蛻膜組織
子宮內膜的蛻膜和蛻膜功能的正常表達,對胚胎著床、妊娠建立與維持,以及分娩發動均起著極為重要的作用。研究蛻膜的生長、退化和調控,對於明確胚胎著床機制和生育調節都有極為重要的意義。隨著細胞凋亡及其調控機制研究的不斷深入,人類對於生殖過程中蛻膜細胞增殖與凋亡及調節因素也越來越重視,並且取得了相應進展。
反應誘導
子宮內膜間質成纖維細胞具有潛在增殖和再分化能力,經卵巢激素充分協調作用後子宮內膜一旦受到蛻膜反應原刺激,即可發生蛻膜樣變。蛻膜化過程伴隨著子宮內膜腔上皮細胞、間質細胞、細胞構成、細胞外基質和血管結構的一系列適應性改變。其發生機制可能是蛻膜反應誘導因子作用於腔上皮細胞,後者又產生某種信息物質作用於上皮下間質細胞,誘發特定基因和蛋白表達,促使間質細胞增生、分化,表現出蛻膜細胞的形態和功能特徵。 lejeune等發現,若事先刮除小鼠子宮腔上皮細胞,則不能誘導蛻膜反應,說明腔上皮細胞在間質蛻膜化過程中起著傳遞信息的作用。另外,較早形成的蛻膜細胞還可通過旁分泌機制誘導其周圍的成纖維細胞發生蛻膜樣變。
研究發現,大鼠交配後,子宮內膜立即呈現以巨噬細胞和顆粒細胞為主的非特異性炎性反應,同時伴有多種細胞因子的產生,如集落刺激因子-I( cSF-1)和粒細胞單核細胞集落刺激因子( gM-CSF)、白血病抑制因子( lIF)、白細胞介素-1,6( iL-1,6)和腫瘤壞死因子-α( tNF-α)[1]等,提示這些細胞因子可能參與子宮內膜的蛻膜化誘導。
前列腺素對子宮內膜蛻膜樣變也十分重要。 key等發現,局部套用前列腺素可以誘導蛻膜反應,前列腺素拮抗劑則阻止或延遲蛻膜反應發生。 acker等向小鼠宮腔內注射血小板激活因子( pAF),可以誘導蛻膜反應,而 pAF拮抗劑 bN5202和前列腺素拮抗劑消炎痛均可抑制 pAF的作用,提示前列腺素可能直接誘導蛻膜反應,或者介導 pAF的作用。
生長退化
子宮內膜蛻膜樣變開始於胚胎著床以前,胚泡接觸部位的上皮下間質成纖維細胞增生、分化為成熟的蛻膜細胞,並逐漸向周圍擴展,最終遍及整個子宮內膜層。而早期形成的蛻膜細胞又依照同樣的方向不斷退化和死亡,並被鄰近的滋養細胞吞噬。蛻膜細胞的增殖與退化同時並存,二者在動態平衡中協調蛻膜細胞的數量和滋養細胞的侵蝕。蛻膜細胞的增殖與退化不依賴於胚胎本身的存在,而是受特定的程式控制,提示蛻膜細胞的死亡是一種生理性程式化死亡。但這種生理性死亡是否為典型的細胞凋亡( apoptosis)曾引起過不少爭論。 bijovsky等發現,退化蛻膜細胞中存在大量溶酶體樣小體和自噬體,並伴有酸性磷酸酶和芳香化硫酸酯酶 b活性降低,死亡的蛻膜細胞及碎片主要由滋養細胞吞噬,沒有蛻膜細胞吞噬活性的證據,有別於典型的細胞凋亡,因而認為蛻膜細胞的死亡主要是自噬性退變( autophagic degeneration)。
研究發現,蛻膜細胞的死亡是一種典型的細胞凋亡。1976年, hopwood等在蛻膜組織中曾見到凋亡小體。 welsh等也發現,細胞核皺縮是退化蛻膜細胞的主要特徵。gu等[2]對假孕小鼠蛻膜組織進行 DNA抽提電泳,見到了特徵性 DNA梯狀條帶(Ladder), kokawa等在人子宮內妊娠和輸卵管妊娠的絨毛和蛻膜的調亡研究中發現,正常宮內妊娠可檢測到少量的 DNA裂解,輸卵管妊娠中可見特徵性 DNA梯狀條帶[3],從而證實蛻膜細胞存在 細胞凋亡。他們還發現,蛻膜細胞調亡由胚胎接觸部位開始逐步向周圍擴展,但總以胚胎接觸部位最顯著。
