朱霞，李慧珍，劉丹，馬天仲

胚胎植入又稱為胚胎著床，是指具有著床能力的胚胎與母體子宮內(nèi)膜之間建立密切聯(lián)系的過程，此過程包括定位、黏附和侵入。影響胚胎植入的因素包括胚胎發(fā)育情況、子宮內(nèi)膜容受性、良好的母胎對話、陰道和子宮的微生物群[1]。在植入過程中，胚胎及免疫細胞同時釋放各種細胞因子、生長因子作用于子宮內(nèi)膜，促進蛻膜化。雌激素受體α（estrogen receptorα，ERα）通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶/絲裂原活化蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase/mitogen activated protein kinase，ERK/MAPK）途徑誘導(dǎo)上皮細胞增殖和基質(zhì)細胞蛻膜化。子宮內(nèi)膜蛻膜化受各種生長因子、免疫因子和激素的調(diào)控，在胚胎植入中起關(guān)鍵作用。首先，受精后第6～7天的囊胚分化出合體滋養(yǎng)細胞，然后由細胞黏附分子（cell adhesion molecule，CAM）如整合素、鈣黏蛋白、選擇素、免疫球蛋白超家族等共同參與胚胎的黏附；其次，在胚胎侵入子宮內(nèi)膜時，有白血病抑制因子（leukocyte inhibitory factor，LIF）、整合素及其配體、CAM、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）和激素傳導(dǎo)信號等共同參與[1-2]；最后，在雌激素、孕激素的共同作用下，子宮內(nèi)膜血管重塑以促進胚胎的種植?，F(xiàn)綜述胚胎植入的相關(guān)信號通路研究進展，為進一步研究胚胎植入的相關(guān)分子機制提供參考。

1 Notch信號通路

Notch信號通路參與真核細胞的增殖、黏附、侵襲、分化及凋亡等生命活動。該信號通路主要調(diào)節(jié)組織發(fā)育和調(diào)控內(nèi)環(huán)境動態(tài)平衡，對女性卵巢和生殖系統(tǒng)功能有重要影響。Notch通路包括4種相關(guān)蛋白（Notch1～4）、5個配體（Jagged1/2、Delta-like1/3/4），其膜蛋白既是受體也是配體，在人類囊胚的內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)外胚層中均有表達，可以調(diào)控滋養(yǎng)外胚層形成、蛻膜化、胎盤形成和血管內(nèi)滋養(yǎng)層的侵入[3]。Afshar等[4-5]的2項研究發(fā)現(xiàn)Notch1在人和小鼠的子宮內(nèi)膜中均發(fā)揮重要作用，證明Notch在子宮內(nèi)膜容受性窗口期扮演不同的角色，Notch表達受胎盤激素和卵巢激素水平的嚴(yán)格調(diào)控，使用絨毛膜促性腺激素（chorionic gonadotropin，CG）處理后的子宮內(nèi)膜基質(zhì)成纖維細胞中Notch1水平會升高，在CG與孕酮協(xié)同作用下誘導(dǎo)α平滑肌肌動蛋白抑制基質(zhì)細胞凋亡，促進蛻膜化，內(nèi)膜蛻膜后Notch1蛋白減少，參與Notch激活的基因被上調(diào)。其他研究發(fā)現(xiàn)Notch1在第1次自然妊娠的蛻膜化過程中尤為重要[6]，推測黃體期Notch1低水平可以作為早期復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的標(biāo)志物[4]。Notch2可以調(diào)控催乳素和胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1），選擇性敲除Notch2基因的雌性小鼠生育能力未受明顯影響，但阻斷催乳素信號傳導(dǎo)后，小鼠的早期流產(chǎn)率將顯著增加，這是由于Notch2基因被消融后，催乳素成員prl8a2表達下調(diào)，從而導(dǎo)致胚胎植入失敗，prl8a2主要參與妊娠早期黃體維持，可作為子宮內(nèi)膜蛻膜化的標(biāo)志物[7]。Notch3是唯一一個在子宮內(nèi)膜窗口期表達明顯增加的受體，有研究發(fā)現(xiàn)Jagged1參與上皮細胞黏附、調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性和囊胚植入，敲除人子宮內(nèi)膜的Jagged1會減少Notch3受體的表達，從而影響子宮內(nèi)膜容受性導(dǎo)致胚胎著床失敗，而敲除雌性小鼠子宮內(nèi)膜Jagged1基因后，其仍具有生育能力，猜測Notch3可能不參與小鼠子宮內(nèi)膜容受性調(diào)節(jié)[8]。以上研究提示Notch1表達低下是胚胎著床失敗的主要原因之一，而Notch2～4受體在子宮內(nèi)膜容受性調(diào)節(jié)中占非主導(dǎo)作用，主要是支持胚胎繼續(xù)植入發(fā)育。血管生成是子宮蛻膜化必不可少的過程，胚胎著床后、胎盤形成前的血管生成受血管內(nèi)皮生長因子和Delta-like4/Notch信號傳導(dǎo)調(diào)控，促進蛻膜毛細血管生成[9]。最新研究報道，雌、孕激素聯(lián)合作用子宮內(nèi)膜誘導(dǎo)蛻膜化后人類ERBB2轉(zhuǎn)錄因子1（transducer of ERBB2/1，TOB1）表達水平明顯升高，證明TOB1/Notch信號通路在蛻膜化中具有重要作用，這一新標(biāo)志物為改善子宮內(nèi)膜容受性提供了新的靶點[10]。Notch通路的過表達或抑制都會影響胚胎的植入和生長發(fā)育速度[11]。由此可知，Notch信號通路在胚胎著床過程中發(fā)揮重要作用。

