劉和澤，戴永國，劉可欣，汪 暉

（1.武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系，湖北 武漢 430071；2.發(fā)育源性疾病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430071）

流行病學(xué)調(diào)查和動物實(shí)驗(yàn)表明，腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensin system，RAS）參與個體發(fā)育，其改變可引起多種疾病易感。本文將從各組織臟器RAS在胎兒發(fā)育過程中的變化及調(diào)控等方面進(jìn)行綜述，旨在闡明胎兒時(shí)期RAS功能改變在胎源性疾病發(fā)生發(fā)展中的重要地位。

1 RAS的組成及其功能

RAS在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一種激素系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)控制血壓和調(diào)節(jié)水電解質(zhì)平衡。RAS主要由腎素、血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）、Ang（1-7）、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）、ACE2、血管緊張素受體（angiotensin receptor，ATR）和Mas受體（Mas receptor，MasR）等組成。RAS作用途徑可分為經(jīng)典和非經(jīng)典途徑，經(jīng)典途徑通過ACE-AngⅡ-ATR軸發(fā)揮作用，而非經(jīng)典途徑則通過ACE2-Ang（1-7）-MasR軸發(fā)揮作用。在經(jīng)典途徑中，成年時(shí)期AngⅡ的生物學(xué)作用主要是由AT1R所介導(dǎo)，ACE-AngⅡ-AT1R軸改變會導(dǎo)致血管平滑肌舒縮異常、醛固酮分泌增加和腎小管鈉離子過度重吸收等一系列病理生理學(xué)變化。此外，AT1R的激活還會刺激炎癥、血栓及纖維化發(fā)生。非經(jīng)典途徑中，Ang（1-7）主要通過MasR拮抗AngⅡ的生物學(xué)作用，對機(jī)體起到保護(hù)作用。

2 妊娠期不良環(huán)境所致RAS功能改變與多臟器發(fā)育毒性

RAS各組分在胎兒發(fā)育時(shí)期開始表達(dá)，但其在不同物種的臟器表達(dá)與分布有所不同（表1）。在人類和大鼠中，ACE，AT1R，AT2R和ACE2等組分伴隨著胎兒發(fā)育的不同時(shí)期在胎盤中表達(dá)，而MasR僅在胎大鼠部分臟器中有表達(dá)。RAS各組分雖然在各臟器中的表達(dá)分布有所不同，但對于維持胎兒各臟器正常生長發(fā)育起著重要作用。系列研究表明，妊娠期不良環(huán)境因素（如營養(yǎng)不良、母體缺氧、乙醇、尼古丁和糖皮質(zhì)激素暴露）均可致母體-胎盤及胎兒各臟器RAS表達(dá)及功能的改變，進(jìn)而引起胎兒多臟器發(fā)育毒性。

2.1 母體-胎盤RAS功能改變

妊娠期，孕婦卵巢、胎盤和蛻膜等分泌激素使母體雌激素水平升高。激素水平的改變可激活母體循環(huán)RAS，進(jìn)而調(diào)節(jié)母體水鹽平衡［10］。子癇前期，胎盤RAS激活，RAS組分蛋白由胎盤釋放入母體循環(huán)系統(tǒng)，破壞母體循環(huán)RAS穩(wěn)態(tài)平衡［11］。妊娠期子癇與母體-胎盤RAS功能改變的具體機(jī)制及影響因素可參考LUMBERS等［12］的綜述。

RAS各組分廣泛分布于胎盤中。AT1R位于胎盤絨毛滋養(yǎng)層細(xì)胞，AngⅡ和AT1R相互作用會刺激細(xì)胞增殖，并通過增加轉(zhuǎn)化生長因子及纖溶酶原激活物抑制劑的表達(dá)，降低滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲。妊娠早期，胎盤合體滋養(yǎng)層細(xì)胞中的ACE2調(diào)節(jié)Ang（1-7）釋放入母體循環(huán)系統(tǒng)，促進(jìn)母體血管舒張。因此，胎盤RAS對于胎盤細(xì)胞增殖、滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲及母體循環(huán)系統(tǒng)都具有重要意義。

