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妊娠期糖尿病与妊娠期高血压疾病病理机制的相关性

2020-03-04王艳查文慧陈洋吴富菊

国际生殖健康/计划生育杂志 2020年1期
关键词:子痫内皮内皮细胞

王艳,查文慧,陈洋,吴富菊

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)与妊娠期高血压疾病(hypertensive disorders of pregnancy,HDP)发病率较高,是目前孕产妇和新生儿死亡的重要原因,孕期同时并发这两种疾病也比较常见,并且与非孕期类似,GDM和HDP均与母体代谢功能紊乱有关,但两者的发病机制都尚未完全阐明。多数研究认为胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是GDM发病的关键因素,而内皮功能紊乱、炎症反应及肾素-血管紧张素-醛固酮系统(reninangiotensin-aldosterone system,RAAS) 亦在GDM发病过程中发挥着重要作用。同时,HDP的发病机制与血管内皮受损、血脂异常、炎症免疫过度激活及RAAS密切相关,从而引起一系列病理生理变化。目前,已有较多报道指出GDM与HDP在多个方面具有相关性,而内皮功能紊乱、炎症反应、血脂异常及RAAS正是其中几个方面,现针对这几个方面进行论述。

1 内皮功能紊乱

血管内皮是一种多功能器官,在调节血管张力和结构方面起着重要作用。因此,内皮细胞功能对机体的稳态非常重要,内皮功能障碍是指血管收缩和血管舒张之间的失衡状态,易导致动脉粥样硬化和心血管疾病(cardiovascular disease,CVD),这是GDM及HDP的主要并发症。目前认为在GDM发病过程中IR为重要因素,正常情况下,胰岛素通过磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)通路激活一氧化氮(NO)合酶(nitric oxide synthase,NOS),刺激内皮细胞产生NO,进而舒张血管,在IR中PI3K通路受损,NO的产生减少,从而导致血管舒张障碍。同时,IR激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK) 导致内皮功能障碍[1]。McLaughlin等[2]认为人体内非对称性二甲基精氨酸的水平与血糖水平呈正相关,而非对称性二甲基精氨酸通过抑制NOS及下调NOS mRNA水平抑制NO的合成,进而引起血管内皮细胞的功能紊乱。国外研究表明,在高分辨超声检查下,与正常孕妇相比,GDM孕妇的肱动脉更易合并血管内皮的损害,且损害程度与患者的血糖水平呈正相关[3]。

血管内皮障碍在HDP中发挥着必不可少的作用,HDP患者子宫滋养层细胞不能调节其表型,造成胎盘“浅着床”及螺旋动脉受损,胎盘灌注减少,进而引起胎儿在宫内缺氧、缺血,同时伴有血管舒张因子与血管收缩因子失衡,内皮细胞激活,这种激活不仅局限于胎盘血管,还影响其他母体内皮细胞,从而使HDP成为一种多系统疾病。循环内皮细胞(circulating endothelial cells,CECs) 和内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)反映了内皮细胞的状态,同时表达了损伤和(或)修复的可能性。Heimrath等[4]确定HDP孕妇血液循环中的CECs和EPCs较正常孕妇明显减少,降低患者内皮细胞的再生潜能,导致HDP症状,并增加随后发生冠状动脉和其他动脉疾病的风险。内皮功能障碍在子痫前期(preeclampsia)中的病理变化之一就是血管内皮细胞的损伤,包括内皮细胞减少及NO、前列环素I2类扩血管物质的合成减少,而内皮素(endothelin,ET)、血栓素A2等缩血管物质合成增加,从而使血管痉挛,血管通透性增加,蛋白和体液外渗,导致高血压的形成[5]。

2 体质量指数(BMI)增高与血脂异常

近年研究表明妊娠妇女中,肥胖者BMI≥30kg/m2者占比越来越高,随之而来的问题也给女性妊娠带来了极大的伤害。肥胖孕妇易患妊娠期并发症,如子痫前期、血栓栓塞、GDM以及心血管和代谢紊乱等疾病[6]。对GDM患者来说,妊娠是一种生理性IR状态,其特征是葡萄糖和脂质代谢的代偿性调节,这种状态在不损害母体健康的前提下,大大提高胎儿生长对营养物质的利用率。然而,孕期女性的肥胖有可能改变这种平衡,并显著增加罹患GDM的风险[7-8]。在肥胖孕妇中胰岛素诱导的血管舒张功能明显受损,提示血管存在IR。在高血糖和不良妊娠结局(Hyperglycemia and Adverse Pregnancy Outcome,HAPO)研究中发现,与单发子痫前期相比,患GDM的肥胖孕妇患子痫前期的风险更高[9]。相关研究也证实血糖控制不佳会增加患子痫前期的风险[10],GDM甚至是子痫前期的一个独立风险因素[11]。