2 JAK激酶（Janus kinase，JAK）-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）信號通路

JAK-STAT信號通路由3部分組成：接受信號的酪氨酸激酶相關(guān)受體、傳遞信號的JAK和產(chǎn)生效應(yīng)的STAT。JAK屬于蛋白質(zhì)酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）的一種，JAK家族有JAK1～3和TYK2共4個成員。STAT家族包括7個成員：STAT1～4、STAT5a/5b和STAT6。JAK-STAT信號通路激活與多個因子和其他信號通路相互作用，如通過白細胞介素6（interleukin 6，IL-6）可以與Notch通路、核因子κB（nuclear factorκB，NF-κB）通路相互聯(lián)系。IL-2、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、生長激素（growth hormone，GH）、表皮細胞生長因子、血小板衍生生長因子和干擾素（interferon，IFN）等都可以激活JAK-STAT信號通路，與細胞增殖、分化、凋亡存在密切關(guān)系[12]。正是發(fā)現(xiàn)這些相關(guān)因子的相互作用，有人發(fā)現(xiàn)雖然生長激素在輔助生殖技術(shù)（assisted reproductive technology，ART）中的應(yīng)用存在爭議，但研究證明生長激素對反復(fù)著床失敗和宮腔粘連的患者治療有效，主要是通過GH-JAKSTAT3/5信號通路促進子宮內(nèi)膜細胞增殖，同時生長激素還能調(diào)控IGF-1、IGF-2表達水平而改善子宮內(nèi)膜厚度，間接提高整合素的表達而改善子宮內(nèi)膜容受性，促進胚胎著床[13]。IGF信號通路介導(dǎo)胚胎植入過程中正常上皮分化，子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞IGF-1和胚胎來源的IGF-2依次激活I(lǐng)GF受體，通過ERK1/2和STAT3信號傳導(dǎo)誘導(dǎo)環(huán)氧合酶2的轉(zhuǎn)錄[14]。IL-3、IL-5和GM-CSF可以激活JAK1、JAK2，促進胚胎植入中的血管生成。LIF是一種多效性細胞因子，屬于IL-6超家族，參與調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性，促進胞飲突形成和滋養(yǎng)外胚層細胞侵入子宮內(nèi)膜，在胚胎植入窗口期的子宮內(nèi)膜中特異性表達，該表達與雌激素水平升高一致，可以作為復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的標(biāo)志物[15]。Fukui等[16]和Hamelin-Morrissette等[17]的實驗進一步探討了子宮內(nèi)膜上皮和基質(zhì)細胞中LIF受體對胚胎植入的調(diào)控作用，敲除雌性小鼠子宮上皮STAT3基因后囊胚無法植入，但將小鼠子宮基質(zhì)細胞中STAT3基因敲除后囊胚會植入子宮內(nèi)膜并生長至足月，這說明不同細胞中LIF受體對胚胎植入作用不同。由此證明STAT3在胚胎植入過程中起關(guān)鍵作用，上調(diào)LIF表達可以提高胚胎植入的能力。提示JAKSTAT信號通路通過不同的分子與其他通路相互作用，在胚胎植入過程中相互影響，有望成為母體免疫因素導(dǎo)致胚胎移植失敗的新的研究方向。

3 Wnt信號通路

Wnt蛋白屬于富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，通過自分泌或旁分泌發(fā)揮作用，主要有經(jīng)典和非經(jīng)典2條路徑。研究人員在哺乳動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)19個高度保守的分泌型Wnt信號配體，與細胞膜上的卷曲蛋白、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（LDL receptor-related protein 5/6，LRP5/6）結(jié)合后該通路被激活，下游效應(yīng)分子β-連環(huán)蛋白（β-catenin）調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控細胞生長、發(fā)育和分化等[18]。