表1 RAS各組分在發(fā)育中的人和大鼠胎兒組織器官中的表達(dá)和分布

先兆子癇孕婦胎盤血管緊張素原（angiotensinogen，AGT）、ACE2和AT1R mRNA水平和Ang（1-7）含量降低，而AngⅡ含量升高。胎盤RAS與血管活性肽之間失衡，導(dǎo)致胎盤血液灌流量及胎兒營養(yǎng)攝入減少，造成妊娠期發(fā)育遲緩（intrauterine growth retardation，IUGR）［13］。低氧環(huán)境下，胎盤HTR-8/Svneo細(xì)胞中AT1R高表達(dá)，并且胎盤ACE-AngⅡ-ATR軸介導(dǎo)了血管內(nèi)皮生長因子、纖維蛋白溶酶原激活物抑制劑Ⅰ及血管生成素2/1上調(diào)所致的血管增生［14］。胎盤暴露于顆粒物后，AngⅡ含量降低而AT1R表達(dá)增加。RAS表達(dá)改變可能介導(dǎo)了滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲及胎盤血管生成受損，造成胎兒營養(yǎng)攝入減少及IUGR率增加［15］。妊娠期地塞米松暴露可致胎盤ACE2表達(dá)和Ang（1-7）含量降低，而MasR表達(dá)增加［16］。妊娠期蛋白攝食限制可致胎盤AngⅡ含量及AT1R表達(dá)增加，ACE2表達(dá)及Ang（1-7）含量降低。這種變化具有性別差異并隨妊娠期增加有程度上的不同，可能對成人高血壓的性別特異性胎盤編程具有重要意義［17］。妊娠期高鹽飲食可致胎盤AngⅡ含量降低，并激活A(yù)T1R引起細(xì)胞肥大［18］，因此推測高鹽飲食下AT1R的激活是胎盤重量增加的原因。綜上，妊娠期不良環(huán)境會影響母體-胎盤RAS的表達(dá)與功能。

2.2 胎兒各組織臟器RAS功能改變

妊娠期不良環(huán)境不僅改變母體-胎盤RAS，還會影響胎兒各組織臟器RAS表達(dá)及功能。這種改變可致胎兒各臟器發(fā)育毒性，進(jìn)而危害子代健康。

2.2.1 胎兒腎RAS功能改變與腎發(fā)育毒性

胎兒腎局部RAS對于腎發(fā)育及出生后腎臟功能具有重要的調(diào)控作用。妊娠期時(shí)期，AngⅡ與ATR結(jié)合后誘導(dǎo)腎發(fā)育基因的表達(dá)，從而促進(jìn)腎發(fā)育。如AngⅡ與AT2R結(jié)合后，可上調(diào)配對盒基因（paired box gene，Pax2）或下調(diào)骨形態(tài)蛋白4（bone morphogenetic protein 4，BMP4）的表達(dá)，從而激活膠質(zhì)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glial-cell-line-derived neurotrophic factor，GDNF）/c-Ret受體酪氨酸激酶（c-Ret tyrosine kinase receptor，c-Ret）通路；同時(shí)，AngⅡ也可與AT1R結(jié)合，抑制Sprouty1的表達(dá)，同時(shí)活化表皮生長因子RTK、c-Ret等酪氨酸激酶受體蛋白，繼而激活GDNF/c-Ret通路的下游，發(fā)揮對腎發(fā)育的調(diào)節(jié)作用［19］。

妊娠期維生素D缺乏會導(dǎo)致胎大鼠腎的腎素水平升高，該影響可持續(xù)至成年，導(dǎo)致子代腎功能不全［20］，這可能與維生素D能夠抑制cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白進(jìn)而抑制腎素表達(dá)有關(guān)。妊娠期鄰苯二甲酸二酯暴露會降低新生子代腎腎素和AngⅡ水平，并下調(diào)RAS下游形態(tài)分化基因，如GDNF和Pax2，進(jìn)而抑制腎發(fā)育［21］。妊娠期咖啡因暴露會降低胎腎AT2R的表達(dá)，并伴有下游GDNF通路抑制，導(dǎo)致胎腎發(fā)育遲緩［22］。妊娠期乙醇暴露通過抑制AT2R基因啟動區(qū)中H3K27ac的表達(dá)引起AT2R的低表達(dá)編程，并協(xié)同抑制ACE2-Ang（1-7）-MasR軸的表達(dá)，最終導(dǎo)致成年子代大鼠腎發(fā)育遲緩和腎病綜合征的發(fā)生［7］。因此，妊娠期不良環(huán)境下胎兒腎RAS改變會影響胎兒腎發(fā)育，導(dǎo)致成年腎疾病易感。

