HCG
hCG(人绒毛膜促性腺激素)是胎盘最早能够合成分泌的激素之一,受精后第10天左右即可在母体血液检测到hCG。
月经周期的黄体期,卵巢黄体分泌大量的雌激素和孕激素,它们反馈抑制垂体黄体生成素(LH)的分泌。此时如果没有受孕,由于黄体失去了垂体来源的LH的支持,黄体功能只能维持两周左右便萎缩;如果怀孕,胎盘分泌的hCG具有LH的作用,因此可以替代LH维持黄体的功能直到胎盘本身产生孕激素和雌激素的功能成熟。因此hCG是维持早期妊娠的关键激素。
hCG可以通过血液和尿液检测出来,可以用于妊娠诊断、异常妊娠与胎盘功能的判断、滋养细胞肿瘤的诊断和监测。
结构组成
hCG(人绒毛膜促性腺激素)是由胎盘的滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,由α-和β-两个亚单位构成。β-hCG是最大的β-亚单位,含有145个氨基酸残基和较大的碳水化合物,在它的氨基酸残基中还有一个独特的包含有29个氨基酸的羧基末端。有4个糖基化位点存在于该羧基末端延伸序列中,使得hCG糖基化程度大于LH,也从分子水平上解释了为何hCG拥有较长的半衰期。hCG的β亚单位的转录位点位于hCG-β亚单位基因的上游区。同时尿促卵泡素β亚单位基因内无激素反应元件。因此,不同于FSH和LH,hCG的分泌调节不受激素反馈调节机制的控制。
1、整分子hCG
通过其受体发挥作用,其主要功能是在早孕期维持妊娠产物。在子宫和卵巢之外的许多其他组织也有hCG受体的表达,因此hCG可能还有许多迄今为止尚不知道的功能。整分子hCG的测定是发现和监测早孕的主要指标,然而,经研究发现,在早孕期,整分子hCG的变异很大,这常常会影响妊娠试验的结果,可能会影响倍增时间,因此提倡同时检测几种hCG亚型可能会使结果更加可信。
2、α- hCG
缺乏hCG活性,子宫内膜细胞能诱导hCG分解为α亚单位,与孕激素共同作用,可以介导子宫内膜细胞的蜕膜化;α- hCG还可以刺激蜕膜细胞产生催乳素。
3、β- hCG
也缺乏hCG活性,但却具有促进生长的活性。其机制尚不甚明了,可能与其结构和转化生长因子-β、血小板来源的生长因子- B、神经生长因子相似有关。许多非滋养细胞肿瘤仅产生β- hCG,而不产生整分子hCG,因此,β- hCG常常作为侵袭性疾病的标志,血清中βhCG的升高和预后不良明显相关。
4、缺刻hCG
是指当整分子hCG或游离β- hCG降解后,在β链的第43~49的某一位点间(通常在第47和48位点间,少数在第43和44位点间或第44和45位点间)出现缺刻,就产生了缺刻hCG和缺刻游离β-亚单位。Kohorn EI等通过对各型GTD患者治疗过程中的血样连续检测发现:开始时,整分子hCG占总hCG的83. 5%,而缺刻hCG则占16. 5%,随着滋养细胞肿瘤的消退,缺刻hCG的比例逐渐增加,而整分子hCG的比例逐渐下降,当各种原因导致GTD完全消退(例如:葡萄胎清宫后、GTN化疗后)、总hCG下降后,这两种hCG的比例完全颠倒过来。这就提示缺刻hCG与整分子hCG的比例可以作为监测GTD病情发展阶段的可靠指标之一。
分泌过程
妊娠6周以前,hCG是由胎盘的细胞滋养层细胞合成和分泌的,第6周以后转为由合体滋养层细胞合成和分泌,此时细胞滋养层细胞只合成少量hCG。hCG合成后通过胞裂外排方式迅速释放入血,细胞内hCG的储存量很少。受精后第7天即可在胚泡中检测到完整分子的hCG,母体血液hCG则出现在月经周期LH高峰后的第7.5~9.5天,此时正是胚泡植入和滋养层细胞开始与母体血液接触的时期,以后母体血液hCG浓度呈指数增加。妊娠第8周时达到高峰(10~15μg/ml),并持续至第12周,然后开始下降,并于第18周以后稳定在较低水平,而且一直维持至妊娠足月,于产后第4天由母体血液中消失。
