黏蛋白-1与子宫内膜容受性的相关研究进展

胚胎种植是一个复杂且被各种因子精密调控的过程。胚胎成功种植需要两部分，发育正常的胚胎和具有容受性的子宫内膜，二者缺一不可。胚胎只在很短的时间段内才可以成功种植于子宫内膜，而这一时间段被称为子宫内膜的种植窗（implantation window）。人类种植窗发生在排卵后的7～9天（月经周期的第21～23天），过了种植窗以后，子宫内膜将失去容受性，胚胎无法种植于子宫内膜，并且这种无法种植的状态将持续到月经周期结束。在胚胎与子宫内膜相互作用的过程中，有许多因子参与到其中并发挥重要作用，目前研究比较多的因子有肝素结合表皮生长因子（HB-EGF）、选择蛋白（selectins）、黏蛋白类（Mucins）、整联蛋白（intergrins）和钙黏素（cadherins）等，形态学上有胞饮突（Pinopode），而其中一个出现在种植窗期的重要的因子就是黏蛋白-1（MUC-1）。MUC-1在子宫内膜上皮细胞中有表达，其通过与多种信号转导通路和细胞黏附相关蛋白相互作用而发挥功能，参与调控子宫内膜容受性而目前在临床上，IVF-ET技术发展迅速，但胚胎种植率较低是限制其发展的瓶颈问题，而子宫内膜容受性是胚胎种植的决定性因素。为了更好的进行相关研究，指导临床工作，现综述MUC-1与子宫内膜容受性相关的研究进展。

一、MUC-1的结构

MUC-1是黏蛋白家族成员，是其中第一个被克隆出来的黏蛋白，最初是在人类乳腺癌细胞中发现，后来在各种组织如子宫内膜、卵巢、胰腺等组织中发现。MUC-1以跨膜形式存在于细胞表面，是一种高度O-糖基化的蛋白，其分子量的50%～90%来源于糖类。MUC-1由两个亚基组成，氨基末端是胞外域MUC-1ND（分子量～200kDa），其通过MUC-1的胞浆域 MUC-1CD（分子量 ～30kDa）附着与细胞表面。MUC-1的绝大多数功能，比如细胞黏附、上皮的润滑和防止感染等，都是通过MUC-1ND亚基介导而实现的。然而，分解或酶切MUC-1ND亚基可以让MUC-1CD亚基参与到细胞内的信号转导通路［1-2］。

MUC-1胞内域较短，其胞外域包涵了可变数量的串联重复序列（variable number tandem repeat，VNTR）。这个串联重复序列（TR）含有20个由5个脯氨酸和5个可能的O-糖基化位点（S，T）组成的氨基酸序列，而在这个O-糖基化位点上，至少有两个苏氨酸残基处于被利用的状态。除了O-糖基化位点之外，MUC-1分子中还存在着N-糖基化位点，位于靠近细胞膜的部分。总体来说，MUC-1的核心蛋白分子量在120～220kDa，而加上糖基化的部分则会大于400kDa。同时MUC-1可能会将其结构从细胞表面向外延伸很多来参与介导细胞之间的反应。MUC-1分子的胞内域处于磷酸化状态，并且同细胞骨架有联系。除了这种跨膜形式存在的MUC-1以外，还存在着游离形式的MUC-1。其功能尚未完全阐明，但其同其他黏蛋白家族成员一起，在输卵管上起到了保护屏障的作用（比如防止感染），可能参与到了精子获能，同时也参与组成胚胎种植时的液体环境［3］。

