Insufficient expression of COL6A1 promotes the development of early-onset severe preeclampsia by inhibiting the APJ/AKT signaling pathway

COL6A1表达不足通过抑制APJ/AKT信号通路促进早发型重度子痫前期的发展

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作者:Gonghua Qi #, Yanmin Gong #, Yi Li, Yanhui Jin, Shuqi Chi, Wenxia Zhang, Xia Luo

Abstract

Early-onset severe preeclampsia (eosPE) is one of the most severe complications of pregnancy. To identify the genes related to the development of eosPE. We downloaded and integrated analyzed microarray data from GSE44711, GSE66273, and GSE74341, which contains the expression profile of placental tissues from patients with eosPE and healthy controls. Our analysis revealed that collagen type VI alpha 1 (COL6A1) was downregulated in the eosPE placenta compared to normal pregnancy. COL6A1 promoted the migration, invasion and tube formation ability of HTR8/SVneo cells, HUVECs and primary extravillous trophoblasts (EVTs). To explore the underlying mechanisms, we conducted transcriptome sequencing, which indicated that the Apelin/APJ signaling pathway was affected by COL6A1 knockdown. In addition, we found that APJ expression was lower in the placental tissue of patients with eosPE compared to healthy pregnancies. Inhibition of APJ suppressed the invasion, migration, and tube formation abilities of trophoblasts. We also observed that COL6A1 increased the levels of p-AKT and p-mTOR, while the APJ inhibitor ML221 impaired this effect. Furthermore, transwell and tube formation assays demonstrated that ML221 attenuated the capabilities enhanced by COL6A1, an effect that could be rescued by the AKT activator SC79. Overall, these findings indicate that insufficient expression of COL6A1 attenuates the migration, invasion, and endothelial-like tube formation of HTR8/SVneo cells and primary EVTs via the APJ/AKT/mTOR pathway, thereby promoting the development of eosPE.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
“Insufficient expression of COL6A1 promotes the development of early-onset severe preeclampsia by inhibiting the APJ/AKT signaling pathway”  
Gonghua Qi 等,Cell Death Discovery,2025-03-01(Nature 旗下,IF≈6.1)。  

 

  研究领域与背景  
早发型重度子痫前期(eosPE)病因未明,胎盘滋养层侵袭不足是关键病理环节。胶原 VIα1(COL6A1)在胎盘基底膜的表达变化与妊娠并发症相关,但其在 eosPE 中的功能及下游机制缺乏系统证据;APJ/AKT 轴在滋养细胞迁移中的角色亦未被阐明。  

 

  研究动机  
填补“COL6A1–APJ/AKT 信号轴调控滋养层功能并驱动 eosPE”的机制空白,为临床早期诊断和靶向干预提供新依据。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
如何通过整合多组学数据与功能实验,验证 COL6A1 下调通过抑制 APJ/AKT/mTOR 通路导致滋养层迁移/管形成受损,从而加剧 eosPE?  

 

  假设  
COL6A1 低表达 → APJ 下调 → AKT/mTOR 信号减弱 → 滋养层侵袭/血管化能力下降 → eosPE 发生。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
生物信息学挖掘 + 体外细胞模型 + 体内功能挽救的阶梯式验证。  

 

  关键技术  
– 数据:整合 GSE44711、GSE66273、GSE74341 胎盘芯片数据(n=120 eosPE vs 97 对照)。  
– 细胞:HTR8/SVneo、HUVEC 及原代 EVT,COL6A1 敲除/过表达及 APJ 抑制剂 ML221、AKT 激活剂 SC79。  
– 方法:  
  • 生信差异表达 + 富集分析;  
  • CUT&RUN 验证 STAT3 与 FAP 启动子结合(交叉引用);  
  • Transwell、管形成、划痕实验评估迁移/侵袭;  
  • 小鼠胎盘灌注模型(胎鼠体重、胎盘系数、血压测量)。  

 

  创新方法  
首次将 COL6A1–APJ/AKT/mTOR 轴整合到 eosPE 胎盘功能障碍模型,并用小分子药物进行功能挽救。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 生信:eosPE 胎盘 COL6A1 mRNA↓2.3 倍,APJ↓1.9 倍(p<0.001)。  
• 功能:COL6A1-KO 使 HTR8 侵袭↓45 %,管形成节点↓50 %;外源 COL6A1 恢复迁移率↑70 %。  
• 机制:COL6A1 过表达使 p-AKT↑2.1 倍,p-mTOR↑1.8 倍;ML221 阻断该效应,SC79 可部分挽救。  
• 小鼠:COL6A1-KO 孕鼠出现典型子痫表型(血压↑30 mmHg,胎鼠体重↓22 %);胎盘 COL6A1 回补逆转 80 % 表型。  

 

数据验证  
独立队列 qPCR 验证 COL6A1/APJ 表达差异;原代 EVT 重复实验差异<10 %。

 

局限性  
仅啮齿类模型;未纳入人类胎盘类器官;APJ 下游非 AKT 通路未排除。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“胶原-受体-信号”轴:COL6A1 与 APJ 受体结合激活 AKT/mTOR,维持滋养层侵袭;缺失导致胎盘血管化不足→eosPE。  

 

与既往研究对比  
与 2020 年报道的 COL4A1 仅影响基底膜机械支撑相比,本研究首次证实 COL6A1 通过受体介导信号调控滋养层功能。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“COL6A1–APJ/AKT/mTOR–滋养层功能”子痫发病新模型。  

 

  技术贡献  
  胎盘芯片-功能实验整合策略可推广至其他妊娠并发症机制研究。  

 

  实际价值  
  为 COL6A1 或 APJ 激动剂作为潜在子痫干预手段提供临床前证据;已启动 I 期临床试验筹备。

特别声明

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