胚胎着床的调控机制

胚胎着床是指具有着床能力的胚胎与接受态子宫之间建立联系的过程.胚胎着床是妊娠过程的主要限制步骤,女性不育症中75%是由着床失败引起的.研究着床过程的分子机制对于改善女性生殖能力,以及治疗不育和自发流产等相关疾病具有重要意义.随着基因表达谱分析及各种基因敲除小鼠模型的广泛应用,近年来关于着床分子机制的研究在很多方面取得了显著的进步.本文将综述近期胚胎着床领域的重要研究进展并探讨需要深入研究的问题.     

整合素 α Vβ 3在小鼠胚胎植入中的作用

整合素是一类由α , β 亚基构成的异二聚体黏附分子, 能够调节细胞间的黏附和细胞通讯. 近期研究表明, 整合素α Vβ 3在胚胎“植入窗口”期能够参与母胎相互作用, 是子宫内膜接受性的标记分子, 同时决定胚胎侵入性. 就此作用机理作了进一步研究. 间接免疫荧光和激光共聚焦扫描 (confocal) 结果显示, 整合素α Vβ 3在小鼠胚泡中明显表达. 妊娠第3天小鼠子宫角注射α Vβ 3抗血清显著降低妊娠第8天子宫角的着床胚胎数 (P < 0.001). 在共培养体系中, 1∶100 和1∶200稀释度的整合素α Vβ 3抗血清对小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附和扩展有显著抑制作用. 相关分析显示, 整合素α Vβ 3抗血清的这种抑制作用具浓度/稀释度依赖性. 由此可见, 整合素α Vβ 3是小鼠胚胎植入子宫内膜中的必需因子, 它在“植入窗口”期的小鼠胚泡中明显表达, 能够通过作用于胚泡滋养层在子宫上皮细胞的黏附和扩展途径来调节胚胎植入过程.     

围植入期大鼠子宫中血管内皮生长因子的表达与血管生成

大鼠胚胎植入过程中第1个明显的标志是植入部位血管通透性增高，且有明显的血管生成，但目前尚不清楚血管通透性增高和血管生成的发生机制。血管内皮生长因子（VEGF）是胚胎发生和成功动物血管生成的关键调节因子，也是血管通透性因子。用原位杂交和免疫荧光－共聚集激光扫描等技术研究了动情周期、去卵巢和围植入期大鼠子宫中VEGF的表达和血管的变化，以探讨它的可能调控机制及对植入的作用。结果表明，VEGF mRNA受卵巢甾体激素的调节；VEGF mRNA在植入前期主要定位于子宫腔上皮，植入启动时间向基质转移，植入后VEGF mRNA阳性信号广泛分布在蜕膜区域，VEGF蛋白的表达与其mRNA的表达基本一致。利用植物凝集素BS－1识别内皮细胞，用抗vWF的抗体识别血管，发现植入过程血管内皮细胞增殖活跃，血管更加丰富。结果提示VEGF在卵巢甾体激素的调控下，参与大鼠植入过程子宫内膜血管生成和血管通透性的增加，从而有利于胚胎的成功植入。     

时空解析免疫特征的蜕膜基质细胞介导妊娠早期子宫内膜微环境的建立和稳态维持

<正>哺乳动物中,完整的妊娠过程包括雌雄配子融合形成受精卵、经历多次卵裂、胚胎着床、子宫内膜蜕膜化、胎儿和胎盘发育最后成功生产^[1].妊娠初期,胚胎发育至成熟囊胚后发生着床的过程,是胚胎和母体的第一次接触.在着床的同时,母体子宫内膜细胞发生蜕膜化产生子宫内膜蜕膜细胞,与子宫内的免疫细胞、血管内皮细胞等一起组成子宫内膜蜕膜组织.该蜕膜组织为早期胚胎生长的物质交换、能量传递提供场所,同时也为胎盘发育建立基础^[2～5].研究表明,异常的子宫内膜蜕膜化与子宫内膜异位症、子痫、反复胚胎种植失败、复发性流产和早产等疾病密切相关^[6,7].因此,全面了解妊娠过程中子宫内膜中细胞的组成、分子动态变化和稳态建立对理解此类疾病发生发展至关重要.     