二、MUC-1的表达与表达调控

MUC-1在增生期和分泌期子宫内膜中均有表达。在分泌期的腺上皮细胞中，细胞表面和游离状态的MUC-1的表达量是升高的［4］。有研究显示，在对妇女宫腔冲洗液的分析中，MUC-1浓度于LH＋7达到高峰，直到LH＋13浓度开始下降，表明了游离形式存在的MUC-1是通过弥散或通过纤毛运动的方式，由腺体移动到宫腔内［3］。在容受期的开始和结束阶段，都可以在子宫内膜腔上皮细胞中检测到MUC-1。而雌孕激素同样与MUC-1的表达密切相关。人类体内研究结果显示，当血浆雌激素较高时，MUC-1 mRNA的含量较低，且雌激素之后给予孕激素会增加 MUC-1的mRNA和蛋白的含量［5］。体外研究显示，在人子宫内膜癌、乳腺癌和前列腺癌细胞系中发现，单独应用雌激素对MUC-1 mRNA和蛋白质水平无明显影响［4］。而关于孕激素的研究目前还存在争议，但是比较清楚的一点是，在一些前列腺癌和乳腺癌细胞系中，单独使用孕激素（或者在雌激素使用之后加用孕激素）可以增加MUC-1 mRNA的表达量［6］。性激素对于MUC-1表达的调控，可以是直接作用于MUC-1启动子的同类受体或者通过间接调控其他转录因子发挥调控作用［7］。

最近的一篇报道，对四种细胞系（HEC1A，HEC1B，Ishikawa and RL592）进行体外研究，在培养基中加入雌、孕激素（有或没有IL-1-β）来检测是否对MUC-1的表达产生影响，同时在HEC1细胞系（雌激素受体（ER）和孕激素受体（PR）均阳性）和HEC1B细胞系（ER阳性、PR阴性）中转染进MUC-1基因的启动子后，进行相同的培养，通过对这些细胞系的研究表明，孕激素上调子宫内膜上的MUC-1表达，雌激素和IL-1-β不会对MUC-1的表达产生影响，而这种孕激素为主的调控机制在决定子宫内膜容受性方面十分重要［8］。

除了雌孕激素，在种植窗期的胚胎同样对MUC-1的表达有调节作用，而这种调节作用反过来也是存在的，即胚胎可以调控子宫内膜上MUC-1的表达，而子宫内膜上MUC-1的表达对于胚胎的种植也是有影响的。胚胎种植之前，胚胎会上调MUC-1的mRNA和蛋白的表达量，但在种植点附近的MUC-1蛋白表达量下降［5］。虽然目前具体机制尚不明确，但是这其中白细胞介素-1beta（IL-1β）和其受体，通过调控相关因子（如MUC-1）为胚胎与子宫内膜相互作用提供条件。但与人类细胞相反的是，小鼠体内，雌激素可以刺激Muc-1的表达，而孕激素可以抑制其表达。Ozcakir等［9］研究表明，GnRH拮抗疗法对于MUC-1和其他种植相关因子的表达存在一定的影响，30只大鼠被分成3组，分别是对照组、FSH组和FSH＋cetrorelix组，结果显示在对照组和FSH组子宫内膜上皮细胞和蜕膜细胞中，MUC-1的表达明显低于FSH＋cetrorelix，提示了GnRH拮抗质量可以直接影响大鼠子宫内膜上MUC-1的表达。

最近的一篇报道，研究了一种内源性的非编码小RNA-199a（miRNA-199a）同MUC-1在种植窗期的关系，WB和免疫组化结果显示在D0.5时MUC-1表达量较高，D4.5时表达量较低；而miRNA-199a，在D4.5时表达量较高；同时该研究表明miRNA-199a直接结合在MUC-1的3’非翻译区域；将miRNA-199a转染到小鼠的子宫内膜上皮细胞中，也会降低MUC-1的表达量；揭示了 MUC-1受到 miRNA-199a的调节［10］。

三、MUC-1在胚胎种植中的作用

MUC-1在胚胎种植中的主要作用，是作为子宫内膜上皮细胞表面的一层屏障发挥作用。如果细胞表面的MUC-1表达量很高，则可以通过阻止配体受体结合进而阻止细胞间的相互作用。MUC-1的存在可以阻止胚胎的着床。动物实验研究表明，MUC-1敲除的转基因小鼠的子宫内膜表现出持续性的容受状态［11-12］。在人类胚胎若想成功种植也需清除种植点附近的 MUC-1［13］。

