MUC1與女性不孕

范明 黃瑾 綜述 劉平 審校

(北京大學第三醫院婦產科生殖醫學中心,北京 100083)

正常的子宮內膜僅在1個極短的關鍵時間內允許胚胎著床,并且需要與胚胎發育同步;這一時期子宮內膜接受性達到最高,被稱為“著床期”,通常在正常月經周期的第20～24天。近年來,許多證據表明著床期子宮內膜的準備并不僅僅依賴于足夠卵巢激素的刺激,而且也依賴于胚泡和子宮內膜之間的相互作用。許多細胞因子和黏附分子都介導了這種作用[1,2],MUC1就是其中之一。目前,已有幾項研究表明MUC1在著床中起著重要作用,然而其確切的機制尚不十分清楚。本文就MUC1與不孕的關系做一綜述。

1 MUC1的生化特點

MUC1,也被稱之為多態性上皮粘蛋白(polymorphic epithelial mucin,PEM),MAM-6抗原。許多分泌性上皮可以表達MUC1,子宮內膜上皮也可以分泌MUC1。MUC1主要分布于腺細胞表面或以分泌形式存在于腺腔內。由于MUC1與細胞表面相關聯,而且其在細胞膜外表面的區域具有高度伸展的結構,因而當胚泡接觸到子宮內膜上皮時,MUC1很可能是胚泡接觸到的第1個細胞表面成分[3]。

MUC1是1種高度糖基化的大分子糖蛋白,其基因定位于染色體1q21,由7個外顯子組成,編碼基因的長度為4～7 kb。MUC1的顯著特征是具有大量可變數量的末端重復氨基酸序列(variable number of tandem repeat,VNTR),不同人的VNTR數目從20～125個不等,而小鼠中只有16個。VNTR結構含有60個堿基,編碼20個氨基酸序列,并且含有大量O-糖基化位點。由于VNT R數目不同,因而導致了其基因表達產物的多形性。

對于MUC1的研究可在DNA、mRNA和蛋白質水平上進行。目前已有多種抗體可以檢測不同的MUC1抗原決定簇。由于不同糖鏈可以掩飾MUC1外部結構的抗原決定簇,因此對于MUC1的研究報道不盡一致。

2 MUC1在子宮內膜的生物學功能

子宮內膜上皮表達MuC1,而MUC1使得細胞表面存在酶性抵抗,限制了抗原接近受體,因此影響了細胞-細胞間、細胞和細胞外基質的粘附作用。關于子宮內膜上MUC1的作用在動物實驗和人類研究均有報道。

2.1 MUC1在動物子宮內膜上的表達 子宮內膜上的MUC1表達隨著月經周期的變化而變化,并且不同種屬間的動物也有不同。在所有研究的動物種屬中,MUC1在子宮內膜上皮均高度表達;并且在著床期的子宮內膜,MUC1的表達是呈降調節的。

對小鼠的研究表明,著床期子宮內膜上的MUC1無論在mRNA水平還是在蛋白質水平均有減少,并且 MUC1的表達與子宮容受性成反比。Surveyor GA等[4]的研究發現,妊娠后4天的小鼠,MUC1幾乎檢測不到,而同時期子宮頸上和陰道上的MUC1表達并未改變。因此,Surveyor GA等得出結論,小鼠著床前子宮內膜上的MUC1表達受卵巢激素水平的調節。Dharmaraj N等[5]學者的實驗表明,人MUC1轉基因小鼠模型中,胚胎著床期人MUC1表達較D1降低約20%。而小鼠MUC1表達可降低98%。

對于兔子的子宮內膜研究表明,MUC1的表達只在著床部位明顯減少,在非著床部位,MUC1仍然維持在較高的水平。因此有人提出假設,MUC1的降調節表達是通過胚泡產生的信號局部作用于子宮內膜完成的[6]。

對于獼猴和狒狒子宮內膜的研究則更加深入[7]。在著床初期,獼猴和狒狒的子宮內膜腔表面上皮的MUC1均消失,這種消失是由母體決定的。而在此期兩者子宮內膜腺上皮的MuC1表達則有區別:孕獼猴著床部位腺上皮MUC1的丟失是呈梯度變化的,即愈靠近內膜表明丟失愈多,愈往深層丟失愈少,這種變化與其子宮內膜的孕激素受體變化是一致的;而孕狒狒在著床部位腺上皮MUC1的丟失是等同的。

2.2 MUC1在人類子宮內膜上的表達 對于人類子宮內膜MUC1的研究可以通過內膜組織切片、子宮內膜外植和培養子宮內膜上皮細胞等多種方法進行。

MUC1在子宮內膜上皮細胞的微絨毛和纖毛中含量十分豐富。人類子宮內膜上MUC1的表達也是隨月經周期變化而變化的。但人類MUC1的表達與其他哺乳動物不同,排卵前,子宮內膜上MUC1的mRNA和核心蛋白水平均較低,與小鼠相反;排卵后,子宮內膜上MuC1的mRNA水平升高數倍,與孕酮的轉錄調控一致,排卵后子宮內膜上的MUC1蛋白質水平也明顯升高。然而,著床期MUC1的一些糖基化基團會存在著一定的變化[3]。DeLoia JA等[3]認為,人類子宮內膜腔表面上皮的MUC1在整個月經周期均有表達,沒有減少跡象,只是在著床期存在糖型局部的特殊化;而腺上皮表達的MUC1無論在蛋白質水平還是在mRNA水平,在著床期間均無明顯改變。

