谷 博，姜懷志

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春130118)

哺乳動物在進入初情期(青春期) 后，子宮內(nèi)膜隨著甾體類激素水平的變化出現(xiàn)著周而復(fù)始的增殖、分化與脫落的變化，主要表現(xiàn)在子宮內(nèi)膜上皮和間質(zhì)的分化上［1］。這種周期性變化內(nèi)膜組織的生長與發(fā)育有賴于毛細血管網(wǎng)的再生能力［2］。Taylor 等［3］認(rèn)為，子宮內(nèi)膜血管生成的調(diào)節(jié)是通過不同類型細胞間復(fù)雜的相互作用間接介導(dǎo)的，并提出子宮內(nèi)膜的血管形成受內(nèi)分泌及旁分泌兩種途徑作用調(diào)控，在整個發(fā)情(或月經(jīng)) 周期子宮內(nèi)膜都與血管生成的潛力，且在月經(jīng)周期的不同階段中血管生成是有顯著差異的［3］。血管形成對于維持月經(jīng)周期子宮內(nèi)膜的增生和修復(fù)及妊娠期胚泡植入及胎盤形成提供了必要的血管豐富的內(nèi)環(huán)境。國內(nèi)外的大量研究結(jié)果表明: 血管新生與退化是與多種細胞因子、生長因子及其受體間相互作用的結(jié)果，其中血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 及其受體是起重要作用的細胞因子之一［4］。

1 血管新生的過程及調(diào)控因子

血管新生是指機體在生長發(fā)育過程中或創(chuàng)傷修復(fù)、缺血缺氧和炎癥等情況下，原微血管內(nèi)皮細胞(EC) 經(jīng)過生芽、遷移、增殖與基質(zhì)重塑等形成新毛細血管的過程，一般包括血管細胞分泌蛋白水解酶降解血管基底膜; EC 穿過基底膜遷移到血管周圍基質(zhì);EC 增殖、相互黏附并連接; 形成血管腔樣結(jié)構(gòu); 從基質(zhì)重塑和平滑肌的包圍及血管相互吻合形成血管網(wǎng)等5 個階段［4］。哺乳動物血管新生的機制十分復(fù)雜，涉及多種細胞(內(nèi)皮細胞、血管壁細胞、炎性細胞) ，是細胞與細胞因子、細胞外基質(zhì)及蛋白水解酶直接相互作用的結(jié)果。能夠調(diào)節(jié)血管新生的因子很多，其中血管內(nèi)皮生長因子(VEGF) 被認(rèn)為是促進血管新生的最重要細胞因子，并且國內(nèi)外在研究器官(組織) 血管新生過程中亦將VEGF 表達的變化作為主要研究手段［5］。血管新生大多發(fā)生于機體的病理條件下，如腫瘤、炎癥、創(chuàng)傷性修復(fù)等方面，而在機體的正常生理狀況下，主要發(fā)生于哺乳動物的具有周期性變化過程的生理器官上和胚胎發(fā)育等方面。Folkman 認(rèn)為，成年哺乳動物組織中卵巢、子宮內(nèi)膜周期和哺乳期的乳腺具有生理性的血管新生［6］，說明哺乳動物卵巢和子宮內(nèi)膜等是正常生理狀態(tài)下經(jīng)常發(fā)生血管新生的主要器官。

2 哺乳動物子宮內(nèi)膜在發(fā)情周期(或月經(jīng)周期) 的血管新生

在哺乳動物(包括人及靈長類) 的發(fā)情周期(月經(jīng)周期) ，其子宮內(nèi)膜血管發(fā)生和血管通透性發(fā)生變化，VEGF 在這一過程中起到了重要的作用［7］。在VEGF 的參與下，血管通透性發(fā)生改變，使薄而高密度的子宮內(nèi)膜轉(zhuǎn)化為厚而具通透性的分泌性內(nèi)膜。在哺乳動物和人的整個發(fā)情周期或月經(jīng)周期中在子宮內(nèi)膜中都有表達［8］。VEGF 在子宮內(nèi)膜增殖后期和黃體期表達量增加，這同血管發(fā)生和血管通透性變化相一致［9］。此外，VEGF在發(fā)情周期中對子宮內(nèi)膜血管發(fā)生進行調(diào)控是以旁分泌方式實現(xiàn)的［2，9］。研究表明，婦女月經(jīng)周期過程中，增殖期KDR 的表達量最高，幾乎比同時期的Flt-1 高2 倍，在分泌中期有所減少，而Flt-1 在分泌期表達量最高，這同毛細血管快速增殖和子宮內(nèi)膜脫落的時間一致［9］。

