范明 黃瑾 綜述 劉平 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院婦產(chǎn)科生殖醫(yī)學(xué)中心,北京 100083)

正常的子宮內(nèi)膜僅在1個(gè)極短的關(guān)鍵時(shí)間內(nèi)允許胚胎著床,并且需要與胚胎發(fā)育同步;這一時(shí)期子宮內(nèi)膜接受性達(dá)到最高,被稱為“著床期”,通常在正常月經(jīng)周期的第20～24天。近年來,許多證據(jù)表明著床期子宮內(nèi)膜的準(zhǔn)備并不僅僅依賴于足夠卵巢激素的刺激,而且也依賴于胚泡和子宮內(nèi)膜之間的相互作用。許多細(xì)胞因子和黏附分子都介導(dǎo)了這種作用[1,2],MUC1就是其中之一。目前,已有幾項(xiàng)研究表明MUC1在著床中起著重要作用,然而其確切的機(jī)制尚不十分清楚。本文就MUC1與不孕的關(guān)系做一綜述。

1 MUC1的生化特點(diǎn)

MUC1,也被稱之為多態(tài)性上皮粘蛋白(polymorphic epithelial mucin,PEM),MAM-6抗原。許多分泌性上皮可以表達(dá)MUC1,子宮內(nèi)膜上皮也可以分泌MUC1。MUC1主要分布于腺細(xì)胞表面或以分泌形式存在于腺腔內(nèi)。由于MUC1與細(xì)胞表面相關(guān)聯(lián),而且其在細(xì)胞膜外表面的區(qū)域具有高度伸展的結(jié)構(gòu),因而當(dāng)胚泡接觸到子宮內(nèi)膜上皮時(shí),MUC1很可能是胚泡接觸到的第1個(gè)細(xì)胞表面成分[3]。

MUC1是1種高度糖基化的大分子糖蛋白,其基因定位于染色體1q21,由7個(gè)外顯子組成,編碼基因的長度為4～7 kb。MUC1的顯著特征是具有大量可變數(shù)量的末端重復(fù)氨基酸序列(variable number of tandem repeat,VNTR),不同人的VNTR數(shù)目從20～125個(gè)不等,而小鼠中只有16個(gè)。VNTR結(jié)構(gòu)含有60個(gè)堿基,編碼20個(gè)氨基酸序列,并且含有大量O-糖基化位點(diǎn)。由于VNT R數(shù)目不同,因而導(dǎo)致了其基因表達(dá)產(chǎn)物的多形性。

對(duì)于MUC1的研究可在DNA、mRNA和蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行。目前已有多種抗體可以檢測(cè)不同的MUC1抗原決定簇。由于不同糖鏈可以掩飾MUC1外部結(jié)構(gòu)的抗原決定簇,因此對(duì)于MUC1的研究報(bào)道不盡一致。

2 MUC1在子宮內(nèi)膜的生物學(xué)功能

子宮內(nèi)膜上皮表達(dá)MuC1,而MUC1使得細(xì)胞表面存在酶性抵抗,限制了抗原接近受體,因此影響了細(xì)胞-細(xì)胞間、細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的粘附作用。關(guān)于子宮內(nèi)膜上MUC1的作用在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人類研究均有報(bào)道。

2.1 MUC1在動(dòng)物子宮內(nèi)膜上的表達(dá) 子宮內(nèi)膜上的MUC1表達(dá)隨著月經(jīng)周期的變化而變化,并且不同種屬間的動(dòng)物也有不同。在所有研究的動(dòng)物種屬中,MUC1在子宮內(nèi)膜上皮均高度表達(dá);并且在著床期的子宮內(nèi)膜,MUC1的表達(dá)是呈降調(diào)節(jié)的。

對(duì)小鼠的研究表明,著床期子宮內(nèi)膜上的MUC1無論在mRNA水平還是在蛋白質(zhì)水平均有減少,并且 MUC1的表達(dá)與子宮容受性成反比。Surveyor GA等[4]的研究發(fā)現(xiàn),妊娠后4天的小鼠,MUC1幾乎檢測(cè)不到,而同時(shí)期子宮頸上和陰道上的MUC1表達(dá)并未改變。因此,Surveyor GA等得出結(jié)論,小鼠著床前子宮內(nèi)膜上的MUC1表達(dá)受卵巢激素水平的調(diào)節(jié)。Dharmaraj N等[5]學(xué)者的實(shí)驗(yàn)表明,人MUC1轉(zhuǎn)基因小鼠模型中,胚胎著床期人MUC1表達(dá)較D1降低約20%。而小鼠MUC1表達(dá)可降低98%。

