330006
[摘要]目的 了解肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路在子痫前期孕妇的表达情况,为子痫前期发病机制的研究提供实验基础。方法 选择2019年1月至12月因子痫前期于江西省妇幼保健院行剖宫产分娩的单胎孕妇30 例作为研究组,选择同期因瘢痕子宫、骨盆狭窄、胎位不正行剖宫产分娩的单胎孕妇30 例作为对照组,采用ELISA 法检测两组孕妇血清中TNF-α 的表达水平,采用Western blot 法检测两组孕妇胎盘组织中MAPK 信号转导通路相关蛋白p-p38、p-c-Jun 氨基末端激酶通路(p-JNK)、p-细胞外信号调节蛋白激酶通路(P-ERK)及下游分子核转录因子κBp65(NF-κBp65)、c-fos、c-Jun 的表达情况。结果 研究组血清中TNF-α 的表达水平高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);研究组胎盘组织中p-p38 和p-JNK 的表达水平高于对照组,p-ERK 的表达低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。子痫前期孕妇血清中TNF-α 的表达水平与胎盘组织中p-p38、p-JNK 的表达水平呈正相关,与p-ERK 的表达水平呈负相关(P<0.05)。研究组胎盘组织中MAPK 通路下游分子NF-κBp65、c-fos、c-Jun 的表达高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 MAPK 信号通路可能通过调控炎症反应参与子痫前期的发病过程。
[关键词]子痫前期;促分裂素原活化蛋白激酶;肿瘤坏死因子-α;炎症反应
子痫前期是一种妊娠期特有的疾病,以高血压和蛋白尿为主要特征,并可累及循环、泌尿、消化、血液等多个系统[1]。目前在我国,它仍是导致孕产妇及围生儿不良结局的主要原因之一[2]。子痫前期确切的发病机制尚未明确,但已证实多种信号转导通路的异常与其发病过程密切相关[3]。促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK) 是细胞内重要的信息传递链[4],参与细胞生长、分化、应激、炎症反应等多种重要的生物学过程[5]。MAPK 通路包括4条主要分支路线[6]:细胞外信号调节蛋白激酶通路(extra cellular signal-regulated pro tein kinase,ERK)、c-Jun氨基末端激酶通路(c-Jun-N-terminal kinase,JNK)/应激激活蛋白(stress activated protein kinase,SAPK)、p38 MAPK 通路(p38 mitogen activated protein,p38 MAPK)和ERK5。JNK 和p38 与炎症、凋亡及生长密切相关,而ERK 参与调控细胞生长、分化过程。目前国内尚未见MAPK 通路与子痫前期发病相关性的报道,本课题拟检测子痫前期孕妇血清中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α) 以及胎盘组织中MAPK 信号转导通路的表达情况,为其发病机制的研究提供新的切入点。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2019年1月至12月因子痫前期于江西省妇幼保健院行剖宫产分娩的30 例单胎孕妇作为研究组,另选择同期因瘢痕子宫、骨盆狭窄、胎位不正行剖宫产分娩的30 例单胎孕妇作为对照组。子痫前期纳入标准参考人民卫生出版社《妇产科学》第九版[7],入组患者签署知情同意书。本研究经江西省妇幼保健院医学伦理委员会审批通过。排除标准:①多胎妊娠;②孕妇合并有其他慢性病史,如心脏病、慢性肾炎、甲状腺功能异常等; ③孕妇出现其他妊娠期并发症,如妊娠期糖尿病;④胎儿畸形;⑤有输血史及免疫治疗史。两组孕妇的年龄、孕龄、是否吸烟及孕产史方面比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表1),具有可比性。
表1 两组孕妇一般临床资料比较

1.2 方法
1.2.1 标本采集 血清标本采集:患者入院后未用药时于安静状态下采集肘静脉血5 ml,室温静置4 h 后离心,取上层血清,放入-80℃冰箱保存。
胎盘标本采集:剖宫产术中胎盘娩出后立即取材,选择胎盘母体面靠近脐带根部2 cm×2 cm×2 cm 大小的组织,快速用生理盐水冲洗后放入EP 管中,转入液氮罐内速冻。另留取少量胎盘组织制成石蜡切片。
