白血病抑制因子對(duì)胚胎著床影響范文

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【摘要】

隨著輔助生殖技術(shù)在女性不育治療中的廣泛應(yīng)用，胚胎在子宮內(nèi)膜著床與否已成為能否獲得最終妊娠的關(guān)鍵。白血病抑制因子是一類具有多種生物學(xué)功能的細(xì)胞因子，與女性的生殖能力密切相關(guān)，其參與卵泡及胚胎發(fā)育、滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲及胚胎著床，在輸卵管性不孕、不明原因不育等中的作用已得到證實(shí)，本文對(duì)這些問題進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】

白血病抑制因子；胚胎發(fā)育；內(nèi)膜容受性；不孕

隨著輔助生殖技術(shù)在女性不育治療中的廣泛應(yīng)用，胚胎種植率低已引起人們的關(guān)注。胚胎著床是胚胎與子宮內(nèi)膜相互作用并植入子宮，這一過程的完成取決于胚胎的質(zhì)量、胚胎植入子宮的能力和良好的子宮內(nèi)膜容受性。近來，大量研究證實(shí)白血病抑制因子（LIF）在胚胎發(fā)育和胚胎著床中起重要作用。

一、LIF的結(jié)構(gòu)和功能

LIF是1986年由Metcalf等發(fā)現(xiàn)的一類具有多種生物學(xué)功能的分泌性糖蛋白，最早發(fā)現(xiàn)其能誘導(dǎo)小鼠髓樣白血病細(xì)胞M1的分化并抑制其增殖，因此而得名［1］。人的LIF基因位于第22號(hào)染色體上，由三個(gè)外顯子和兩個(gè)內(nèi)含子組成。成熟的LIF蛋白因其在不同組織中表達(dá)糖基化的差異，分子量為32～67KD不等。LIF受體可表達(dá)在多種細(xì)胞表面，例如神經(jīng)細(xì)胞、巨嗜細(xì)胞、巨核細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肝臟細(xì)胞、乳腺上皮細(xì)胞等。LIF通過結(jié)合靶細(xì)胞膜上的受體LIFRβ，并使之與gp130結(jié)合，完成信息由細(xì)胞膜到細(xì)胞核的傳遞，激活JAK酶并磷酸化下游的STAT蛋白，激活下游的轉(zhuǎn)錄子完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)其生物效應(yīng)［2－3］。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)LIF在哺乳動(dòng)物生殖過程中的作用，發(fā)現(xiàn)其在子宮內(nèi)膜定位、表達(dá)，并可調(diào)控卵泡的發(fā)育及胚胎的著床。

二、LIF與子宮內(nèi)膜容受性

胚胎著床需要一系列精密的調(diào)控過程，需要多種細(xì)胞因子的參與。胚胎通過輸卵管的運(yùn)送在子宮內(nèi)膜進(jìn)行定位、粘著和侵入完成其種植，并且子宮內(nèi)膜和胚胎同步性發(fā)育是妊娠成功建立的關(guān)鍵。正常的子宮內(nèi)膜隨著月經(jīng)周期的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變。而LIF表達(dá)于子宮內(nèi)膜的腔上皮和腺上皮細(xì)胞，在月經(jīng)周期的分泌中晚期其表達(dá)量達(dá)到峰值，與胚胎的“種植窗”相吻合，并且LIF表達(dá)定位在胚胎著床附近的子宮內(nèi)膜上皮或基質(zhì)細(xì)胞［4］。LIF的表達(dá)不僅與子宮內(nèi)膜種植窗的開放時(shí)間吻合，還與胞飲突的表達(dá)及消退和胚胎種植時(shí)間一致，應(yīng)用免疫熒光和免疫鍍金透射電鏡證實(shí)LIF在胞飲突上強(qiáng)表達(dá)［5－6］。LIF和胞飲突共表達(dá)參與胚胎種植的過程，可能是子宮內(nèi)膜容受性的標(biāo)志。在輔助生殖技術(shù)控制性促排卵中黃體期添加雌激素能改善小鼠子宮內(nèi)膜中胞飲突的發(fā)育及LIF蛋白的表達(dá)，從而增加了子官內(nèi)膜容受性［7］。在LIF基因缺失小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，LIF基因缺失小鼠胚胎發(fā)育正常但不能著床，其子宮內(nèi)膜無蛻膜反應(yīng)，若將該基因缺失的小鼠胚胎移植到有LIF基因表達(dá)的小鼠子宮內(nèi)或在LIF基因缺失宮腔內(nèi)注射重組LIF則胚胎可以發(fā)育到足月［8］。LIF通過結(jié)合子宮上皮細(xì)胞的受體活化STAT3發(fā)揮其在胚胎種植中的作用，當(dāng)小鼠的STAT3基因被條件性敲除后，胚胎不能與子宮腔上皮粘附而導(dǎo)致著床失敗的原因在于調(diào)控腔上皮細(xì)胞完整性和胚胎粘附的連接復(fù)合物表達(dá)異常，如：E－鈣粘素，α－連環(huán)蛋白，β－連環(huán)蛋白等以及基質(zhì)細(xì)胞的增殖和分化能力下降［9］。因此，若LIF／STAT3信號(hào)通路發(fā)生異常必然會(huì)影響子宮內(nèi)膜的容受性導(dǎo)致胚胎著床失敗。然而，隨著輔助生殖技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)不孕不育的發(fā)病機(jī)理和治療有了一定認(rèn)識(shí)，但不明原因的不育仍是困擾生殖專家的難題。對(duì)不明原因不育達(dá)1年以上的患者進(jìn)行內(nèi)膜活檢，發(fā)現(xiàn)內(nèi)膜源性LIF在分泌中期達(dá)到高峰，而在不明原因的不育婦女中分泌減少，可能與LIF基因在編碼區(qū)發(fā)生了基因突變有關(guān)［10－11］。因此，“窗口期”LIF及時(shí)大量的表達(dá)在胚胎著床中發(fā)揮著重要作用，但仍需要大量的臨床和基礎(chǔ)研究進(jìn)行探索。