另外,MUC1上具有Sialyl-Lewis-a和 Sialyl-Lewis-x表位[8],它們可以作為選擇素的配體;而選擇素具有粘附作用。如果人類胚胎在其外表面表達選擇素的話,那么人類胚胎將會與子宮內膜上的MUC1結合,并通過選擇素的作用發生胚胎粘附在子宮內膜,進而啟動著床過程。基于此種論點以及上述所及,DeLoia JA等[3]提出假說,即使人類子宮內膜持續豐富表達MUC1,著床也能夠正常進行,這是因為人類胚胎或是能足夠清除MUC1的障礙或是將 MUC1作為胚胎粘附于子宮內膜的啟動因子。

3 MUC1和著床

MUC1對胚胎著床起著重要作用,并且機制復雜。它或是通過空間構象阻礙胚胎粘附于子宮內膜,或是通過其自身的特殊表位促進粘附進行。

受孕激素調節的MUC1是決定子宮內膜接受性的1個重要因素[9,10]。胚泡在其外表面分泌肝素糖蛋白或硫酸肝素糖蛋白,著床前期分泌量會增加4～5倍。子宮內膜外表面具有肝素結合部位,可以與胚泡產生的肝素糖蛋白或硫酸肝素糖蛋白結合,誘導胚泡與子宮內膜相互作用,引發著床進行。然而,在非著床期,子宮內膜外表面有高度伸展的MUC1,阻礙了兩者的結合,使著床不能進行;著床期,MUC1可能減少或構象發生改變,使得兩者相結合,發生著床。

小鼠中,排卵后其子宮內膜上的MUC1呈降調節反應;兔子和狒狒在排卵后其子宮內膜上MUC1的表達依然維持較高水平,但在著床的局部區域其MUC1的表達呈現明顯減少,并且MUC1具有抗粘附的特點,有人提出MUC1阻止著床的進行[4]。

人類子宮內膜上的MUC1在排卵后也維持較高的水平,然而卻沒有證據證實MUC1在著床的部位是否有變化。Garson DD等[11]則認為分泌期的人類子宮內膜具有選擇素的配體,人類胚胎表達的選擇素可與之結合而引發著床的發生。

人類MUC1基因高度多態性與妊娠結局相關。Horne AW等[12]選取了10名不明原因原發不孕的婦女,她們每位都至少接受3個周期的IVF-ET,每個周期均有5個及以上形態正常的胚胎以供移植,然而移植后均未懷孕;另選擇10名生育力正常的婦女作對照,提取這20名婦女血樣中的DNA。結果顯示,2組婦女中MUC1基因的VNTRs上游等位基因平均大小都是5.2 kb,也就是85個重復序列;然而下游等位基因的大小存在顯著性差異(P=0.0029):生育力正常組平均3.4 kb(55個重復序列),不育婦女組平均2.5 kb(40個重復序列)。因此他們總結,不明原因不育婦女可能與其MuC1基因的VNT Rs多態性有關,導致了蛋白產物O-連接糖基化部位數目的減少,因此導致著床失敗。然而,也有研究并不支持該觀點[13]。

反復自然流產的婦女其子宮內膜中MUC1含量明顯低于生育正常婦女組,這可能是反復流產的患者其子宮內膜的功能有所受損[11]。與自身相比,反復自然流產組LH峰后第13天的子宮沖洗液中MUC1的含量明顯高于此前日子沖洗液中的含量。這說明,反復自然流產的婦女其子宮內膜對孕酮的反應遲鈍并且降低[12]。

對于可能存在著床方面不育原因的婦女和正常生育后帶IUD婦女的研究表明[12,14],MUC1的含量與正常婦女MUC1的含量存在差異。因此,MUC1可以作為子宮內膜接受性的1個標志物,參與胚胎著床過程。另外,MUC1在輸卵管上皮也有分布,它能阻止異位妊娠的發生[15]。最近一些學者[16,17]的研究表明,輸卵管妊娠組的輸卵管上皮內MUC1的表達要明顯低于對照組。

滋養細胞侵襲在胎盤發育過程中至關重要。有研究顯示[18],MUC1與滋養細胞侵襲的調控有關。Thirkill[19]等證實體外培養的獼猴早孕期的滋養層細胞上可見MUC1表達,同時在早孕期胎盤蛻膜組織切片上檢測到血管內滋養層細胞上有 MUC1。Shyu MK等[20]發現在胎盤發育期,MUC1陽性的滋養母細胞數量增多,且MUC1的超表達可以明顯抑制類滋養細胞的基底膜侵襲作用。

總之,MUC1是女性生殖道的1種保護屏障,它在抵御微生物感染的同時,也參與特定時期的胚胎著床。著床期子宮內膜是受卵巢激素和多種因子、分子所調節的。具有高度多態性、富含糖基的糖蛋白MUC1與人類胚胎著床的早期階段密切相關。隨著更多更深入的研究,必將進一步提高人們對于MUC1作用于著床機制的認識,MUC1也會在將來作為評估子宮接受性的1個標記物應用于臨床。

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