母体血液hCG水平虽然没有昼夜节律,但存在一定的波动,这主要是滋养层细胞激素分泌的波动特性所决定的。妊娠期尿液hCG的水平与母体血液相平行,如果受孕,妊娠后第6~10周,孕妇尿液的hCG水平可由1IU/ml(妊娠第4周)迅速升高到100IU/ml。因此,根据此现象,临床可以检测尿液hCG的水平判断早期妊娠。胎儿血液hCG浓度的变化规律虽然与母体血液类似,但浓度只有母体血液的3%,提示胎盘hCG主要分泌进入母体血液,少量可以进入胎儿血液。妊娠早期羊水的hCG浓度与血液浓度相仿,但妊娠中、晚期羊水中hCG浓度迅速下降到母体血液水平的20%。羊水hCG除了来源于滋养层细胞外,胎儿肾脏排泄的hCG可能也为羊水hCG的来源。
母体血浆游离α亚基和β亚基水平的变化不同于完整hCG分子。游离α亚基在妊娠第6周时出现在母体血浆,以后逐渐升高,最高时可达500ng/ml,妊娠晚期,游离α亚基可占母体血液α亚基总量的30%~50%。妊娠第3周时母体血浆出现游离β亚基,其变化特征与完整hCG有相似之处,但浓度远远低于hCG,浓度最高时只达到300ng/ml,只占母体血液α亚基总量的3%。游离α亚基和β亚基也存在于羊水,而且占羊水的α和β亚基总量的比例较高,说明完整的hCG主要分泌入母体血液,而分泌入羊水的量比较少。由于β核心片段结合于母体血浆的大分子物质,因此β核心片段的检测易受大分子物质的干扰,妊娠中期母体血液β核心片段的浓度高于妊娠早、晚期。
母体血液hCG的清除呈现快、慢两个时相,半衰期分别为6小时和36小时,20%的hCG经尿液排出,其余部分主要由肾脏的近曲小管、肝脏的网状内皮和卵巢细胞摄取,然后被细胞内的微粒体酶降。母体血液的游离α和β亚基的清除虽然也有两个时相,但清除速度比hCG快得多,半衰期分别为13分钟和40分钟,很少有完整的游离α和β亚基随尿液排出。
调节机制
胎盘hCG的合成和分泌受许多激素、细胞因子和生长因子的调节,但何为调节胎盘hCG分泌的关键因素目前尚不清楚。PKA和PKC的激活都可以磷酸化CREB,CREB通过与hCG基因启动子的CRE结合促进胎盘hCG的合成和释放,而且PKC与PKA通路之间还存在相互作用。
生理功能
对卵巢功能的影响
hCG最重要的生物作用是维持卵巢黄体并促进卵巢黄体孕激素和雌激素的合成和释放。排卵后卵巢黄体的形成和功能主要受垂体LH的调节,但随着黄体分泌孕激素和雌激素量的增加,性激素反馈作用于下丘脑和垂体使GnRH和LH的分泌减少。如果此时没有受孕,随着垂体LH的释放减少,黄体功能只能维持2周左右,然后出现萎缩,因此血液循环中的孕激素和雌激素浓度急剧下降,子宫内膜则因为失去了孕激素和雌激素的支持而出现脱落和出血,形成月经。如果受孕,胎盘在妊娠第10天左右开始分泌hCG,并在妊娠第8周达到高峰,此高峰一直持续到妊娠第12周,以后逐渐下降,并于妊娠第18周以后稳定在低水平,直至妊娠足月。
hCG具有LH样作用,妊娠初期当垂体来源的LH逐渐减少的情况下,逐渐增多的胎盘hCG取代垂体LH的作用,继续维持卵巢黄体的存在和功能,使卵巢黄体继续分泌孕激素和雌激素,并维持4周左右,直到胎盘本身具有合成孕激素和雌激素的能力。因此,hCG是维持早期妊娠的关键激素。未受孕妇女如果接受hCG治疗可以延长卵巢黄体的寿命、刺激黄体孕激素和雌激素的合成;早期妊娠如果给予孕妇hCG抗体可以导致流产。以上证据表明,hCG为妊娠早期维持黄体功能的主要激素。另外,晚期黄体对hCG的敏感性比早期黄体高。
