牟珍妮 ,申思楠 ,唐麗 ,劉瑩蝶 ,周紫薇 ,雷磊
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙 410007
復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion,RSA)是指與同一性伴侶在妊娠28周之前發(fā)生3次或以上的妊娠丟失[1],是妊娠常見(jiàn)的并發(fā)癥之一,給妊娠婦女造成極大身心痛苦。RSA的防治已成為國(guó)內(nèi)外生殖領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。因此,探索更加準(zhǔn)確、安全、有效的RSA診療方法是臨床亟需解決的難題。
RSA病因復(fù)雜,除染色體異常、解剖結(jié)構(gòu)異常、內(nèi)分泌紊亂、免疫因素等已知原因外,目前仍有40%~60%患者病因不明[2]。細(xì)胞自噬是一種高度保守的細(xì)胞行為,可以為細(xì)胞修復(fù)損傷的細(xì)胞器提供能量,參與生物體發(fā)育、免疫反應(yīng)、代謝調(diào)節(jié)、細(xì)胞凋亡和衰老等多種過(guò)程[3]。越來(lái)越多研究表明,細(xì)胞自噬與RSA密切相關(guān)[4-8],但細(xì)胞自噬與RSA的具體作用關(guān)系尚存在爭(zhēng)議,且其參與RSA 的具體機(jī)制尚不清晰。JAK/STAT信號(hào)通路是RSA重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,該通路中轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)與細(xì)胞自噬密切相關(guān)。
壽胎丸出自《醫(yī)學(xué)衷中參西錄》,具有補(bǔ)腎安胎功效,壽胎丸聯(lián)合西藥治療不明原因RSA臨床療效顯著優(yōu)于單純西藥治療[9-10]。基礎(chǔ)研究表明,壽胎丸具有改善黃體功能[11],增強(qiáng)滋養(yǎng)層細(xì)胞增殖、侵襲、遷移能力[12],減少細(xì)胞凋亡等作用[13-17]。本研究通過(guò)建立RSA小鼠模型,觀察壽胎丸對(duì)RSA小鼠的妊娠保護(hù)作用,并從JAK1/STAT3信號(hào)通路和自噬角度探討其可能作用機(jī)制,為臨床治療RSA提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
40 只SPF 級(jí)雌性CBA/J 小鼠及15 只SPF 級(jí)雄性DBA/2小鼠,體質(zhì)量(20±2)g,均購(gòu)于北京華阜康生物科技股份有限公司,動(dòng)物許可證號(hào)SCXK(京)2019-0008;5只雄性BALB/c小鼠,體質(zhì)量(20±2)g,購(gòu)于湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,動(dòng)物許可證號(hào)SCXK(湘)2019-0004。動(dòng)物飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)SPF 級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,溫度(22±2)℃,濕度(50±5)%,自由攝食飲水,光照/黑暗周期12 h。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物倫理委員會(huì)審批(LL2021032501)。
壽胎丸(菟絲子12 g,桑寄生6 g,續(xù)斷6 g,阿膠6 g),飲片購(gòu)自湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥劑科。取菟絲子、續(xù)斷、桑寄生飲片,加6~8倍量蒸餾水煎煮2 次,每次1.5 h,合并濾液,濃縮至相對(duì)密度為1.1~1.2(50~60 ℃)。加入乙醇使含醇量達(dá)65%,冷藏24 h,過(guò)濾,回收乙醇至無(wú)醇味。阿膠烊化,與濃縮后藥液合并,過(guò)濾,加蒸餾水稀釋至原藥材濃度為1.5 g/mL。地屈孕酮片,荷蘭Abbott Biologicals B.V.,批號(hào)364221,10 mg/片。取10 mg 地屈孕酮片溶于20 mL蒸餾水中,配制成0.5 mg/mL溶液。
