TET1通过调控ODC1启动子甲基化影响滋养细胞功能在先兆子痫中的作用机制

《Scientific Reports》：TET1 modulates trophoblast function by regulation of ODC1 in preeclampsia

本研究针对先兆子痫(PE)发病机制不清的难题，揭示了DNA羟甲基化酶TET1通过调控鸟氨酸脱羧酶(ODC1)表达影响滋养细胞功能的新机制。研究人员发现PE患者胎盘组织中TET1表达上调而5-mC水平降低，通过RNA-seq和ChIP-seq分析鉴定ODC1为TET1下游靶点，证实TET1通过结合ODC1启动子降低其甲基化水平从而促进表达。该研究为PE的早期诊断和干预提供了新的潜在靶点。

　　

在产科领域，先兆子痫(Preeclampsia, PE)始终是一个令人困扰的医学难题。这种妊娠特异性疾病以妊娠20周后新发的高血压和蛋白尿为特征，全球约有2-8%的孕妇受到影响，严重威胁母婴健康。尽管医学技术不断进步，但胎盘娩出仍是目前唯一的治疗方法，这给母婴健康带来显著风险。更令人担忧的是，PE的发病机制至今尚未完全阐明，成为围产医学领域的重大挑战。

近年来，表观遗传学修饰特别是DNA甲基化和羟甲基化在PE发生发展中的作用逐渐受到关注。DNA甲基化是一种重要的表观遗传机制，研究发现PE患者胎盘特定基因组区域的DNA甲基化模式存在异常改变。其中，TET1（ten-eleven translocation methylcytosine dioxygenase 1）作为关键的DNA去甲基化酶，能够将5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5-mC)转化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5-hmC)，从而启动DNA去甲基化过程。虽然TET1在肿瘤中的作用已被广泛研究，但它在PE中的具体功能仍待深入探索。

与此同时，多胺代谢异常也被认为与PE的发生相关。鸟氨酸脱羧酶(ornithine decarboxylase, ODC1)作为多胺生物合成途径中的限速酶，在维持细胞内多胺稳态中起关键作用。研究表明，妊娠34周时PE的发生率与多胺代谢呈正相关，血浆中多胺代谢物N1,N12-二乙酰精胺(DiAcSpm)水平升高与PE发生风险相关。然而，TET1与ODC1这两个看似不相关的因素之间是否存在内在联系，它们在PE发病过程中如何相互作用，这些问题都有待解答。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，范超、康燕等研究人员深入探讨了TET1通过调控ODC1在PE发生中的作用机制。研究团队收集了12例重度早发性PE患者和12例健康孕妇的胎盘组织样本，并利用人胎盘滋养细胞系HTR8/SVneo建立了H₂O₂诱导的氧化应激模型。通过小干扰RNA(siRNA)技术敲低TET1和ODC1表达，结合RNA测序(RNA-seq)和染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)数据分析，筛选TET1的潜在下游靶基因。此外，研究还采用CUT&RUN技术和双荧光素酶报告基因实验验证TET1与ODC1启动子的结合情况，并通过L-NAME诱导建立PE小鼠模型，在体内验证研究结果。

主要技术方法

本研究采用临床样本分析（12例PE患者和12例健康对照的胎盘组织）、细胞模型（HTR8/SVneo细胞H₂O₂氧化应激模型）和动物模型（L-NAME诱导的PE小鼠模型）相结合的研究策略。关键技术包括：Western blotting检测蛋白表达，RT-qPCR分析基因转录水平，ELISA检测全基因组DNA甲基化(5-mC)水平，CCK-8法评估细胞增殖，伤口愈合和Transwell实验分析细胞迁移和侵袭能力，RNA-seq筛选差异表达基因，CUT&RUN分析蛋白质-DNA相互作用，双荧光素酶报告基因系统检测启动子活性。

PE胎盘组织中DNA甲基化水平降低且TET1表达增加

研究团队首先检测了PE患者胎盘组织中的全基因组DNA甲基化水平，发现5-mC水平显著低于正常对照组，提示DNA低甲基化可能参与PE发病。进一步分析DNA甲基化相关酶的表达发现，TET1在PE胎盘组织中的mRNA和蛋白表达均显著上调。在HTR8/SVneo细胞的H₂O₂氧化应激模型中，同样观察到5-mC水平降低和TET1表达上调，这与临床样本结果一致。

