粘附分子在卵泡发育中的作用

关键词： 粘附分子 钙粘附素 细胞外基质 卵泡发育 

　　细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)是一类细胞膜表面糖蛋白，介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的相互作用。它们在胚胎发育和分化，正常组织结构的维持，炎症及免疫应答，伤口修复，凝血及肿瘤的进展和转移等多种生理和病理过程中均具有重要作用。细胞粘附分子已逐渐成为各领域的研究热点之一。近年来对细胞粘附分子在生殖中作用的研究已取得一定进展，本文就细胞粘附分子在卵泡发育及调控中的作用作一扼要综述。
　　的种类及生物学特性
　　CAMs成员众多，已发现50多种，分属以下五大家族：
　　一、钙粘附素（cadherin）家族
　　全称为钙依赖性细胞粘附分子（calciumdependent cell adhesion molecule），包括E-cadherin（见于成人上皮细胞），N-cadherin（见于成人神经和肌肉细胞）和P-cadherin（主要见于胎盘和上皮组织，亦可在发育阶段见于其他组织）。钙粘附素主要参与介导同型细胞间的粘附作用，因此，它们在调节机体形态发生过程和维持成人组织的结构完整性与极性方面具有重要作用。广泛分布于各种类型细胞表面，其粘附作用具有亲同源性，即表达同源性钙粘附素的细胞将发生粘附[1]。
　　二、整合素（integrin）家族
　　是一组细胞表面糖蛋白，其酸体为细胞外基质(extracellular matix,ECM)成分，如纤连蛋白(fibronectin ,FN) 、纤维蛋白原（fibrinogen,FB）、胶原蛋白(collagen,CA)、体外粘连蛋白（vitronectin,FN）、层粘连蛋白（laminin,LN）。整合素的主要功能为参与免疫细胞的粘附作用。整合素均为α，β亚单位通过非共价健结合起来的异二聚体。
　　三、免疫球蛋白超家族
　　成员众多，作为整合素配体的主要有二类：
　　1．细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule,-ICAM）与淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）相互作用是免疫球蛋白超家族之间相互作用的一个典型例子。ICAM-2，ICAM-3分别为LFA-1的第一，第二配体。
　　2．血管细胞粘附分子（vascular cell adhesion molecule,VCAM）表达于细胞因子活化的内皮细胞表面。介导淋巴细胞与内皮细胞间的粘附作用。
　　另外还有神经细胞粘附分子（neural cell adhesion molecule,NCAM）等。其共同特点是胞膜外部分的结构类似于免疫球蛋白的功能区。此家族的粘附分子于整合素家族成员可互为配体或受体。
　　四、选择素（selectin）家族
　　表达于白细胞，活化的内皮细胞及血小板表面，它们可在血流状态下介导白细胞与血管内皮的起始粘附。选择素可与多种天然和人工合成的糖类结合发挥生物学效应。
　　五、其他粘附分子
　　包括CD44和CD36。CD44可与透明质酸酶、FN、Ⅰ型和Ⅱ型胶原蛋白等多种配体结合。 CD36又称血小板蛋白Ⅳ，可介导血小板和单核细胞间的粘附作用。
　　粘附分子在卵泡发育中的作用
　　卵泡发育过程受多种因素的严格调控。下丘脑-垂体-卵巢轴的决定性作用已得到人们的普遍承认。促性腺激素直接参与刺激卵泡发育和排卵。卵巢局部多因子调节系统和以旁分泌、自分泌形式参与卵巢周期性优势卵泡选择、排卵、性激素合成等。如胰岛素样生长因子、转化生长因子、表皮因子以及肿瘤坏死因子、抑制素、儿茶酚胺等，均证实参与卵泡发育的调控[2]。粘附分子通过介导卵巢内细胞与细胞，细胞与细胞外基质的相互作用而影响卵泡的发育。
　　一、粘附分子在卵巢中的表达
　　1991年，Artur等[3]在小鼠卵巢中检测到NCAM-1蛋白及其mRNA的表达，主要表达在黄体中窦前卵泡的颗粒细胞。形成卵泡四周的颗粒细胞和卵泡液的强反应，提示NCAM在卵窦形成中的作用。在大卵泡的卵泡膜细胞，闭锁卵泡的肥大细胞间质也表达NCAM。NCAM作为粘附分子，是影响卵巢分泌细胞相互识别与相互作用的主要因子，参与卵巢内分泌功能的调节。
