IF 14.957 Science Advances│肾上腺髓质素在胎盘分化中的重要作用IF 14.957 Science Advances│肾上腺髓质素在胎盘分化中的重要作用 前言 2023年11月3日，来自香港大学妇产科赵志昂教授，港大深圳医院的生殖中心姚元庆教授，以及深圳华大生命科学研究院的高雅副研究员联合在Science Advances上发文，题为：Adrenomedullin has a pivotal role in trophoblast differentiation: A promising nanotechnology-based therapeutic target for early-onset preeclampsia。研究揭示了肾上腺髓质素（ADM）对妊娠早期胎盘分化的关键作用。
背景介绍 子痫前期（PE）是一种严重的妊娠并发症，对孕产妇和围产期健康均有不利影响，其并发症包括胎儿生长受限（FGR）以及可能带来的短期和长期的健康问题，给全球医疗保健带来了沉重负担。胎盘的发育异常是引发PE的重要原因。胎盘的功能单位是绒毛膜表面的绒毛，由基质、内层的绒毛细胞滋养层（VCT）和外层的合体滋养层（SCT）组成。VCT融合形成SCT，负责激素生成和维持妊娠。此外，一些VCT细胞穿透SCT并分化为绒毛外滋养细胞（EVT），侵入蜕膜和螺旋动脉。 早发型子痫前期（EOPE）EOPE发生在妊娠34周之前，其特点是VCT分化受损，导致螺旋动脉重塑不完全和胎盘灌注不足。EOPE会导致产妇高血压和其他症状（通常在妊娠中期或晚期出现）。由于滋养层细胞缺陷发生和疾病表型出现时间点的间隔较大，探究EOPE的病因学具有挑战性。尽管早期诊断、有针对性的监测和及时分娩有助于控制病情，但目前，临床上仍缺乏可靠的EOPE早期预测和治疗方法。 图文解析
图1 要点1： A.研究人员已经生成了一个空间分辨的人早孕绒毛的多组学单细胞图谱，使研究人员能够解析ADM表达的完整轨迹。研究人员在VCT和SCT中证实了孕早期ADM的高表达。 B.利用免疫染色，证实了ADM在人早期妊娠胎盘绒毛最外层滋养层中表达的一致结果。C.酶联免疫吸附试验(ELISA)数据显示，EOPE患者的血清肾上腺髓质素前体中段肽水平较低，而肾上腺髓质素前体中段肽是妊娠晚期继发EOPE患者的早期母体血清。 D.在l-NAME诱导的PE小鼠模型中，与对照组小鼠相比，血清中ADM的表达也较低。因此，EOPE患者血清中ADM水平的降低可能对PE的早期诊断具有一定的临床应用价值。 E.孕早期绒毛免疫染色显示，与正常血压妊娠相比，EOPE妊娠滋养细胞层ADM表达显著下调。 F.在正常血压和EOPE孕妇分娩时的胎盘组织中，ADM的免疫反应性也有相似的降低。G.在小鼠胎盘的迷路区和TGCs中发现ADM的高表达。总之，这些数据表明ADM在PE患者的胎盘绒毛和外周血中表达下调。
图2 要点2： A-B.研究人员利用CRISPR-Cas9技术构建了携带(TSCADM KO)或不携带ADM基因敲除的TSC细胞系。 C-G.形态学分析显示ADM敲除显著降低TSC的EVT和SCT分化，降低EVT谱系标志基因表达和侵袭，降低SCT谱系标志基因表达和hCG生成。
图3 要点3： A-C.TSCADM KO向EVT或SCT分化效率的降低可被外源性ADM部分消除，表明ADM在滋养细胞分化中具有自分泌功能。 D-E.为了解决这一问题，研究人员用ADM受体拮抗剂ADM22-52处理TSCs。治疗显著抑制了TSCs的EVT和SCT分化，表现为EVT(HLAG)和SCT(CGB、SDC1、PSG1)标记物的表达降低。
图4 要点4： A-B.在早期胎盘绒毛来源的滋养细胞类器官中也发现了类似的观察结果，其中ADM的给药显著促进了滋养细胞的分化，而ADM22-52的给药则阻碍了滋养细胞的分化。