2.2.2 胎兒心RAS功能改變與心臟發(fā)育毒性

RAS各組分在心血管系統(tǒng)中廣泛分布。妊娠第25天，胎兒心肌細(xì)胞中即可檢測到腎素、AT1R和AT2R［2］。AT1R基因敲除小鼠心臟收縮壓下降［23］；AGT及AT2R基因敲除小鼠出現(xiàn)心肌細(xì)胞萎縮［24］，提示經(jīng)典RAS途徑參與心臟發(fā)育。ACE2-Ang（1-7）-MasR軸同樣在心臟發(fā)育過程中具有重要作用，ACE2低表達(dá)可促進(jìn)冠狀動脈重構(gòu)，并造成心肌肥厚。

妊娠期高鹽飲食可增加胎大鼠心臟AngⅡ含量及AT1R表達(dá)，導(dǎo)致成年子代心肌纖維化及高血壓［25］。地塞米松處理胎鼠心臟48 h，其AT2R表達(dá)降低［26］，并且心肌細(xì)胞生長及分化被抑制。AngⅡ注入胎羊心臟會導(dǎo)致心肌細(xì)胞肥大、心臟質(zhì)量和收縮負(fù)荷均增加［27］。ATR抑制劑氯沙坦處理胎羊心臟，ERK，JNK，P38和 Akt被激活，而末端激酶MAPK表達(dá)未發(fā)生改變，推測AngⅡ通過增加心臟負(fù)荷影響心功能，而非ATR介導(dǎo)的直接作用［28］。妊娠期營養(yǎng)不良小鼠子代出生后16周，左心室AngⅡ和內(nèi)皮素-1水平升高，并伴有心臟擴(kuò)大及心肌細(xì)胞肥大［29］。以上可知，妊娠期不良環(huán)境下胎兒心臟RAS改變，與胎兒心臟發(fā)育毒性及成年心臟疾病密切相關(guān)。

2.2.3 胎兒肺RAS功能改變與肺發(fā)育毒性

腎素、ACE、AT1R和AT2R在胎大鼠肺發(fā)育的早期階段均有表達(dá)。AngⅡ通過P44/42和Akt磷酸化對AT1R介導(dǎo)的肺分支具有刺激作用［8］。鑒于RAS組分主要表達(dá)于胎肺上皮細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞及血管細(xì)胞，推測RAS可能參與了肺發(fā)育的2個過程：氣道及脈管發(fā)育［30］。

妊娠期低氧血癥可致胎小鼠肺腎素水平升高，ACE表達(dá)降低而ACE2表達(dá)增加［31］。妊娠期暴露于超細(xì)顆粒可致成年子代小鼠肺組織ACE及AT1R表達(dá)增加，并伴有血壓升高［32］。妊娠期高鹽飲食可致成年子代大鼠肺組織ACE mRNA表達(dá)降低［33］。妊娠期卡托普利暴露可致新生子代大鼠ACE表達(dá)降低，肺泡形成受損［34］。提示，RAS參與了妊娠期不良環(huán)境暴露下胎肺發(fā)育毒性的發(fā)生。

2.2.4 胎兒胰腺RAS功能改變與胰腺發(fā)育毒性

胰腺中也存在RAS。胎兒時(shí)期，AT2R在胰腺β細(xì)胞發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)表達(dá)顯著增加，隨后即降低至無法檢測到的水平。AT2R拮抗后胰腺β細(xì)胞數(shù)量減少，而胰腺α細(xì)胞數(shù)量增加［35］，表明AT2R激活可促祖細(xì)胞向胰腺β細(xì)胞分化。ACE2-Ang（1-7）-MasR軸在胎兒時(shí)期胰腺發(fā)育的各個階段均有表達(dá)，它可能介導(dǎo)活性氧的生成，進(jìn)一步激活MAPK誘導(dǎo)胰腺細(xì)胞的分化［36］。但尚不能確定胰腺中是否存在完整的RAS［1］。

妊娠期蛋白攝食限制可致胎兒低出生體質(zhì)量，并以性別特異性方式影響子代胰腺中RAS各組分的表達(dá)［37］。妊娠期蛋白攝食限制，雌性及雄性子代小鼠胰腺組織AGT、腎素和ACE表達(dá)及AngⅡ含量均增加，而雄性子代小鼠胰腺組織ACE2及AT2R表達(dá)升高。最終，僅ACE2及AT2R表達(dá)未發(fā)生改變的雌性小鼠發(fā)展為高血糖。其機(jī)制目前尚未闡明。

2.2.5 胎兒肝RAS功能改變與肝發(fā)育毒性

肝是AGT的產(chǎn)生場所。胎兒時(shí)期即可在肝中檢測到AGT和AT1R mRNA表達(dá)［2］。與胎兒及新生兒相比，成年小鼠肝中AT1R表達(dá)較低，而AT2R表達(dá)較高，表明AT1R參與胎肝發(fā)育而AT2R主要調(diào)節(jié)成人肝功能［38］。