受孕后在hCG的作用下,妊娠黄体的功能可以维持4周左右,以后虽然血液中的hCG水平仍然较高,但由于黄体对hCG的敏感性降低而出现萎缩。黄体对hCG的失敏原因目前尚不清楚,雌激素可能是其失敏的原因之一。hCG在促进黄体合成孕激素的同时也促进黄体雌激素的合成和释放,雌激素具有抑制hCG释放孕激素的作用,因此随着雌激素的合成增多,hCG对黄体孕激素分泌的影响受到抑制,而hCG促进雌激素的释放作用没有失敏现象。hCG除了促进黄体孕激素和雌激素的分泌外,还促进黄体抑制素和舒缓素的释放,抑制素抑制垂体FSH的释放,从而使妊娠期卵泡的发育受到抑制。
对胎盘激素分泌的影响
hCG除了促进黄体孕激素和雌激素的分泌外,还促进胎盘孕激素的分泌。用hCG抗血清中和胎盘分泌的内源性hCG,胎盘孕激素的分泌减少,提示hCG促进胎盘孕激素的合成和释放,其作用机制类似对黄体的作用。hCG同样促进胎盘雌激素、抑制素、IGF-Ⅱ和PGE2的产生。用hCG抗血清可使胎盘滋养层细胞的增生受到抑制,提示内源性的hCG还促进胎盘滋养层的增生。
对胎儿类固醇激素合成的影响
胎儿血液睾丸素的浓度高峰与胎儿血液和羊水的hCG浓度高峰的时间一致,因此有人提出hCG可能参与胎儿睾丸的合成。实验发现,睾丸存在高亲和力的hCG结合位点,hCG可能通过cAMP促进睾丸酮的分泌和睾丸间质细胞的分化。妊娠15周以前,胎儿肾上腺胎儿带类固醇激素的合成不受垂体促肾上腺皮质激素的调控,提示存在调控胎儿肾上腺功能的其他激素。胎儿肾上腺的胎儿带在妊娠第10周左右开始合成脱氢表雄酮,后者为胎盘雌激素合成的前体,此时也恰为血浆hCG高峰出现的时间。因此,hCG很可能为胎儿肾上腺类固醇激素合成的主要调节因素之一。成年人肾上腺的网状带存在hCG受体,虽然相当于网状带的胎儿肾上腺胎儿带是否存在hCG受体目前尚不清楚,但给予新生儿hCG可以使新生儿尿液的hCG排出增加。体外试验也表明,hCG促进胎儿肾上腺脱氢表雄酮的产生。
甲状腺
临床研究发现,患有分泌hCG肿瘤的病人通常有甲状腺亢进的症状,给予正常人hCG也可促进甲状腺的功能。妊娠血浆hCG水平与血浆游离甲状腺素水平的升高和血浆TSH水平的下降呈一定的相关关系。流产后hCG水平的急剧下降伴随着母体血浆甲状腺激素水平的下降和TSH水平的升高。以上观察说明hCG促进母体甲状腺的功能。动物实验发现,hCG人类妊娠血浆都能促进动物甲状腺的功能,妊娠血浆的作用可被hCG抗血清所中和。这为hCG促进甲状腺功能提供了直接证据。甲状腺细胞膜不仅存在hCG的结合位点,而且hCG和TSH受体还存在交叉反应,说明hCG的促甲状腺功能的作用可以通过甲状腺的hCG受体和TSH受体实现。
检测方法
在人类的血液和尿液中,hCG以各种不同的形式存在。血清中存在的hCG相关分子包括:常规hCG、高糖基化hCG,缺刻hCG、缺刻ITA、β亚单位羧基端缺失的hCG、游离α亚单位、游离β亚单位、羧基端缺失的游离β亚单位、高糖化游离β亚单位和缺刻游离β亚单位;尿液中除上述血液中的之外还有β核心片段。
有多种实验方法可以检测hCG及其相关分子,主要有放射免疫测定法(radioimmunoassay,RIA)和多种更为精确的测定方法(例如:多抗体三明治检测法),后者的特异性更高,可以检测不同的分子亚型,但是其中有些实验方法不能够检测出所有的各种hCG亚型,而在临床上造成活性病变或妊娠滋养细胞肿瘤(GTN)复发的漏诊。一项多中心研究发现目前所用的40多种测定hCG的方法中仅有两种可以发现所有的hCG相关分子,即:DPC Immulite/Immulite 2000和RIA,而后者有假阳性存在,因此认为DPC Immulite/Immulite 2000是目前用于滋养细胞疾病(GTD)患者病情监测最精确的方法。