對(duì)于兔子的子宮內(nèi)膜研究表明,MUC1的表達(dá)只在著床部位明顯減少,在非著床部位,MUC1仍然維持在較高的水平。因此有人提出假設(shè),MUC1的降調(diào)節(jié)表達(dá)是通過胚泡產(chǎn)生的信號(hào)局部作用于子宮內(nèi)膜完成的[6]。

對(duì)于獼猴和狒狒子宮內(nèi)膜的研究則更加深入[7]。在著床初期,獼猴和狒狒的子宮內(nèi)膜腔表面上皮的MUC1均消失,這種消失是由母體決定的。而在此期兩者子宮內(nèi)膜腺上皮的MuC1表達(dá)則有區(qū)別:孕獼猴著床部位腺上皮MUC1的丟失是呈梯度變化的,即愈靠近內(nèi)膜表明丟失愈多,愈往深層丟失愈少,這種變化與其子宮內(nèi)膜的孕激素受體變化是一致的;而孕狒狒在著床部位腺上皮MUC1的丟失是等同的。

2.2 MUC1在人類子宮內(nèi)膜上的表達(dá) 對(duì)于人類子宮內(nèi)膜MUC1的研究可以通過內(nèi)膜組織切片、子宮內(nèi)膜外植和培養(yǎng)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞等多種方法進(jìn)行。

MUC1在子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的微絨毛和纖毛中含量十分豐富。人類子宮內(nèi)膜上MUC1的表達(dá)也是隨月經(jīng)周期變化而變化的。但人類MUC1的表達(dá)與其他哺乳動(dòng)物不同,排卵前,子宮內(nèi)膜上MUC1的mRNA和核心蛋白水平均較低,與小鼠相反;排卵后,子宮內(nèi)膜上MuC1的mRNA水平升高數(shù)倍,與孕酮的轉(zhuǎn)錄調(diào)控一致,排卵后子宮內(nèi)膜上的MUC1蛋白質(zhì)水平也明顯升高。然而,著床期MUC1的一些糖基化基團(tuán)會(huì)存在著一定的變化[3]。DeLoia JA等[3]認(rèn)為,人類子宮內(nèi)膜腔表面上皮的MUC1在整個(gè)月經(jīng)周期均有表達(dá),沒有減少跡象,只是在著床期存在糖型局部的特殊化;而腺上皮表達(dá)的MUC1無論在蛋白質(zhì)水平還是在mRNA水平,在著床期間均無明顯改變。

另外,MUC1上具有Sialyl-Lewis-a和 Sialyl-Lewis-x表位[8],它們可以作為選擇素的配體;而選擇素具有粘附作用。如果人類胚胎在其外表面表達(dá)選擇素的話,那么人類胚胎將會(huì)與子宮內(nèi)膜上的MUC1結(jié)合,并通過選擇素的作用發(fā)生胚胎粘附在子宮內(nèi)膜,進(jìn)而啟動(dòng)著床過程?；诖朔N論點(diǎn)以及上述所及,DeLoia JA等[3]提出假說,即使人類子宮內(nèi)膜持續(xù)豐富表達(dá)MUC1,著床也能夠正常進(jìn)行,這是因?yàn)槿祟惻咛セ蚴悄茏銐蚯宄齅UC1的障礙或是將 MUC1作為胚胎粘附于子宮內(nèi)膜的啟動(dòng)因子。

3 MUC1和著床

MUC1對(duì)胚胎著床起著重要作用,并且機(jī)制復(fù)雜。它或是通過空間構(gòu)象阻礙胚胎粘附于子宮內(nèi)膜,或是通過其自身的特殊表位促進(jìn)粘附進(jìn)行。

受孕激素調(diào)節(jié)的MUC1是決定子宮內(nèi)膜接受性的1個(gè)重要因素[9,10]。胚泡在其外表面分泌肝素糖蛋白或硫酸肝素糖蛋白,著床前期分泌量會(huì)增加4～5倍。子宮內(nèi)膜外表面具有肝素結(jié)合部位,可以與胚泡產(chǎn)生的肝素糖蛋白或硫酸肝素糖蛋白結(jié)合,誘導(dǎo)胚泡與子宮內(nèi)膜相互作用,引發(fā)著床進(jìn)行。然而,在非著床期,子宮內(nèi)膜外表面有高度伸展的MUC1,阻礙了兩者的結(jié)合,使著床不能進(jìn)行;著床期,MUC1可能減少或構(gòu)象發(fā)生改變,使得兩者相結(jié)合,發(fā)生著床。

