Cell Research:科学家揭示胚胎发育新机制

<正>中科院动物所段恩奎和王海滨实验室首次通过小鼠遗传学模型,揭示了植入初期胚胎-子宫轴向建立对胚胎发育的重要性,并首次证实了子宫信号可指导胚胎植入时的正确定向。相关成果日前在线发表于《细胞研究》杂志。早在100多年前,解剖学家就发现在哺乳动物的囊胚进入子宫后,其植入时建立的胚胎轴向与子宫轴向保持高度一致,并且把此现象称作胚胎定向。然而,胚胎在植入时的定向对后续发育的重要性尚缺乏直接的实验证据。     

哺乳动物滋养层细胞在胚胎植入中的作用

胚胎植入是哺乳动物生殖的关键环节,是一个非常复杂的过程.在胚胎植入过程中,多种着床相关因子、激素在母体-胚胎之间进行多重作用,引发复杂的生理作用,从而完成胚胎着床.在母体-胚胎界面上,胎源性滋养层细胞与母体子宫内膜细胞在信号联系（妊娠识别）和组织紧密连接（胚胎植入）过程中起着决定性作用,尤其是胚源性滋养层细胞,在胚胎植入过程中起主导作用.本文通过对滋养层细胞在胚胎植入中的作用的阐述,为进一步阐明胚胎植入的分子机制提供思路.     

一氧化氮对小鼠胚胎围植入期子宫VEGF及其受体表达的调节

为研究NO在胚胎植入中的作用机理 ,本文采用子宫角注射、原位杂交及Westernblot方法研究了一氧化氮 (NO)在小鼠胚胎植入过程中对血管内皮生长因子 (VEGF)及其受体表达的调节。受试小鼠于妊娠第三天 (D3 )在一侧子宫角内注射一氧化氮合酶 (NOS)抑制剂N 硝基 L 精氨酸甲酯 (L NAME)或者L NAME与NO的供体硝普钠 (SNP)合用 ,另一侧子宫角为对照侧 ;收集并分别检测了D5,D6和D7天小鼠子宫中VEGF及其受体mRNA和蛋白的表达情况。结果显示 :与对照侧相比 ,L NAME处理后小鼠胚胎围植入期子宫中VEGF及其受体mRNA的表达有不同程度的下降 ;对VEGF及其受体蛋白表达水平检测表明 ,抑制的NO产生也使VEGF及其受体蛋白在小鼠围植入期子宫中的表达有不同程度的降低。当NOS抑制剂和NO的供体SNP同时注射小鼠时 ,VEGF及其受体mRNA和蛋白表达都恢复到正常水平。以上结果表明 ,在小鼠胚胎植入中NO可通过调节VEGF及其受体的表达参与血管新生 ,从而对胚胎植入起到调节作用     

前蛋白转换酶Furin和PC7在小鼠母胎界面的动态表达及其在胚胎粘附和扩展中的作用

通过免疫组化、免疫荧光和小鼠胚胎-子宫内膜上皮细胞共培养体系,研究了前蛋白转换酶Proprotein Convertases (PCs)家族中的Furin和PC7在小鼠妊娠早期子宫和胚胎中的表达及对胚胎植入的影响.结果显示:Furin和PC7在妊娠D1-D4小鼠子宫的腺上皮和D5-D7小鼠子宫的蜕膜、腺上皮高表达;PC7在植入前胚胎的2-细胞和4-细胞期表达很低,8-细胞期表达开始增加,囊胚期滋养外胚层有显著的高表达.Furin的抑制剂Dec-RVKR-CMK可显著抑制共培养体系中胚胎的粘附和扩展.以上结果表明,Furin在植入期胚胎的粘附和扩展中发挥重要作用.此外,Furin和PC7可能参与子宫内膜蜕膜化和早期胚胎发育.     

