血管功能异常诱导的PE转基因模型
肾素血管紧张素系统(renin angiotensin system,RAS)的激活与PE的发病相关,其中,血管紧张素(angiotensin,Ang)Ⅱ是重要的活性成分。啮齿类动物和人类的RAS系统不会发生相互作用。早在1996年,有研究者将人源血管紧张素原转基因(hAG+/+)雌鼠与人源肾素转基因(hRN+/+)雄鼠交配,发现模型孕鼠胎盘分泌的活性人源肾素能在其体内与人源血管紧张素原反应,诱导Ang Ⅱ的产生和血压升高,因此,该模型被命名为妊娠相关的高血压(pregnancy‑associated hypertension,PAH)小鼠模型[17‑18]。PAH 鼠交配之后,模型小鼠在孕13 d由于胎盘释放肾素,产生Ang Ⅱ并导致其血压增高,分娩后血压恢复正常。病理检查显示,孕鼠肾小球均匀增大,伴尿蛋白排泄增加、心肌肥大、胎盘坏死和水肿等表型[17,19]。Denney等[20]发现,PAH 鼠血浆、胎盘和肾组织中sFLT1水平均明显增高,肾VEGF阳性染色明显增多;但该模型中实验组妊娠后期未见血压上升,这可能与建模时雄鼠hRN+/+转基因在X染色体上,仅雌性胎鼠的胎盘释放人源肾素至母体内不足以引起高血压有关。大鼠同样可以成功构建PAH模型,呈现类似的PE样表现,妊娠晚期血压升高、蛋白尿、外周血中sFLT1和血管加压素水平升高,外周血中可检出AngⅡ受体1的抗体(agonistic autoantibodies to the Ang Ⅱ AT1 receptor,AT1AA),可见肾小球内皮改变和FGR[21‑23]。研究还发现,模型鼠产后心脏有持续的结构重塑和功能改变,提示,PAH模型可用于探索PE对母体远期心血管风险的影响及治疗[22]。
泛素连接酶4(ankyrin repeat and SOCS box‑containing 4,ASB4)是细胞因子信号抑制子(suppressors of cytokine signaling,SOCS)超家族成员,在发育早期的胎盘中高表达[24]。ASB4敲除的胎盘表现为血管发育不成熟。为阐明ASB4是否通过影响内皮分化调节血管发育,研究人员构建了全身敲除的Asb4‑/‑小鼠互配,证实了ASB4通过降解DNA结合抑制因子2(inhibitor of DNA binding 2,ID2)介导了胎盘血管的分化,同时还发现,模型鼠孕14 d开始到分娩前有高血压和蛋白尿[25]。该小鼠模型提供了PE与早期血管发育研究的新方向,但详细机制仍需进一步探究。
STOX1 基因是与PE 发病相关的父源印记基因[26]。Ducat等[27]构建了高表达STOX1的转基因雄鼠和野生型雌鼠交配后,孕鼠呈现严重的PE表现,包括高血压、蛋白尿、sENG和sFLT1表达水平升高,以及肾损伤等。对此种妊娠小鼠进行内皮细胞转录组测序发现,其内皮基因表达谱与PE 孕妇血浆孵育72 h 后的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)基因表达谱有极大的相似性。该模型鼠与野生型雌鼠交配后,可使原本不易患病的野生型雌鼠发生心血管损伤,支持了PE是胎盘源性因素靶向损伤全身内皮的假说。
血管紧张素受体(angiotensin type 1 receptor,AT1R)和缓激肽受体(bradykinin 2 receptor,B2R)是在血管收缩过程中介导相反功能的两种G蛋白偶联受体。有报道显示,PE孕妇胎盘组织和血管平滑肌中AT1R/B2R异源二聚蛋白复合物AT1B2水平升高[28]。Quitterer等[29]构建了平滑肌特异性高表达AT1R 和B2R 的双转基因小鼠模型,并证明了AT1R和B2R主要以异源二聚体的形式在体内发挥作用,且以独特的方式激活G蛋白偶联受体信号通路。与野生型和单转基因小鼠相比,双转基因小鼠在孕18 d时血压明显增高,出现蛋白尿、血小板减少、FGR、胚胎吸收数增多、血循环中sFLT1高表达、内皮素1水平增加,以及典型的肾小球损伤表现(肾小球内皮细胞增生,肾小球鲍曼毛细血管间隙狭窄或闭塞),较完整地呈现出人类PE的表现。同时,研究者还将野生型胚胎移植到双转基因母鼠体内,发现仍可以重现以上PE的典型表现,然而将转基因鼠的胚胎移植入野生型母鼠体内却未能引起明显的PE样表现。该模型证明,与胎盘源性PE相反,完全母源性因素也可诱发PE。这可以解释PE孕妇胎盘娩出后,未来整个生命周期中心血管事件的发生率增加的原因。