1.2.2 实验步骤 采用ELISA 法检测两组孕妇血清样本中TNF-α 的表达水平。本研究所用试剂盒购自北京中杉金桥生物工程有限公司,操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。
采用Western blot 法检测两组孕妇胎盘组织中MAPK 信号转导通路相关蛋白(p-p38、p-JNK、p-ERK)及下游分子[核转录因子(nuclear transcription factor,NF)κBp65、c-fos、c-Jun]的表达情况。ECL 检测试剂盒购自美国Pierce 公司,操作步骤按说明书进行。进行凝胶电泳时蛋白上样量为30 μg,以β-actin 作为内参,采用Gel-ProAnalyzer 软件分析印迹灰度值。
1.3 统计学方法
采用SPSS 22.0 软件进行统计学处理,计量资料采用均数±标准差(±s)表示,两组间比较采用ANOVA 方差分析和t 检验,采用Spearman 法分析研究组孕妇血清中TNF-α 表达水平与胎盘组织中p-p38、p-JNK、p-ERK 表达水平的相关性,以P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组孕妇血清中TNF-α 表达情况的比较
研究组孕妇血清中的TNF-α 表达水平为(1.65±0.15)pg/ml,高于对照组(0.81±0.14)pg/ml,差异有统计学意义(P<0.05)。
2.2 两组孕妇胎盘组织中MAPK 通路相关蛋白表达情况的比较
研究组的p-p38 和p-JNK 在胎盘组织的表达水平高于对照组,p-ERK 的表达水平低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)(表2、图1)。
表2 两组孕妇胎盘组织中p-p38、p-JNK 和p-ERK 表达水平的比较(±s)

 
图1 两组孕妇胎盘组织中MAPK 通路相关蛋白的表达情况
2.3 TNF-α 与MAPK 通路相关蛋白的相关性分析
TNF-α 表达水平与p-p38、p-JNK 表达水平呈正相关(P<0.05),与p-ERK 的表达水平呈负相关(P<0.05)(表3)。
表3 p-p38、p-JNK、p-ERK 与TNF-α 的相关性分析

2.4 两组孕妇胎盘组织中MAPK 通路下游分子表达情况的比较
研究组胎盘组织中NF-κBp65、c-fos 和c-Jun 的表达水平均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)(表4、图2)。

 
图2 两组孕妇胎盘组织中MAPK 通路下游分子的表达情况
表4 两组孕妇胎盘组织中MAPK通路下游分子表达情况的比较(s)

3 讨论
子痫前期是妊娠期严重的并发症,发病率在3%~8%[8],每年全世界约有7 万名孕产妇因此而死亡[9],并导致超5 万围生儿夭折[10]。对每一个产科医生而言,这都是巨大挑战。子痫前期的发病机制尚未完全明确,但大多数患者在胎盘娩出后表现为症状减轻或消失,故普遍认为胎盘的病理改变是子痫前期发病的基础[11]。妊娠早期阶段,滋养细胞侵入低下导致子宫螺旋动脉重铸不良是子痫前期的起始性病理变化;随着妊娠进展,胎盘缺血缺氧及氧化应激导致大量炎症因子释放是子痫前期向全身扩散的病理基础。妊娠本身被认为是一种适度的炎症反应[12],但过度炎症反应则可能导致病理妊娠过程。TNF-α 是重要的炎症反应标志物,可反映机体的炎症水平。有研究显示,TNF-α表达水平上调与子痫前期的发生、发展密切相关[13]。TNF-α可通过多种途径造成血管内皮细胞损伤,进而引起全身小动脉广泛痉挛,最终导致子痫前期发病[14]。本研究结果显示,TNF-α 在研究组孕妇血清中的表达水平高于对照组孕妇,差异有统计学意义(P<0.05),也印证了上述结论。
MAPK 信号转导通路包括:p38、JNK/SAPK、ERK以及ERK5 四条通路,这四条通路各司其职,将细胞质的信号传递至细胞核内[15]。有研究显示,MAPK 信号通路与胎盘的发育密切相关: 如ERK 调控细胞生长和分化,JNK 和p38 MAPK 信号通路在炎症和细胞凋亡等应激反应中发挥重要作用[16]。MAPK 信号转导通路可被多种细胞外刺激因素激活,如炎性因子、生长因子和氧化应激等[17]。子痫前期患者胎盘滋养细胞缺血缺氧,进而引起全身炎症反应,使MAPK 信号转导通路被激活。本研究结果显示,研究组胎盘组织MAPK 通路相关蛋白p-p38 和p-JNK 的表达明显升高,进一步刺激TNF-α 表达上升,加重内皮受损程度。p-ERK 是多种生长因子的下游蛋白,调节细胞的生长、增殖和分化[18]。一方面,p-ERK 及其信号途径接受大量来自生长因子、丝裂原、环境刺激等的信号,另一方面通过ERK 信号级联反应作用于核转录因子如NF-κB 等,调控基因表达。子痫前期胎盘组织中,滋养细胞凋亡增多,而血管内皮细胞增生减少,导致p-ERK 的表达水平下降。
