背景及概述[1-2]
人绒毛膜促性腺激素(humanchorionicgonadotropin，hCG)是妊娠期间由胎盘滋养层细胞分泌产生的一种糖蛋白激素，由两个不同的亚基α、β以非共价键连接组成。在激素的产生、分泌、代谢等过程中，hCG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、唐氏综合征等)；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)，并监测其治疗和预后情况。
结构[1]
hCG的多种分子形式包括规则hCG、缺口hCG、规则游离α亚基、大分子游离α亚基、规则游离β亚基、缺口游离β亚基、β亚基羧基末端丢失的hCG、高糖基化hCG以及尿β核心片段等。这些hCG分子的结构不同或蛋白质骨架差异，或修饰肽链的糖基结构、数量等不同。规则hCG由α、β两个亚基连接而成。α亚基是非特异的，与其他垂体激素，如促甲状腺素、促滤泡素释放素、促黄体素等的α亚基结构基本相同，由92个氨基酸组成，含5个二硫键，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亚基是特异的，由145个氨基酸组成，含6个二硫键，在天冬酰氨Asn13、Asn30上也连接两个N联寡糖。除此以外，在富含脯氨酸和丝氨酸的羧基末端(carboxyl-terminalpeptide，CTP)区域(122～145位氨基酸)还连接4个O联寡糖，多为三糖，少量为四糖。规则hCG在β47～48处易断裂形成缺口hCG。一种促性腺激素β亚基缺口酶作用于β亚基的一定作用位点，造成缺口。该作用位点一般在β47～48位，有时也在β43～44或β44～45位。缺口hCG除发生肽链断裂外，肽链结构与糖基修饰基本上与规则hCG无异。
hCG游离α亚基则多以两种形式存在：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。hCG游离β亚基在促性腺激素β亚基缺口酶的作用下，也有规则与缺口之分。规则游离β亚基与组成规则hCG的β亚基相同；缺口游离β亚基在β47～48位(少数在43～44、44～45位)发生断裂。对缺口游离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β93～145片段的缺失，而部分CTP丢失一般指β123～145片段的缺失。β核心片段是β亚基的核心结构。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。除以上hCG相关分子外，还有一种hCG相关变体———高糖基化hCG，又称侵袭性抗原。高糖基化hCG与规则hCG的肽链结构基本相同，但在亚基的糖基修饰上有很大差异。高糖基化hCG亚基上连接的N联寡糖在原有的糖基基础上，添加了大分子结构__的岩藻糖；且β亚基的O-联寡糖上所连接的三糖转为六糖(或四糖)。除此，连接在高糖基化hCG上的寡糖末端的唾液酸含量相对于规则hCG常明显减低。
产生、分布、代谢[1]
hCG主要由胎盘绒毛滋养层细胞分泌。绒毛滋养层分两层：内层为单个核细胞滋养层，是未分化的干细胞；外层为多核合体细胞滋养层，是成熟分化的细胞层。妊娠早期(4～5w)主要由细胞滋养层分泌产生hCG，妊娠6w后主要由合体细胞滋养层分泌产生。细胞滋养层分泌的hCG与合体细胞滋养层分泌的hCG有所不同：细胞滋养层分泌的hCG主要是高糖基化hCG，即侵袭性抗原，这是妊娠早期hCG的主要分子形式；合体细胞滋养层分泌的hCG主要是规则hCG，是具有生物活性的hCG分子[5，6]。另外，在滋养层疾病、恶性肿瘤中也存在一些hCG分子的异位表达。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处断裂(或β43～44、β44～45)形成缺口hCG。分子分泌到血液中，缺口hCG不稳定，分泌时或分泌到血液后，一部分离解形成规则游离α亚基、缺口游离β亚基；而规则游离β亚基在血液中也部分断裂形成缺口游离β亚基。这些分子有一定量经由尿液排泄，其中缺口游离β亚基经肾脏排泄时，大部分降解成β核心片段。β核心片段只在尿液中存在而不在血液中存在的证据，证实β核心片段在肾中降解产生，且缺口游离β亚基是β核心片段生成的底物。