經(jīng)典β-catenin依賴性途徑在胚胎早期發(fā)育、維持組織穩(wěn)態(tài)、干細胞增殖分化中的作用尤為明顯。近年有研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體增殖物激活受體δ（peroxisome proliferator-activated receptorδ，PPARδ）與Wnt/β-catenin在胚胎植入中起協(xié)同作用，在小鼠和牛的胚胎發(fā)育中，Wnt3激活的同時內(nèi)胚團和滋養(yǎng)干細胞中PPARδ的表達會增加，促進胚胎發(fā)育和保證胚胎干細胞具有多功能分化的能力，參與胎盤的形成，此通路失活會導(dǎo)致動物的子代先天性畸形、代謝紊亂[19]。另外通過檢測血清中整合素連接酶（integrin-linked kinase，ILK）的含量發(fā)現(xiàn)，不明原因不孕婦女與健康非妊娠婦女相比ILK含量明顯減少，用ILK使Wnt/β-catenin通路失活后，MMP-3、MMP-9表達下調(diào)，子宮內(nèi)膜上皮細胞增殖受到抑制，導(dǎo)致胚胎著床失敗，推測上調(diào)MMP-3、MMP-9表達可改善子宮內(nèi)膜容受性，提高妊娠率，ILK也能成為子宮內(nèi)膜容受性的生物標(biāo)志物、不孕癥診斷和治療的新靶點[18,20]。隨后有研究發(fā)現(xiàn)改變子宮內(nèi)膜上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）也會影響妊娠結(jié)局，驗證了特洛細胞（telocytes）可以通過Wnt/β-catenin信號通路增強EMT，促進子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞蛻膜化，未來可作為改善子宮內(nèi)膜容受性的新型細胞療法[21-22]。Li等[23]首次發(fā)現(xiàn)EMT是通過Wnt/β-catenin-lin28a/let-7軸影響小鼠的胚胎植入，lin28a是let-7的抑制劑，兩者在EMT調(diào)節(jié)下作用相反，因為let-7會抑制囊胚的種植能力，EMT過程中l(wèi)in28a與啟動子結(jié)合后轉(zhuǎn)錄，抑制let-7活性，從而促進胚胎黏附和發(fā)育。非經(jīng)典的β-catenin依賴途徑主要有Wnt/平面細胞極性（planar cell polarity，PCP）和Wnt-環(huán)磷酸鳥苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）/Ca2+途徑，Wnt/PCP途徑的配體Wnt5a基因沉默或過表達后雖然卵巢功能正常，但子宮內(nèi)膜容受性會嚴(yán)重受損，干擾基質(zhì)細胞蛻膜化進程[18]。總之，Wnt信號通路在胚胎植入過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

4 MAPK信號通路

MAPK信號通路調(diào)控真核生物的基因表達，激活該通路的因子有細胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)和激素等，主要有4種：ERK、c-Jun氨基端蛋白激酶（c-Jun Nterminal protein kinase，JNK）、p38 MAPK和ERK5，在細胞增殖、分化、凋亡、血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[24]。MAPK信號通路與自然流產(chǎn)密切相關(guān)，有研究顯示ERK1/2信號通路參與滋養(yǎng)細胞侵襲，抑制ERK活性會導(dǎo)致早期絨毛發(fā)育不良、子宮螺旋動脈重塑障礙，磷酸化的P38通過調(diào)節(jié)環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）的表達調(diào)控蛻膜化[25]。前動力蛋白1（prokineticin 1，PROK1）是目前發(fā)現(xiàn)的一種新的早期流產(chǎn)標(biāo)志物，PROK1-PROKR1信號通路激活后誘導(dǎo)調(diào)節(jié)血管生成、免疫應(yīng)答、滋養(yǎng)層細胞黏附、侵襲、增殖的基因表達，從而刺激IL-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、LIF、MMP和IGF等因子釋放，其中已證明MMP-9基因表達升高與滋養(yǎng)層細胞黏附有關(guān)，通過激活MAPK、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路在胚胎植入過程中發(fā)揮重要作用[26]。CG也能通過激活ERK1/2通路增強孕酮的表達，維持妊娠早期所需的孕酮水平[2]。JNK在真核細胞中分為JNK1～3，激活有絲分裂原/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶激酶1（mitogen/extracellular signal-regulated kinase kinase 1，MEKK1）-MKK4/7-JNK通路，主要調(diào)控胚胎發(fā)育，誘導(dǎo)細胞凋亡，敲除JNK基因的小鼠會導(dǎo)致神經(jīng)管閉合失敗[25]。P38α可以調(diào)控顆粒細胞發(fā)育和卵母細胞減數(shù)分裂，影響胚胎發(fā)育，為針對卵巢因素導(dǎo)致不孕人群的研究提供了新方向[27]。此外，P38α異常激活會導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局。ERK5通路是一種非經(jīng)典的MAPK通路，又稱為大MAPK1（BMK1）通路，依次磷酸化MEKK2/3-MEK5-ERK5，BMK1促進血管生成、維持血管完整性，主要參與胚胎早期血管形成，異常激活會導(dǎo)致死胎現(xiàn)象，敲除胚胎期大鼠ERK5基因會出現(xiàn)血管形成發(fā)育障礙及神經(jīng)元分化異常[25]。MAPK信號通路在胚胎植入中主要介導(dǎo)細胞凋亡、參與血管形成，通過MAPK信號通路和各種相關(guān)分子為靶點可以研制保胎藥物，預(yù)防自然流產(chǎn)。