由于人和非靈長類動物在月經(jīng)前卵巢激素表達處于低水平狀態(tài)，子宮內(nèi)膜VEGF 適量表達，可為月經(jīng)過程中子宮內(nèi)膜上皮細胞正常脫落提供保障。如果VEGF 及其受體表達不平衡將會導(dǎo)致月經(jīng)出血異常［10］。在體內(nèi)和體外研究發(fā)現(xiàn)，雌二醇(E2) 可以調(diào)節(jié)VEGF 的表達，ICI182、780 和米非司酮都是E2的拮抗物，能抑制VEGF 表達［11］。研究還發(fā)現(xiàn)，月經(jīng)周期VEGF 及其受體在子宮內(nèi)膜中呈激素依賴的周期性表達，在子宮內(nèi)膜血管發(fā)生毛細血管滲透性改變過程中發(fā)揮非常重要的作用，同時也參與子宮內(nèi)膜的修復(fù)過程［12］。

VEGF mRNA 在大鼠整個發(fā)情周期均有表達。研究表明，VEGF mRNA 在發(fā)情前期和發(fā)情期表達是其他時期的2 倍，發(fā)情前期和間情期VEGF mRNA 表達在腔上皮，而動情期則轉(zhuǎn)至基質(zhì)表達。隨著情期不斷變化，VEGF 蛋白表達也發(fā)生變化，發(fā)情前期和發(fā)情期VEGF 蛋白只在腔上皮中表達，而且在發(fā)情期表達量達到最高值，但在間情期VEGF 蛋白表達量非常少，幾乎檢測不到［13］。研究表明，大鼠子宮內(nèi)膜在發(fā)情周期的不同階段，類固醇激素和促黃體素(LH)周期性的變化與VEGF mRNA 和蛋白表達有關(guān)［14］。在發(fā)情期后期，VEGF 表達量增高，毛細血管中Flt-1 蛋白表達量也升高，且Flt-1mRNA 也高水平表達。用E2處理后VEGF 的表達升高，使大鼠子宮發(fā)生浸滲，產(chǎn)生水腫現(xiàn)象。這些研究結(jié)果說明，在發(fā)情周期VEGF 和受體通過其表達變化來調(diào)節(jié)血管通透性［15，16］。因此，發(fā)情周期中，VEGF及其受體在激素的調(diào)節(jié)下參與子宮內(nèi)膜血管的重組過程。

3 哺乳動物妊娠期子宮內(nèi)膜的血管新生

哺乳動物妊娠期，胎兒正常發(fā)育需要足夠的營養(yǎng)，而營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)則需要豐富的血液來運輸。因此，在妊娠期子宮內(nèi)膜的血管經(jīng)歷了3 個適應(yīng)性改變，即血管舒張、滲透性增加及新血管的生長和發(fā)育［17，18］。

3.1 胚胎植入中子宮內(nèi)膜血管新生及VEGF的調(diào)控

胚胎植入過程中最顯著的現(xiàn)象是胚泡植入部位的血管通透性顯著增加，一般認(rèn)為，這是胚胎植入最早的必備事件之一［19］。研究表明，VEGF 在胚胎植入過程中參與了血管通透性的調(diào)節(jié)，介導(dǎo)子宮內(nèi)膜血管變化和血管發(fā)生，同時子宮內(nèi)膜血管系統(tǒng)在植入前期就開始擴張，植入后擴張幅度更大，這一過程是子宮內(nèi)膜發(fā)育和植入的前提［20］。在嚙齒類動物中，隨著胚泡在子宮內(nèi)膜的粘附和浸潤，血管通透性逐漸增高。對小鼠、兔和倉鼠等動物的研究清楚表明，VEGF 在血管通透性改變和血管發(fā)生中起重要作用［21］。Flt-1mRNA 從小鼠妊娠第4 天開始在基質(zhì)中表達，隨妊娠時間的推移，表達量逐漸增加。Flt-1 和Flk-1mRNA 同時表達于第5～8 天的系膜和對系膜側(cè)的蛻膜層，而緊密圍繞植入胚泡的無血管初級蛻膜區(qū)域未見表達［2］。這些結(jié)果表明，VEGF 受體不僅參與了系膜側(cè)蛻膜化以建立胎盤的血管發(fā)生，而且還持續(xù)增加了對系膜側(cè)區(qū)域性血管通透性。在恒河猴和人類的研究中也同樣發(fā)現(xiàn)，VEGF 調(diào)節(jié)了圍植入期血管通透性的變化，而且VEGF 的局部過量表達可以引起其受體的上調(diào)，導(dǎo)致局部血管通透性的增加和血管發(fā)生［8，22］。

