馬秀娟 郝曉瑩

妊娠10周(受精后8周)內(nèi)的胚體稱為胚胎，是主要器官完成分化的時(shí)期。良好的血管形成對(duì)于該時(shí)期胚胎發(fā)育、著床、侵入母體及構(gòu)建母體-胚胎之間豐富毛細(xì)血管網(wǎng)極其重要，它不僅是妊娠早期胚胎攝取氧氣、必需營養(yǎng)物質(zhì)、去除不必要的代謝廢物的基礎(chǔ)，也是妊娠中晚期胎盤形成、胎兒組織分化、生長發(fā)育、提供與母體間物質(zhì)交換的重要核心。因此近年來血管形成對(duì)胚胎發(fā)育的研究及影響越來越受到重視。

一、胚胎血管形成形式

胚胎血管形成在受精后約18至20 d開始于胎盤絨毛中，并伴隨成血管細(xì)胞簇出現(xiàn)。血管系統(tǒng)這種過早發(fā)育的器官是向快速生長的胚胎提供營養(yǎng)和氧氣所必需。胚胎血管形成過程依賴于血管發(fā)生、血管生成兩種形式。其中血管發(fā)生是指由原位成血管細(xì)胞分化為內(nèi)皮細(xì)胞并遷移形成原始新生血管的過程；而血管生成是指來自預(yù)先存在的血管以發(fā)芽、增殖的形式形成毛細(xì)血管叢的過程。血管發(fā)生和血管生成是兩種重要的調(diào)控各種生理的生物學(xué)機(jī)制，包括胚胎及胎兒發(fā)育、心臟和骨骼肌對(duì)體育鍛煉的反應(yīng)及傷口愈合等。

二、目前最新研究的幾種影響胚胎發(fā)育中血管形成的因素

1.Elabela：Elabela是一種新的血管緊張素受體AT1相關(guān)的受體蛋白APJ的受體內(nèi)源肽配體。APJ為七跨膜G蛋白偶聯(lián)受體，Apelin是APJ的內(nèi)源性配體[1]。眾所周知，Apelin和APJ受體廣泛分布于多種器官，包括心臟、血管內(nèi)皮、血管平滑肌細(xì)胞、腦、腎、胃、肺、脂肪組織、睪丸、卵巢和腺體，尤其是心血管系統(tǒng)。Apelin / APJ系統(tǒng)在各種生理和病理過程中發(fā)揮著重要作用，如心血管發(fā)育，血壓調(diào)節(jié)，免疫調(diào)節(jié)，細(xì)胞凋亡與增殖、葡萄糖代謝，脂肪代謝及血運(yùn)重建。最近兩個(gè)獨(dú)立的研究小組確定了一種新的APJ受體內(nèi)源肽配體，命名為Elabela[2-3]，也稱為Ela，官方名稱Apela,是一種含有32個(gè)氨基酸的循環(huán)肽激素。

Elabela的關(guān)鍵作用已在血管發(fā)生/血管生成中被揭開。Elabela在腎臟[4]和成人前列腺組織中表達(dá)[5]，誘導(dǎo)血管生成，并使小鼠的主動(dòng)脈血管舒張[5]。顯而易見Elabela可充當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)劑[2，5-6]。成血管細(xì)胞向中線的遷移是大型軸向血管—背主動(dòng)脈和主要靜脈形成的核心，它們是心血管系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)。血管內(nèi)皮生長因子是胚胎和成體生物中血管生長的主要調(diào)節(jié)因子，先前已報(bào)道血管內(nèi)皮生長因子調(diào)節(jié)成血管細(xì)胞向中線遷移[7]。然而，Helker等[8]報(bào)道，斑馬魚胚胎中血管內(nèi)皮生長因子信號(hào)通路的缺陷對(duì)成血管細(xì)胞遷移并沒有影響，這表明存在另一種指導(dǎo)成血管細(xì)胞遷移的內(nèi)源性信號(hào)。Xu等研究報(bào)道，血管母細(xì)胞向中線的遷移依賴于APJ受體[9]。但是，內(nèi)源性Apelin(APJ的配體)不足以指導(dǎo)成血管細(xì)胞遷移。Elabela[1-2]被證明可以指導(dǎo)并幫助成血管細(xì)胞遷移到中線，更重要的是，Elabela起著主導(dǎo)作用，Apelin在調(diào)節(jié)成血管細(xì)胞遷移方面只具有微小的附加作用。根據(jù)這些結(jié)果可以提出Elabela是調(diào)節(jié)血管發(fā)生的關(guān)鍵步驟。