如上所述，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，而缺口hCG、缺口游离β亚基和β核心片段不能由滋养层细胞直接分泌产生。缺口hCG和缺口游离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※缺口hCG※缺口游离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，但两者的缺口位点数目有所不同，高糖基化hCG一般有三个缺口位点，而规则HCG只有一个缺口位点，故高糖基化hCG可能比规则hCG代谢要快。
检测[1]
随着免疫分析技术的发展，hCG检测技术也渐趋成熟。传统检测技术主要是检测β亚基的放射免疫分析(radioimmunoassay，RIA)，采用hCGβ亚基多克隆抗体测定含β亚基的各种hCG相关分子(包括规则和缺口的hCG、游离β亚基、β核心片段)。随着技术的发展，自动和手动夹心免疫分析(或称二位相免疫分析)逐渐替代了传统RIA分析，采用单克隆抗体的混合物检测相应的各种相关分子，利用荧光免疫、发光免疫、酶免疫、金免疫等检测技术通过精密光谱仪快速检测。这些方法具有高特异性、高灵敏性、高效性。过去，同一标本出现不同hCG测定结果多是因为方法的特异性差，受其他垂体激素的干扰。现今随着抗体特异性、免疫测定水平的提高和hCG标准品的高度纯化，已很少或不受垂体激素的影响。
然而，对于同一标本的hCG检测仍存在差异，因为各实验室使用的检测抗体所针对的抗原位点常有不同。比较实验室常用的多种抗体，发现hCG和其亚基一般有如下一些抗体结合位点：规则hCG有6个(α1、β1、β2、β3、β4、αβ)，缺口hCG5个(α1、β1、β2、β3、β4)，游离β亚基3个(β1、β2、β4)，游离α亚基只有1个(α1)，β核心片段则有2个(β1、β2)。测定时如使用针对αβ、β1两个位点的夹心法，则只检测规则hCG；若使用针对α1、β1两个位点的夹心法，则能检测规则hCG和缺口hCG。如此，对其他一些成分的检测，若选用抗体不同，检测结果往往存在差异。针对这些情况，应根据临床诊断采用相应的检测抗体，以检测有意义的hCG分子。例如，规则hCG有生物活性，而其他hCG相关分子一般没有活性或活性很低，要观察激素的生物活性，检测规则hCG；又如游离hCGβ亚基在肿瘤疾病常显著升高、β核心片段是早期妊娠尿标本的重要成分等等。
应用[3]
1. 预测妊娠高血压综合征
妊娠高血压综合征(以下简称妊高征)是妇产科常见且对母婴具有极大危害的高危妊娠，居我国孕产妇死因第2位。妊高征与多基因有关，这种多基因的遗传背景使妊高征的易感性增加。妊高征病人在孕中晚期的β-HCG值明显高于同孕期的正常孕妇，妊高征的严重程度与β-HCG值呈正相关。在孕4～10周每个胎盘合体滋养层细胞可分泌0.04IU的HCG。在胎盘病理上，孕中晚期妊高征病人的子宫中合体滋养层细胞数比正常妊娠病人约多20倍，导致β-HCG值比同孕期的正常孕妇的值高。
2. 诊断和监测异位妊娠
异位妊娠是妇产科一种常见病和多发病，近年发病率升高。异位妊娠一旦孕卵破裂和流产，若未能及时诊断并积极抢救，容易出现大出血而危及生命。所以早期诊断异位妊娠并予以积极的治疗具有重要意义。测定血中β-HCG水平，有助于及早确诊异位妊娠，并可作为判定异位妊娠保守治疗成功与否的良好标志物
3. 唐氏综合征的产前筛查