既然MUC-1有阻止胚胎种植的功能，那么在人体内，若胚胎想要成功着床则需要一个信号系统清除子宫内膜上MUC-1的表达。而可能的清除机制包括旁分泌介导的MUC-1蛋白降调节、上皮细胞的去极化作用或者产生酶作用于MUC-1的胞外域使其失效。胚胎可以通过旁分泌介导清除种植点附近的MUC-1［13］。而种植点附近的内环境也会通过旁分泌形式清除 MUC-1［13］，其中包括某些细菌和病毒［14］。

在某些病理状况下，这种清除机制发生障碍或者MUC-1的表达产生变化，则会引发不良的生育结果。在一项涉及54位不同不孕原因的女性的研究中，在子宫内膜异位症组，分泌中期MUC-1蛋白的表达量明显低于正常对照组，而在月经周期的其他阶段，MUC-1蛋白表达量都比正常组相对降低，而MUC-1蛋白表达量的下降可能会导致在患有子宫内膜异位症的子宫内膜上分泌中期孕激素受体B（PR-B）的变化，而这很可能是导致子宫内膜异位症患者不孕的重要因素［15］。在一项涉及26名复发性流产（RPL）女性的研究中，于LH＋7天行内膜活检，在RPL组子宫内膜腺上皮和腔上皮细胞中，MUC-1的表达量显著低于正常对照组［16］。MUC-1作为一种黏附分子，其可以阻止胚胎附着于子宫内膜。在种植窗期，MUC-1表达降低是胚胎着床的必须要素。然而，激活的、高质量囊胚的着床是需要MUC-1在内膜中表达的，所以MUC-1的缺失可能会导致内膜无法识别不正常的胚胎和导致异常胚胎的植入，MUC-1的减少可以解释为什么许多RPL的患者在1～2个周期内就可以意外受孕的现象［16］。Banerjee等［17］对特发习惯性流产的患者子宫内膜行活检取材后发现，MUC-1的免疫染色强度显著低于对照组，流式细胞检测表明无论是在上皮细胞内还是基质细胞内，MUC-1和其他几个相关因子的表达量都显著低于正常对照组。MUC-1的不完全表达可能导致不能阻止胚胎的种植从而导致特发习惯性流产。Song等［18］研究了31名单侧或双侧输卵管积水的患者，与对照组相比，子宫内膜中MUC-1蛋白表达量和mRNA水平均显著减少。较低水平的MUC-1可能会减弱输卵管积水患者子宫内膜的胚胎选择功能，而这会增高流产率和降低胚胎种植率。

在动物实验中表明，Muc-1基因敲除的小鼠，在普通的饲养环境下，更容易出现炎症反应和机会致病菌所致下生殖道感染，同时生育率明显降低，但是在无病原体的饲养环境中，这一现象并未出现，表明了生育率降低可能是由于生殖系统的感染和炎症反应导致，而这些条件致病菌感染和炎症反应正是因为缺少MUC-1的屏障作用所导致的［19］。

有些疾病也会对胚胎种植产生影响。比如糖尿病对于胚胎着床和MUC-1的表达同样是有影响的。在血糖正常的糖尿病小鼠体内，经常会出现现胚胎着床后的妊娠丢失，而研究发现在这种小鼠的子宫内膜种植位点上的MUC-1是呈现过度表达的状态［21］。因此，可能存在一种异常的调节机制，通过E钙黏蛋白和β-连环蛋白（beta-catenin）相关通路导致D4.5的dNOD小鼠子宫MUC-1过度表达，说明MUC-1对于妊娠的维持也起到了重要作用［21］。有报道研究了因良性肿瘤行子宫切除术的4名黄体期的妇女、3名子宫切除术前注射hCG以模拟妊娠状态的假孕妇女假孕妇女和10名宫外孕（EP）患者，通过手术获取输卵管组织，同时对10名确诊宫外孕（EP）的妇女进行手术，取得其种植位点组织、滋养层细胞和远离种植位点的输卵管组织，其中EP组MUC-1的表达显著低于非EP组，在种植位点和远离种植位点的组织中MUC-1的表达量差距无统计学意义，说明在病理情况下，MUC-1的表达改变出现在输卵管全长，可能与胚胎种植位点的选择无关，但却可以诱发输卵管上皮产生容受性进而引发异位妊娠［22］。