小鼠中,排卵后其子宮內(nèi)膜上的MUC1呈降調(diào)節(jié)反應(yīng);兔子和狒狒在排卵后其子宮內(nèi)膜上MUC1的表達(dá)依然維持較高水平,但在著床的局部區(qū)域其MUC1的表達(dá)呈現(xiàn)明顯減少,并且MUC1具有抗粘附的特點(diǎn),有人提出MUC1阻止著床的進(jìn)行[4]。

人類子宮內(nèi)膜上的MUC1在排卵后也維持較高的水平,然而卻沒有證據(jù)證實(shí)MUC1在著床的部位是否有變化。Garson DD等[11]則認(rèn)為分泌期的人類子宮內(nèi)膜具有選擇素的配體,人類胚胎表達(dá)的選擇素可與之結(jié)合而引發(fā)著床的發(fā)生。

人類MUC1基因高度多態(tài)性與妊娠結(jié)局相關(guān)。Horne AW等[12]選取了10名不明原因原發(fā)不孕的婦女,她們每位都至少接受3個(gè)周期的IVF-ET,每個(gè)周期均有5個(gè)及以上形態(tài)正常的胚胎以供移植,然而移植后均未懷孕;另選擇10名生育力正常的婦女作對(duì)照,提取這20名婦女血樣中的DNA。結(jié)果顯示,2組婦女中MUC1基因的VNTRs上游等位基因平均大小都是5.2 kb,也就是85個(gè)重復(fù)序列;然而下游等位基因的大小存在顯著性差異(P=0.0029):生育力正常組平均3.4 kb(55個(gè)重復(fù)序列),不育婦女組平均2.5 kb(40個(gè)重復(fù)序列)。因此他們總結(jié),不明原因不育婦女可能與其MuC1基因的VNT Rs多態(tài)性有關(guān),導(dǎo)致了蛋白產(chǎn)物O-連接糖基化部位數(shù)目的減少,因此導(dǎo)致著床失敗。然而,也有研究并不支持該觀點(diǎn)[13]。

反復(fù)自然流產(chǎn)的婦女其子宮內(nèi)膜中MUC1含量明顯低于生育正常婦女組,這可能是反復(fù)流產(chǎn)的患者其子宮內(nèi)膜的功能有所受損[11]。與自身相比,反復(fù)自然流產(chǎn)組LH峰后第13天的子宮沖洗液中MUC1的含量明顯高于此前日子沖洗液中的含量。這說明,反復(fù)自然流產(chǎn)的婦女其子宮內(nèi)膜對(duì)孕酮的反應(yīng)遲鈍并且降低[12]。

對(duì)于可能存在著床方面不育原因的婦女和正常生育后帶IUD婦女的研究表明[12,14],MUC1的含量與正常婦女MUC1的含量存在差異。因此,MUC1可以作為子宮內(nèi)膜接受性的1個(gè)標(biāo)志物,參與胚胎著床過程。另外,MUC1在輸卵管上皮也有分布,它能阻止異位妊娠的發(fā)生[15]。最近一些學(xué)者[16,17]的研究表明,輸卵管妊娠組的輸卵管上皮內(nèi)MUC1的表達(dá)要明顯低于對(duì)照組。

滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲在胎盤發(fā)育過程中至關(guān)重要。有研究顯示[18],MUC1與滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲的調(diào)控有關(guān)。Thirkill[19]等證實(shí)體外培養(yǎng)的獼猴早孕期的滋養(yǎng)層細(xì)胞上可見MUC1表達(dá),同時(shí)在早孕期胎盤蛻膜組織切片上檢測(cè)到血管內(nèi)滋養(yǎng)層細(xì)胞上有 MUC1。Shyu MK等[20]發(fā)現(xiàn)在胎盤發(fā)育期,MUC1陽性的滋養(yǎng)母細(xì)胞數(shù)量增多,且MUC1的超表達(dá)可以明顯抑制類滋養(yǎng)細(xì)胞的基底膜侵襲作用。

總之,MUC1是女性生殖道的1種保護(hù)屏障,它在抵御微生物感染的同時(shí),也參與特定時(shí)期的胚胎著床。著床期子宮內(nèi)膜是受卵巢激素和多種因子、分子所調(diào)節(jié)的。具有高度多態(tài)性、富含糖基的糖蛋白MUC1與人類胚胎著床的早期階段密切相關(guān)。隨著更多更深入的研究,必將進(jìn)一步提高人們對(duì)于MUC1作用于著床機(jī)制的認(rèn)識(shí),MUC1也會(huì)在將來作為評(píng)估子宮接受性的1個(gè)標(biāo)記物應(yīng)用于臨床。

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