Caveolin-1在围植入期小鼠子宫内膜组织中的动态变化

目的检测caveolin-1在胚胎植入过程中小鼠子宫内膜组织中的表达,探讨其在胚胎植入过程中的作用。方法选择成年雌性昆明小白鼠42只,随机均分为7组(处于动情期的未孕组、妊娠3.5天组、妊娠4.5天组、妊娠5.5天组、妊娠6.5天组、妊娠7.5天组、妊娠9天组),采用免疫组织化学和RT-PCR方法检测子宫内膜组织中caveolin-1蛋白及mRNA水平在围植入期的变化。结果 (1)caveolin-1在胚胎植入前期(0d、3.5d)小鼠子宫内膜组织中的表达高于胚胎植入期(4.5d、5.5d、6.5d),差异有显著性(P<0.05)。(2)caveolin-1在胚胎植入后期(7.5d、9d)小鼠子宫内膜组织中的表达高于胚胎植入期(4.5d、5.5d、6.5d),差异有显著性(P<0.05)。(3)caveolin-1在胚胎植入后期小鼠子宫内膜组织中的表达略高于胚胎植入前期,但差异无显著性(P>0.05)。结论 Caveolin-1在胚胎植入前期和后期均高表达,植入期低表达。这种变化提示caveolin-1是影响胚胎植入的重要因素之一。     

人类胚胎对植入的调控

胚胎植入是一个十分复杂的过程,需要胚泡和子宫内膜之间的协同作用。植入过程中,胚泡和内膜之间的通讯和相互作用仍是生殖医学领域中尚未解决的问题。最近的研究取得了一些进展,发现在人类胚胎植入的定位和粘会过程中,胚胎能对子宫内膜上皮的分子,如趋化因子,粘附分子,抗粘附分子和瘦素进行旁分泌调控。     

胚胎的宫内和异位植入

胚胎植入是一个十分复杂的过程, 被认为是调控女性生育和发展避孕方法最理想的靶点和关键薄弱环节. 近几年, 该领域研究取得一定进展. 然而, 临床上的异位植入对胚胎正常植入的许多理论问题, 特别是对所谓的子宫“特异植入窗口”和子宫内膜-胚胎“特异对话”的概念提出了挑战. 在腹腔异位妊娠病例中, 少部分比例的妇女能完成全部妊娠过程, 生下发育正常的婴儿, 引起生殖生物学家的特别兴趣. 异位植入的事实表明, 对胚胎植入起决定作用的基因或分子可能不是来自母体, 而是来自胚胎, 母体组织只提供了胚胎发育的载体. 在加强正常和异常情况下胚胎植入细胞和分子生物学研究的基础上, 寻找和确定控制着床的内源和外源关键特异分子, 可为有效发展新一代抗胚胎植入特异避孕药物及寻找诊断和治疗异位妊娠提供理论依据.     

胚胎植入研究的进展与展望

胚胎与母体子宫第一次亲密接触并相互对话,进而建立起直接生理联系的过程被称为胚胎植入。这一过程的正常发生与否决定着胚胎能否继续发育和最终的妊娠结局。正常育龄妇女每个月经周期妊娠成功率只有30%左右,其中近70%的妊娠失败被认为是发生在胚胎植入环节。胚胎植入的成功发生需要具有植入能力的囊胚和处于接受态的子宫之间同步互作并建立起直接的生理联系。在临床的辅助生殖诊疗中,尽管形态正常的胚胎移植到子宫中,妊娠的成功率也只有50%左右,这其中子宫接受态的异常被认为是一个很关键的、急需克服的限制因素。反之,更为可靠的胚胎质量判断标准是辅助生殖治疗研究中的另一个关键问题。针对子宫接受态建立和囊胚激活这两个决定胚胎植入成败的关键事件,阐述了胚胎植入领域近年来的研究进展,介绍了国内科学家在该领域所做的贡献,同时简要探讨了本领域发展面临的问题以及出路,以使读者能明晰胚胎植入这一重要生理过程发生的分子基础以及该领域面临的挑战和未来发展方向。     

美开发出不破坏胚胎的干细胞培养方法

美国先进细胞技术公司近日宣布,他们找到一种新方法,可以在不破坏胚胎的情况下获取胚胎干细胞。研究人员认为,这可以打消反对者对胚胎干细胞研究的伦理顾虑。该公司研究人员日前在英国《自然》杂志网络版上报告说,体外受精的胚胎在被植入子宫前,不少会被进行“胚胎植入     

蛋白激酶H11基因在小鼠子宫中的表达及其性激素调节

为研究蛋白激酶H11基因在生殖系统中的作用,我们采用半定量RT-PCR和原位杂交方法,研究了蛋白激酶H11基因在小鼠中的组织特异性表达,在妊娠初始期胚胎植入位点、妊娠期子宫和胎盘以及正常动情周期子宫中的表达及其受性激素的调节。结果发现:蛋白激酶H11基因在小鼠多种组织中都有表达,在卵巢及子宫等一些生殖相关的组织中表达水平较高;妊娠初始期,蛋白激酶H11基因在小鼠子宫内膜植入位点处有明显的高表达,其mRNA定位于腔上皮细胞和基质细胞中。在动情周期中,蛋白激酶H11基因在动情前期子宫中表达水平较低;卵巢切除模型显示雌激素和孕激素均可显著上调蛋白激酶H11基因的表达。以上结果提示蛋白激酶H11可能参与了胚胎植入过程中腔上皮细胞凋亡和基质细胞增殖与蜕膜化以及动情周期小鼠子宫内膜细胞的功能调节[动物学报51(3):462-468,2005]。     