三、LIF與卵泡及胚胎發(fā)育

眾所周知，卵泡周圍微環(huán)境對(duì)于卵母細(xì)胞發(fā)育、成熟至關(guān)重要，影響卵母細(xì)胞受精、減數(shù)第二次分裂及早期胚胎發(fā)育。卵母細(xì)胞受精后，由受精卵發(fā)育至2細(xì)胞、4細(xì)胞、8細(xì)胞至桑葚胚最后形成囊胚種植于宮腔。將第4天齡的鼠的卵巢行體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，添加LIF可提高原始卵泡向初級(jí)卵泡的轉(zhuǎn)化率（59％vs．45％），促進(jìn)卵泡發(fā)育和成熟［12］。卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體在體外與精子進(jìn)行共培養(yǎng)18h時(shí)，添加rhLIF（100ng／ml）組的囊胚形成率、孵化率和形態(tài)學(xué)指標(biāo)（細(xì)胞數(shù)）高于對(duì)照組，但到桑葚胚期的卵裂率并無明顯差異，表明LIF在胚胎著床前的發(fā)育起重要作用［13］。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)LIF可促進(jìn)卵丘的擴(kuò)張，在小鼠胚胎體外培養(yǎng)過程中，添加1000ng／mlLIF＋rFSH比單獨(dú)使用rFSH有較高的卵裂率、囊胚形成率和出生率［14］。LIF通過磷酸化MAPK3／1和STAT3，激活LIF／MAPK3／1及LIF／JAK／STAT3信號(hào)通路介導(dǎo)卵泡成熟。對(duì)牛的卵母細(xì)胞成熟和早期胚胎發(fā)育研究發(fā)現(xiàn)，在體外培養(yǎng)液中添加25ng／mlLIF可促進(jìn)卵母細(xì)胞的核成熟和卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合物的完整性，且卵母細(xì)胞表現(xiàn)出較高的皮質(zhì)顆粒細(xì)胞遷移率、卵裂率及囊胚形成率，然而在添加MEK抑制劑U0126后，部分阻斷了LIF介導(dǎo)的核成熟［15］。豬的卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合物體外成熟實(shí)驗(yàn)也表明LIF能促進(jìn)卵母細(xì)胞核成熟，MⅡ率顯著高于未添加LIF組，并發(fā)現(xiàn)LIF／STAT3信號(hào)通路的蛋白LIF、LIFR、STAT3表達(dá)于卵母細(xì)胞和卵丘細(xì)胞表面，添加LIF組磷酸化的STAT3（p－STAT3）的表達(dá)明顯增高［16］。在促排卵周期人卵泡液中LIF的濃度及其與卵泡發(fā)育關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，卵母細(xì)胞成熟的卵泡液LIF濃度顯著高于未成熟者［（33．7±11．1）ng／Lvs．（18．0±10．5）ng／L］（P＜0．01）［17］。又有學(xué)者對(duì)輔助生殖行促排卵的患者進(jìn)行研究且對(duì)卵泡液里L(fēng)IF含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)LIF在E2為1500～4000pg／ml（4740～12640pmol／L）組最高，在E2＜1500pg／ml（4740pmol／L）組中表達(dá)最低；在不同年齡組表達(dá)無顯著性差異。LIF＜15pmol／L和≥15pmol／L組間受精率、可用胚胎率均存在顯著性差異，并且LIF濃度與受精率、可用胚胎率成正相關(guān)［18］。因此，E2水平的升高促進(jìn)LIF的生成，進(jìn)而影響卵母細(xì)胞的受精和胚胎發(fā)育。

