妊娠滋养细胞疾病与内分泌

作者：吕时铭石一复

来源：《妇科肿瘤生殖医学》

人绒毛膜促性腺激素(humanchorionicgonadotropin,hCG)是由两个不同的亚基，α、β以非共价键连接组成的一种糖蛋白激素。生理状态下，人绒毛膜促性腺激素是由妊娠滋养细胞产生，对维持妊娠黄体，进而维持早期妊娠，具有关键性的作用。病理状态下，hCG可出现于滋养细胞疾病与肿瘤、卵巢绒癌、睾丸肿瘤等疾病时。作为生物标志物，hCG是迄今为止最好的妊娠诊断标志物；作为肿瘤标志物，hCG是少有的对于肿瘤的临床诊治具有重要决定作用的标志物之一，在妊娠滋养细胞疾病（gestationaltrophoblastictumor,GTD）诊治中，hCG检测可作为诊断、治疗和随访的独立指标应用于临床，hCG的检测结果在相当的程度上引导着医生的临床决策。

理论上，hCG测定结果的临床判读与结果分析似乎是简单明了的事：育龄女性其血清hCG值大于或等于50IU/L时作为生理状态，即可诊断妊娠；在非正常妊娠情况下，不论是否为生育年龄出现hCG的升高均应考虑存在有分泌hCG的疾病或肿瘤，在男性出现hCG升高也应考虑相关疾病与肿瘤。用作肿瘤标志物作为治疗检测时hCG的水平与肿瘤的消长成正相关，但作为GTD等分泌hCG疾病与肿瘤的疗效观察时，要求hCG水平小于10IU/L才属正常。对hCG用于妊娠的诊断与用于GTD等分泌hCG疾病和肿瘤的疗效观察分别采用50IU/L和10IU/L不同的临界标准是取决于医疗决定水平。因为有极少数的妇女非妊娠期的基础hCG可在10~50IU/L之间，hCG50IU/L作为正常妊娠的临界值最大程度的避免了妊娠诊断的假阳性；而hCG10IU/L作为GTD等分泌hCG疾病和肿瘤的治疗缓解临界值可最大程度的保证治疗的有效性。

临床实践中，病人循环血、尿液、脑脊液等体液中的hCG定量或定性检测主要依靠标记免疫学技术。目前用于hCG检测的标记免疫技术有数种，不同的实验室与不同方法检测的hCG可出现不同的结果，研究发现hCG的分子实际上不止一种，这给临床应用增加了不确定因素。因此，临床上医生根据hCG的检测结果作临床决策时应充分了解hCG及其相关分子，了解实验室检查的作用与局限。

一．hCG及其相关分子结构

在hCG的产生、分泌、代谢等过程中，其分子会发生断裂、离解等多种变化，从而在血、尿中以多种分子形式存在。hCG及其相关分子的测定在临床上有广泛应用，包括：用于早期妊娠的诊断；提示异常妊娠的出现（如先兆流产、唐氏综合症等）；诊断和监测妊娠滋养层疾病(葡萄胎、绒癌等)；作为一种肿瘤标记物用以识别一些非妊娠性恶性瘤（如睾丸癌、胚胎细胞瘤），并监测其治疗和愈后情况。

从测定hCG的免疫学方法问世就已经注意到hCG的分子可能以多种形式存在。对hCG分子结构的研究已经有30多年了，这些研究主要用于提高hCG对妊娠及其相关疾病或肿瘤的诊断与治疗水平，这些疾病包括滋养层疾病与肿瘤、睾丸肿瘤和非性腺的、非胎盘的肿瘤等。年有人选用美国市场上10种不同厂家生产的hCG放免测定试剂，测定了40份标本，结果显示各标本用不同试剂测得的值均有差异，最大的相差58倍。近年采用的化学发光等诸方法测定hCG，也发现不同的试剂盒对同一标本的检测可呈现不同的结果。原因：各标本中“hCG”的组成及其组成比例不同，各试剂对各种“hCG”的检测特异性与敏感性不同。用各种免疫学方法检测到的hCG实际上是一组分子结构有差异，但有相同抗原性的混合物（Mixture）。对hCG分子结构的研究表明：以多种形式出现在生物体液中的hCG除了规则hCG(regularhCG)以外，还有下述多种变体（variants），包括：高糖基化hCG（hyperglycosylatedhCG）、游离hCGβ-亚基（freeβ-subunit）、游离hCGα-亚基（freeα-subunit），以及各种不同的hCG碎片，如缺刻分子hCG(NickedhCG)和缺刻的游离β-hCG(Nickedfreeβ-subunit)，高糖基化游离β-hCG(hyperglycosylatedfreeβ-subunit)以及在尿中检到的游离β-hCG核心片段（β-corefragment）等，见表4-2-1。