p-p38 和p-JNK 相似,同属应激激活的蛋白激酶,不仅可被TNF-α、白介素1、热休克蛋白等激活,还可进一步诱导单核巨噬细胞分泌产生炎性因子,并控制NF-κB、热休克蛋白、凋亡蛋白等多种转录因子的表达活性[19]。在子痫前期的发病过程中,异常激活的MAPK信号转导通路,尤其是p38 和JNK 通路,促进多种转录因子的激活,使通路下游分子NF-κBp65、c-fos 和c-Jun 表达水平升高,并与下游因子共同作用,促进炎性因子的分泌,加重病理过程。因此,本研究结果显示,研究组血清TNF-α 水平与p-p38 和p-JNK 表达水平呈正相关(P<0.05)。
综上所述,MAPK 信号通路与子痫前期的发病密切相关,但具体作用机制仍需进一步分析。对MAPK信号通路及上下游分子的研究有望为子痫前期的发病机制提供新的切入点,并为其预防和治疗提供新的思路。
[参考文献]
[1]Liu N,Guo YN,Gong LK,et al.Advances in biomarker development and potential application for preeclampsia based on pathogenesis[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol X,2021(9):100119-100148.
[2]顾蔚蓉,李笑天.子痫前期的干预与管理[J].中国实用妇科与产科杂志,2020,36(2):29-32.
[3]黄琳,陈敦金,陈兢思.子痫前期的预防新进展[J].中国医师杂志,2020,22(7):972-976.
[4]Liu M,Huang Y,Qin J,et al.Inhibition of MAPKs Signaling Pathways Prevents Acrolein-Induced Neurotoxicity in HT22 Mouse Hippocampal Cells[J].Biol Pharm Bull,2019,42(4):617-622.
[5]Salama SA,Omar HA.Modulating NF-κB,MAPK,and PI3K/AKT signaling by ergothioneine attenuates iron overloadinduced hepatocellular injury in rats[J].J Biochem Mol Toxicol,2021,35(5):e22729.
[6]Liu K,Ding T,Fang L,et al.Organic Selenium Ameliorates Staphylococcus aureus-Induced Mastitis in Rats by Inhibiting the Activation of NF-κB and MAPK Signaling Pathways[J].Front Vet Sci,2020(7):443.
[7]谢幸,孔北华,段涛等.妇产科学[M].第9 版.北京:人民卫生出版社,2018:84.
[8]杨孜.多因素、多通路、多机制致病解子痫前期综合征制胜真实世界临床实践[J].中国实用妇科与产科杂志,2017,33(1):45-51.
[9]Brown MA,Magee LA,Kenny LC,et al.Hypertensive Disorders of Pregnancy:ISSHP Classification,Diagnosis and Management Recommendations for International Practice[J].Hypertension,2018,72(1):24-43.
[10]Jim B,Karumanchi SA.Preeclampsia:Pathogenesis,Prevention and Long-Term Complications[J].Semin Nephrol,2017,37(4):386-397.
[11]李笑天.子痫前期的定义、分类及其循证依据[J].中国实用妇科与产科杂志,2019,34(5):471-474.
[12]Redman CW,Bonnar J,Beilin L.Early platelet consumption in pre-eclampsia[J].Br Med J,2019,1(6111):467-469.