四、LIF與滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲

胚胎的種植實(shí)質(zhì)是啟動(dòng)了母胎界面的免疫耐受，并且與滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲力有著密不可分的關(guān)系。LIF通過促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期的G2期，同時(shí)活化STAT3和ERK1／2級(jí)聯(lián)信號(hào)通路刺激滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖［19］。運(yùn)用絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞系HTR－8／SVne研究LIF在滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲和前列腺素E2（PGE2）產(chǎn)生的作用中發(fā)現(xiàn)，LIF可以上調(diào)PGE2受體表達(dá)和PGE2的合成，促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和胎盤的形成［20］。LIF還可通過活化STAT1和STAT3增加滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲力，同時(shí)通過促進(jìn)細(xì)胞基質(zhì)纖連蛋白、玻連蛋白、層粘連蛋白的粘附增加絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲力［21］。LIF降調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子（TIMP1）、TIMP2和TIMP3基因的表達(dá)，因此減少了與促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲力相關(guān)的酶的表達(dá)，上調(diào)poFUT1的表達(dá)，激活PI3K／Akt信號(hào)通路促進(jìn)母胎界面滋養(yǎng)層細(xì)胞的遷移和侵襲［22－23］。總之，LIF通過促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲力的增強(qiáng)而使胚胎成功著床于子宮腔內(nèi)。

五、LIF與輸卵管性不孕

正常的受孕過程是輸卵管通過纖毛的擺動(dòng)和蠕動(dòng)使胚胎輸送至宮腔，確保了胚胎著床于宮腔內(nèi)。輸卵管上皮細(xì)胞與“種植窗期”的子宮內(nèi)膜有一定的相似性，LIF在分泌中晚期表達(dá)量最高，增殖期較低［24］。輸卵管積水是導(dǎo)致胚胎著床失敗引起不孕的原因之一，其并不影響子宮內(nèi)膜胞飲突的密度和比例，但LIF、整合素β（3）、MUC1在子宮內(nèi)膜腺上皮和腔上皮的表達(dá)降低［25］。LIF在輸卵管積水患者子宮內(nèi)膜著床期的表達(dá)遠(yuǎn)低于正常對(duì)照組（P＜0．05），分泌中期LIF陽性表達(dá)者僅有21．4％（15／70），78．6％（55／70）的患者表達(dá)缺失或僅呈弱陽性表達(dá)，而手術(shù)后可提高著床期LIF的表達(dá)［26－27］。因此，輸卵管積水婦女窗口期LIF表達(dá)降低，一定程度上影響子宮內(nèi)膜的容受性，進(jìn)而影響胚胎的著床。

六、展望

LIF作為一種具有多種生物效應(yīng)的因子，其在胚胎著床方面的機(jī)制研究越來越深入，近年來成為了研究的熱點(diǎn)。LIF介導(dǎo)了胚胎著床的一系列過程，包括卵泡發(fā)育、子宮內(nèi)膜容受性增加、滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲等。LIF也是影響人類不孕不育的重要生物因子之一，其在生殖過程中發(fā)揮重要作用，為體外受精－胚胎移植提供了廣泛的理論基礎(chǔ)，對(duì)提高胚胎質(zhì)量和治療成功率具有重大意義，為不明原因不育婦女及輸卵管積水的不孕婦女提供新的診療思路。因此，LIF在生殖醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用方面都有廣闊的前景，但LIF在其他原因不育例如多囊卵巢、卵巢功能低下及男性不育等患者中的研究尚不深入，其分子生物學(xué)機(jī)制仍不明確，尚需要后期的深入研究探討，以期將基礎(chǔ)研究進(jìn)行轉(zhuǎn)化應(yīng)用，為廣大不孕不育夫婦帶來福音。

作者：王倩 陳圓輝 徐曉航 張亞楠 姜李樂 張翠蓮 單位：鄭州大學(xué)人民醫(yī)院