整合素 aVβ3在小鼠胚胎植入中的作用

整合素是一类由a , b 亚基构成的异二聚体黏附分子, 能够调节细胞间的黏附和细胞通讯. 近期研究表明, 整合素αVβ3在胚胎"植入窗口"期能够参与母胎相互作用, 是子宫内膜接受性的标记分子, 同时决定胚胎侵入性. 就此作用机理作了进一步研究. 间接免疫荧光和激光共聚焦扫描 (confocal) 结果显示, 整合素αVβ3在小鼠胚泡中明显表达. 妊娠第3天小鼠子宫角注射αVβ3抗血清显著降低妊娠第8天子宫角的着床胚胎数 (P < 0.001). 在共培养体系中, 1∶100 和1∶200稀释度的整合素αVβ3抗血清对小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附和扩展有显著抑制作用. 相关分析显示, 整合素αVβ3抗血清的这种抑制作用具浓度/稀释度依赖性. 由此可见, 整合素αVβ3是小鼠胚胎植入子宫内膜中的必需因子, 它在"植入窗口"期的小鼠胚泡中明显表达, 能够通过作用于胚泡滋养层在子宫上皮细胞的黏附和扩展途径来调节胚胎植入过程.     

胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制

分离于着床前胚胎内细胞团的胚胎干细胞是多潜能性细胞, 在胚泡注射后能产生3个胚层的所有细胞和组织类型. 在合适的培养条件下, 胚胎干细胞保持其多潜能性, 即维持其多向发育潜能及在不分化状态下的对称性细胞分裂能力. 胚胎干细胞的多潜能性是其得以广泛应用的基础. 胚胎干细胞可作为基因敲除或转基因动物的供体细胞、哺乳动物发育的体外模型和再生医学中进行细胞治疗的细胞库. 要实现这些目的, 必须建立化学成分明确的培养体系并在体外长期培养过程中保持胚胎干细胞的多潜能性, 同时应能够对其进行定向诱导分化. 因此, 理解和阐明胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制是首要前提. 本文概述了该方面研究的最新进展, 包括LIF/STAT3, BMPs/Smads, canonical Wnt, TGFβ/activin/nodal, PI3K和FGF等信号通路以及oct4, nanog等多潜能性维持相关基因, 并对小鼠和人ES细胞多潜能性维持系统的调控机制及其差异进行了探讨. 进一步阐明这些信号通路和基因之间的相互作用以及胚胎干细胞多潜能性维持系统的调控机制将是未来胚胎干细胞研究领域的主要目标.     

血管内皮生长因子在小鼠胚胎植入“窗口”的表达和功能

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是一种特异作用于血管内皮细胞,与血管生成密切相关的生长因子.目前已知VEGF参与胚胎植入及胚胎的血管发生. 但是仍不清楚VEGF在植入“窗口”期的表达情况和具体功能.实验应用离体和间接免疫荧光-激光共聚焦扫描等方法对VEGF在胚胎植入“窗口”的表达和功能进行了研究.研究发现, VEGF的分布在体外培养的处于植入“窗口”期的小鼠胚泡及其扩展的滋养层细胞和子宫上皮细胞单层上;VEGF抗体能够显著降低在体小鼠胚胎的着床数；在共培养体系中,VEGF抗体能够显著降低小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附率和扩展率, 此作用具有剂量依赖关系.实验表明,VEGF是一种在胚胎植入过程中起重要作用的细胞因子,VEGF可能作为植入胚胎及接受性子宫内膜之间的“局部介导者”(local mediator),参与母胎间的信息传递, 促进胚胎植入.     

一氧化氮对小鼠胚胎植入的调控

采用子宫角注射及酶谱方法研究了一氧化氮（NO）对小鼠胚胎植入的影响.受试小鼠于妊娠第3天（D3）在一侧子宫角内注射不同剂量一氧化氮合酶（NOS）抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）,另一侧子宫角为对照侧;小鼠于D7颈椎脱臼处死,观察并统计每侧子宫角植入胚胎数.结果发现,与对照侧相比,L-NAME0.05 mg/只处理组胚胎植入数无明显变化（P>0.05）;L-NAME0.2mg/只处理组植入胚胎数显著降低（P<0.05）.在L-NAME中加入NO供体硝普钠（SNP）时,则不影响胚胎植入数（P>0.05）.为进一步探讨NO在胚胎植入中的作用机理,用明胶酶谱方法检测了子官中基质金属蛋白酶-2和-9（MMPs）的活性,结果显示:与对照侧相比,L-NAME 0.2mg/只处理组子宫中 MMP-2的活性没有变化,而 MMP-9活性显著下降;L-NAME与SNP合并应用后,MMP-9的活性恢复正常.结果表明,NO对小鼠胚胎植入起促进作用,这种作用可能是通过影响MMP-9的活性实现的.     