（一）规则分子的hCG

规则分子的hCG由α、β两个亚基组成，以非共价键结合的方式组成,它们有大约10%的氨基酸排列顺序相同并且有近似的交叉结构。α亚基和β亚基分别有5-6个二硫化合物网桥。两个亚基相互结合,但仍能显示出其具有的独立性。β亚基是个氨基酸残基组成的糖肽，其结构独特，决定了hCG与其它糖蛋白激素不同的生物学特性。α糖肽的氨基酸残基上有天冬酰胺酸链半糖基链相连，在β糖肽碳末端上有丝氨酸半糖基链相连，糖基总量占其分子量的35%，这些糖基使hCG成为一个特殊的糖蛋白，具有8个寡聚糖基侧链致使hCG分子有很大的异质性。规则分子的hCG具有生物学活性，即使用免疫学方法测出也用生物活性有关的每升国际单位（IU/L）表示，而下述的和hCG相关分子由于不存在生物活性多用重量（ng/ml）表示。规则分子的hCG具有以下生物学活性：

1、孕早期类似于LH(代替LH)促黄体功能。使其合成雌、孕激素直至孕12周左右胎盘开始合成雌、孕激素。

2、促排卵。

3、1/的TSH活性。

4、调节胎儿肾上腺产生硫酸脱氢表雄酮。

5、调节胎盘类固醇激素的合成，胎盘合体滋养细胞有hCG特异调节的腺苷酸环化酶。

6、促使睾丸间质细胞分化、肥大、增加雄激素的分泌(对无精症则无促生精作用)。

7、非特异性的免疫抑制功能。

8、抑制垂体分泌LH、FSH。

在某种情况下，hCG的两个亚基也会以游离或非结合形式存在。

（二）游离α-hCG

α亚基呈游离状态。α亚基的基因编码区位于第6号染色体的长臂，表达产物含92个氨基酸残基，分子量14.5Kda,由腺垂体和胎盘组织共同表达，与其他一些垂体激素LH、FSH、TSH的α亚基高度同源，氨基酸序列几乎完全相同。hCG游离α亚基在血、尿中多以两种形式存在：一是规则游离α亚基，是规则hCG的组成部分；二是大分子游离α亚基，这是一个高糖基化的α亚基，其连接的N联糖基结构比规则α亚基更大、更为复杂。这种α亚基不能与β亚基组成规则hCG，可能是其复杂的糖基结构阻碍了与β亚基的结合。

（三）游离β-hCG

β亚基呈游离状态。hCG的β亚基的基因编码区位于第19号染色体的长臂，其表达产物含个氨基酸残基。hCG的β亚基决定了hCG的特异性，它是决定整个hCG分子具有生物活性和免疫反应特异性的关键。尽管hCG的β亚基与LH的β亚基结构非常相似(在个氨基酸分子中,有97个两者是完全相同的)，但是β-hCG的特异性表现在它有丰富的丝氨酸,延伸成为具有羧基化末端(C-terminal)的缩氨酸(24个氨基酸)。这些羧基化末端的交叉结构能被特异性的抗体识别,进行免疫反应，而这种结构在LH分子中就很少，甚至一点也没有。末端抗体用于检测hCG就显示出其独特的重要性。

（四）缺刻hCG等

其它能够用于识别的hCG的结构不多(低于20%),而且缺少生物学活性。残缺hCG，有α、β两个链，但是链中的氨基酸残基缺少。如在β亚基的47和48号氨基酸的位置上，有一个断开部，氨基酸缺损。最常见的断开部位为β链的47/48，有时也在43/44或44/45断裂。由于hCG特异的抗原决定簇位于β链羧基末端的最后30个氨基酸，所以缺刻hCG仍有hCG的免疫反应活性，用免疫方法难以分辨出。

（五）缺刻游离βhCG

hCG游离β亚基在促性腺激素β亚基缺刻酶的作用下，也有规则与缺刻之分。规则游离β亚基与组成规则hCG的β亚基相同；缺刻游离β亚基在β47-48位(少数在43-44、44-45位)发生断裂。对缺刻游离β亚基还有另一种范围更广的定义，即包括全部或部分羧基末端（CTP）丢失的β亚基及β核心片段。其中全部CTP丢失指β93-片段的缺失，而部分CTP丢失一般指β-片段的缺失。

