胎盘内质网应激在LPS诱发胎儿宫内生长受限中的作用

In previous study, our results showed that the levels of TNF-α and IL-8 in maternal sera were higher in intra-uterine growth restriction (IUGR) cases than those of controls. This study will analyze the relationship between maternal exposure to lipopolysaccharide (LPS) during pregnancy and IUGR in a large community-based China-Anhui Birth Cohort (C-ABC). The IUGR mouse model was established by administration of LPS. We will further investigate the effects of LPS on placental ER stress and unfolded protein response (UPR). To clarify the effect of placental ER stress on LPS-induced IUGR in mice, we will observe whether inhibition of placental ER stress via Bip overexpression and phenylbutyric acid (PBA), a chemical ER chaperone, protects against LPS-induced IUGR in mice. To clarify the molecular mechanisms of placental ER stress mediated the role of LPS-induced IUGR, this study will observe whether inhibition of placental ER stress protects against LPS-induced placental impairment. Finally, By using a nested case-control design, we will further proved the role of placental ER stress on LPS-induced IUGR. This work will provide a theoretic basis for clarifying the molecular mechanisms in inflammation-induced IUGR and making its prevention and control measures.

课题组前期研究发现，宫内生长受限儿母体孕期血清炎性因子水平明显高于对照组。本课题拟在前期建立中国-安徽出生队列（C-ABC）基础上，检测合肥3658对单胎母婴队列母体孕期血清LPS水平，分析孕期LPS暴露与宫内生长受限的关联。用LPS构建宫内生长受限小鼠模型，研究LPS对胎盘内质网应激不同信号的调控作用；用Bip过表达和内质网化学分子伴侣抑制LPS引起的胎盘内质网应激；观察抑制胎盘内质网应激能否保护LPS引起的宫内生长受限，阐明胎盘内质网应激在LPS诱发宫内生长受限中的作用；观察抑制胎盘内质网应激能否对抗LPS引起的小鼠胎盘发育受损和功能障碍，阐明胎盘内质网应激介导LPS诱发宫内生长受限的分子机理。采用巢式病例-对照方法，对比宫内生长受限儿和正常对照儿胎盘内质网应激相关蛋白表达水平，在人体验证胎盘内质网应激在LPS诱发宫内生长受限中的作用。本课题为阐明炎症诱发宫内生长受限的机理提供新线索。

前期研究发现孕期暴露细菌脂多糖（LPS）诱发宫内生长受限（IUGR），但机制尚不清楚，本课题研究发现：1) 孕期LPS处理升高小鼠胎盘Bip、p-IRE1α、p-eIF2α、CHOP和核ATF6α蛋白水平。LPS处理后胎盘滋养细胞JEG-3的Bip蛋白水平虽无明显差异，但p-IRE1α、p-eIF2α和核ATF6α蛋白水平显著升高。提示LPS可启动胎盘内质网应激。2）LPS处理后，胎盘均重显著降低，胎盘叶酸转运泵（Pcft）和还原性叶酸载体1（Rfc-1）基因表达显著下调，胎盘对叶酸的转运能力显著降低。提示孕期LPS暴露可损害小鼠胎盘发育和功能。3）通过TUDCA对抗内质网应激可减轻LPS引起的胎盘发育和功能受损、IUGR，通过4μ8C处理抑制胎盘滋养细胞IRE1α内切酶活性和IRE1α siRNA处理可显著对抗LPS下调胎盘生长因子（PGF）、葡萄糖转运泵（GLUT1）和脂转运泵（FATP4）基因表达，提示内质网应激介导的胎盘发育和功能受损在LPS诱发IUGR中起重要作用。4）巢式病例-对照研究发现，IUGR组母体血清TNF-α和IL-8水平显著高于对照组，提示母体炎症与IUGR的发生相关；IUGR组胎盘Bip蛋白水平显著低于对照组，IUGR组胎盘p-IRE1α和p-eIF2α蛋白水平均显著高于对照组，提示胎盘内质网应激与IUGR的发生相关。根据课题组和本研究的特点，开展了如下研究：1）激活孤核受体维生素D受体（VDR）、过氧化物酶体增殖剂激活受体γ（PPARγ）和法尼基衍生物X受体（FXR）可通过与NF-κB p65相互结合，继而抑制p65入核和活性，降低胎盘炎症，最终减轻LPS引起的胎盘发育受损、IUGR和胎鼠宫内死亡。这些结果提示VDR、PPARγ和FXR在调控胎盘炎症中起重要作用。2）社区人群为基础的前瞻性队列研究发现，孕期维生素D缺乏可增加IUGR和早产发生风险。VDR信号下调致生长因子分泌降低引起的胎盘发育受损介导孕期维生素D缺乏诱发IUGR。此外，本课题还发现，孕期维生素D缺乏损害子代成年雄性小鼠神经行为发育、睾丸发育与精子的发生。3）社区人群为基础的前瞻性队列研究发现，孕期高镉暴露增加IUGR的发生风险。胎盘对锌转运的降低介导镉诱发IUGR。该研究成果为阐明孕期暴露外源化学物损害胎儿发育的作用及机理并制订防治对策提供理论依据。