白血病抑制因子對胚胎著床影響的研究進(jìn)展

王倩，陳圓輝，徐曉航，張亞楠，姜李樂，張翠蓮

(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院，鄭州　450003)

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白血病抑制因子對胚胎著床影響的研究進(jìn)展

王倩，陳圓輝，徐曉航，張亞楠，姜李樂，張翠蓮*

(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院，鄭州450003)

【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，本文對這些問題進(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

(JReprodMed2016，25(2)：190-193)

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號染色體上，由三個外顯子和兩個內(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32～67 KD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)錄子完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)實現(xiàn)其生物效應(yīng)[2-3]。大量的動物實驗已證實LIF在哺乳動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)膜種植窗的開放時間吻合，還與胞飲突的表達(dá)及消退和胚胎種植時間一致，應(yīng)用免疫熒光和免疫鍍金透射電鏡證實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信號通路發(fā)生異常必然會影響子宮內(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，人們對不孕不育的發(fā)病機(jī)理和治療有了一定認(rèn)識，但不明原因的不育仍是困擾生殖專家的難題。對不明原因不育達(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)18 h時，添加rhLIF(100 ng/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1 000 ng/ml LIF+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信號通路介導(dǎo)卵泡成熟。對牛的卵母細(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25 ng/ml LIF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)合物體外成熟實驗也表明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/L vs.(18.0±10.5)ng/L](P<0.01)[17]。又有學(xué)者對輔助生殖行促排卵的患者進(jìn)行研究且對卵泡液里L(fēng)IF含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)LIF在E2為1 500～4 000 pg/ml (4 740～12 640 pmol/L)組最高，在E2<1 500 pg/ml(4 740 pmol/L)組中表達(dá)最低；在不同年齡組表達(dá)無顯著性差異。LIF<15 pmol/L和≥15 pmol/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

胚胎的種植實質(zhì)是啟動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，同時活化STAT3和ERK1/2級聯(lián)信號通路刺激滋養(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信號通路促進(jìn)母胎界面滋養(yǎng)層細(xì)胞的遷移和侵襲[22-23]?？傊?，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和蠕動使胚胎輸送至宮腔，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。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。

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[編輯：谷炤]

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本刊編輯部

Research progress of effect of leukaemia inhibitory factor on embryo implantation

WANGQian，CHENYuan-hui，XUXiao-hang，ZHANGYa-nan，JIANGLi-le，ZHANGCui-lian*

People’sHospitalofZhengzhouUniversity，Zhengzhou450003

【Abstract】With the assisted reproduction technology (ART) applied in women infertility，embryo implantation has become a key issue for the final pregnancy success. Leukemia inhibitory factor (LIF) is a multi-functional biological cytokine，which is closely related to female reproductive potential. The significant role that LIF played on follicle and embryo development，trophectoderm invasiveness，embryo implantation，infertility with tubal factor，and unexplained infertility has been confirmed. The paper reviews the update articles to describe the research progress in this area.

【Key words】Leukemia inhibitory factor；Embryo development；Endometrium receptivity；Infertility

【作者簡介】王倩，女，河南駐馬店人，碩士，生殖醫(yī)學(xué)專業(yè).(*通訊作者，Email：zcl6086@gmail.com)

【基金項目】鄭州市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(113PCXTD435)

【收稿日期】2015-05-19；【修回日期】2015-07-08

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.2.018