白血病抑制因子与女性生殖

　　摘要 白血病抑制因子是一类具有广泛生物学功能的细胞因子，与女性生殖过程密切相关，在排卵、胚泡的早期发育及胚泡着床中起着重要作用。卵泡液白血病抑制因子表达可促进排卵；母体子宫内膜白血病抑制因子和胚泡表面白血病抑制因子受体的表达是胚泡着床的前提条件。母体激素和细胞因子可通过调控白血病抑制因子的表达而影响生殖过程。

　　关键词：白血病抑制因子生殖调控因子

　　白血病抑制因子（ leukaemia inhibitory factor,LIF）是一类具有广泛生物学功能的分泌型糖蛋白，由于糖基化的不同，分子量由38kd到67kd不等。 lIF在不同的组织中有不同的生物学活性，如：抑制骨髓白血病 m1细胞的增殖，诱导其向巨噬细胞方向分化；促进外周胆碱能神经分化和功能成熟；刺激破骨细胞增殖；调节肝细胞急性期反应蛋白的合成；抑制多能胚胎干细胞的分化等。90年代以来，研究发现 lIF在女性生殖过程中具有重要的生物学作用。

　　一、 kIF基因结构及其受体

　　lIF是单拷贝基因，该基因分别位于人和鼠的第22号和第11号染色体上，基因长度分别位于人和鼠的第22号和第11号染色体上，基因长度分别为7.6kb和8.7kb，均由3个外显子和2个内含子及一个很长的3＇端非翻译区组成，外显子Ⅰ编码5＇端非翻译区及前导序列的6个氨基酸残基；外显子Ⅱ编码前导序列的剩余部分和成熟 lIF蛋白的前44个氨基酸残基；外显子Ⅲ同编码成熟 lIF蛋白的其余136个氨基酸残基和3＇端非翻译区。不同种属的动物外显子的序列高度保守。由于转录起始点的不同可形成两种不同的 lIF信使核糖核酸（ mRNA）分子，同时形成两种不同的 lIF蛋白：一种游离于细胞外间质中而另一种与细胞外基质结合。

　　成熟 lIF蛋白是一种高度糖基化的分泌型蛋白，不同组织来源的 lIF由于糖基化的不同，分子量由38kd～67kd不等，其去糖基化的蛋白核心为20kd。 pI为8.6～9.2。 lIF氨基酸组成序列也高度保守，人和鼠 lIF蛋白同源性达79%。小鼠、人、羊 lIF蛋白中有个半胱氨酸残基，大鼠中有个半胱氨酸残基，这些半胱氨酸残基间以二硫键连接是 lIF赖以发挥生物学活性的结构基础。

　　LIF有两种受体，分别是解离常数为100～200pmol/L的高亲合力受体和解离常数为1～3nmol/L低亲合力受体。两种受体之间可以通过一种亲合力转换器分子 gp130相互转化，膜表面的高亲合力受体在水中溶解后与 gp130解离转变成低亲合力受体，而低亲合力受体则通过与 gp130结合，形成联合体而转化成高亲和力受体，这种转换机制与白细胞介素-6（ iL-6）、制瘤素 m（ oSM）、睫状神经营养因子（ cNTF）和新近发现的心肌营养素的转换机制相同。

　　二、 lIF在生殖器官的表达

　　（一） lIF在卵泡液中的表达卵泡的微环境对卵母细胞的发育和定时排卵至关重要。大量研究已经揭示，许多细胞因子能影响卵巢功能及调控性激素的分泌，且影响胚泡发育和着床。卵泡液为卵母细胞的成熟提供环境，并影响受精和早期胚胎发育。在辅助技术中卵泡液已经被证明可加速着床前胚泡的发育和提高妊娠率。研究表明，在排卵过程中卵泡液内 iLF的浓度明显升高并和卵泡雌激素水平同步， lIF还可以提高Ⅰ级卵泡的数量。在颗粒细胞和卵巢基质细胞中 lIF也有表达， lIF表达水平在生理排卵、雌激素产生、早期胚胎发育中起着重要作用[1]。