胚胎植入的调控机理

胚胎植入对于妊娠的建立和维持至关重要,需要活化的胚泡和接受态的子宫之间进行同步。在辅助生殖技术中,子宫接受态的判断仍是制约妊娠率的一个关键限制性因素。已有数据显示,胚胎植入涉及一系列信号分子的激活和失活,进而影响子宫腔上皮细胞的增殖与分化、上皮极性、宫腔闭合、胚胎定位、上皮基质反应、腺体发育等。本文就雌激素、孕酮、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor, LIF)、microRNA (miRNA)、通道蛋白、信号转导通路等在胚胎植入过程中的作用及其调控网络作一综述,以期为不孕症的治疗及安全有效的避孕药开发提供理论依据。     

胚胎植入与肿瘤浸润转移的相似性

胚胎植入依赖于胚胎滋养层细胞对子宫内膜的侵入,其过程与肿瘤细胞的浸润转移极为相似;（１）它们具有相似的基质侵入行为,并用同种蛋白水解酶降解类似的细胞外基质结构;（２）生长因子对这两种细胞可能具有相似的调节作用;（３）胚胎滋养层细胞和肿瘤细胞的免疫学特性类似,并可能具有共同的免疫逃脱机制,胚胎植入和肿瘤浸润的相似性提示,学科间的交叉,渗透和相互借鉴对生物学基础理论的研究具有重要意义。     

氧对滋养细胞侵入的调节作用

胚胎在子宫内的植入过程包括粘附、迁移和侵入等步骤 ,其中源自胚胎滋养外胚层的绒毛外滋养层细胞对子宫基质的合理侵入 ,是决定能否正常妊娠的关键。人类胚胎植入部位及胎盘组织内氧含量的变化持续从受孕至分娩的全过程 ,在此期间与滋养细胞侵入相关的一些指标随氧环境的变化而改变 ,提示氧对滋养细胞的侵入过程起一定调节作用。1.早孕组织的氧含量变化在人类胎盘发育的早期 ,来自胚泡的滋养细胞突破子宫上皮细胞及其基底膜 ,侵入下层的子宫基质 ,逐步形成绒毛。根据其位置及功能的不同 ,绒毛可分为漂浮绒毛和固定绒毛两种 ,前者负责胚胎与…     

绵羊胚胎附植分子调控研究进展

胚胎附植是哺乳动物复杂的生殖生理过程,是妊娠建立的标志和首要环节。早期胚胎发育、母体妊娠识别、胚胎附植和妊娠维持都严格依赖于孕体和中间的信号联系。大量研究证明,在绵羊胚胎附植过程中,来源于胚胎、母体子宫及宫外组织的多种生殖激素、黏附分子、细胞外基质、细胞活素物质和生长因子通过极其精密的协调共同参与和维持了孕体的发育、子宫内膜的重塑、分泌功能和子宫生长。综述了近年来绵羊胚胎附植的相关分子调控机制的最新研究进展,对胚胎附植分子调控信号的掌握将有助于诊断和确定那些引起妊娠失败的原因,为提高家畜和人类妊娠率提供参考。     

人类胚胎植入过程中的细胞黏附分子(英文)

人类胚胎植入过程不仅受到在进化上保守的机制调节,而且也受到人类一种独有的机制调节。有证据显示,细胞黏附分子L-选择蛋白和trophinin在人类胚胎植入过程扮演独特的角色。在本文中,我们描述了L-选择素和trophinin的黏蛋白糖配体的双重作用,也描述了trophinin相关蛋白bystin和tastin的双重作用。我们随后描述了滋养外胚层细胞和子宫内膜上皮细胞中由trophinin调节的信号转导。本综述也涵盖了钙依粘连蛋白和整合素在人类胚胎植入过程中的作用。     

功能基因组学和蛋白质组学在胚胎植入机制研究中的应用

胚胎植入是人类和哺乳动物生殖过程中的重要步骤,其分子机制至今尚未完全明了.近年来,功能基因组学和蛋白质组学等高通量检测新技术已广泛应用于胚胎植入机制的研究领域.通过从整体上观察胚胎植入过程中基因和蛋白质表达的变化,全面地筛选出大量胚胎植入相关因子,从而为在分子水平上阐明胚胎植入过程中的调控网络打下了基础.     

