血管生成调节因子诱导的内皮代谢重编程揭示子痫前期血管功能障碍机制

本研究针对子痫前期(PE)中sFlt-1/PlGF比值升高导致内皮细胞代谢紊乱的核心问题，通过临床队列与体外实验相结合的方法，首次发现琥珀酸和甘氨酸与sFlt-1水平显著正相关，并证实高sFlt-1/PlGF比值通过诱导氧化应激（4-HNE升高）和线粒体备用呼吸容量增加引发内皮代谢重编程。该研究为PE的早期诊断提供了新型生物标志物组合（琥珀酸/甘氨酸），并为靶向代谢通路治疗PE提供了理论依据。

　　

在产科领域，子痫前期(Preeclampsia, PE)始终是困扰临床医生的重大挑战。这种妊娠期特发性高血压疾病影响着全球2%-8%的妊娠人群，以高血压和蛋白尿为主要特征，严重时会出现抽搐（子痫）、肝肾功能损伤甚至母婴死亡。尽管其确切机制尚未完全阐明，但学术界普遍认为胎盘源性抗血管生成因子和促血管生成因子之间的失衡是关键环节。其中，可溶性fms样酪氨酸激酶1(soluble fms-like tyrosine kinase 1, sFlt-1)与胎盘生长因子(Placental Growth Factor, PlGF)的比值(sFlt-1/PlGF)被证明比单一指标更能准确预测PE的发生发展。

值得注意的是，sFlt-1水平通常在PE临床症状出现前4-6周就开始升高，而PlGF水平则同步下降。这种失衡不仅导致血管内皮功能紊乱，还会引起氧化应激和内质网应激等问题。然而，人们对于sFlt-1/PlGF比值如何影响内皮细胞能量代谢和线粒体功能的了解仍然有限。线粒体作为细胞的能量工厂，其功能异常会导致ATP生成减少和活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)增加，这在PE发病机制中扮演着重要角色。胎盘这个高度依赖葡萄糖代谢的器官（消耗母体血糖的30%），其能量代谢紊乱可能通过一系列胎盘源性因子（炎症细胞因子、细胞外囊泡等）进一步加剧内皮功能障碍。

为了解决这一科学问题，由巴西圣保罗州立大学博图卡图生物科学研究所药理学和生物物理学系的Priscila.R. Nunes、Ricardo M. Bruder等研究人员组成的团队开展了一项创新性研究。他们不仅通过临床样本分析PE患者血浆中sFlt-1水平与代谢物之间的相关性，还通过体外实验探索了不同sFlt-1/PlGF比值对内皮细胞功能和代谢的影响，相关成果发表在《Placenta》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：1) 使用酶联免疫吸附测定(ELISA)定量54例PE患者血浆sFlt-1水平；2) 基于核磁共振(NMR)的代谢组学分析血浆代谢谱；3) 体外培养人脐静脉内皮细胞(HUVEC)并施加不同sFlt-1/PlGF比值(1.6、33.3和85.7)干预；4) 通过MTT法和SRB法评估细胞活力和增殖，LDH释放实验检测细胞损伤；5) 使用slot-blot技术分析蛋白质硝化和脂质过氧化(4-HNE和3-硝基酪氨酸)；6) 利用Seahorse XF分析仪实时监测线粒体功能参数。

研究结果方面，临床特征分析显示PE患者队列的平均年龄为28.8±7.1岁，32%为初产妇，中位收缩压和舒张压分别为140 mmHg和80 mmHg，中位24小时蛋白尿量为431 mg，中位血浆sFlt-1水平为9.9 ng/mL。

在血浆代谢物与sFlt-1的相关性分析中，研究发现琥珀酸(r=0.40, p=0.004)和甘氨酸(r=0.33, p=0.02)水平与sFlt-1呈显著正相关，乳酸虽呈现正相关趋势但未达到统计学显著性(r=0.26, p=0.07)，葡萄糖则无显著相关性(r=-0.09, p=0.52)。

体外实验结果显示，sFlt-1/PlGF比值升高诱导了剂量依赖性的内皮细胞损伤和氧化应激。高比值组LDH释放显著增加，表明细胞损伤加剧；4-HNE(4-羟基-2-壬烯醛，脂质过氧化标志物)水平显著升高，而3-硝基酪氨酸(蛋白质硝化标志物)虽有升高趋势但未达显著性。

线粒体功能分析揭示了有趣的代偿机制。虽然基础呼吸、最大呼吸、非线粒体耗氧和ATP生产耦合呼吸均无显著变化，但高sFlt-1/PlGF比值处理组的线粒体备用呼吸容量(Spare Respiratory Capacity, SRC)显著增加，表明线粒体在应激条件下增强了能量代偿能力。质子漏和耦合效率则未发生显著改变。

代谢组学分析提供了最关键的证据。主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)显示高sFlt-1/PlGF比值组与低、中比值组明显分离。变量重要性投影(VIP)分析确定乳酸、琥珀酸、葡萄糖和甘氨酸是区分各组的关键代谢物。具体而言，高比值组表现出乳酸和琥珀酸水平显著升高，葡萄糖水平显著降低，甘氨酸也呈现升高趋势，且这些变化均呈现剂量依赖性。

综合讨论与结论表明，这项研究首次建立了sFlt-1/PlGF比值与内皮细胞代谢重编程之间的 mechanistic 联系。琥珀酸除了作为三羧酸循环中间产物外，还可能作为信号分子在缺氧和炎症状态下积累，激活HIF-1α(缺氧诱导因子1α)等信号通路，促进炎症和血管生成异常。甘氨酸水平升高可能反映谷胱甘肽合成受损和抗氧化防御能力下降，这与PE中的氧化应激状态相一致。葡萄糖摄取增加和乳酸生成增多表明内皮细胞在sFlt-1/PlGF比值升高时发生了向糖酵解的代谢转换，即Warburg效应，即使在有氧条件下也优先选择糖酵解而非氧化磷酸化来产生ATP。

这些发现具有重要的临床意义。琥珀酸和甘氨酸作为sFlt-1水平的相关代谢物，有望成为PE疾病风险分层和进展监测的新型生物标志物组合。针对这些代谢通路的干预策略可能为PE治疗提供新方向，如改善线粒体功能、减轻氧化应激或调节代谢失衡等。尽管研究存在一些局限性（如未同时检测患者PlGF水平、缺乏健康妊娠对照组等），但它无疑为理解PE的代谢基础提供了宝贵见解，为开发新的诊断和治疗方法奠定了坚实基础。