　　（二） lIF在子宫内膜的表达在人子宫内膜腺上皮和腔上皮细胞的表达呈月经周期依赖性。研究发现，子宫内膜腺上皮和腔上皮细胞 lIF蛋白在分泌期的中、晚期（19～25d）呈短暂、爆发性增高，分泌期 lIF表达为增生期的4～5倍，而在月经周期的其它时期无表达或只有微量表达； l IFmRNA转化也只发生在黄体期的中、晚期[2]。检测妊娠前三个月的子宫内膜发现其 lIFmRNA的表达与增生期相同，维持在较低水平[3]。在不同种属的动物由于着床时期不同 lIF达到峰值的时间不同，在妊娠小鼠的第4d[4]，妊娠母羊的16～20d[5]LIF其表达增高达峰值正好与胚泡着床同步。在整个月经周期中内膜基质细胞 lIF表达仅有个体差异，无周期性分布，在整个月经周期只有微量表达。

　　对正常可生育妇女和不明原因不孕的妇女子宫内膜 lIF定量表达检测发现：在月经周期的8～11d可生育妇女和不孕妇女 lIF表达无明显差异，均为较低水平；而在月经周期的18～21d，也就是胚泡着床期，正常可生育妇女子宫内膜 lIF分泌较增生期明显升高，而不孕妇女在此期间 lIF水平不仅无升高反而有下降趋势。比较围着床同一时间，可生育妇女 lIF表达较不孕妇女明显增高，提示 lIF可能是介导着床的重要因素[6]。

　　（三） lIF介导着床精子和卵细胞在输卵管受精后发育成胚泡，经过移行、粘附才能植入母体子宫内膜。胚泡滋养叶细胞必须发育到具有“浸润性”状态，而母体子宫内膜必须同时发育到“接受性”状态：即植入窗开放，才能启动着床。不孕妇女导致不孕的原因在很大程度上是因为着床失败，也就是胚泡与子宫内膜的发育不一致。在体外受精-胚胎移植（ iVF-ET）中，其体外受精及胚泡移植回子宫的成功率均在80%～90%以上，而妊娠率只有20%～30%，妊娠率不高的重要原因之一是着床失败。所以，胚泡能否着床是人类生殖起始过程中的关键环节。

　　目前认为， lIF是介导胚泡着床最主要的细胞因子。1992年 stewart等[7]建立了一种 lIF基因缺失小鼠的动物模型，发现 lIF基因缺失小鼠的胚泡能正常发育，但在围着床期胚泡游离于子宫内而不能着床，而且子宫内膜无蜕膜反应；而将这种基因缺陷鼠的胚泡移植到 lIF基因表达的野生型小鼠宫内，或在基因缺陷小鼠宫内注射 lIF，则胚泡能着床；反之，野生鼠的胚泡也不能在 lIF基因缺失鼠宫内着床。这一实验有力地证明了 iLF是胚泡着床中必不可少的细胞因子。