小鼠孕酮、β-人絨毛膜促性腺激素(β-HCG)ELISA試劑盒(上海撫生實(shí)業(yè)有限公司,批號(hào)分別為A119292-96T、A105057-96T),HE 染色液(白鯊生物,批號(hào)BL700B),BCA蛋白濃度測(cè)定試劑盒(武漢伊萊瑞特,批號(hào)E-BC-K318-M),Janus 激酶1(JAK1)、p-JAK1、STAT3、p-STAT3 抗體(Affinity Biosciences,批號(hào)分別為AF5012、AF2012、AF6294、AF3293),ATG5抗體(成都正能生物技術(shù)有限公司,批號(hào)381320),Beclin1、LC3抗體(Proteintech,批號(hào)分別為11306-1-AP、14600-1-AP),超純總RNA提取試劑盒(杭州新景生物,批號(hào)5003050),反轉(zhuǎn)錄試劑盒、SYBR染料(蘇州近岸蛋白,批號(hào)分別為E047、E096)。
Gel Doc XR+凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司),Heraeus Fresco 17 型超速冷凍離心機(jī)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司),Cytation3型多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)BioTek 公司),HM355S 型石蠟切片機(jī)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司),T100TMThermal Cycler型RT-PCR 擴(kuò)增儀(美國(guó)Bio-Rad 公司),Mini-PROTEAN Tetra型電泳槽、Mini Trans-Blot型轉(zhuǎn)印槽(美國(guó)Bio-Rad公司),SW-CJ-1FD型超凈工作臺(tái)(蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司)。
40只雌性CBA/J小鼠分別與15只雄性DBA/2小鼠和5只雄性BALB/c小鼠按2∶1合籠交配,前者建立RSA小鼠模型(30只),后者建立正常妊娠小鼠模型(10只)。于合籠次日早晨對(duì)雌鼠進(jìn)行陰道涂片,涂片出現(xiàn)大量精子或見(jiàn)陰道栓,記為妊娠第0日。
將30只RSA模型小鼠隨機(jī)分為模型組、地屈孕酮組和壽胎丸組,每組10只;10只正常妊娠模型小鼠為空白組。妊娠第0日開(kāi)始給藥,壽胎丸組予壽胎丸藥液12 g/kg灌胃,地屈孕酮組予地屈孕酮溶液4.55 mg/kg灌胃(相當(dāng)于60 kg成人等效劑量),模型組和空白組予等量生理鹽水灌胃,每日1次,連續(xù)12 d。
給藥結(jié)束后麻醉小鼠,摘眼球取血,靜置1 h,3 500 r/min離心15 min,取血清,于-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩2裳髮⑿∈蠊潭ㄓ谑蟀?,腹部做“U”形切口,打開(kāi)腹腔,鈍性分離子宮,用眼科剪自宮角處打開(kāi)子宮壁,小號(hào)彎鑷剝離胚胎及胎盤(pán),分離著床部位蛻膜組織,每只小鼠取3個(gè)胚胎蛻膜組織和胎盤(pán)組織固定于多聚甲醛,余下蛻膜組織分裝于凍存管和離心管中,置于-80 ℃冰箱保存。
2.4.1 胚胎丟失率
觀察胚胎形態(tài),以胚胎體積明顯縮小,胎盤(pán)單位有明顯出血或壞死為胚胎丟失標(biāo)準(zhǔn)[18],計(jì)算胚胎丟失率。胚胎丟失率(%)=丟失胚胎數(shù)÷總胚胎數(shù)×100%。
2.4.2 子宮臟器系數(shù)
稱量小鼠體質(zhì)量,分離子宮后稱量子宮質(zhì)量,計(jì)算子宮臟器系數(shù)。子宮臟器系數(shù)(%)=子宮質(zhì)量÷體質(zhì)量×100%。
2.4.3 HE染色
將蛻膜組織和胎盤(pán)組織從多聚甲醛中取出,梯度乙醇脫水后石蠟包埋,切片(厚度3 μm),烤片,脫蠟,蘇木素染色5 min,伊紅染色3 min,流水返藍(lán),梯度乙醇復(fù)水,二甲苯透明后中性樹(shù)脂封片。采用顯微成像系統(tǒng)采集圖像。
2.4.4 ELISA檢測(cè)
按試劑盒說(shuō)明書(shū)配制標(biāo)準(zhǔn)品及樣品,依次加入樣品、酶標(biāo)試劑、洗滌液、顯色劑A、顯色劑B、終止液等試劑,酶標(biāo)儀波長(zhǎng)450 nm檢測(cè)各孔OD值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算血清孕酮和β-HCG含量。
2.4.5 Western blot檢測(cè)
將蛻膜組織制成勻漿,用含蛋白酶抑制劑及磷酸酶抑制劑的RIPPA裂解液裂解,4 ℃、12 500 r/min離心15 min,取上清液,BCA法測(cè)定蛋白濃度,配制濃度為20 μg/μL的蛋白上樣液,依次進(jìn)行電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉、洗膜,加入JAK1一抗(1∶2 000)、p-JAK1一抗(1∶2 000)、STAT3一抗(1∶2 000)、p-STAT3一抗(1∶2 000)、ATG5一抗(1∶2 000)、Beclin1一抗(1∶5 000)、LC3一抗(1∶3 000),4 ℃震蕩孵育過(guò)夜。洗膜,二抗37 ℃震蕩孵育60 min。加ECL熒光底物顯色,曝光并采集圖片,分析蛋白表達(dá)量。