近年来发病率不断增高的PCOS和内异症对MUC-1亚基的表达也存在影响。在有排卵性PCOS的患者体内，MUC-1ND的表达量显著高于对照组和无排卵性PCOS患者，即使经过孕激素刺激也无法改变。在无排卵性PCOS患者体内，MUC-1ND和MUC-1CD的表达量显著低于正常对照组，而在内异症组，只有MUC-1CD的表达量低于对照组，结果表明与正常组相比，MUC-1亚基的表达在PCOS和内异症组有明显差异，说明其可能作为通路的一部分导致了内膜容受性的降低［7］。

之所以在人类体内要存在这种清除MUC-1的机制，是因为人有较高的概率产生不正常的胚胎，如果这种清除子宫内膜上MUC-1的信号指令不能被发出，则胚胎就不会种植到子宫内膜上，这样母体就会进入下一个月经周期。通常异常的胚胎种植到子宫内膜上会产生两种结果，一是自发性流产，这就会造成各种资源的浪费和对产妇身体的消耗；二是造成后代的发育不正常。由于人类有较大的概率产生异常的胚胎，所以这种由胚胎介导的种植点附近MUC-1的清除就有很大的意义。质量较差的胚胎由于不具有这种能力，所以不能种植或者在妊娠早期流产。另一方面，MUC-1缺陷的子宫内膜，由于无法产生这种屏障作用，就会使得不正常的胚胎成功种植与子宫内膜，造成习惯性流产或其他较差的生育结果。另外一种理解是MUC-1在T细胞表面的表达发挥免疫调节和作为种植相关的免疫因子的作用。如果MUC-的表达量异常降低，胚胎与子宫内膜间的免疫调节机制就会受损，导致异常的胚胎植入或不能植入。所以说对MUC1表达及调控机制的深入研究将有助于更好的了解胚泡种植过程，指导辅助生殖工作，提高辅助生殖技术的成功率。

四、MUC-1与其他子宫内膜容受性相关因子的相互作用

HB-EGF和MUC-1都参与到了胚胎种植过程的调控，而二者之间也相互影响。在体外以卵巢癌细胞和胰腺癌细胞为主体的研究中，激活EGFR可以刺激MUC-1的蛋白表达。在有些细胞系中，通过在培养基中加入外源性的EGFR配体，即EGF和HB-EGF，杀死的MUC-1的表达量明显升高，而加入一种EGFR的拮抗剂，AG-1478可以降低MUC-1的表达。而有些药物，如噻唑烷二酮和罗格列酮，之前证实了可以减少孕激素刺激的MUC-1表达，同样可以抑制EGFR配体驱动的MUC-1表达。本研究证实了通过激活EGFR可以在多种细胞系中上调MUC-1的表达［23］。

除了 HB-EGF，MUC-1可以与 β-连环蛋白、p53、ERα和IκB激酶蛋白相作用调控Wnt、p53、ER的靶基因和核转录因子κB通路［2，24］。MUC-1CD和雌激素受体 ER之间的相互作用与ER配体无关，同时可以保护ER不被降解，这一点对子宫内膜容受性可能存在较大的影响［24-25］。

综上所述，MUC-1参与调控子宫内膜容受性。MUC-1依靠其抗黏附的作用，调节胚胎的种植过程，若其中某一个环节出现问题都会使得胚胎种植过程出现问题。目前还有很多需要进一步研究，比如HB-EGF同MUC-1在体内的相互作用关系等，以便可以更好的理解胚胎着床的过程，为临床许多疾病如流产、不孕和IVF-ET技术中较低的胚胎种植率提供诊治依据。

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