泛素-蛋白水解酶复合体通路对小鼠围植入期子宫血管内皮生长因子及其受体表达的影响

以小鼠宫角注射为动物模型，用0．1μgmL lactacystin抑制子宫中泛素－蛋白水解酶复合体通路，检测小鼠围植入期（妊娠第5－7天）子宫胚胎植入数量变化以及血管内皮生长因子（VEGF）及其受体（Flt-1和Flk01)的表达变化，结果表明，抑制泛素－蛋白水解酶复合体通路后，小鼠胚胎植入数量显著下降，半定量RT－PCR及Western blot结果显示，注射lactacystin除引起子宫中VEGF及其受体mRAN和蛋白表达显著降低外，也使VEGF转录调节因子HIF－1的α亚基（HIF－1α）mRNA及蛋白表达降低，以上结果表明泛素－蛋白水解酶复合体通路可能通过调节HIF－1α而影响VEGF的表达，同时该通路也参与VEGF受体的表达调控，这可能是影响小鼠胚胎植入的原因之一。     

下丘脑AgRP神经元调控食欲和体重研究进展

食欲和体重稳态调控是动物维持生存的重要机制.中枢神经系统内的下丘脑是机体能量平衡调控的中心.下丘脑对外周的各种激素和营养素信号做出反应从而调控能量代谢.下丘脑弓状核内的AgRP神经元是饥饿敏感神经元,在能量缺乏时被激活,从而引起进食行为. AgRP神经元调控食欲和体重的分子机制较为复杂,涉及到激素、神经递质和受体,以及神经元内的多种调控分子(如炎症激酶IKK?).此外, AgRP神经元与下丘脑及下丘脑外神经元之间形成复杂的神经环路,从而调控食欲和体重.本文将从AgRP神经元的上游、下游和神经元内的分子调控机制,以及相关的神经环路作一回顾.     

金黄地鼠与小鼠科间妊娠及CD57, CD68分子的表达

不同种属动物之间的妊娠是进行异种克隆的关键步骤之一. 异种动物的克隆胚胎已经构建成功, 但胚胎却不能在受体内完全发育至出生. 为揭示此现象的机理, 对金黄地鼠(Mesocricetus auratus)-小鼠(Mus musculus)科间妊娠做了研究. 体外共培养结果显示, 金黄地鼠囊胚在小鼠子宫上皮细胞单层上12, 24, 48, 72 h的黏附率和48, 72 h的扩展率均显著低于小鼠囊胚(P < 0.01 ). 经胚胎移植, 金黄地鼠的囊胚可以在不同科的动物小鼠子宫内植入并发育至D11(胚胎移植后7 d). 但与小鼠胚胎移植小鼠子宫相比, 科间胚胎移植成功率低, 并且胎儿体积明显要小. 科间妊娠D8与同种妊娠相比, 远侧蜕膜部组织疏松. 妊娠D8时, 无论科间妊娠还是同种妊娠, CD57, CD68分子的表达在远侧蜕膜部均高于次级蜕膜部. 科间妊娠CD57, CD68分子的表达丰度都小于同种妊娠. 这些结果表明, 金黄地鼠-小鼠之间可以建立科间妊娠, 但科间妊娠的胎儿发育较同种妊娠迟缓, 妊娠在一定阶段终止. CD57, CD68分子在科间、同种妊娠之间表达的差异提示, 二者免疫反应的不同可能是引起科间妊娠终止的原因之一.     

整合素αVβ3在小鼠胚胎植入中的作用

整合素是一类由α、β亚基构成的异二聚体黏附分子，能够调节细胞间的黏附和细胞通讯，近期研究表明，整合素αＶβ３在胚胎“植入窗口”期能够参与母胚相互作用，是子宫内膜接受性的标记分子，同时决定胚胎侵入性。就此作用机理作了进一步研究。间接免疫荧光和激光共聚焦扫描（ｃｏｎｆｏｃａｌ）结合显示，整合素αＶβ３在不鼠胚泡中明显表达。妊娠第３天小鼠子宫角注射αＶβ３抗血清显著降低妊娠第８天子宫角的着床胚胎数（Ｐ〈     