（六）游离β-hCG核心片段

β核心片段是β亚基的核心结构。它由两个肽段组成，分别是β6-40和β55-92，两者通过二硫键连接形成。β核心片段在糖基结构上与β亚基存在不同，这个片段在Asn13和Asn30上同样连接有两个双向结构的N联寡糖，但是其添加的唾液酸缺乏，半乳糖的数量也减少（研究显示：在β核心片段约为2.3Gal/分子，而在规则β亚基是7-8Gal/分子）；连接半乳糖的糖苷键与规则β亚基也可能不同，β核心片段可能是β1,3或α1,3糖苷键，而规则β亚基是β1,4糖苷键。

hCG-β亚基的主要代谢产物是β核心碎片，这种碎片仅在尿中可以检测到，被学者冠以多种命名,其中包括尿刺激生殖腺缩氨酸(urinarygonadotropinpeptide,UGP)。β核心碎片的测定可以为卵巢癌、膀胱癌和颈部癌症的跟踪治疗提供信息帮助。

（七）高糖基化hCG

高糖基化hCG与规则hCG的蛋白质骨架结构基本相同，只是高糖基化hCG在表达分泌过程中，亚基上修饰的糖基比例显著增多，且修饰的糖基分子质量更大，结构更为复杂。

规则hCGα亚基在天冬酰氨Asn52和Asn78上连接单向和双向结构的两个N-联寡糖；β亚基在Asn13,Asn30上也连接两个N-联寡糖，两个N-联寡糖可能都是双向结构；β亚基上还有4个Ｏ-联寡糖单位（多为3糖）连接在特有的富含脯氨酸和丝氨酸的羧基末端（CTP）区域（β~）。高糖基化hCG的寡糖侧链其结构和糖基种类与规则hCG均不同，突出的是β亚基末端连接的Ｏ-联寡糖结构。规则hCG的Ｏ-联寡糖结构只含少量6糖（20%），而高糖基化hCG的Ｏ-联寡糖结构主要是6糖（48%~%）。此外，高糖基化hCG连接的N-联寡糖与规则hCG也有不同，N-联寡糖在原有的糖基基础上，还添加大分子质量的岩藻糖；而且规则hCGα、β亚基的N-联寡糖含6.8%和14%左右的三维结构，高糖基化hCGα、β亚基的N-联寡糖含9.8%和51%左右的三维结构。近来又发现高糖基化hCG连接的寡糖末端的唾液酸含量相对规则hCG常明显减低。

二、hCG及其相关分子的产生与代谢

妊娠及其相关疾病是hCG分子的主要来源。正常妊娠的滋养细胞产生规则分子的hCG，高糖基化hCG和游离β亚基。虽然规则分子的hCG可分解产生为α和β亚基，但规则hCG分子的两个亚基(α和β亚基)以非共价键结合的方式组成，相对稳定。分泌过程中，经过糖基转移酶作用，它们可以以独立的游离α亚基和β亚基形式分泌；或者成为一个二聚体，以规则的hCG分子的形式分泌。

高糖基化hCG主要由细胞滋养层细胞产生。细胞滋养层细胞是未分化的分裂生长的细胞，是妊娠初期（受精卵植入后的最初6周）和一些妊娠滋养细胞疾病如绒癌分泌hCG的主要滋养层细胞。正常妊娠中，随着妊娠的进展，细胞滋养层细胞逐渐转为分化成熟的合体滋养层细胞。

滋养层细胞分化过程可简单概括为：细胞滋养层细胞→细胞滋养层中间体→合体滋养层中间体→完全分化的合体滋养层细胞。细胞滋养层细胞和细胞滋养层中间体主要分泌高糖基化hCG，前者分泌的量比后者多；而合体滋养层中间体和完全分化的合体滋养层细胞主要分泌规则hCG，后者分泌的量比前者多。随着滋养层细胞的分化成熟，分泌的主要hCG分子由高糖基化hCG转为规则hCG。高糖基化hCG主要在妊娠初期大量存在。妊娠初期高糖基化hCG水平占总hCG的比例明显高于规则hCG；至妊娠6周后高糖基化hCG所占比例迅速下降，与规则hCG的比值发生逆转；从妊娠7周到足月，高糖基化hCG维持在一个很低的水平（不足各类hCG总量的10%）。若至妊娠7周出现高糖基化hCG仍维持在较高水平而不下降，常预示妊娠的异常，因此检测高糖基化hCG是评价妊娠是否存在异常的指标之一。

