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近年来,早产已经成为严重威胁母婴的生命和健康的全球性公共卫生问题。分娩发生的分子机制尚未阐明,成为有效抑制早产发生的最大瓶颈。近年来的诸多研究发现,人类正常分娩时子宫、宫颈、底蜕膜及羊膜中的相关促炎因子,包括IL-1β、IL6和IL-8等其mRNA表达显著增多;足月临产和无菌性早产时,蜕膜组织中巨噬细胞的数目亦远远高于足月未临产蜕膜。这就提示了炎症反应在分娩的启动中发挥了至关重要的作用。而在感染性早产时,蜕膜中中性粒细胞的数目显著增多(5-53倍),局部炎性细胞的浸润及炎性介质释放增加能进一步与激素、宫缩激动剂、机械牵张等妊娠调控因素广泛的相互作用,从而促进子宫激活,触发分娩。因此,探询宫内局部炎症反应发生发展的分子机制,可以为早产的治疗提供新的治疗思路。 H2S是第三种气体信号分子,因其能引起血管和胃肠道平滑肌舒张、参与调节炎症反应而受到广泛重视。在离体的人子宫肌条中观察到,H2S能抑制自主性收缩,子宫组织中内源性H2S合成酶CBS、CSE的表达和H2S生成在足月临产时显著减少,这提示内源性H2S可能参与妊娠过程子宫静息态的维持,H2S生成减少引起这种抑制作用的解除可能与分娩启动有关。很多研究已经证实H2S可以调节炎症反应的发生,H2S可以通过扩张血管、降低血管渗透性、增加局部血流以缓解局部水肿形成。同时还能抑制白细胞粘附到血管内膜以及穿过血管内膜,从而抑制白细胞向损伤或炎症部位迁移浸润;抑制中性粒细胞髓过氧化物酶的活性,减少炎性反应导致的细胞损伤,H2S供体NariS还可以能通过NF-κB抑制巨噬细胞分泌IL-1β、IL-6、TNFα等炎性介质。NariS能显著抑制海马中TNFα、IL-1β和IL-6的生成抑制神经炎症。H2S是否通过抑制炎症反应的发生参与维持子宫静息,目前尚不清楚。 由于伦理学的限制,并不能获得妊娠各时期宫内组织的样本用于妊娠分娩机制的研究,利用动物模型是研究分娩启动的重要方式。关于妊娠时细胞增殖、分化、肥大、凋亡等多个过程的信号通路尚无定论。因此第一部分首先通过构建BABL/C小鼠妊娠模型,在整体水平探究与妊娠相关的信号通路,以及H2S与分娩的关系。 感染是早产发生最常见的诱因,致病菌及其代谢产物促进宫内组织促炎细胞因子和趋化因子的生成引起炎症反应的发生与早产的发生密切相关。多种组织中都观察到H2S能够调节炎症反应,正常妊娠过程,H2S参与维持子宫静息是否与其炎症调节功能有关,H2S是否能够通过抑制炎症反应阻断感染性早产的发生,都未见相关研究。因此,本课题的第二部分,观察构建LPS诱导感染性早产的模型,观察H2S的供体NariS是否能够通过抑制宫内组织炎症反应的发生阻断感染性早产的发生。 前列腺素是一类有效的宫缩激动剂,除了直接引起子宫收缩,前列腺素还参与了子宫激活、宫颈软化、胎膜破裂等妊娠分娩相关的多个过程,其中最重要的作用机制是前列腺素可以作为炎性介质参与宫内局部炎症反应的形成引起分娩。虽然我们之前观察到随着妊娠进展,H2S合成酶表达减少、H2S生成率下降,可能与人类妊娠分娩有关,妊娠过程中H2S生成的调节机制还不甚清楚,故而第三部分实验主要围绕子宫激活过程中,前列腺素是否能够调节CBS、CSE的表达进而调节炎症反应和子宫收缩展开。 