胎盘转录组分析揭示子痫前期中BMI依赖性基因表达谱

《Placenta》：Placental transcriptome analysis reveals BMI-dependent gene expression profiles in preeclampsia.

　　

子痫前期（preeclampsia）是一种妊娠特异性疾病，常表现为妊娠后半期新发高血压伴蛋白尿或其他终末器官功能障碍。尽管该病的病因尚未完全明确，但已提出多种机制可能与其临床谱相关。对潜在病理生理过程的深入理解促使研究人员将子痫前期分为不同亚型。最近的组学（omics）研究提出了胎盘和免疫学亚型作为潜在框架，同时强调了母体危险因素是胎盘病理的关键修饰因子。在已确定的危险因素中，母体超重和肥胖是修饰子痫前期发病机制的重要候选因素。除流行病学关联外，基于超重和肥胖女性常见代谢改变的多种机制联系也被提出。然而，尚不清楚母体身体质量指数（BMI）升高的妊娠中发生的子痫前期是否与健康体重女性具有相同的分子通路，或表现出独特的转录特征。在这项探索性分析中，研究人员分析了来自正常血压和子痫前期妊娠的胎盘mRNA数据，并根据母体BMI进行分层，以评估母体BMI是否与子痫前期中观察到的胎盘转录组（transcriptome）谱差异相关。研究人员通过检查疾病组和对照组的胎盘转录组，并明确考虑母体BMI，扩展了先前的工作，从而评估与子痫前期相关的胎盘转录特征是否在不同母体BMI分层中存在差异，以及这些差异如何与先前提出的该疾病亚型相关联。

子痫前期（preeclampsia）是一种妊娠特异性高血压疾病，其病因未完全阐明，但已被划分为不同亚型。母体超重和肥胖是已知的强危险因素，然而不同母体身体质量指数（BMI）分层下，子痫前期的胎盘分子机制是否相同尚不清楚。为探究这一问题，研究人员利用公开的基因表达数据库（Gene Expression Omnibus, GEO）中的GSE75010数据集，该数据集包含157个胎盘样本（经筛选后132个），采用微阵列技术获得mRNA表达谱。研究人员将样本按子痫前期状态和母体BMI（健康体重、超重、肥胖）分为六组，使用线性模型调整慢性高血压、孕产妇年龄和婴儿性别后，通过limma包进行差异表达分析，并采用基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis, GSEA）评估Hallmark基因集。此外，还进行了连续BMI的线性模型交互分析作为敏感性验证。该研究发表于《Placenta》。

**研究背景与问题**：子痫前期是妊娠期特有的全身性疾病，其发病机制涉及胎盘功能障碍、血管生成失衡和免疫炎症反应。尽管已有研究提出免疫相关和胎盘相关的子痫前期亚型，但母体肥胖作为重要修饰因子是否导致不同分子通路尚不清楚。既往研究多将BMI作为协变量调整，未系统比较不同BMI分层下子痫前期的胎盘转录组特征。因此，本研究旨在明确母体BMI是否影响子痫前期相关的胎盘基因表达模式，并探讨这些差异与疾病亚型的关联。

**研究人员开展的研究**：研究人员对GSE75010数据集的132个胎盘样本（排除缺失BMI和低体重样本后）进行分析。样本来源包括正常血压和子痫前期孕妇，按BMI分为健康体重（18.5-24.9）、超重（25.0-29.9）和肥胖（≥30）三组。通过线性模型估计六组均数，并调整慢性高血压、产妇年龄和婴儿性别，获得三个对比：健康体重对比、超重对比和肥胖对比（每个对比为子痫前期 vs 正常血压）。采用limma包进行差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）鉴定，设定假发现率（False Discovery Rate, FDR）<0.05为显著阈值。随后，利用基于t统计量排序的基因列表进行GSEA，评估Hallmark基因集的富集情况。最后，将BMI作为连续变量，纳入交互项进行敏感性分析。