肥胖及高脂状态女性孕前子宫内膜和螺旋动脉血流减少,这对孕期子宫胎盘-胎儿血管重构和血流有不利影响,胎盘质量的增加可能导致胎盘腔内的微绒毛增多、拥挤,可导致胎盘缺血缺氧[12-13]。在匹兹堡的一项研究中,妊娠前BMI≥30 kg/m2的孕妇子痫前期发生率为14.5%,慢性高血压合并子痫前期的发生率为2.6%,均高于孕前BMI<30 kg/m2的女性(分别为7.2%和0.38%)[14]。一方面,血脂水平过高易导致氧化应激及毒性产物的增加,抗氧化物质无法清除产生的氧化物质及氧自由基,使内皮细胞功能和数量受到影响,导致一系列的病理生理改变,引起子痫前期发生[15];另一方面,脂肪组织富含大量炎症介质,如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)和过量的补体C3、C5a增加抗血管物质的形成,减少胎盘血管的生成,促进子痫前期的发展[16]。Dandona等[17]认为肥胖可通过以下途径导致高血压:①不对称二甲基精氨酸(ADMA)和氧化应激增加,导致扩血管物质的NO降低;②交感神经张力增加;③脂肪组织中血管紧张素原的表达增加。这将会使孕妇血管发生痉挛,导致全身血管高阻力状态,从而出现临床上高血压的状态。

3 炎症因子

正常妊娠时随着孕周的增加,体内的炎症因子也会增加,多与促胎肺成熟及促宫颈成熟有关[18]。研究发现炎症因子如TNF-α、IL-6及C反应蛋白(CRP)在GDM与HDP的发生发展中起着重要作用[19]。TNF-α由巨噬细胞、单核细胞活化产生,在炎症反应、细胞免疫、肿瘤免疫过程中发挥关键作用。TNF-α一方面能降低过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators activated receptor-γ,PPAR-γ)mRNA的表达,从而增加体内IR。另一方面还可引起胰岛内巨噬细胞活化释放IL-6,诱导NOS在胰岛β细胞内表达,从而抑制胰岛素的作用[20]。同时,TNF-α可促进内皮细胞某些黏附分子的表达,聚集炎症因子,释放氧自由基使内皮细胞损伤,激活凝血系统;抑制蜕膜分泌生长因子,从而减少血管生成物质的释放,影响滋养层发育,减少细胞滋养层的侵入;使钙离子内流,改变血管通透性,使血管活性物质合成和释放亢进,全身小动脉痉挛,血压升高[21]。IL-6有致炎特性,可诱发IR,是糖尿病发病的独立危险因素,可促进炎症细胞迁移、黏附在血管内皮细胞上,从而损伤内皮细胞,进而导致血管的收缩;同时,IL-6还可以促进血管收缩因子如内皮素的分泌,减少血管扩张因子如NO的分泌,也在一定程度上促进了血管的痉挛及收缩[22-23]。此外,IL-10、IL-18、CRP等炎症因子在GDM及HDP的发病机制中也发挥着重要作用[24]。

4 RAAS

妊娠中晚期,孕妇体内拮抗胰岛素样物质增加,使孕妇对胰岛素敏感性随孕周的增加而下降,对于胰岛素分泌受限的孕妇,将出现GDM或使原有糖尿病加重[25]。RAAS从多个方面导致IR:①血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)干扰胰岛素信号转导通路,AngⅡ可以抑制胰岛素受体亚单位(insulin receptor substrate,IRS)酪氨酸磷酸化及葡萄糖转运体4(Glut4)向细胞表面的转位,减弱PI3K活性等,从而减弱靶细胞对葡萄糖的代谢作用[26];②胰岛局部RAAS的激活可以导致胰岛纤维化,胰岛细胞凋亡,减少胰岛素的合成[27];③AngⅡ诱导氧化应激,AngⅡ介导活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)产生,可能改变β细胞结构,损害β细胞功能。同时,高血糖可以导致循环AngⅡ活性增强,而AngⅡ活性增强又加重IR,从而进一步加重高血糖[28]。

研究表明RAAS在HDP的发病过程中发挥重要作用,AngⅡ是一种八肽,通过与血管紧张素Ⅱ受体Ⅰ(AT1R)或受体Ⅱ(AT2R)相互作用,参与血管收缩、交感神经活性、细胞活性和醛固酮释放,从而引发氧化性血管损伤[29]。HDP患者循环中AngⅡ浓度较高,且血管紧张素受体对AngⅡ的反应增强,会加重疾病的进程。HDP的病理生理变化主要是全身小动脉痉挛,加之AngⅡ具有强烈的缩血管作用,且机体产生的缩血管物质增加,而扩血管物质减少,进一步导致血管痉挛,产生一系列HDP的临床表现[30]。AngⅡ刺激肾上腺皮质合成和分泌醛固酮,导致水钠潴留,加重了组织水肿;由于促血管收缩物质使肾小动脉痉挛,从而导致肾血流量减少,肾小球血管通透性增加,肾小管重吸收功能降低,出现蛋白尿,肾功能损害。RAAS活性增强产生一系列HDP的症状。

5 结语

综上所述,GDM与HDP之间在多个方面有一定的关联性,这也解释了临床上GDM孕妇易并发HDP,合并两种疾病将严重威胁母儿生命。因此,必须对孕妇的血糖情况进行严格控制,合理控制其饮食,增加适量的运动,定期监测血糖,必要时使用胰岛素控制血糖,避免病情进一步恶化,导致胎死宫内。定期孕检,预防糖尿病及高血压疾病,提高孕妇及胎儿的健康水平。

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