之前课题组曾经观察到PGF2α能够通过不同的信号通路调节子宫平滑肌细胞中细胞因子(IL-1β、IL-6、TNFα)和趋化因子(CCL-2、IL-8)的生成,研究发现,妊娠中期羊水中PGE2的含量即出现显著增加,临产前进一步升高,而PGF2α只在临产前才出现峰值,提示PGE2可能在更早的时候发挥炎症调节作用,第四部分继续利用原代培养子宫平滑肌细胞,研究PGE2对子宫平滑肌细胞中细胞因子和趋化因子的调节及其受体机制。 实验结果: 一、正常小鼠妊娠末期局部炎性因子的表达和相关信号通路的活化 1.小鼠临产时,子宫肌和血清中炎性因子IL-1β、IL-6、TNFα、IL-8和CCL-2的表达无明显改变,胎盘中细胞因子IL-1β、IL-6和TNFα表达增加,趋化因子IL-8和CCL-2无明显变化。 2.小鼠临产时MAPK家族成员ERK1/2、JNK1/2核转位显著增多,可能参与调节收缩相关蛋白CX43、COX-2的表达,参与子宫活化激活。 二、NariS对正常BABL/C小鼠妊娠的影响 1.小鼠妊娠过程中,CSE的表达逐渐减少,临产时最低,可能分娩启动有关。而外源性H2S并不能影响小鼠正常妊娠的发生,妊娠后期阻断CSE介导的内源性H2S生成并不能诱发早产,反而可能通过抑制胎儿发育延迟分娩。 2.NaHS能正常妊娠抑制子宫和胎盘中细胞因子和趋化因子的表达。 三、NariS对LPS诱导早产的影响 1.腹腔注射LPS可以通过促进子宫、胎盘中促炎细胞因子、趋化因子和收缩相关蛋白的表达参与子宫激活,诱发感染性早产的发生。 2.NaHS能通过抑制NF-κB和ERK1/2的活化,阻断LPS诱导的炎性因子和收缩相关蛋白的表达,延迟感染性早产的发生。 四、PGF2α和PGE2对人子宫平滑肌细胞中H2S合成酶表达的调节作用 1.PGF2α可以抑制子宫肌细胞中CBS、CSE的表达。 2.PGE2能够促进子宫平滑肌细胞CBS、CSE的表达,但不同的PGE2受体对CBS和CSE的作用方式不同,EP1激活可以抑制CBS表达,EP3激活可以抑制CSE,EP2能抑制CBS的表达同时促进CSE表达,EP4能促进CBS和CSE表达。 五、PGE2对人子宫平滑肌细胞中促炎细胞因子和趋化因子生成的调节作用 1.PGE2可能通过激活EP1及其下游PI3K、p38抑制IL-1β生成,通过EP3及其下游p38促进IL-6的表达,而EP1和EP3共同参与了PGE2对TNFα和IL-8的调节,PGE2能通过PLC/PKC、ERK、p38促进TNFα的生成,通过PLC/PKC和PI3K下调IL-8生成。 2.PGE2可能通过EP2激活PLC/PKC,PI3K、ERK、p38促进IL-1β生成,同时EP2还能激活PI3K、ERK参与TNFα的生成。 3.PGE2可能通过EP4可以激活PLC/PKC,PI3K、ERK、p38促进IL-1β生成,同时激活PI3K、p38促进TNFα的生成。 结论: 1.气体信号分子H2S的供体NariS可以抑制正常妊娠时宫内组织细胞因子和趋化因子的产生,但并不影响妊娠时长;同时NariS还能通过抑制子宫中NF-κBERK的活化和宫内组织炎性因子的表达,部分逆转LPS引起的早产的发生。 2.原代培养人子宫平滑肌细胞中,H2S生成酶CBS、CSE的表达受到前列腺素(PGF2α和PGE2)的调节。 3.原代培养人子宫平滑肌细胞中,PGE2还可以通过不同的受体精密调节促炎细胞因子和趋化因子的生成。