3.2 胚胎發(fā)育過程中血管新生及VEGF 調(diào)控

在胚胎植入子宮后，尤其是胚胎浸潤母體滋養(yǎng)層后，誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜有大量血管發(fā)生，在這一過程中VEGF 及其受體的表達與血管發(fā)生的時間是相一致的。隨著胚胎早期分化開始，VEGF 刺激蛻膜、胎盤血管膜及子宮內(nèi)膜細胞的生長和增殖。在血島中能夠檢測到具有同樣受體結(jié)合能力的VEGF［23］。研究表明，早在人胚胎植入前的8 細胞期，VEGF 基因即被激活，而人的基因組大約在4 細胞期即被激活［24］。因此，VEGF 出現(xiàn)在首批被轉(zhuǎn)錄的基因中［24］。通過對VEGF + /-和VEGF- /-胚胎干細胞系的研究發(fā)現(xiàn)，雜合子VEGF+ /-胚胎發(fā)育是不正常的，但并沒有立即死亡，而純合子VEGF- /-的胚胎由于血管形成的嚴(yán)重破壞而導(dǎo)致在妊娠期間(第11 ～12 天) 死亡。VEGF 的缺陷嚴(yán)重?fù)p害了血管早期形成，包括血島分布(血管生成) 、從已有血管處出芽(血管發(fā)生) ，腔體形成和相互聯(lián)系的建立［25］。研究表明，小鼠胚胎發(fā)育期間心血管系統(tǒng)的正常發(fā)育可能依賴于VEGF 濃度變化，如果在發(fā)育階段VEGF 表達量降到一定的閾值以下，組織將會導(dǎo)致不可逆的損傷，這說明胚胎血管發(fā)生對VEGF 呈劑量依賴性［26］。

利用同源重組的方法將Flk-1 失活，將會導(dǎo)致小鼠胚胎因造血障礙和子宮內(nèi)膜細胞早期發(fā)育損傷而死亡(第8.5 ～9.5 天) ，并發(fā)生卵黃囊血管缺乏，造血干細胞數(shù)量急劇下降，這些結(jié)果均說明Flk-1 對胚胎和卵黃囊血管發(fā)生及血島生成都是必不可少的［27］。同樣Flt-1 突變的小鼠胚胎雖然能形成內(nèi)皮細胞，但是裝配成的血管卻發(fā)生異常，胚胎在妊娠中期(第8.5 ～9.5 天) 即死亡。這些研究結(jié)果表明，在血管發(fā)生過程中Flt-1 可能調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞同其它細胞以及細胞同胞外基質(zhì)之間的相互作用，而且Flt-1 失活將導(dǎo)致嚴(yán)重的血管系統(tǒng)紊亂［28］。因此，VEGF 及其受體對胚胎發(fā)育中血管發(fā)生和血管新生起著重要的作用。

4 胎盤的血管發(fā)生和血管生成

胎盤的血管生長是在著床期開始的，并且在整個妊娠期持續(xù)。在這個階段先形成原始絨毛、次級絨毛和三級絨毛，原始祖細胞或核樣結(jié)構(gòu)變得明顯，隨后出現(xiàn)紅細胞及不完全的毛細血管層，從已經(jīng)存在的毛細血管中的末端形成新的血管芽，最后血管彎曲膨脹，形成竇狀隙并且突出到滋養(yǎng)層，形成所謂的合胞體毛細血管膜。從一些血管芽可以看到，這可能是由干細胞分化來的，后者借助于母胎間的營養(yǎng)和氣體交換。胎盤是血管物質(zhì)的主要來源，并且在調(diào)節(jié)胎盤的血管形成中起重要作用，在絨毛膜滋養(yǎng)層和絨毛膜基質(zhì)的胎兒巨噬細胞中都有VEGF 的表達，且在絨毛上皮細胞和細胞滋養(yǎng)層中表達Flt-1 和Flk-1 兩個受體，暗示VEGF 不但在血管形成中，而且在滋養(yǎng)層侵入中起作用［29］。Fukushima K 等［30］發(fā)現(xiàn)，VEGF 誘導(dǎo)ITGAV/ITGB3 表達，增強具有向內(nèi)皮分化潛力的TCL1 的粘附功能，促進血管的形成。Anteby EY［31］認(rèn)為，VEGF 刺激了滋養(yǎng)細胞u-PA、PAI- 1、MMP9 的活性，從而調(diào)節(jié)其侵襲性。

5 結(jié)語

雌性哺乳動物的子宮內(nèi)膜的血管生成是其組織生長和發(fā)育的基礎(chǔ)，是維持其結(jié)構(gòu)完整和功能的重要因素。國內(nèi)外大量的研究結(jié)果證實，血管新生的主要調(diào)控因子是VEGF，因而對于VEGF 在雌性哺乳動物子宮內(nèi)膜上表達的相關(guān)研究亦成為研究子宮內(nèi)膜血管新生的主要手段。從研究的對象來看，這方面的研究仍以實驗?zāi)Ｊ筋悇游镅芯繛橹?，在家畜方面的研究還相對較少。因此，深入研究雌性家畜子宮內(nèi)膜的血管新生機制，將會為提高其繁殖效率提供重要的理論依據(jù)。

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