2.4.6 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)
將蛻膜組織加入Trizol 研磨后用氯仿萃取RNA,反轉(zhuǎn)錄成cDNA。RT-PCR 反應(yīng)條件:95 ℃、3 min;95 ℃、10 s,58 ℃、5 s,共40個(gè)循環(huán)。生成擴(kuò)增曲線及熔解曲線,得出Ct 值,各目的基因的表達(dá)量以GAPDH為內(nèi)參基因進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,采用2-ΔΔCt法計(jì)算各基因相對(duì)表達(dá)量。引物序列見(jiàn)表1。
表1 各基因PCR引物序列
正常組小鼠子宮體顏色淡紅,胚胎大小均勻、如串珠,胚胎無(wú)明顯瘀血及出血情況;模型組小鼠子宮顏色黯紅,胚胎發(fā)育不均勻,部分胚胎出現(xiàn)瘀血、壞死、吸收情況;地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠胚胎發(fā)育情況較模型組明顯改善,僅個(gè)別胚胎出現(xiàn)瘀血。見(jiàn)圖1。
圖1 各組小鼠胚胎形態(tài)
除地屈孕酮組1只小鼠見(jiàn)陰栓而未妊娠外,其余小鼠均成功妊娠。與正常組比較,模型組小鼠胚胎丟失率顯著升高(P<0.01);與模型組比較,地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠胚胎丟失率顯著降低(P<0.01)。見(jiàn)表2。
表2 各組小鼠胚胎丟失率比較
與空白組比較,模型組小鼠子宮臟器系數(shù)降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);與模型組比較,地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠子宮臟器系數(shù)升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)表3。
表3 各組小鼠子宮臟器系數(shù)比較(±s)
表3 各組小鼠子宮臟器系數(shù)比較(±s)
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,▲▲P<0.01
組別空白組模型組地屈孕酮組壽胎丸組子宮臟器系數(shù)/%10.66±2.85 6.01±2.48**9.15±2.25▲▲9.38±2.17▲▲只數(shù)10 10 9 10體質(zhì)量/g 25.30±2.04 23.18±0.87 25.25±2.39 25.98±1.44子宮質(zhì)量/g 2.67±0.59 1.39±0.57 2.33±0.73 2.43±0.52
正常組小鼠蛻膜組織細(xì)胞呈卵圓形,排列緊密,胞質(zhì)豐富,核仁明顯,血管分布均勻,管壁完整;模型組小鼠蛻膜組織細(xì)胞排列雜亂,胞核固縮、部分消失,胞質(zhì)水腫,部分呈空泡樣變,血管分布較少;地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠胎盤(pán)組織細(xì)胞排列相對(duì)有序,細(xì)胞形態(tài)較規(guī)則,僅有少量細(xì)胞水腫壞死,血管分布較均勻,管壁完整。見(jiàn)圖2。
圖2 各組小鼠蛻膜組織形態(tài)(HE染色,×200)
正常組小鼠胎盤(pán)組織致密,細(xì)胞排列整齊,形態(tài)規(guī)則,細(xì)胞核呈橢圓形,胞質(zhì)充盈,血管豐富,分布均勻,管壁完整;模型組小鼠胎盤(pán)組織疏松,細(xì)胞排列雜亂,部分細(xì)胞增生肥大,胞核固縮,胞漿廣泛空泡樣變,大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn),血管分布較少;地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠胎盤(pán)組織細(xì)胞排列較整齊,細(xì)胞形態(tài)較規(guī)則,僅少量細(xì)胞出現(xiàn)水腫、核固縮,血管分布較均勻。見(jiàn)圖3。
圖3 各組小鼠胎盤(pán)組織形態(tài)(HE染色,×200)
與空白組比較,模型組小鼠血清孕酮、β-HCG含量顯著減少(P<0.01);與模型組比較,地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠血清孕酮、β-HCG 含量顯著增加(P<0.01,P<0.05)。見(jiàn)表4。