　　Vigno等[4]于1996年首次检测到卵巢颗粒细胞上ICAM-1mRNA的表达。并体外证实了抗ICAM-1抗体可部分抑制人颗粒细胞与淋巴细胞的粘附。淋巴细胞分泌的各种细胞因子参与调节卵泡发育与细胞分化，已有许多关于此方面的研究。而颗粒细胞与淋巴细胞间的相互接触保证了这一作用的发挥。ICAM-1通过介导颗粒细胞与免疫细胞的相互作用而参与对卵泡发育的调控。最近研究发现，取体受精妇女的颗粒细胞培养，在培养液上清中检测到ICAM-1蛋白，同时在卵泡液中也检测到ICAM-1蛋白，并与吸取卵泡数目、大于15mm卵泡数成正比。证实了卵巢颗粒细胞可以释放可溶性ICAM-1，卵泡液中ICAM-1浓度与卵巢功能相关[5]。Farookhi等[6]测定小鼠颗粒细胞的N-cadherin mRNA的表达，并发现促卵泡素（FSH）、雌二醇促进单个颗粒细胞的N-cadherin mRNA表达，而对聚集细胞的N-cadherin mRNA水平无影响。可能是因为聚集的颗粒细胞间相互作用良好，各种粘附分子如钙粘附素表达处于稳定水平，故受激素影响不大。而对破坏了相互作用的单个颗粒细胞，FSH和雌二醇通过促进其钙粘附素表达，促进颗粒细胞间相互作用而促进卵泡的发育。最近有人采用免疫组织化学方法研究发现在鼠卵巢的窦前卵泡、发育中卵泡和早期黄体中有N-cadherin的表达，而在闭锁卵泡和中期黄体中N-cadherin的表达很弱[7]，提示N-cadherin在卵泡发育中具有一定的作用。
　　作为粘附分子受体或配体的各种细胞外基质成分，通过与粘附分子主要是整合素相互作用，参与对卵泡发育的调控。细胞外基质中研究最多的是FN，Colman等[8]比较了人成熟卵泡颗粒细胞溶解产物中FN浓度和未成熟卵泡颗粒细胞溶解产物中FN浓度，发现前者FN浓度明显高于后者，有人发现人卵泡液中FN与蛋白比值与卵母细胞成熟度呈正相关。这些研究表明，可以通过FN的含量来判断卵的成熟度，FN与卵成熟的关系有待进一步的研究。
　　Nakamura等[9]建立未成熟超促排卵小鼠模型，应用抗整合素α6单克隆抗体，通过免疫组化方法，在9～20天小鼠卵巢始基卵泡、初级及次级卵泡的全层颗粒细胞均发现整合素α6的表达，并对13天小鼠给予孕鼠血清促性腺激素和人促性腺激素超促排卵，结果发现同时加用抗整合素α6抗体的小鼠，有57±25.7%成功排卵，而未给予抗整合互α6抗体的小鼠无排卵，提示整合素α6可能通过介导卵丘与卵泡壁的粘附而影响卵的排出。
　　二、粘附分子在激素合成中的作用
　　颗粒细胞间的相互作用对FSH诱导LH受体生成是必需的。体外培养体系中去除细胞表面粘附分子，破坏了颗粒细胞间的联系，FSH不能诱导LH受体生成。FSH对颗粒细胞的作用是通过cAMP介导的Harandian等[10]对小鼠颗粒细胞体外无钙培养，并经胰蛋白酶处理，可以去除颗粒细胞膜上的一类粘附分子，成为钙粘附素。发现去除钙粘附素的分散颗粒细胞经FSH刺激后产生的cAMP量小于聚集的颗粒细胞，改变细胞密度并不能改变实验结果，表明非特异性细胞相互作用并不是造成这种差别的原因，主要原因可能是钙粘附素介导的细胞间相互作用。CAMP虽然不是细胞分化的主要决定物质，但可用来评价FSH对LH受体的诱导作用，即颗粒细胞对FSH的反应性。
　　有人取猪的颗粒细胞体外培养，培养孔中包被着各种存在于ECM中的粘附蛋白并加入FSH，发现FN，LN，Ⅰ型胶原，Ⅳ型胶原均能增加细胞间的粘附作用，促进颗粒细胞向黄体细胞分化，表现为形态学的改变和孕酮生成的增加。
　　Hiroshi等[11]取体外受精妇女的颗粒细胞，在LN包被的培养孔中培养加或不加入绒毛膜促性腺激素（hCG），所产生的孕酮低于无LN包被培养孔0.70和0.67倍。加入抗整合素单克隆抗体，可抑制LN与整合素的相互作用，在有无hCG存在时分别增加孕酮生成1.97和1.94倍。Raymond等[12]对小鼠颗粒细胞研究表明LN在LH，PRL和IGF-1存在的条件下促进孕酮生成与细胞增大，而无LH、PRL，IGF-1时孕酮生成量很少，几乎无差别。说明LN对颗粒细胞的作用是以各种激素的作用为基础的。LN对颗粒细胞的作用是以各种激素的作用为基础的。LN通过与整合素相互作用，对颗粒细胞分化和激素生成具体是促进或抑制作用还有待进一步的研究。
　　粘附分子与卵泡闭锁