图5 要点5： A.体外产生的滋养层细胞(TSC、TSC-EVT和TSC-SCT)与体内滋养层细胞之间的相似性通过将研究人员的体外批量RNA-seq与体内scRNA参考进行奇异值分解建模得到支持。 B-C.研究人员接下来研究TSCADM KO的全局性基因转录变化。系统聚类和主成分分析显示，TSCADM KO、TSCADM KO-EVT或TSCADM KO-SCT聚在一起，与相应的对照分开。 D.在TSC和TSCADM KO及其分化后代的第2天和第4天之间鉴定了差异表达基因。 E.在差异表达的基因中，有许多已知与滋养层分化相关的转录因子，表明ADM敲除后TSC可能发生了发育障碍。F.对差异表达基因进行基因本体富集分析。前15个富集类别如图5F所示。正如预期的那样，许多富集的生物过程与细胞发育有关。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes通路分析显示，与细胞外基质-受体相互作用、黏着斑和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-AKT信号通路相关的基因富集，这些基因在滋养细胞分化中至关重要。
图6 要点6： A.与Control Mor-NP相比，ADM Mor-NP显著抑制了小鼠胎盘滋养层ADM蛋白的表达。 B.ADM Mor-NP组显示广泛的胎盘出血，部分胎儿死亡，E11.5和E13.5的吸收，E15.5至E17.5的完全胎儿吸收。 C-F.在E11.5和E13.5的滋养层ADM敲除小鼠中观察到母体血压升高，母体体重，胎儿和胎盘重量，胎盘面积，血清ADM水平和尿液中尿蛋白与肌酐比值的降低。 G.组织病理学分析显示，迷路和交界区面积减少，胎盘坏死并伴有绒毛间隙扩大。 H.与此一致的是，滋养层特异性蛋白α阳性(TPBPA+)的侵入性TGCs在结合区，单羧酸转运蛋白1阳性(MCT1+)的SCTs层I(Syn TI)细胞，MCT4+SCTs层II(Syn TII)细胞在迷路区的密度和层粘连蛋白阳性的胎儿来源的血管的密度在滋养层ADM敲低小鼠中降低，表明胎盘发育缺陷。总的来说，这些数据表明，在小鼠中敲低滋养层ADM会导致胎盘形成缺陷，从而导致典型的EOPE症状。
图7 要点7： A.在E13.5，与对照组相比，ADM-MNP显著提高滋养细胞ADM水平。 B-D.结果显示，在l-NAME诱导的PE小鼠中，强制滋养层ADM表达增加了母体体重、胎儿大小和体重、胎盘重量，并降低了血压。 E.ADM-MNP处理的PE小鼠血清ADM水平和尿白蛋白/肌酐比值也显著低于对照组小鼠。 F.通过滋养层ADM诱导有效地预防了PE小鼠胎盘结构的病理变化，例如合胞体结节数量的增加。 G-H.此外，与滋养细胞分化失调相关的EOPE症状，包括TPBPA+侵袭性滋养细胞巨细胞(图7G)和MCT1/4+Syn TI/II减少，以及滋养细胞PI3K-AKT信号通路失调被ADM-MNP给药挽救。所有这些数据表明，靶向滋养层ADM可能是EOPE的一种有吸引力的治疗策略。 全文小结 综上所述，本研究的成果提供了新的证据，证明滋养细胞ADM表达缺陷是导致胎儿EOPE的原因之一。具体来说，这种缺陷会影响滋养细胞的分化和活性，从而破坏胎盘的正常发育。在临床上，这项研究结果表明，测定血清ADM水平可能有助于EOPE的早期预后。研究结果还表明，基于纳米技术的胎盘靶向给药是治疗孕期滋养细胞缺陷的一种新方法。 参考文献：Qingqing Zhang et al.Adrenomedullin has a pivotal role in trophoblast differentiation: A promising nanotechnology-based therapeutic target for early-onset preeclampsia.Sci. Adv.9,eadi4777(2023). http://doi.org/10.1126/sciadv.adi4777 |
