生理性缺氧-复氧模型揭示胎盘ACE2在调控氧化应激中的保护作用及机制

《Journal of Physiology》：Angiotensin-converting enzyme 2 regulates the placental response to repeated hypoxia–reoxygenation insult

本研究通过建立更贴近病理妊娠的生理性重复缺氧-复氧（H/R）体外模型，首次证实重复H/R可导致胎盘血管紧张素转换酶2（ACE2）蛋白表达下调及ACE/ACE2比例失衡，进而加剧氧化应激。研究进一步发现，补充重组人ACE2（rhACE2）能有效抑制NADPH氧化酶（NOX4/NOX5）表达，并增强过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性，提示ACE2在缓解胎盘氧化损伤中具有关键保护作用，为胎儿生长受限（FGR）等妊娠疾病的治疗提供了新靶点。

　　

开发生理相关的重复缺氧-复氧体外模型

本研究成功构建了一种在病理生理学上更贴近宫内缺氧-复氧（H/R）事件的体外模型。与传统模型在不同培养箱间转移样品从而导致非生理性大气氧浓度骤变不同，新模型采用单一培养室，使胎盘绒毛膜外植体在24小时内经历6小时缺氧继以6小时复氧的循环过程。过渡期间的氧浓度变化更为渐进，更好地模拟了因胎盘功能缺陷导致H/R的妊娠宫内环境。

生理性重复H/R改变胎盘ACE与ACE2的平衡

暴露于生理性H/R并未显著改变血管紧张素转换酶（ACE）或ACE2的mRNA表达，但显著增加了ACE的蛋白丰度，同时降低了膜结合ACE2的蛋白水平，导致ACE:ACE2蛋白比率显著升高。此外，无论是非生理性还是生理性HPR模型，均显著降低了培养上清液中的可溶性ACE2（sACE2）水平。在生理性H/R条件下联合使用重组人ACE2（rhACE2）处理，可显著增加上清液中sACE2的活性，但对膜结合ACE2活性无显著影响。

生理性重复H/R增加胎盘活性氧生成酶的表达并可被rhACE2缓解

生理性H/R暴露显著增加了NADPH氧化酶5（NOX5）的mRNA表达和NOX4的蛋白丰度。黄嘌呤脱氢酶（XDH）的mRNA表达也显著上调。重要的是，在生理性H/R期间使用rhACE2处理，可显著降低NOX5的mRNA表达以及NOX4和NOX5的蛋白丰度，但对XDH的表达无显著影响。这表明rhACE2能特异性抑制NADPH氧化酶介导的活性氧（ROS）产生。

生理性重复H/R损伤增加抗氧化剂mRNA表达但耗竭其活性，ACE2替代可部分缓解

生理性H/R显著上调了超氧化物歧化酶1（SOD1）和谷胱甘肽还原酶（GSR）的mRNA表达。然而，总SOD、过氧化氢酶（CAT）和总谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的活性却显著降低，表明存在抗氧化防御系统的功能耗竭。使用rhACE2处理可显著增强暴露于生理性H/R的外植体中CAT和总GPx的活性，但对总SOD活性或大多数抗氧化酶的mRNA表达水平无显著影响。这表明rhACE2主要通过提升关键抗氧化酶的活性来帮助恢复抗氧化能力。

重复H/R改变胎盘Nrf2驱动因子的表达，但不受rhACE2给药影响

生理性H/R显著上调了核因子E2相关因子2（Nrf2，由NFE2L2基因编码）、NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）和血红素加氧酶1（HO-1，由HMOX1基因编码）的mRNA表达，并显著增加了HO-1的蛋白丰度。然而，在生理性H/R条件下联合使用rhACE2处理，对Nrf2、NQO1或HO-1的mRNA表达或蛋白丰度均无显著影响。这表明在重复H/R损伤中，ACE2的保护作用可能不依赖于Nrf2信号通路的调控。

结论

本研究开发的新型生理性重复H/R模型，比传统模型更能反映胎儿生长受限（FGR）等病理妊娠中的胎盘氧化应激状态。研究首次证实重复H/R会导致胎盘ACE2耗竭和ACE/ACE2平衡破坏。更重要的是，补充rhACE2能够通过抑制NADPH氧化酶表达和增强关键抗氧化酶活性来缓解氧化损伤。这揭示了ACE2在胎盘氧化应激调控中的关键保护作用，为开发针对FGR等妊娠并发症的新疗法提供了重要的理论依据和潜在靶点。