　　卵泡闭锁是一种复杂的生理过程，是通过一种生理性死亡机制细胞凋亡实现的[13]。粘附分子在卵泡闭锁中起重要作用。颗粒细胞外无血清培养24小时可诱导凋亡，体外颗粒细胞凋亡可受多种因素抑制，如表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）、IGF、胰岛素、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,EGF）和孕酮等。除了各种激素调节物质外，细胞间相互接触可抑制颗粒细胞凋亡，这种抗凋亡机制主要是通过钙粘附素实现的。Peluso等[14]证实体外无血清培养的单个颗粒细胞，其凋亡率比聚集的颗粒细胞高2～3倍，提示颗粒细胞的相互作用抑制细胞凋亡，而颗粒细胞的相互作用主要来源于缝隙连接和粘附分子介导的连接。他们进一步将颗粒细胞于R2C细胞（来源于鼠睾丸Ledin细胞）共同培养，同样能抑制颗粒细胞凋亡，但R2C细胞与颗粒细胞并不形成缝隙连接，说明缝隙连接对维持颗粒细胞活性不是必需的。Trolice等研究发现N-cadherin抑制小鼠卵巢颗粒细胞和表面上皮细胞的凋亡[15]。抗体减少颗粒细胞和ROSE表面上皮细胞的氨酸磷酸化FGF受体的数量。N-cadherin的细胞区域与FGF受体结构相似，通过刺激FGF受体磷化而抑制FGF的致凋亡作用。FGF的致凋亡作用已有实验证实。Peluso的实验得到了相同的结果，并发现N-cadherin可以使细胞内钙离子浓度升高，而导致细胞凋亡[16]。还有人研究发现在闭锁卵泡中，远离基底膜的颗粒细胞比邻近基底膜的颗粒细胞首先发生凋亡。取排卵前颗粒细胞，体外经基底膜样细胞外基质(basement membrance like ECM)培养，加或不加基础成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor,bFGF），对比观察发现，基底膜细胞外基质加或不加bFGF均能抑制颗粒细胞凋亡，但只有加入bFGF才能够促进颗粒细胞对激素的反应性，增加孕酮生成，细胞外基质对颗粒细胞的作用，可能使通过与存在于细胞外基质中的某些大分子物质，如FGF的协同作用而进行的。但其抑制凋亡的具体机制尚不清楚[17]。
　　展望
　　细胞之间的相互作用，细胞与细胞外基质的作用是卵巢发挥正常生理功能所必需的，而粘附分子是介导这一作用的主要分子。已知粘附分子在激素生成、细胞分化、卵泡闭锁中具有一定的作用，但其作用机制有待进一步的研究。钙粘附素是钙离子依赖的粘附分子，而钙离子是体内主要的第二信使，参与多种生理功能，其对排卵的影响是否与其他生理活动相联系，深入的研究可能可以解释一些不明原因的无排卵现象及不孕症。　
　　1 Telo P et al.J Biol Chem,1998;273(28):17565-17572
　　2 Erickson GF,Danforth DR .Am J Obstet Gynecol,1995;3:13-20
　　3Artur M et al.Endocrinology,1991;129(2):792-800
　　4 Vigno P et al.Clin Endocrinol Metab,1997;82(1):101-105
　　5 Vigno P et al.Fertil Steril,1998;69(4):774-779
　　6 Farookhi R et al.Ann NY Acad Sci,1997;816:165-172
　　7 Makrigiannakis A et al.Am J Pathol,1999;154(5):1391-1406
　　8 Colman LA et al.Endocrinology,1999;140(6):2541-2548
　　9 Nakamura K et al.Biochem Biophys Res Commun,1997;235(3):524-528
　　10 Harandian F et al.Endocrinology,1998;139(3):1700-1707
　　11 Hiroshi F et al.J Clin Endocrinol Metab,1997;82(7):2122-2128
　　12 Raymond FA et al.Endocrinology,1995;136(94):1753-1758
　　13 Van WI et al.Endocrinology ,1999;140(6):2602-2612
　　14 Peluso JJ et al.Endocrinology ,1996;137(4):1196-1203
　　15 Trolice MP et al.Endocrinology,1997;138(1):107-113
　　16 Peluso JJ .Biochem Pharmacol,1997;54(8):847-853
　　17 Aharoni D et al.Curr Biol,1997;7(1):43-51