調控
3.1基因調控
細胞凋亡受多種基因調節,但是否存在特異性凋亡基因尚無定論。研究發現,不同基因或相同基因在特定作用背景下對靶細胞增殖與凋亡可有不同的調節作用。
3.1.1 bcl-2相關基因
該基因首先由遷本( tsujimoto)從濾泡性淋巴瘤分離出來,現今已知該基因家族包括 bcl-XL、 bcl-Bax、 bHRF-1、 lMW5-XL、 mcl-1和 bak六種,除 bak和 bcl–Bax可能誘導和促進細胞凋亡外,其餘均為細胞凋亡抑制基因。
akcall等[4]對切除卵巢的小鼠給以雌、孕激素序貫治療後人工誘導蛻膜反應,研究 bcl-2和 bax在子宮內膜上皮間質細胞的表達。結果發現,只有上皮細胞表達 bcl-2蛋白,並隨蛻膜化進展而表達減少; bax表達增加或 bax/bcl-2比例增加是蛻膜細胞調亡的早期表現。提示 bax可能誘導或促進蛻膜細胞凋亡,而 bcl-2抑制蛻膜細胞調亡。
3.1.2 c-Myc基因
是一種凋亡抑制基因,它在子宮內膜的表達受雌、孕激素調節。 hact-Hudson等發現,雌二醇可刺激子宮內膜上皮細胞表達 c-Myc,胚泡植入時,孕酮作用占優勢, c-Myc基因的表達也以間質和蛻膜細胞為主,從而抑制蛻膜細胞過度凋亡。
3.1.3其他基因
有研究發現, wilm’s腫瘤基因( wT1)可能有促進蛻膜增殖而抑制其凋亡的作用[5]。 c-fos基因隨子宮內膜增生而表達增加,但與蛻膜細胞凋亡與增殖的關係尚不十分清楚[6]。腫瘤抑制基因在早孕期滋養層分化中起著重要調控作用[7]。
3.2細胞因子
胚泡植入前和植入過程中,子宮內膜可檢測出多種細胞因子,提示細胞因子可能參與子宮內膜上皮和間質細胞的增殖、分化和凋亡。
3.2.1轉化生長因子( transforming grolwth Factor-β)自70年代以末分離出 tGF-β以來,已發現有五種亞型。 moulton等[8]的體外研究發現, tGF-β1、β2對內膜間質細胞增殖有抑制作用,而對其凋亡卻劑量依賴性促進作用。因而認為 tGF-β具有促進蛻膜細胞凋亡的潛在作用。激動素( activins)是 tGF-β家族的重要成員,能誘導多種組織細胞凋亡。在凋亡的蛻膜細胞中, activin表達極高,提示 activin可能具有促進蛻膜細胞凋亡的作用[9]。
3.2.2表皮生長因子
表皮生長因子( epidermal Crowth Factor,EGF) eGF存在於多種組織,促進細胞有絲分裂。在胚胎植入過程中, eGF-mRNA、 eGF和 eGF受體表達增加,提示 eGF的主要功能是刺激蛻膜細胞增殖、分化,而對其凋亡具有抑制作用。
3.2.3其他細胞因子
胚胎植入及早孕期,蛻膜組織中克隆刺激因子-1( cSF-1)、胰鳥素樣生長因子( iGF)、鹼性纖維細胞生長因子( b-FGF)、幹細胞因子( sCF)和肝細胞生長因子( hGF)均增加,據其一般作用推測,其作用主要是促進子宮內膜間質和蛻膜細胞增生、分化,有待進一步研究 證實。