参考资料
临床应用
妊娠诊断
可用于早早孕诊断,迅速、简便、价廉。目前应用广泛的为早早孕诊断试纸。具体方法为:留备检妇女尿液(晨尿更佳),将试纸带有箭头标志的一端浸入装有待检尿样的容器中(尿样不允许超过MAX线),约1~5秒后即可观察结果,10分钟后结果无效。结果判断:阴性:测试区中出现一条紫红色线(对照线C线),表明未怀孕。阳性:测试区中出现两条紫红色线(对照线C线和检测线T线),表明怀孕。不同怀孕阶段的检测线显色强度随hCG浓度的改变而改变。无效:测试区无紫红色线出现或测试区仅出现一条紫红色线(检测线T线),表明检测失败或试纸无效,应重新测试。此法可检出尿中hCG最低量为25U/L。
正常妊娠的受精卵着床时,即排卵后的第6日受精卵滋养层形成时开始产生hCG,约1日后能测到血浆hCG,以后每1.7~2日上升1倍,妊娠8~10周达峰值,以后迅速下降,在妊娠中晚期,hCG仅为高峰时的10%。
异常妊娠与胎盘功能的判断
1、异位妊娠:血尿hCG维持在低水平,间隔2~3日测定无成倍上升,结合孕酮水平较低,应怀疑异位妊娠。如宫外孕时,本试验只有60%的阳性率,在子宫出血3天后,hCG仍可为阳性,故hCG检查可作为它与其他急腹症的鉴别,hCG常为312~625IU/L。
2、流产诊断与治疗:不完全流产如子宫内尚有胎盘组织残存,hCG检查仍可呈阳性;完全流产或死胎时hCG由阳性转阴性,因此可作为保胎或吸宫治疗的参考依据。
3、先兆流产:如血中hCG仍维持高水平多不会发生难免流产。如hCG在2500IU/L以下,并逐渐下降,则有流产的或死胎的可能,当降至600IU/L则难免流产。在保胎治疗中,如hCG仍继续下降说明保胎无效,如hCG不断上升,说明保胎成功。
4、在产后4天或人工流产术后13天,血清hCG应低于1000IU/L,产后9天或人工流产术后25天,血清hCG应恢复正常。如不符合这一情况,则应考虑有异常可能。
滋养细胞肿瘤的诊断和监测
1、葡萄胎、恶性葡萄胎:患者尿中hCG显著升高,且可达10万到数百万IU/L,可用稀释试验诊断如妊娠12周以前1∶500稀释尿液呈阳性,妊娠12周以后1∶250稀释尿液呈阳性,对葡萄胎诊断有价值。血hCG浓度大大超过正常妊娠同期水平,且维持高水平不降,提示葡萄胎。在葡萄胎块清除后,hCG应呈大幅度下降,且在清除后的16周应为阴性;若下降缓慢或下降后又上升,或16周仍未转阴者,排除宫腔内残留组织则可能为侵蚀性葡萄胎。
2、绒毛膜癌:hCG是绒毛膜癌诊断和活性滋养细胞监测唯一的实验室指标。1∶500~1∶100稀释尿液呈阳性对绒毛膜癌也有诊断价值,hCG下降与治疗有效性一致,治疗后临床症状消失,hCG每周检查1次,连续3次阴性者视为近期治愈。
3、睾丸畸胎瘤:如男性尿中hCG升高,要考虑睾丸肿瘤如精原细胞癌、畸形及异位hCG瘤等。
4、滋养层细胞肿瘤患者术后3周后尿hCG应\u003c50IU/L,8~12周呈阴性;如hCG不下降或不转阴,提示可能有残留病变,这类病例常易复发,故需定期检查。
性早熟和肿瘤
最常见的是下丘脑或松果腺体胚细胞的绒毛膜瘤或肝胚细胞瘤以及卵巢无性细胞瘤、畸胎瘤分泌hCG导致性早熟,血清甲胎蛋白升高是肝胚细胞瘤的标志。分泌hCG的肿瘤尚见于肠癌、肝癌、肺癌、卵巢腺癌、胰脏癌、胃癌,在成年妇女引起月经紊乱;因此成年妇女突然发生月经紊乱伴hCG升高时,应考虑到上述肿瘤的异位分泌。