唐氏综合征(Down'ssyndrome，DS)是造成儿童智力低下的主要原因之一，具有多部位发育异常的特征。该病是由21号染色体异常引起的疾病，也称21-三体综合征。DS的发病率有上升趋势，约占受孕人数的1%。目前世界上仍无治疗该病的有效方法。因此，人们一直试图利用先进的医疗技术阻止该类患儿的出生。DS的产前筛查一般包括母体血清甲胎蛋白(AFP)、HCG、雌三醇和一些妊娠蛋白的浓度检测，结合孕妇预产期年龄、采血时的孕周，计算怀“唐氏儿”的危险系数，通过这些检测约可查出80%的“唐氏儿”。怀有“唐氏儿”的母体血清HCG水平常比同期正常孕妇高。我国自20世纪90年代早期开展了这方面的研究，随后也在国内推广应用。对孕14～20周妇女进行AFP和HCG检测，结合母亲年龄、孕周、体重等因素，经过软件计算风险率，对高风险孕妇进行羊水细胞染色体检查及B超确诊。每例受检孕妇追踪到胎儿出生。在2776例孕妇中，发现DS1例，18-三体综合征2例，其他胎儿异常12例。可见孕中期血清AFP、游离β-HCG两项血清标志物联合检测作为筛查胎儿先天缺陷可行，能降低先天缺陷患儿出生率5.40‰。
4. 滋养层细胞疾病的诊断及疗效检测
多年来HCG一直是滋养层细胞肿瘤、胚胎性肿瘤的生物学标志物，目前发现几乎所有组织，尤其是肿瘤包括肺癌、乳腺癌、子宫颈癌、卵巢癌、膀胱癌等均可产生异位HCG，并且发现其对免疫系统及肿瘤的发生、发展、浸润转移、分化程度等都有重要作用。正常成人组织细胞表达的HCG量极少，而恶性肿瘤细胞的异位HCG表达则明显增加。恶性肿瘤细胞表达的异位HCG是其转化过程中胚胎基因激活所表达的产物，既有分泌型也有膜结合型，异位HCG与恶性肿瘤生长的自我调控能力、肿瘤的形成发展和转移特性，以及与肿瘤微环境和免疫耐受的形成都有一定的关系，而探讨这种相关性将进一步了解肿瘤的形成机制，同时对如何控制肿瘤的发展与转移、研究肿瘤的生物治疗等提供了新的思路。正常HCG水平对保护早期胚胎免遭母体免疫攻击是十分重要的，因此胎儿与母体组织之间存在的滋养层细胞及其分泌的高浓度HCG集聚参与了胎盘屏障的构建，并能抑制母体免疫细胞对妊娠产物的排斥并诱导免疫耐受。而肿瘤细胞表面是高度糖基化的HCGβ链的过度表达，使得肿瘤细胞呈强阴电荷，从而抑制自然杀伤细胞(NK)、T细胞、巨噬细胞等免疫细胞的活化，导致免疫细胞的活性降低甚至无能，造成肿瘤的免疫耐受。
5. 治疗先兆流产和习惯性流产
先兆流产及习惯性流产病因复杂，在这类病人中，黄体功能不全者高达23%～67%。有报道HCG对胚胎发育及早孕维持起决定性作用，HCG是一种有效的黄体功能刺激剂，可增加孕酮合成及延长黄体功能。当疑有黄体功能不全者，可于排卵后立即给予HCG的治疗，以促进黄体发育。若能及早检测HCG，早期发现HCG不足并及时补充足够剂量的HCG制剂，流产就可以得到预防。
6. 治疗小儿隐睾症及不孕不育症
隐睾症是小儿常见的一种先天性泌尿生殖系统发育畸形，其发病率在1%左右，其中早产儿出现的几率比足月儿高。有研究认为，注射HCG对于部分隐睾症病人有效，尤其是对于腹股沟周围的隐睾。对283例6d至14岁的患儿中的128例146侧的隐睾运用HCG治疗，其中64侧出现下降，成功率达43.8%，年龄<1岁的成功率较高。故对于1岁以内有隐睾下降趋势及低位的患儿使用HCG为首选的隐睾症治疗方案，1岁以上者考虑采用手术治疗。郭临等[18]报道采用HCG治疗隐睾症患儿32例，肌注，1000～1500U，每周3次，总量1.35×104U为一疗程，必要时可追加第2个疗程，17例隐睾症患儿的睾丸降入阴囊底部(17/32)。故该作者提出隐睾患儿可先行激素治疗，不仅使部分患儿免受手术之苦，而且又可提高睾丸内生殖细胞。
主要参考资料
[1] 诊断学大辞典
[2] 人绒毛膜促性腺激素在体内的存在形式及其
[3] 临床应用
[4] 人绒毛膜促性腺激素的临床应用进展