最近動(dòng)物性研究證實(shí)Elabela在胚胎發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如內(nèi)胚層分化、心臟形態(tài)發(fā)生及骨骼形成[9]。而其在胚胎血管形成過程中的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2. 乳腺癌擴(kuò)增序列3(breast cancer amplification sequence 3，BCAS3)：BCAS3是一種細(xì)胞骨架蛋白，可在體外促進(jìn)細(xì)胞定向遷移和血管發(fā)生，并與人類癌癥和冠狀動(dòng)脈疾病有關(guān)。最近研究發(fā)現(xiàn)BCAS3在小鼠原始紅細(xì)胞、血管前體細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)[10]。由此得出BCAS3可能參與了小鼠胚胎血管形成過程。

Shetty等[11]進(jìn)一步證實(shí)了這一推測(cè)，他們采用了組織特異性基因消融技術(shù)敲除小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞中BCAS3基因后，其RNA和蛋白質(zhì)水平明顯降低，證實(shí)在此階段BCAS3主要表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞中,并且發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎背主動(dòng)脈和椎間靜脈血管在內(nèi)的主要血管是不連續(xù)且雜亂的。在頭部和間質(zhì)血管(interstitial blood vessel，ISV)的形態(tài)學(xué)和脈管系統(tǒng)中顯示出明顯的血管發(fā)生缺陷，如血管發(fā)芽缺陷，毛細(xì)血管減少以及未能發(fā)芽成毛細(xì)血管的間質(zhì)血管(ISV)分支受損，致BCAS3 缺失胚胎在胚胎期9.5 d死亡。表明BCAS3對(duì)于小鼠胚胎血管生成很重要。該研究也發(fā)現(xiàn)BCAS3在正常胚胎卵黃囊血管系統(tǒng)中強(qiáng)烈表達(dá)，血管的免疫染色顯示BCAS3缺失胚胎的卵黃囊血管是不規(guī)則且蒼白的，而對(duì)照組小鼠卵黃囊中可以看到規(guī)則蜂窩狀血管網(wǎng)絡(luò)，表明BCAS3對(duì)于胚胎卵黃囊血管網(wǎng)絡(luò)重塑至關(guān)重要[11]。可見內(nèi)皮BCAS3是小鼠胚胎早期血管重塑的必要條件，且在小鼠血管發(fā)生中起重要作用，而在人胚胎血管形成中的作用尚未見報(bào)道，有待進(jìn)一步研究。

3. 漿膜蛋白-4B受體(nogo-breceptor，NgBR)：NgBR是一種跨膜蛋白,是神經(jīng)軸突生長抑制因子B(neurite outgrowth in hibitor,Nogo-B)的受體[12]。Nogo-B是Nogo家族中唯一一種在血管中表達(dá)的亞型。NgBR是Nogo-B和血管內(nèi)皮生長因子趨化作用所必需，也是血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移所必需[12]。一些研究表明NgBR在體內(nèi)對(duì)小鼠和斑馬魚的胚胎和血管發(fā)育起關(guān)鍵作用[13-14]。完全缺乏NgBR導(dǎo)致植入前胚胎于胚胎期6.5 d死亡，提示其在動(dòng)物早期胚胎血管發(fā)育中有重要作用[13]。

Rana等人研究顯示敲除小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞特異性NgBR，結(jié)果小鼠胚胎于胚胎期11.5 d死亡，并且具有嚴(yán)重的血管組裝缺陷[15]。從機(jī)制上講NgBR缺失可通過消除絲/蘇氨酸蛋白激酶磷酸化，降低Nogo-B和血管內(nèi)皮生長因子刺激的內(nèi)皮細(xì)胞遷移。

同樣，Park等人利用基因消融技術(shù)敲除小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞NgBR，結(jié)果顯示敲除內(nèi)皮特異性NgBR導(dǎo)致胚外血管卵黃囊和胚胎本身的血管發(fā)育缺陷，導(dǎo)致早期胚胎死亡，其機(jī)制涉及內(nèi)皮細(xì)胞中NgBR的缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖減少并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，以及關(guān)鍵內(nèi)皮蛋白(包括血管內(nèi)皮生長因子受體2，血管上皮鈣粘蛋白)的糖基化缺陷所致。而蛋白質(zhì)N-糖基化對(duì)于胚外和胚胎組織中血管發(fā)育有重要作用，如糖基化的血管內(nèi)皮生長因子受體2調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子受體2運(yùn)輸，信號(hào)傳導(dǎo)，血管重塑和血管生成[16]?？梢奛gBR在胚胎血管發(fā)育過程中的作用不可小覷。

4. 轉(zhuǎn)錄因子SOX7(SPY related high mobility group box 7,SOX7)：SOX基因家族編碼一組轉(zhuǎn)錄因子，其中SOX F亞組像其他SOX因子一樣，具有高遷移率DNA結(jié)合域且能識(shí)別AACAAT共有序列[17]。SOX F亞組包括SOX7，SOX17和SOX18，越來越多的證據(jù)表明他們?cè)谛难馨l(fā)育中具有重要作用[18]。然而，SOX17具有多效功能并調(diào)節(jié)各種過程，包括：胎兒造血干細(xì)胞增殖[19]及心血管發(fā)育期間的動(dòng)脈規(guī)范[20]。SOX18的缺乏導(dǎo)致其作用受限制，引起淋巴管生成的特定缺陷[21]。相比之下，SOX7的功能作用更受廣大研究者的關(guān)注，最近研究發(fā)現(xiàn)在小鼠胚胎血管發(fā)育早期，轉(zhuǎn)錄因子SOX7是血管發(fā)生和血管生成所必需[22]。