下调TET1减轻H₂O₂诱导的HTR8/SVneo细胞功能损伤

为探究TET1在PE中的功能，研究人员通过siRNA敲低HTR8/SVneo细胞中TET1的表达。结果显示，抑制TET1活性导致DNA甲基化水平升高。在H₂O₂处理条件下，TET1敲低部分恢复了细胞的增殖、迁移和侵袭能力，表明TET1的上调参与介导了氧化应激诱导的滋养细胞功能损伤。

ODC1是HTR8/SVneo细胞中TET1的下游靶标

为阐明TET1调控滋养细胞功能的分子机制，研究人员对TET1敲低的滋养细胞进行RNA测序分析。与对照组相比，TET1敲低后709个基因下调，629个基因上调。基因本体(GO)分析显示，TET1沉默显著影响滋养细胞的多个生物学过程，包括血管生成、细胞连接组装、细胞粘附和DNA结合。通过将RNA-seq数据与Cistrome DB数据库中TET1的CHIP-seq数据进行比较，鉴定出11个共同基因，其中ODC1因表达水平最低且ChIP-seq评分较高而被选为后续分析对象。Western blot验证证实TET1敲低后ODC1表达显著下调。

抑制ODC1恢复H₂O₂诱导的HTR8/SVneo细胞功能损伤

研究发现ODC1在PE胎盘组织和H₂O₂处理的HTR8/SVneo细胞中表达均显著上调。在HTR8/SVneo细胞中敲低ODC1后，H₂O₂诱导的细胞迁移和侵袭能力损伤得到部分恢复，这与TET1敲低的效果相似，表明ODC1参与TET1介导的滋养细胞功能障碍。

TET1结合ODC1启动子增强其表达

研究人员进一步探讨了TET1调控ODC1的机制。通过ChIPBase数据库分析发现，TET1与ODC1在胎盘和滋养细胞中表达呈强正相关。Cistrome DB数据库分析鉴定出ODC1基因启动子区域存在两个显著峰（peak4512和peak4513）。CUT&RUN分析显示，TET1过表达导致六个靶位点富集显著增加，同时位点4的5-mC抗体富集减少，表明启动子5-mC水平降低。双荧光素酶报告基因实验证实，peak4512和peak4513均具有启动子活性，且TET1过表达可增强其活性。

PE小鼠胎盘组织中Tet1和Odc1表达水平增加

在L-NAME诱导的PE小鼠模型中，与对照组相比，L-NAME组胎儿和胎盘重量显著降低，胚胎吸收率增加。PE小鼠胎盘中5-mC水平降低，Tet1和Odc1的mRNA和蛋白表达水平均显著上调，这与人类PE胎盘组织和细胞模型中的发现一致。

研究结论与意义

本研究系统阐述了TET1介导的DNA羟甲基化在PE发生中的作用机制。研究发现PE胎盘组织中存在全基因组DNA低甲基化，且TET1表达显著上调。在氧化应激条件下，TET1通过直接结合ODC1基因启动子区域，降低其甲基化水平，从而增强ODC1表达。ODC1作为多胺生物合成的关键酶，其异常表达导致滋养细胞侵袭和迁移功能受损，最终参与PE的发病过程。

该研究的创新点在于首次揭示了TET1与ODC1之间的表观遗传调控关系，将表观遗传修饰与代谢调控联系起来，为理解PE的发病机制提供了新的视角。研究结果表明，TET1-ODC1轴可能成为PE早期诊断和干预的潜在靶点。然而，研究也存在一定局限性，如L-NAME诱导的PE小鼠模型不能完全模拟人类PE复杂的病因，TET1与ODC1之间的因果关系仍需在更精确的遗传或生理动物模型中进一步验证。

总之，这项研究不仅深化了对PE表观遗传机制的理解，而且为开发新的诊断和治疗策略提供了重要理论基础。未来研究可进一步探索TET1-ODC1通路在PE不同亚型中的作用，以及将其作为治疗靶点的可行性，为改善PE患者预后提供新的思路。