沙眼衣原体感染后妊娠大鼠子宫组织C3 和Crry mRNA的表达变化

目的通过大鼠生殖道沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis,CT)感染模型研究CT初次感染后妊娠大鼠在胚胎着床期子宫局部补体C3和补体调节蛋白Crry的mRNA表达量的变化。方法选择成年雌性SD大鼠36只,随机均分为正常组和感染组,感染组通过阴道接种CT D型株。而后在妊娠大鼠的胚胎植入期(即妊娠第5、6、7d)分别处死大鼠,取子宫组织计数胚胎植入数,通过逆转录扩增(RT-PCR)方法半定量检测在胚胎植入期C3和Crry的mRNA的表达量的变化,并通过SPSS软件对数据差异显著性进行分析。结果1.感染组在植入期C3的mRNA比正常组高表达,差异有显著性(P<0.001);2.Crry的mRNA虽比正常组表达有所增加,但两组数据无显著性差异(P>0.05);3.感染组较正常组平均胚胎植入数下降(P<0.01),并且感染组C3mRNA的表达量与对应的胚胎植入数存在显著的负相关(r=(0.638,P<0.05)。结论大鼠生殖道感染CT后,妊娠大鼠胚胎植入数降低,而这种变化很可能与子宫局部补体C3的高表达及过量的补体活化有关。     

维持胚胎干细胞自我更新状态的分子信号途径

胚胎干细胞是从胚胎植入前期胚泡内细胞团分离的细胞,可以长久维持对称性自我更新的未分化状态。多种胞内外细胞因子介导的信号途径参与这种状态的调节。现对胚胎干细胞自我更新途径分子机制进行综述,并提出有待进一步阐明的相关问题。     

从植入前遗传学诊断异常的胚胎中分离人胚胎干细胞系

在体外受精过程中,通过胚胎植入前遗传性诊断（PGD）对有遗传风险患者的胚胎进行植入前活检和遗传学分析,选择无遗传性疾病的胚胎植入子宫,而PGD诊断异常的胚胎则会被丢弃。本研究尝试将PGD异常胚胎用于分离人胚胎干细胞,以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系。利用荧光原位杂交技术对第3-5天胚胎进行PGD检测,结果异常的胚胎进一步用于分离获取胚胎干细胞系,然后对h ES细胞系进行核型及干细胞表面标记、多能性基因表达、端粒酶活性以及分化能力等特征性鉴定。总共从13个PGD异常胚胎中分离获得8个人胚胎干细胞系,建系效率为61.5%,其中1个核型正常,5个核型异常。说明利用PGD异常胚胎可以获得携带遗传缺陷的人胚胎干细胞系,不仅为评估PGD技术临床结论的准确性提供了一种新方法,更重要的是为研究各种遗传性疾病的发病机理提供了有效的细胞模型。     

CD63/ME491在植入前小鼠胚胎及延迟着床小鼠子宫的表达

目的 研究肿瘤转移抑制因子CD63/ME491 mRNA和蛋白在植入前小鼠胚胎及延迟着床小鼠子宫中的表达规律,探讨其在胚胎着床过程中的作用以及雌激素对其表达的调节.方法 应用RT-PCR、免疫荧光、免疫组化技术观察CD63/ME491 mRNA和蛋白的表达规律.结果 在植入前小鼠胚胎中均有CD63/ME491 mRNA及其蛋白表达.CD63/ME491 mRNA在桑葚胚及囊胚期表达较丰富,CD63/ME491蛋白表达于各期胚胎细胞的胞膜和胞浆;CD63/ME491 mRNA在延迟着床小鼠子宫均有表达,但从D5到D8呈下降趋势,雌二醇(E2)激活后mRNA的表达显著上升(P<0.05).CD63/ME491蛋白在延迟着床D5弱表达于上皮下基质细胞,D6～8表达不明显,E2激活后该蛋白明显表达于上皮下基质细胞的胞膜和胞浆.结论 1. CD63/ME491在植入前小鼠胚胎中呈动态表达,提示它参与了胚胎的发育过程;2. CD63/ME491在小鼠子宫中的表达可能受雌激素调节.