在胚胎發(fā)育過程中，第一個(gè)血管通過血管發(fā)生在胚胎外卵黃囊中形成，而血管發(fā)生在中胚層祖細(xì)胞形成血島后開始[23]。血島內(nèi)部的細(xì)胞分化為血細(xì)胞，而外部的細(xì)胞分化成內(nèi)皮前體細(xì)胞(endothelial precursor cell，EPC)，其遷移并締合形成原始血管叢[24]。在胚胎中，EPCs遷移形成內(nèi)皮細(xì)胞和弦，分化成主要的動(dòng)脈和靜脈[25]。SOX7在小鼠胚胎大部分EPC、血液島中表達(dá)[22]。Wat等研究表明Sox7缺失小鼠胚胎的大體形態(tài)學(xué)檢查提示存在潛在的血管缺陷[26],如在胚胎期10.5 d出現(xiàn)血管生成、分支和發(fā)芽缺陷[27]。另外兩個(gè)研究也發(fā)現(xiàn)Sox7完全敲除后胚胎在血管發(fā)生和血管生成方面具有嚴(yán)重缺陷，Sox7完全缺乏導(dǎo)致胚胎期10.5 d的完全滲透性胚胎致死表型，其特征在于嚴(yán)重的生長遲緩以及卵黃囊中沒有大血管[3，18]。由此可見在胚胎發(fā)育早期，轉(zhuǎn)錄因子Sox7在血管形成過程中對(duì)血管發(fā)生和血管生成是至關(guān)重要的。

5. 激活STAT-1蛋白抑制劑(protein inhibitor of activated STAT1,PIAS1)：Pias1是少數(shù)已知的泛素修飾物E3(SUMOylation E3,SUMOE3)連接酶之一。Pias1涉及多種重要的生物過程，包括先天免疫，DNA修復(fù)和表觀遺傳調(diào)控等功能[28-29，30]。

最近Constanzo等人研究發(fā)現(xiàn)Pias1主要表達(dá)于小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞中，在小鼠胚胎發(fā)育中有重要作用，Pias1缺失會(huì)損害小鼠胚胎卵黃囊血管生成，并導(dǎo)致毛細(xì)血管叢形成缺陷[31]。研究也發(fā)現(xiàn)敲除胚胎Pias1以后，小鼠胚胎卵黃囊血管內(nèi)出現(xiàn)顯著細(xì)胞凋亡及紅細(xì)胞損失，大約90%的Pias1敲除后，胚胎在胚胎期10.5 d和12.5 d之間在子宮內(nèi)死亡，幸存的10%可能是其他Pias家族成員Pias3或Pias4或SUMOylation機(jī)制成員如SUMOE3連接酶的補(bǔ)償結(jié)果。有學(xué)者表示由Pias1缺失引起的胚胎紅細(xì)胞生成缺陷最有可能是造成小鼠胚胎致死的原因[31]，因?yàn)榕咛テ?.5 d和12.5 d之間，循環(huán)紅細(xì)胞通過營養(yǎng)輸送和氣體交換來支持胚胎生長及存活[32]，并參與小鼠胚胎卵黃囊血管發(fā)生，促進(jìn)內(nèi)皮重塑和毛細(xì)血管叢的形成[33]。由此可見，在小鼠胚胎發(fā)育過程卵黃囊中的紅細(xì)胞生成和新生血管生成是相互作用的過程。Pias1是小鼠胚胎中卵黃囊紅細(xì)胞生成和血管生成的重要調(diào)節(jié)因子。

三、小結(jié)

綜上所述，在妊娠期良好胚胎血管形成對(duì)于胚胎的發(fā)育是必須的，可使母體-胚胎這兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)保持密切接觸。胚胎血管形成的顯著缺陷導(dǎo)致胚胎發(fā)育不良、畸形甚至死亡。目前，約50%原因不明胚胎停育與血管生成及血管發(fā)生缺陷、減少，血管功能不全、微血管密度數(shù)量異常等所導(dǎo)致胚胎供血不足密切相關(guān)。胚胎停育的發(fā)病率呈現(xiàn)出了逐年升高的趨勢(shì)，是影響育齡期婦女生殖健康及心理健康的重大疾病之一，受到了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和重視，因此，對(duì)血管形成與胚胎發(fā)育關(guān)系的深入研究具有重要的科學(xué)價(jià)值和臨床實(shí)踐價(jià)值。