**研究结果**：

**3.1. 受试者特征**：最终纳入132个样本，其中健康体重组68例（子痫前期占38.2%），超重组42例（子痫前期占66.7%），肥胖组23例（子痫前期占52.2%）。各组内子痫前期与正常血压女性的平均BMI相似。子痫前期组中高龄产妇（≥35岁）比例较高（46.3% vs 38.5%），胎儿生长受限（26.9% vs 16.9%）和剖宫产（71.1% vs 64.6%）发生率更高，新生儿重症监护室（Neonatal Intensive Care Unit, NICU）入住率更高（44.8% vs 27.7%）。HELLP综合征（hemolysis, elevated liver enzymes, low platelets）在子痫前期组中占一定比例（20例）。不同对比间慢性高血压和婴儿性别比例存在不平衡。

**3.2. 差异基因表达**：在健康体重对比中鉴定出106个DEGs，超重对比中751个，肥胖对比中589个。已知与子痫前期相关的基因（如FLT1、LEP、HTRA4、FSTL3）在所有对比中均差异表达，但SERPINA3在肥胖对比中表现出最大的log₂倍数变化（logFC约3.0，即子痫前期组表达约为正常组的8倍），而健康体重和超重对比中变化较小。通过2000次bootstrap重抽样验证，SERPINA3在>99%的重抽样数据中仍显著上调，显示该信号稳健。

**3.3. 基因集富集分析**：所有三个对比均显著富集缺氧相关过程和糖酵解基因集，并一致下调氧化磷酸化和活性氧相关基因。然而，健康体重与肥胖对比在富集方向和类型上差异显著：健康体重对比中多数上调基因集为免疫相关通路；肥胖对比中多数下调基因集涉及细胞周期进展和细胞发育；超重对比呈中间模式。值得注意的是，凋亡、胆固醇稳态和上皮间充质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）基因集在肥胖和健康体重对比中呈现相反的调控方向。

**3.4. 母体BMI的线性建模**：将BMI作为连续变量分析时，结果与分类对比一致。仅胰腺β细胞功能相关基因集显著上调，30个基因集显著下调，支持了主要分析中凋亡、胆固醇稳态和EMT通路在不同BMI分层间的差异调控。

**讨论与结论**：讨论部分指出，SERPINA3在肥胖子痫前期中的过表达最为突出，该基因编码一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，参与炎症、应激信号和抗凋亡功能。既往研究显示缺氧可上调SERPINA3，并导致滋养细胞黏附异常和凋亡延迟，从而影响子宫螺旋动脉重塑。调整胎儿生长受限后，SERPINA3的效应量仅轻微减弱（logFC从3.0降至2.7），提示其过表达与肥胖子痫前期的关联可能独立于胎儿生长受限。胆固醇稳态相关基因的协调差异表达得到先前证据支持，如SREBF2和HMGCS1在肥胖子痫前期中下调，ACAT2亦然。这些结果与高脂饮食诱导的子痫前期小鼠模型一致，并关联到母体血脂异常与子痫前期风险。此外，健康体重子痫前期以免疫通路激活为主，而肥胖子痫前期以细胞分裂和生长通路受抑制为特征，提示免疫和胎盘/母体亚型在BMI分层中差异分布。研究结论为：**在根据母体BMI分层后，患有和不患有子痫前期的女性中观察到独特的胎盘基因表达模式。分子谱的差异支持子痫前期亚型，其特征在于发病机制的异质性，特别是与免疫亚型和受胎盘或母体因素影响的亚型一致。虽然不暗示因果关系，但希望这一探索性分析能促进在不同人群中继续探索病理生理亚型以及这些亚型如何受母体危险因素影响。对这种现象的异质性更好的理解对于未来子痫前期发病机制的研究具有重要意义，并支持精准健康方法在生物标志物发现和治疗干预中的应用。** 该研究为探索性分析，需在独立队列和蛋白水平验证。局限性包括微阵列技术灵敏度有限、细胞类型异质性、未测量混杂因素（如糖尿病患病率）以及样本群体富集高血压妊娠，可能影响外推性。