5 NF-κB信號通路

NF-κB是1986年從B淋巴細胞核提取物中發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子，κB與免疫球蛋白Kappa輕鏈基因的增強子B序列特異性結(jié)合，主要由Re1A、Re1B、c-Re1、P50/P105和P52/P100組成，已有證據(jù)表明單個NF-κB蛋白在細胞發(fā)育和免疫中具有雙重作用[28]。研究發(fā)現(xiàn)NF-κB在妊娠的植入、維持、分娩階段都發(fā)揮重要作用，分別對妊娠和非妊娠的小鼠子宮內(nèi)膜進行RNA測序，驗證了在胚胎著床中子宮內(nèi)膜炎癥相關(guān)的4個基因Ptgs2、IL1f6、Cxcl 14和Cxcl 15，NF-κB充當(dāng)妊娠小鼠子宮內(nèi)膜炎癥激活的重要轉(zhuǎn)錄因子，在胚胎植入過程中，通過進一步了解這4個相關(guān)基因可能有助于改善子宮內(nèi)膜容受性，促進胚胎著床[29]。早期胚胎植入過程中輔助性T細胞1/2（Th1/2細胞）、促炎細胞因子、TNF-α和IFN-γ會發(fā)生改變，以上炎癥介質(zhì)均由NF-κB調(diào)控。TNF是該信號通路的上游信號分子，與受體結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象改變，信號傳遞給IκB激酶（inhibittor of kappa B kinase，IKK），抑制小鼠NF-κB的活化，導(dǎo)致胚胎植入延遲，另外，當(dāng)胚胎植入子宮內(nèi)膜時MMP-1、MMP-2、MMP-3和MMP-9的分泌受NF-κB調(diào)控，妊娠早期子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中MMP-2和MMP-9水平升高，而在蛻膜區(qū)該水平相反，妊娠期間NF-κB通路異常激活會導(dǎo)致子癇、胎兒生長受限和早產(chǎn)等不良妊娠結(jié)局[30-31]，說明這些炎癥因子在胚胎植入過程中保持動態(tài)平衡是關(guān)鍵。促炎因子表達水平升高是胚胎植入的特征，胚胎入侵時子宮內(nèi)膜自然殺傷細胞被募集到著床部位，各種免疫細胞因子釋放，使胚胎適應(yīng)該環(huán)境，有助于子宮螺旋動脈的重塑和胎盤形成[1]。在30例反復(fù)著床失敗患者的子宮內(nèi)膜基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)NF-κB和P65顯著增加，病理性的子宮內(nèi)膜炎會抑制孕酮表達，影響子宮內(nèi)膜的容受性，這可能是ART助孕患者出現(xiàn)反復(fù)著床失敗的主要原因，了解該致病機制有望在未來研制新的藥物，提高妊娠率[32]。NF-κB可以調(diào)節(jié)多種免疫因子，部分免疫因子使JAK-STAT信號通路與其相互作用，高濃度的血氨會導(dǎo)致奶牛早期胚胎植入失敗，研究發(fā)現(xiàn)孕酮可通過NF-κB和LIF-STAT3信號通路改善此類型不孕者的內(nèi)膜容受性[33]。各種免疫因子在胚胎植入中相互作用，從側(cè)面也反映了胚胎植入機制的復(fù)雜。

6 結(jié)語與展望

胚胎植入的調(diào)控機制十分精細和復(fù)雜，從以上5條與胚胎植入相關(guān)的通路中可以進一步發(fā)現(xiàn)妊娠的成功建立和維持依賴于胚胎和子宮內(nèi)膜的相互調(diào)節(jié)，子宮內(nèi)膜在胚胎植入中具有核心作用，其分泌的各種調(diào)節(jié)因子都是胚胎植入的必要成分，從這些調(diào)節(jié)因子著手可以挖掘更多可靠的證據(jù)。成功的植入是哺乳動物妊娠的開始，也是生命延續(xù)的過程。綜述近年胚胎植入涉及的分子機制和各種信號通路，利于臨床醫(yī)生參考，相信隨著RNA測序技術(shù)的發(fā)展，會有更新的子宮內(nèi)膜容受性指標(biāo)被發(fā)現(xiàn)，精準(zhǔn)預(yù)測種植窗，進一步提升妊娠率，為不孕癥及反復(fù)移植失敗的婦女帶來福音。