[13]Nakagawa K,Lim E,Harvey S,et al.Racial/Ethnic Disparities in the Association Between Preeclampsia Risk Factors and Preeclampsia Among Women Residing in Hawaii[J].Matern Child Health J,2016,20(9):1814-1824.
[14]Karge A,Seiler A,Flechsenhar S,et al.Prediction of adverse perinatal Outcome and the mean Time until Delivery in Twin Pregnancies with suspected Pre-eclampsia using sFlt-1/PIGF ratio[J].Pregnancy Hypertens,2021,24:37-43.
[15]陈丽红,邱中原,胡继芬.子痫前期患者胎盘中p38 MAPK及COX-2 的表达及意义[J].第三军医大学学报,2012,34(6):521-525.
[16]Atiba A S,Akindele R A,Bello N O,et al.Serum Magnesium Levels in Second and Third Trimesters of Pregnancy in Patients That Developed Pre-Eclampsia and Feto-Maternal Outcome[J].Open J Obstet Gynecol,2020,10(1):108-117.
[17]Xu XM,Yuan GJ,Deng JJ,et al.Inhibition of 12-lipoxygenase reduces proliferation and induces apoptosis of hepatocellular carcinoma cells in vitro and in vivo[J].Hepatobiliary Pancreat Dis Int,2012,11(2):193-202.
[18]Oliveira L,Diniz A,Prado C,et al.Pre-eclampsia:Universal Screening or Universal Prevention for Low and Middle-Income Settings[J].Rev Bras Ginecol Obstet,2021,43(1):61-65.
[19]Caillon H,Tardif C,Dumontet E,et al.Evaluation of sFlt-1/PlGF Ratio for Predicting and Improving Clinical Management of Pre-eclampsia:Experience in a Specialized Perinatal Care Center[J].Ann Lab Med,2018,38(2):95.
Study on the expression of TNF-α and MAPK signal transduction pathwayin placenta of preeclampsia
ZHOU Xiao LI Yao WANG Chen
Department of Obstetrics, Jiangxi Maternal and Child Health Hospital, Jiangxi Province, Nanchang 330006, China
[Abstract] Objective To compare the expression of tumor necrosis factor-α (TNF-α) in serum and mitogen-activated protein kinases (MAPK) signal transduction pathway proteins in placental tissues of preeclampsia and normal pregnant women, so as to provide experimental basis for the study of the pathogenesis of preeclampsia.Methods A total of 30 single-child pregnant women who took cesarean delivery because of preeclampsia in Jiangxi Maternal and Child Health Hospital from January 2019 to December 2019 were selected as study group.The control group was 30 cases of singleborn pregnant women with cesarean section due to scar uterus, narrow pelvis and misalignment.Then the expression of TNF-α in serum of two groups of pregnant women was detected by ELISA method and the expression of MAPK signal transduction pathway related protein p-p38, p-c-Jun-N-terminal kinase (p-JNK), p-extra cellular signal-regulated protein kinase (p-ERK) and downstream molecular nuclear factor-κBp65 (NF-κBp65), c-fos, c-Jun in placental tissue of two groups of pregnant women was detected by Western blot method.Results The expression level of serum TNF-α in study group was higher than that in control group, the difference was statistically significant (P<0.05).The expression of p-p38 and p-JNK in placental tissue of study group was higher than that in control group, the expression of p-ERK was lower than that of control group, the differences were statistically significant (P<0.05).The expression of TNF-α in pregnant women′s serum was positively correlated with the expression level of p-p38, p-JNK in placental tissue,while negatively correlated with the expression level of p-ERK.The expression of downstream molecular NF-κBp65、c-fos、c-Jun of MAPK pathway in study group were higher than those in normal study group, the differences were statistically significant (P<0.05).Conclusion MAPK signaling pathways may be involved in the pathogenesis of preeclampsia by regulating the inflammatory response.
[Key words] Preeclampsia; Mitogen-activated protein kinases; Tumor necrosis factor-α; Inflammatory reaction
[中图分类号] R714.253
[文献标识码] A
[文章编号] 1674-4721(2021)10(b)-0009-04
[基金项目]江西省中医药科研课题(2019B073)。
[作者简介]周晓(1985-),女,江西吉安人,博士,研究方向:高危妊娠。
(收稿日期:2021-03-18)