在妊娠滋养细胞疾病，具有侵袭性的细胞滋养细胞分泌hCG分子与成熟的正常滋养细胞不同，hCG及其相关分子的产生机制或生物合成迄今尚未完全阐明。此外，在某些非妊娠相关疾病患者的血中也发现hCG及相关分子，提示非滋养细胞也能产生hCG及相关分子。主要为一些分化不良的恶性肿瘤细胞，包括生殖细胞肿瘤，类癌瘤，垂体腺瘤，胰岛细胞癌和非内分泌恶性肿瘤。近年越来越多报道的非生殖细胞肿瘤，已发现的有生殖系统肿瘤中的上皮性卵巢癌、宫颈癌和非生殖系的肺癌、膀胱癌、前列腺癌和多种肉瘤等。在这些情况下，一般以分泌异常的缺刻和/或糖基化hCG分子为主。此外，尚存在无妊娠、癌症和疾病证据的垂体来源hCG，如尿毒症。垂体的促性腺细胞正常情况下可产生微量的hCG和hCG-β核心片段(0.5mIU/ml)。

合体细胞滋养层产生hCG及相关分子并降解代谢的过程一般如下：胎盘绒毛组织表达合成规则hCG、大分子游离α亚基、规则游离β亚基，部分规则hCG在β47-48氨基酸断裂（或β43-44、β44-45）形成缺刻hCG。分子分泌到血液中，缺刻hCG不稳定，分泌中或分泌到血液后，一部分离解形成规则游离α亚基、缺刻游离β亚基；而规则游离β亚基在血液中也部分断裂形成缺刻游离β亚基。这些分子有一定量经由尿液排泄，其中缺刻游离β亚基经肾脏排泄时，大部分降解成β核心片段。根据β核心片段只在尿液中存在，不在血液中存在，证实β核心片段在肾中降解产生，且缺刻游离β亚基是β核心片段生成的底物。

规则hCG、规则游离β亚基，和大分子游离α亚基可以由胎盘滋养层细胞直接分泌产生，而缺刻hCG、缺刻游离β亚基和β核心片段不能由滋养层细胞直接分泌产生。缺刻hCG和缺刻游离β亚基极不稳定,它们是hCG代谢降解的一种过渡形式，总结hCG的降解途径为：hCG→缺刻hCG→缺刻游离hCGβ亚基→β核心片段。

高糖基化hCG的降解途径与规则HCG基本相同，但两者的缺刻位点数目有所不同，高糖基化hCG一般有三个缺刻位点，而规则HCG只有一个缺刻位点，故高糖基化hCG可能比规则hCG代谢要快。

三、hCG的检测与临床意义

许多出版物描述了检测hCG多种相关分子结构在非正常妊娠、非整倍体妊娠、习惯性流产、先兆流产、子痫前期、滋养细胞疾病或肿瘤等方面应用的临床价值。对于那些高度可疑滋养细胞疾病或肿瘤的患者，血清总hCG（包括全段hCG、残缺hCG、游离β亚基和残缺游离β亚基）的可靠监测是非常必要的。这样的监测可以避免病人接受不必要的化学药物治疗。另外，如果hCG发生变化或治疗后复查hCG无明显变化，可以较早得到是否改变化疗方案或采用其它治疗方法的信息帮助。

（一）正常妊娠过程中hCG水平

妊娠可以使hCG水平升高，特别是在受精卵着床于子宫内膜后的一段时间内，hCG数量会增加很多。早在怀孕后的第6天，血中就可以发现hCG，这一时间相当于正常月经周期LH高峰后的大约8-10天。随后，hCG水平迅速上升，估计在怀孕后的8-9周达到最高峰，随后开始下降。大约在妊娠4个月末，hCG稳定，并维持到妊娠结束。由于怀孕，使循环中的残缺hCG水平升高,在怀孕的第2个月初，检测总hCG水平仅有9%的孕妇升高,而在邻近预产期大约21%的孕妇残缺hCG水平升高。

在正常妊娠和宫外孕的早期，血中hCG处于低水平状态,这时羧基化末端抗体用于检测hCG就显示出现其独特的重要性，显示了分子学研究的临床意义。

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