妊娠期蛋白攝食限制的胎肝AGT mRNA表達(dá)增加而蛋白表達(dá)降低［39］，子代出生1周后，肝AGT和AT1R mRNA表達(dá)增加；出生后12周，肝AGT和AT1R mRNA表達(dá)恢復(fù)正常［40］，表明營養(yǎng)成分會影響肝RAS表達(dá)，而機(jī)體出生后可代償性恢復(fù)其表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期地塞米松暴露雄性胎大鼠ACE2-Ang（1-7）-MasR軸被抑制，肝脂質(zhì)合成功能增強(qiáng)而氧化功能減弱。這種改變由miRNA-122/YY1參與編程并延續(xù)至出生后，導(dǎo)致成年子代非酒精性脂肪肝病易感（待發(fā)表文章）。因此，妊娠期不良環(huán)境下胎肝RAS的改變與肝脂質(zhì)代謝功能密切相關(guān)。

2.2.6 胎兒骨RAS功能改變與骨發(fā)育毒性

RAS可調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC）向成骨細(xì)胞的分化及骨的骨化。研究發(fā)現(xiàn)，新生大鼠顱蓋骨的成骨細(xì)胞，AngⅡ通過下調(diào)骨鈣素水平及抑制堿性磷酸酶活性，減少骨的礦化結(jié)節(jié)數(shù)及礦化總面積，降低細(xì)胞內(nèi)及間充質(zhì)層的鈣含量［41］。同時(shí)，AngⅡ能夠提高新生大鼠顱蓋骨成骨細(xì)胞中DNA的合成速率，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖。

妊娠期咖啡因暴露可致胎大鼠股骨ACE表達(dá)及AngⅡ含量增加，而局部RAS激活抑制了BMSC的成骨分化，胎鼠體長及骨礦物質(zhì)含量減少，導(dǎo)致骨骼生長遲緩和成人骨量減少［42］。妊娠期地塞米松暴露可致胎大鼠骨組織ACE表達(dá)及AngⅡ含量增加，使F1代成骨分化抑制；并且骨組織中經(jīng)典RAS通路由F1代持續(xù)激活至F2代，進(jìn)而抑制F2代成骨分化［43］。因此，妊娠期不良環(huán)境下胎兒骨RAS的改變，對骨發(fā)育有重要影響。

3 表觀遺傳修飾異常與子代RAS編程改變

表觀遺傳修飾是指DNA序列不發(fā)生改變而基因表達(dá)發(fā)生可遺傳性改變。表觀遺傳修飾主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾及miRNA。孕期不良環(huán)境所致子代各臟器RAS的改變受到表觀遺傳修飾的調(diào)節(jié)（表2）。妊娠期高鹽飲食可使胎大鼠心臟AT1R mRNA表達(dá)增加，與其啟動子區(qū)CpG島低甲基化有關(guān)［26］。妊娠期低蛋白飲食小鼠子代腦組織中ACE基因表達(dá)上調(diào)，與該基因啟動子區(qū)CpG島低甲基化有關(guān)［44］。妊娠期地塞米松暴露胎大鼠骨組織可通過激活糖皮質(zhì)激素受體，招募C/EBPα和p300，導(dǎo)致ACE基因啟動子區(qū)H3K27ac水平升高，從而促進(jìn)ACE表達(dá)［43］。提示妊娠期不良環(huán)境可致子代RAS相關(guān)基因表觀遺傳修飾異常，從而影響RAS的表達(dá)及功能，最終導(dǎo)致胎源性疾病的發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，妊娠期不良環(huán)境可致母體-胎盤及子代各臟器RAS表達(dá)及功能異常，造成子代發(fā)育毒性，并增加成年子代慢性疾病易感的風(fēng)險(xiǎn)。盡管許多藥物在控制高血壓方面療效顯著，如ATR拮抗劑等，但妊娠期應(yīng)禁止使用直接作用于RAS的藥物。這些藥物與胎兒及新生兒損傷有關(guān)，包括低血壓、無尿、可逆性或不可逆性腎衰竭甚至死亡。妊娠期不良環(huán)境可致RAS功能改變開展RAS非經(jīng)典通路機(jī)制探索，為胎源性疾病的預(yù)防與治療提供更多精確的分子靶標(biāo)。

表2 妊娠期不良環(huán)境暴露與子代RAS編程改變