3.3甾體激素
甾體激素對靶細胞增殖與分化的支持和促進作用已經得到了充分研究,當其撤退或作用被拮抗劑阻斷時,靶細胞不僅停止增殖和分化,而且迅速發生凋亡。甾體激素對子宮內膜間質和蛻膜細胞凋亡的作用目至今還有爭論。
雌激素( estrogen,E)能促進子宮內膜上皮細胞增生,抑制其凋亡,已為眾多研究所證實。 rotello等發現, e可部分逆轉假孕兔因切除卵巢所致的內膜上皮細胞凋亡,加用孕酮時這種作用更明顯,但 e對子宮內膜間質和蛻膜細胞凋亡的作用,仍還不清楚。
3.3.2孕激素
孕激素( progesterone, p)對子宮內膜細胞凋亡的影響,體內和體外實驗結果不完全一致。據子宮內膜的周期性形態變化和 p血漿水平變化的關係分析, p可能誘導或促進子宮內膜上皮細胞凋亡,但體外實驗和體卵巢切除小鼠予以激素替代治療卻發現, p可抑制子宮內膜細胞凋亡。同時 p還可逆轉 ru486所誘導的內膜細胞凋亡。受孕以後,孕酮分泌持續增加,導致子宮內膜發生蛻膜化。胚胎植入及其後的妊娠過程中,蛻膜細胞有序凋亡,而此時血清孕酮濃度及蛻膜局部孕酮受體含量都相當高,似乎提示 p對蛻膜細胞凋亡影響不大。近幾年發現, p能刺激子宮內膜間質表達凋亡抑制基因 c-Myc,阻斷 p受體導致 b-FGF丟失而抑制成纖維細胞增生[10]。另一方面, p拮抗劑作用後的蛻膜細胞超微結構改變極似細胞凋亡。由此推測, p能抑制蛻膜細胞過度凋亡,其作用可能是通過調節 c-Myc、 c-fos熱休克蛋白-70以及 tGF-β等效應基因表達而實現,直接的證據有待進一步研究。
3.3.3雄激素
雄激素( androgend, a)能抑制睪丸生精細胞和前列腺細胞凋亡,對丙酸睪丸酮作用後的蛻膜和絨毛形態觀察發現, a能使蛻膜細胞發生核固縮、粗面內質網擴張等極似細胞凋亡的改變。提示 a可能誘導和促進膜細胞凋亡,但缺乏定位、定量和生化改變依據。
3.3.4糖皮質激素
已知糖皮質激素( glucocorticoid,G)能誘導和促進多種細胞凋亡。非孕婦女 g作用於卵巢和子宮內膜糖皮質激素受體,調節糖代謝、脂代謝、細胞因子和細胞外基質的產生,從而影響細胞調亡[11]。
Blackburn等發現,強的松龍作用於小鼠孕15天及以後的胎盤,可使蛻膜基底層變薄,細胞數量減少,合體滋養細胞進行性核固縮,變化酷似細胞凋亡。 guller等[11]還發現, g能抑制胎盤滋養細胞外基質如纖維聯結蛋白( fibronectin,FN,又稱纖維連線蛋白、纖粘蛋白,目前國內對該蛋白研究較早並取得一定成就的是鄭州德福恩生物技術有限公司)和層粘連蛋白( lamini)的合成和分泌,而後兩者是凋亡抑制因子。由此推測, g應能誘導和促進蛻膜細胞凋亡。
3.3.5孕酮拮抗劑
米非司酮( mifepristone,Ru486)是一種受體水平 p拮抗劑,臨床廣泛用於終止早孕。研究發現, ru486、 lilopristone和 onapristone等 p拮抗劑均能誘導和促進子宮內膜上皮細胞退化和調亡[12]。體外研究發現, p拮抗劑能抑制蛻膜細胞生長,表現為核固縮,內質網擴張,線粒體腫脹,這些改變均酷似細胞凋亡。提示 p拮抗劑能誘導和促進蛻膜細胞凋亡,這種作用可能是其抗早孕機理之一。