《Birth Defects Research》：Recurrent Constellations of Embryonic Malformations (RCEM): Teratogenicity Linked to Transient Hypoxia and Hormone Pregnancy Tests Agrees With RCEM and Suggest a Reactive Oxygen Species Pathogenesis
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本文系统性地综述了“复发性胚胎畸形综合征(RCEM)”这一组多发畸形疾病的病因学假说。作者的核心论点是，多种已知人类致畸剂（如激素妊娠试验(HPTs)、米索前列醇、可卡因、苯妥英）以及某些遗传病引起的胚胎多发畸形，其共同致病机制是短暂性胚胎缺氧/再灌注所引发的过量活性氧(ROS)。文章通过详实的数据对比发现，HPTs相关畸形谱与RCEM定义的高度重叠，并从动物模型、临床研究和分子机制层面论证了ROS是导致RCEM的根本致畸物，为理解这类复杂畸形的病因提供了统一的理论框架。
引言
在现代遗传学时代，我们对人类畸形的病因理解取得了显著进步。然而，尽管使用了先进的基因检测技术，一组包含六种不同多发畸形病症的疾病群，即“复发性胚胎畸形综合征(RCEM)”，至今仍未发现一致的遗传病因。这些病症包括肢体-体壁复合征(LBWC)、苗勒管发育不全-肾异常-颈胸体节发育不良(MURCS)、眼-耳-脊椎谱系(OAVS)、脐膨出-外翻-肛门闭锁-脊柱缺陷复合征(OEIS)、Cantrell五联征(POC)以及椎体-肛门-心脏-气管食管瘘-肾-肢体联合征(VACTERL)。越来越多的研究者认为，不应将这些病症视为独立的单一实体，而应视为一个具有共同发病机制的疾病谱系，很可能与胚胎期血管灌注减少和缺氧有关，其具体表现与缺氧事件发生的时机、严重程度和持续时间相关。
支持这一假说的证据包括：对单卵双胎的尸检结果表明，共享胎盘的供血和供氧不均，可能与只有一个双胎受累有关；大量自20世纪50年代以来的动物研究表明，短暂性胚胎缺氧具有致畸性，可诱发广泛的单一和多种出生缺陷，其类型取决于缺氧事件的强度、持续时间和胚胎发育阶段。一些已知的人类致畸剂，如米索前列醇、可卡因、苯妥英，以及某些遗传病如纯合子α-地中海贫血，所诱发的畸形也与短暂性缺氧诱发的畸形相似。
机制研究进一步指出，短暂性缺氧的致畸性与活性氧(ROS)的过量生成有关，尤其是在缺氧胚胎组织重新获得氧气（再氧合）时，会压倒抗氧化防御系统。新形成的胚胎血管对ROS损伤最为敏感，因为它们仅由单层内皮细胞构成，直接暴露于氧/血供波动产生的ROS中。过量的ROS生成会导致血管破坏，进而影响本应由受损血管供血的组织的正常发育。胚胎心脏也对ROS敏感，可能导致心律不齐甚至心脏骤停，进一步加剧胚胎缺氧。
方法与分析：聚焦激素妊娠试验
本文特别关注了激素妊娠试验。口服HPTs在20世纪50年代中期至80年代早期被用于妊娠诊断，含有高剂量孕激素和低剂量合成雌激素。近期研究表明，HPTs与几种特定畸形的增加相关，其畸形谱也与RCEM高度相似。米索前列醇的致畸性归因于子宫收缩和子宫胎盘/胚胎血管受压引起的短暂性胚胎缺氧，如果流产失败，还会产生ROS。HPTs和米索前列醇所致畸形的模式几乎相同，提示它们具有共同的作用机制，即异常的子宫收缩和短暂的胚胎缺氧。
为了验证HPTs相关畸形谱与RCEM概念是否一致，研究评估了超过225例未发表过的HPTs暴露病例报告。在44例多发畸形病例中，高达86% (38/44) 的畸形组合与RCEM谱系一致，其中最常见的是VACTERL。在大型病例报告研究（>225例）和超过25项评估HPTs致畸性的人类流行病学研究中，单个HPTs畸形的增加也与RCEM谱系高度一致。此外，当动物胚胎暴露于短暂性缺氧/ROS时，或暴露于与胚胎缺氧/ROS相关的药物（如可卡因）以及一些伴有畸形的遗传病（如NAD+缺乏症）时，所报告的畸形也与RCEM谱系一致。VACTERL是HPTs病例队列中最常见的RCEM。
动物研究佐证
对大量动物研究的回顾表明，在啮齿动物和兔子的致畸学研究中可以检测到的RCEM谱系“核心”畸形，绝大多数都已被证明可由短暂性缺氧诱发。这些缺陷包括中枢神经系统缺陷（如无脑畸形、脑膜膨出、神经管缺陷）、颅面和口面裂、脊柱/椎体缺陷、胸骨缺陷、心脏/结构性心血管缺陷、腹壁缺陷、肾异常、子宫或尿道发育不全/发育不良、肛门闭锁以及肢体缺陷等。尽管许多早期动物研究在设计上存在不足，且很少系统地报告同一动物身上的多发畸形，但现有证据强有力地支持短暂性缺氧能够诱发出与人类RCEM谱系相对应的多种缺陷。
分子机制：缺氧与ROS
分子层面的证据揭示了缺氧和ROS介导RCEM谱系的机制。在细胞代谢过程中会形成ROS，可作为生物过程的信号分子。过量的ROS会被细胞的抗氧化储备（包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶）清除。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)也是细胞代谢和氧化还原过程的重要调节剂。当抗氧化储备被压倒时，ROS的过量产生会导致组织损伤。
在胚胎中，如果暴露于缺氧（低于生理氧水平），随后再氧合，就会因ROS的生成而导致致畸性。再氧合会触发线粒体ROS生成的矛盾性增加。胚胎血管内皮细胞对ROS损伤特别敏感，ROS过量会导致血管破坏，进而引发本应由该血管供血的组织的异常发育。胚胎心脏对ROS也敏感，可能导致心律失常，进一步加剧缺氧。心脏节律异常本身就会导致心脏发生过程中的血压和血流改变，从而诱发多种心脏畸形。
支持ROS机制的直接证据包括，在动物模型中，用强效ROS捕获剂PBN (alpha-phenyl-T-n-butylnitron)预处理，可以预防由胚胎心律失常诱导的缺氧所导致的致畸效应。同样，在苯妥英和可卡因的啮齿动物模型中，PBN联合治疗也能显著降低其致畸效应。此外，增加NAD+水平可以降低小鼠缺氧的致畸性，而基因或饮食诱导的NAD+缺乏则会导致RCEM谱系类型的缺陷。在人类中，基因诱导的NAD+缺乏也与符合RCEM谱系的致畸性相关，这是VACTERL谱系缺陷少数已知的遗传原因之一。
结论
本综述表明，HPTs与人类致畸性相关，且ROS是RCEM的根本致畸物。HPTs相关的人类多发和单发畸形的模式与RCEM概念高度一致。同时，RCEM谱系也与动物研究中短暂性胚胎缺氧/ROS暴露、以及与胚胎缺氧/ROS相关的药物和某些遗传病所报告的畸形一致。综合人类临床研究、动物实验和分子机制的证据，可以得出结论：短暂性缺氧/再氧合引发的过量ROS生成，可能是导致RCEM这一组复杂、多发胚胎畸形的共同最终通路。这一认识不仅有助于阐明RCEM和相关畸形的病因，也为理解其他可能通过类似机制作用的致畸剂提供了框架。
