Galectin-3和Bcl-2與胚胎停育研究進(jìn)展

徐耀輝(綜述)，葛 華(審校)

(包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科，內(nèi)蒙古包頭 014010)

近幾年不孕不育的患者在不斷地增加，故而胚胎停育亦成為國內(nèi)外學(xué)者日益重視的重大問題。胚胎停育是妊娠早期自然中止的病理現(xiàn)象，在臨床依靠影像診斷的妊娠早期因某種原因所致胚胎停止發(fā)育，B超檢查表現(xiàn)為妊娠囊內(nèi)胎芽或胎兒形態(tài)不整，無胎心搏動，或表現(xiàn)為枯萎卵［1］。引起胚胎停育的原因有很多也很復(fù)雜，有遺傳學(xué)因素、免疫因素、感染因素、內(nèi)分泌因素以及環(huán)境因素等，其中約有50%的胚胎停育患者找不到原因，其發(fā)病機制仍在研究中。有研究表明［2］半乳糖凝集素3(galectin-3)參與了胚胎著床、胚胎發(fā)生和胎盤形成等過程，與妊娠的成功和維持密切相關(guān);B細(xì)胞淋巴瘤/白血病2(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)家族是人們發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的抑制細(xì)胞凋亡重要的調(diào)控蛋白，其在婦科腫瘤(宮頸癌，卵巢癌，子宮內(nèi)膜癌)中的表達(dá)和意義仍然是目前研究的熱點。妊娠“假惡性”的囊胚滋養(yǎng)層細(xì)胞與惡性腫瘤細(xì)胞在生長發(fā)育等生物學(xué)方面具有驚人的相似性［3］，故發(fā)現(xiàn)它與胚胎發(fā)育有著密切的關(guān)系，主要是從細(xì)胞凋亡的角度來闡述其與蛻膜細(xì)胞增殖、分化、蛻膜化以及保護(hù)胚胎發(fā)育的關(guān)系和作用。現(xiàn)將Galectin-3及Bcl-2與胚胎停育的關(guān)系綜述如下。

1 Galectin-3及Bcl-2的結(jié)構(gòu)特征

Galectin-3由三個結(jié)構(gòu)域組成，每個結(jié)構(gòu)域至少有一個特定的功能:一個-NH2末端結(jié)構(gòu)域，含有絲氨酸磷酸化位點，這是在細(xì)胞傳轉(zhuǎn)導(dǎo)中重要的調(diào)節(jié)信號;一個富含甘氨酸、脯氨酸、酪氨酸的膠原樣序列和一個C端識別域(凝集素域)和NWGR序列，由基質(zhì)金屬蛋白酶裂解。-NH2末端結(jié)構(gòu)域包括12個氨基酸，控制著定位。Galectin-3具有獨特的嵌合體結(jié)構(gòu)，主要定位于細(xì)胞質(zhì)，但可以輕松穿越細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運進(jìn)入細(xì)胞核，或細(xì)胞表面和細(xì)胞外環(huán)境，表明Galectin-3是一個穿梭蛋白，具有多種功能［4］。Galectin-3曾經(jīng)被叫做 IgE結(jié)合蛋白，與細(xì)胞表面的糖蛋白和糖脂結(jié)合［5］。Galectin-3可以與多種配體在細(xì)胞表面結(jié)合發(fā)揮作用。

Bcl-2基因位于第18號染色體上，是Bcl-2亞家族中的凋亡蛋白。Bcl-2蛋白亞家族結(jié)構(gòu)上有保守的BH1-BH4的結(jié)構(gòu)域和跨膜區(qū)，BH2結(jié)構(gòu)域是抗凋亡蛋白必需的結(jié)構(gòu)域。Bcl-2的亞細(xì)胞定位已經(jīng)明確，它在不同的細(xì)胞類型可以定位于線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及核膜上，并通過阻止線粒體細(xì)胞色素C的釋放而發(fā)揮抗凋亡作用。Bcl-2蛋白是Bcl-2基因功能活動的外在表現(xiàn)形式，其主要的生物學(xué)功能是增加細(xì)胞對多種凋亡刺激因素的抵抗力，不影響細(xì)胞增殖，只是減少細(xì)胞凋亡，從而延長細(xì)胞壽命。

Galectin-3與凋亡抑制蛋白Bcl-2有明顯的序列相似性，在C端都含有NWGR基序，而該序列是Bcl-2抑制凋亡所必需的。研究發(fā)現(xiàn)［6］Bcl-2家族中BH1結(jié)構(gòu)域中高度保守的NWGR在Galectin-3的C末端中也有出現(xiàn)，并且NWGR是Galectin-3調(diào)節(jié)細(xì)胞活性的基礎(chǔ)。而BH1是Bcl-2家族成員形成同源性或異源性二聚體的基礎(chǔ)。有報道［7-10］認(rèn)為，Bcl-2的抗凋亡作用部位在Ser70的磷酸化，而Galectin-3的作用部位是Ser6的磷酸化，Galectin-3被磷酸化后改變了其細(xì)胞內(nèi)定位，Galectin-3可能通過與Bcl-2或膜融合蛋白結(jié)合，使Galectin-3定位于核周的線粒體膜上，使Galectin-3在線粒體內(nèi)濃集，繼而激活促分裂原活化蛋白激酶途徑，激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶和c-Jun C端激酶，作用于Bad或Ras，使其磷酸化，防止線粒體破壞及細(xì)胞色素C釋放(線粒體完整性破壞導(dǎo)致細(xì)胞色素C釋放和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的激活)，從而防止細(xì)胞凋亡，主要是線粒體途徑凋亡(Ⅱ型細(xì)胞凋亡)。因為它們在結(jié)構(gòu)上的相似，可能在細(xì)胞凋亡中存在共同的凋亡途徑。