　　LIF介导着床的机理可能是：1.在分泌期的中、晚期子宫内膜 lIF的大量表达伴随胚泡 lIF受体的表达，有利于胚泡与内膜的结合[8]。2.着床的成功依赖于发育的胚泡和子宫内膜之间复杂的相互作用。首先胚泡滋养层细胞必须与子宫内膜相连，滋养层细胞呈指状突入内膜细胞之间，穿过基膜侵入子宫螺旋动脉。在人类着床期开始于黄体期的第6d，结束于黄体期的第10d，研究发现 lIF可通过诱导滋养层细胞的分化来影响着床。滋养层细胞可以向3个不同的方向分化：①绒毛合体滋养层。②外绒毛锚钉滋养层。③浸润滋养层。在这3种滋养层中绒毛合体滋养层可分泌人绒毛膜促性腺激素（ hCG），外绒毛锚钉滋养层是滋养层绒毛与内膜连接在一起，所以滋养层细胞向这种方向转化是胚泡着床的基础。用生化和细胞标记法研究表明，外绒毛锚钉滋养层有一种特殊的癌胚纤维素和一种叫子宫营养素（ tUN）的物质。 lIF可导致癌胚纤维结合素的增加， hCG的减少，从而调节胚泡滋养层细胞从绒毛合体滋养层向外绒毛锚钉滋养层分化从而调节胚泡与子宫内膜同步分化，使其同时处于着床窗开放期而启动着床[9]。3.着床期子宫表达 lIF、 lIF受体和 gp130提示腔上皮 lIF和受体通过自分泌或旁分泌形式调节着床[3]。

　　三、 lIF表达的调控

　　研究雌鼠与输精管切除后的雄性小鼠交配后发现，假孕小鼠在着床期子宫内膜 lIF仍有爆发性表达，提示着床期 lIF表达受线体激素控制[4]。对于雌激素和孕激素对子宫内膜 lIF表达的影响，不同的学者有不同看法，有的学者认为雌、孕激素都不影响 lIF的表达并在体外培养的细胞实验中证明[10]；有的学者则认为单纯雌激素不影响内膜 lIF的表达，而单纯孕激素或雌、孕激素合用可增加内膜 lIF的表达[11]；还有的学者认为单用孕激素不影响内膜 lIF的表达，而单用雌 激素或雌、孕激素合用可增加 lIF的表达[12]。最近，还有学者认为孕激素在体内和体外都能诱导内膜 lIF分泌减少[13]。在小鼠妊娠的第3d切除双侧卵巢单独给与孕激素维持，则胚泡能存活，但着床要推迟，其胚胎细胞增生也受抑制；如在宫腔内给与雌激素治疗，则着床不延迟，提示雌激素可能直接作用于 lIF的表达[4]。空间类固醇激素是否通过促进 lIF的表达而促进着床，这一问题还有待于进一步的研究。

　　有学者检测了急性炎症患者的血清 lIF表达情况，发现肺炎、急性支气管炎等急性炎症患者其血清 lIF浓度较无炎症的正常人明显为高。同时在子宫内膜细胞和输卵管细胞体外培养的实验中发现：正常妇女输卵管 lIF表达维持在较低水平；而在异位妊娠患者输卵管腔上皮和腺上皮 lIFmRNA表达明显增高[14]。同时发现一些细胞因子，如：白细胞介素1α（ iL-1α）、肿瘤坏死因子β（ tNFβ）、转化生长因子（ tGF）、表皮生长因子（ eGF）等可促进子宫内膜上皮细胞和输卵管上皮细胞 lIF的生成。随着刺激因子剂量的增加和刺激时间的延长， lIFmRNA的表达逐渐增高；而在培养基中给与干扰素-γ（ iFN-γ）、蛋白激酶 c（ pKC）则可使 lIF的表达受抑制，其抑制程度也有时间、剂量的依赖性、随时间的延长和剂量的增加其抑制程度增加[14]。在输卵管炎患者异位妊娠的发生率明显增高，推测其宫外孕的原因除与因炎症引起的粘连抑制孕卵的游走外，还与 lIF的过度表达诱导胚泡着床有关。

　　随着对 lIF研究的不断深入，人们对 lIF介导胚泡着床的机理会越来越清楚，这对治疗不孕症和提高 iVF-ET的成功率有着深远的意义。

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　　12 Sawai K, Matsuzaki N, okada T et al. Biol Reprod,1997;56(5):1274-1280

　　13 Hambartsoumian E,Taupin j, Moreau JF et al. Mol Hum Reprod,1998;4(10):101-106

　　14 Martin D,Attar e,Buradagunta S et al. Am J Obstet Gynecol,1996;175(6):1611-1619