表4 各組小鼠血清孕酮、β-HCG含量比較(±s)
表4 各組小鼠血清孕酮、β-HCG含量比較(±s)
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01
β-HCG/(pg/mL)1 996.89± 85.24 1 766.33± 58.41**1 903.74±139.35▲1 894.48± 95.19▲組別空白組模型組地屈孕酮組壽胎丸組只數(shù)6666孕酮/(ng/mL)2.78±0.04 2.54±0.08**2.67±0.06▲▲2.71±0.09▲▲
與空白組比較,模型組小鼠蛻膜組織p-JAK1、p-STAT3、ATG5、Beclin1蛋白表達(dá)及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01,P<0.05);與模型組比較,地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠蛻膜組織p-JAK1、p-STAT3、ATG5、Beclin1 蛋白表達(dá)及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01,P<0.05)。見(jiàn)圖4、表5。
圖4 各組小鼠蛻膜組織JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3、ATG5、Beclin1、LC3蛋白免疫印跡
表5 各組小鼠蛻膜組織JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3、ATG5、Beclin1、LC3蛋白表達(dá)比較(±s)
表5 各組小鼠蛻膜組織JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3、ATG5、Beclin1、LC3蛋白表達(dá)比較(±s)
注:與空白組比較,*P<0.05,**P<0.01;與模型組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01
LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ1.98±0.54 0.91±0.25*2.05±0.72▲2.01±0.60▲組別空白組模型組地屈孕酮組壽胎丸組只數(shù)3333 p-JAK1/JAK1 0.94±0.07 0.52±0.07**0.92±0.15▲▲0.87±0.11▲▲p-STAT3/STAT3 0.72±0.16 0.26±0.10**0.64±0.06▲▲0.65±0.17▲▲ATG5/GAPDH 1.43±0.26 0.57±0.27*1.36±0.48▲1.42±0.34▲B(niǎo)eclin1/GAPDH 1.46±0.20 0.91±0.27*1.52±0.31▲1.45±0.27▲
與空白組比較,模型組小鼠蛻膜組織JAK1、STAT3、ATG5、Beclin1 mRNA表達(dá)降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01);與模型組比較,地屈孕酮組和壽胎丸組小鼠蛻膜組織JAK1、STAT3、ATG5、Beclin1 mRNA 表達(dá)升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01)。見(jiàn)表6。
表6 各組小鼠蛻膜組織JAK1、STAT3、ATG5、Beclin1 mRNA表達(dá)比較(±s)
表6 各組小鼠蛻膜組織JAK1、STAT3、ATG5、Beclin1 mRNA表達(dá)比較(±s)
注:與空白組比較,*P<0.05,**P<0.01;與模型組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01
組別空白組模型組地屈孕酮組壽胎丸組Beclin1 1.00±0.09 0.13±0.02**0.81±0.05▲▲0.77±0.22▲▲只數(shù)3333 JAK1 1.02±0.23 0.26±0.12*0.70±0.05▲0.74±0.06▲STAT3 1.00±0.10 0.23±0.01*0.75±0.01▲▲0.76±0.04▲▲ATG5 1.02±0.25 0.23±0.03**0.77±0.10▲▲0.78±0.04▲▲