2 Galectin-3與胚胎停育

胚泡著床是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程，主要是通過激素-免疫細(xì)胞-細(xì)胞因子、黏附分子網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。雌激素在胚胎植入的過程中參與胚泡的激活和黏附調(diào)節(jié)，對胚泡植入啟動的過程至關(guān)重要。胚泡植入時，在孕酮的作用下，子宮內(nèi)膜腺體增大彎曲，腔隙中含有大量黏液和糖原。植入過程要在雌激素和孕激素的精細(xì)調(diào)節(jié)下才能正常進(jìn)行。研究表明，在Galectin-3的N末端有金屬基質(zhì)蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)2 和 MMP9 的切割位點［11］，而孕激素可以增加MMP2和MMP9的活性［12］，則推測孕激素有可能通過MMP2和MMP9來降低Galectin-3蛋白表達(dá)。不同濃度的孕激素對滋養(yǎng)細(xì)胞上Galectin-3的表達(dá)作用不同，表明孕激素是通過多種途徑來影響Galectin-3表達(dá)的。另有研究結(jié)果表明［13］，17β-雌二醇、孕酮、人絨毛膜促性腺激素(human choionic gonadotophin，HCG)誘導(dǎo) Galectin-3 的表達(dá)，并促進(jìn)其BeWo細(xì)胞分泌。HCG是一個特定的胚胎激素，為胚胎植入到子宮內(nèi)膜提供信號，最新研究發(fā)現(xiàn)，HCG以一種復(fù)雜的方式調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞Galectin-3的表達(dá)，推測Galectin-3可能受到HCG調(diào)節(jié)為胚胎植入子宮內(nèi)膜做準(zhǔn)備［14］。孕激素、雌激素和HCG可以通過復(fù)雜的方式來調(diào)控子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞上Galectin-3的表達(dá)，但這種調(diào)控并非是單一的，在胚泡植入子宮內(nèi)膜這個過程中，其中的微環(huán)境變化也一定參與了其他的細(xì)胞因子、生長因子、黏附分子等。

在對胚泡著床的研究過程中發(fā)現(xiàn)，胚胎和子宮內(nèi)膜的互相識別過程可能通過糖復(fù)合物及其配體的相互作用建立。子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)成分，如纖維連接蛋白、層粘連蛋白和膠原等，這些基質(zhì)成分是黏附分子的重要配基。而層粘連蛋白分子上的聚糖是Galectin-3的極佳配體，推測Galectin-3與層粘連蛋白結(jié)合可使子宮內(nèi)膜和蛻膜環(huán)境有利于胚囊種植和早孕期滋養(yǎng)葉侵入。Galectin-3促進(jìn)中性粒細(xì)胞和層粘連蛋白黏附，同時能防止其他黏附分子的破壞，其作為黏附分子可增加滋養(yǎng)細(xì)胞的黏附和侵蝕能力，更有利于著床。Bozi等［15］觀察到，滋養(yǎng)細(xì)胞中Galectin-3的表達(dá)量在滋養(yǎng)細(xì)胞疾病明顯上升，考慮Galectin-3的表達(dá)上升與絨毛侵蝕性增強密切相關(guān)，且受到HCG升高的影響。并且Galectin-3過度表達(dá)與子宮內(nèi)膜異常增生及惡變有關(guān)，同時與子宮內(nèi)膜癌的分化程度、侵襲能力和轉(zhuǎn)移能力有密切的相關(guān)性［16］。若受外界的干擾，Galectin-3的表達(dá)可缺失，將會導(dǎo)致內(nèi)膜的黏附力下降，不利于著床［17］。

胚泡對于子宮內(nèi)膜來說只是半同種移植物，胚胎和母體間通過復(fù)雜而特殊的免疫關(guān)系，使母體產(chǎn)生免疫耐受，使胚胎不被排斥，因此要涉及免疫調(diào)控。子宮內(nèi)膜對胚泡的免疫反應(yīng)包括排斥免疫反應(yīng)和防護(hù)免疫反應(yīng)兩種，通過Th細(xì)胞來調(diào)節(jié)，表現(xiàn)為兩種免疫反應(yīng)類型，即Th1型Th2型。正常妊娠時，母胎間的免疫以Th2型免疫應(yīng)答為主。Blois等［18］研究顯示，Galectin-3能夠抑制白細(xì)胞介素5(Th2細(xì)胞因子)，參與Th2免疫應(yīng)答，通過Th1/Th2平衡作用，在著床過程中起重要保護(hù)作用，使胚泡不被母體排斥，維持免疫耐受。Th1型免疫反應(yīng)通過白細(xì)胞介素1、2、腫瘤壞死因子表現(xiàn)為免疫殺傷，而Th2型免疫反應(yīng)通過白細(xì)胞介素4、6、10表現(xiàn)為免疫防護(hù)［19］。當(dāng)Th1/Th2免疫失衡時，Th2型細(xì)胞因子減少，Th1型細(xì)胞因子增多，直接或間接激活多種毒性細(xì)胞危害妊娠。

Galectin-3作為黏附分子與其特定配體結(jié)合以參與免疫調(diào)控，并且受雌激素、孕激素和HCG的調(diào)控，來參與早期胚胎發(fā)育。早期胚胎發(fā)育主要與子宮內(nèi)膜細(xì)胞的容受性、絨毛細(xì)胞的侵蝕性及母-胎間免疫平衡有關(guān)。杲麗等［20］通過免疫組織化學(xué)實驗研究結(jié)果表明，在正常早期胚胎的滋養(yǎng)細(xì)胞中Galectin-3蛋白均有較高的表達(dá)，但稽留流產(chǎn)組的表達(dá)量明顯低于手術(shù)流產(chǎn)組，推測Galecitin-3表達(dá)下降可能影響妊娠早期絨毛、蛻膜的正常發(fā)育，以及絨毛與子宮內(nèi)膜間的相互作用，同時影響母-胎免疫平衡，促使早期胚胎發(fā)育異常，甚至凋亡。Galectin-3的異常表達(dá)可能影響細(xì)胞外基質(zhì)多個環(huán)節(jié)細(xì)胞因子的作用，造成胚胎成長微環(huán)境失調(diào)，從而導(dǎo)致胚胎發(fā)育異常。

3 Bcl-2基因蛋白家族與胚胎停育

早孕期Bcl-2蛋白的表達(dá)能有效地使蛻膜細(xì)胞增殖、分化、蛻膜化，為胎盤形成做準(zhǔn)備，可能就是以抑制細(xì)胞凋亡的方式提供信號，使母體接受并認(rèn)可妊娠。通過滋養(yǎng)細(xì)胞及蛻膜細(xì)胞的增殖與凋亡不斷進(jìn)行，胎盤組織結(jié)構(gòu)的重建，更好地適應(yīng)胚胎的需要，有利于正常妊娠的維系。合體滋養(yǎng)層部分細(xì)胞凋亡可能有助于維持合體滋養(yǎng)細(xì)胞與細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞的正常比例，一旦發(fā)生異常凋亡，打破了它們的平衡狀態(tài)，就可能導(dǎo)致流產(chǎn)的發(fā)生。李威等［21］觀察小鼠早期胚胎發(fā)育的進(jìn)程，Bcl-2表達(dá)隨著孕周增加逐漸增加，說明在早期胚胎發(fā)育過程中，Bcl-2蛋白發(fā)揮著抑制胚胎凋亡的作用。胎盤合體滋養(yǎng)細(xì)胞的主要功能是作為一種免疫屏障，調(diào)節(jié)母體和胎兒的物質(zhì)交換，產(chǎn)生和分泌激素在孕早期，合體滋養(yǎng)層細(xì)胞與母血直接接觸，Bcl-2蛋白高表達(dá)可抑制細(xì)胞凋亡，對維持妊娠有重要作用［22］。植入前囊胚的外層結(jié)構(gòu)為滋養(yǎng)細(xì)胞，在侵襲或破壞子宮內(nèi)膜上皮的屏障，接觸子宮內(nèi)膜基質(zhì)和母體的血液起了重要作用。蛻膜化代表了一個成功妊娠發(fā)生的前提［23］。劉敏等［24］研究結(jié)果顯示，Bcl-2蛋白表達(dá)在正常早孕絨毛合體滋養(yǎng)層、細(xì)胞滋養(yǎng)層和蛻膜細(xì)胞中，在自然流產(chǎn)組絨毛和蛻膜組織中Bcl-2蛋白水平明顯低于正常妊娠。由此推斷，Bcl-2蛋白的表達(dá)下調(diào)可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡數(shù)量增加，當(dāng)細(xì)胞凋亡顯著增加時胎盤絨毛屏障的完整性受到破壞，而導(dǎo)致胚胎停育從而流產(chǎn)。

4 展望

Galectin-3與Bcl-2在胚胎停育中表達(dá)降低，可能影響妊娠早期絨毛及蛻膜的正常發(fā)育，以及絨毛與子宮內(nèi)膜間相互作用，使滋養(yǎng)細(xì)胞的侵蝕能力減弱，發(fā)生細(xì)胞凋亡，引起胚胎發(fā)育異常，促進(jìn)流產(chǎn)的發(fā)生。許多細(xì)胞因子、生長因子和激素可能參與了這個過程，是多種因素共同完成的。但目前調(diào)控機制尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究和探索，為胚胎停育的臨床治療和預(yù)防提供依據(jù)。

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