RSA是女性妊娠常見(jiàn)的并發(fā)癥之一,發(fā)病率約為1%~5%[1]。RSA 屬中醫(yī)學(xué)“滑胎”“數(shù)墮胎”范疇,具有屢孕屢墮及應(yīng)期而下的特點(diǎn)。腎主生殖,胞絡(luò)系于腎,中醫(yī)學(xué)認(rèn)為滑胎本于腎虛所致沖任虛衰,胎失所養(yǎng),胎結(jié)不實(shí)?!夺t(yī)學(xué)衷中參西錄》壽胎丸是治療RSA的經(jīng)典方劑,由菟絲子、桑寄生、續(xù)斷、阿膠四藥組成。菟絲子滋補(bǔ)肝腎,益陰而固陽(yáng);桑寄生補(bǔ)肝腎,養(yǎng)血而固沖任,安胎;續(xù)斷甘溫助陽(yáng),補(bǔ)益肝腎、調(diào)理沖任、固本安胎;阿膠滋陰養(yǎng)血,止血。四藥合用,共奏補(bǔ)腎安胎功效。臨床和實(shí)驗(yàn)研究均表明,壽胎丸能改善RSA的妊娠結(jié)局[19-20]。本研究結(jié)果顯示,壽胎丸干預(yù)能明顯提高RSA小鼠的胚胎丟失率、子宮臟器系數(shù),并能改善RSA小鼠蛻膜及胎盤(pán)組織病理狀態(tài),提示壽胎丸對(duì)RSA 小鼠具有明顯的妊娠保護(hù)作用。
自噬通過(guò)泛素蛋白酶系統(tǒng)維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定,由雙層膜性結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞內(nèi)成分進(jìn)行包裹,之后通過(guò)與溶酶體結(jié)合從而將包裹的內(nèi)容物進(jìn)行分解、再利用[21-22]。研究發(fā)現(xiàn),自噬反應(yīng)活性失調(diào)對(duì)妊娠期并發(fā)癥的發(fā)生存在不可忽視的影響[23]。卵母細(xì)胞受精、胚胎植入前后的發(fā)育,以及妊娠期并發(fā)癥均涉及自噬的誘導(dǎo),當(dāng)滋養(yǎng)細(xì)胞早期處于炎癥、缺氧和營(yíng)養(yǎng)有限的環(huán)境下,自噬對(duì)其有重要的保護(hù)作用,利于其適應(yīng)早期發(fā)育的微環(huán)境[24-25]。有研究顯示,與正常妊娠孕婦胎盤(pán)絨毛組織相比,流產(chǎn)、子癇前期、胎兒生長(zhǎng)受限、妊娠期糖尿病等病理妊娠的孕婦胎盤(pán)絨毛組織均出現(xiàn)自噬過(guò)程受損[4,26-28]。ATG5、Beclin1、LC3是自噬過(guò)程中3種標(biāo)志性分子,其中ATG5和Beclin1是自噬體形成必需的蛋白,ATG5通過(guò)組成泛素化系統(tǒng)ATG5-ATG12-ATG16L介導(dǎo)自噬體的形成[29],Beclin1通過(guò)參與組成PI3K復(fù)合體誘導(dǎo)細(xì)胞自噬[30]。當(dāng)自噬發(fā)生時(shí),胞漿型LC3-Ⅰ會(huì)酶解掉一小段多肽轉(zhuǎn)變?yōu)槟ば蚅C3-Ⅱ,其轉(zhuǎn)化率增加與自噬小體數(shù)量增加有關(guān),因此,LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值大小可反映自噬水平高低[31]。本研究結(jié)果表明,RSA模型小鼠自噬相關(guān)分子ATG5、Beclin1蛋白及mRNA表達(dá)顯著降低,且LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明顯下調(diào),而壽胎丸組及地屈孕酮組均升高,說(shuō)明RSA與自噬過(guò)程受到抑制相關(guān),而壽胎丸可能通過(guò)激活自噬起到妊娠保護(hù)作用。
自噬受多種信號(hào)通路調(diào)控,JAK/STAT通路是參與自噬的重要通路[32-33]。STAT3 是STAT 家族的重要成員,有研究顯示,在小鼠妊娠的胚胎著床期,p-STAT3在胚泡植入部位的子宮內(nèi)膜腺上皮和間質(zhì)組織高表達(dá),并且隨著胚胎著床過(guò)程的進(jìn)行,STAT3的表達(dá)及活化過(guò)程主要在蛻膜細(xì)胞內(nèi),推測(cè)STAT3可能在子宮內(nèi)膜蛻膜化及胚胎著床過(guò)程中起關(guān)鍵作用。而敲除STAT3基因的小鼠在妊娠第7日胚胎即死亡[34]。本研究發(fā)現(xiàn),RSA小鼠蛻膜組織p-JAK1、p-STAT3蛋白及mRNA表達(dá)降低,說(shuō)明JAK1/STAT3通路激活被抑制,而壽胎丸組和地屈孕酮組p-JAK1、p-STAT3蛋白及mRNA表達(dá)較模型組均顯著升高,表明壽胎丸可激活JAK1/STAT3通路,從而改善RSA小鼠的妊娠結(jié)局。
綜上所述,壽胎丸可能通過(guò)調(diào)控JAK1/STAT3信號(hào)通路激活自噬,改善RSA蛻膜組織及胎盤(pán)組織病理狀態(tài)、提高血清激素水平、降低胚胎丟失率,從而起到與地屈孕酮相似的保胎效果。但目前細(xì)胞自噬在RSA方面的研究仍處于起步階段,對(duì)細(xì)胞自噬涉及的相關(guān)通路及具體機(jī)制仍不完全明確,且細(xì)胞自噬在RSA方面的研究仍存在一定爭(zhēng)議,今后將進(jìn)一步通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證細(xì)胞自噬在RSA中的作用機(jī)制及壽胎丸的干預(yù)作用。