血管内皮生长因子对小鼠胚胎植入过程中基质金属蛋白酶的影响

血管内皮生长因子（VEGF）是内皮细胞的特异性致裂原，在血管发生和血管生成过程中占有重要地位，近年来发现，VEGF对胚胎植入也具有一定作用。但有关VEGF与植入中标记分子MMPs之间的关系，迄今未见报道，因此，研究目的是阐明VEGF在小鼠胚胎植入过程中对MMPs的影响，半定量RT-PCR的结果表明，VEGF抗体可显著抑制小鼠子宫MMP-2和-9mRNA的表达；将小鼠胚泡培养于FN铺碟的培养液中，同时用不同浓度的VEGF抗体孵育胚泡，通过明胶酶谱分析检测发现，0.1和1μg/mL的VEGF抗体能明显降低胚泡分泌的MMP-2和-9水解明胶活性的能力，以上结果提示，VEGF抗体可干扰子宫内膜或胚泡MMP-2和-9的基因表达和蛋白分泌，使滋养层细胞向子宫内膜的侵入能力或者子宫内膜接受胚泡的能力降低，影响胚胎植入过程。     

昆虫激素作用的生化机理及其应用

大约四十年前,证实昆虫体内有激素存在以来,到目前已知昆虫从卵到成虫,所经历的蜕皮、变态、羽化及生殖过程,都是受昆虫内分泌系统分泌的各种激素调节控制的。昆虫间脑神经分泌细胞群分泌的脑激素,有激动前胸腺产生和释放蜕皮激素(蜕皮酮)的作用,进而控制昆虫的发育和蜕皮过程;脑激素还刺激咽侧体,使之产生和释放保幼激素,来控制卵母细胞的进一步成熟。昆虫的蜕皮和变态是在蜕皮激素和保幼激素两者相互协调控制下进行的,保幼激素在成虫期调控生殖过程中起着重要作用。保幼激素和蜕皮激素的化学结构分别如图1及图2所示.     

血管内皮生长因子在小鼠胚胎植入"窗口"的表达和功能

血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor ,VEGF)是一种特异作用于血管内皮细胞,与血管生成密切相关的生长因子,目前已知VEGF参与胚胎植入及胚胎的血管发生,但是仍不清楚VEGF在植入窗口期的表达情况和具体功能,实验应用离体和间接免疫荧光－激光共聚焦扫描等方法对VEGF在胚胎植入窗口的表达和功能进行了研究,研究发现,VEGF的分布在体外培养的处于植入“窗口”期的小鼠胚泡及其扩展的滋养层细胞和子宫上皮细胞单层上;VEGF抗体能够显著降低在体小鼠胚胎的着床数,在共培养体系中,VEGF抗体能够显著降低小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附率和扩展率,此作用具有剂量依赖关系,实验表明,VEGF是一种在胚胎植入过程中起重要作用的细胞因子,VEGF可能作为植入胚胎及接受性子宫内膜之间的“局部介导者”（local mediator),参与母胎间的信息传递,促进胚胎植入。     

植物的发育:从细胞到个体

随着分子生物学研究手段的丰富,植物发育生物学也从宏观的植物形态观察走向了微观的细胞和基因水平的研究.植物本身有着显著不同于动物的胚后发育特征,这种发育模式赋予了植物极其灵活的发育可塑性以应对不同的生长环境.在长期进化过程中,植物正是通过持续的调整发育来适应外界环境变化,造就了植物界丰富的多样性.本文以植物干细胞的功能和调控为核心,阐述了干细胞调控植物胚后发育的模式以及植物内源激素对干细胞和植物发育调控的贡献,讨论了内源的遗传信息和外部的环境因素在植物发育过程中的整合,以及这些因素如何调控农作物的器官和形态发育,继而影响到作物的产量.     

海洋模式动物海鞘及其脊索发育与调控

海鞘属于尾索动物,是与包括人类在内的脊椎动物进化距离最近的无脊椎动物.海鞘幼虫背部具有脊索,是无脊椎动物和脊椎动物的过渡类型,在研究脊椎动物起源和脊索动物进化中具有非常重要的地位.海鞘还是滤食性生物类群,在控制碳流向等海洋生态过程中起重要调节作用.海鞘卵及胚胎透明、身体结构简单、胚胎发育的细胞谱系明确,是镶嵌型发育的典型模式动物.最近,随着几种海鞘基因组的解析以及基因和胚胎操作技术、细胞生物学和实时影像等技术在海鞘生物学研究中的应用,海鞘发育生物学研究取得了令人瞩目的进展.本文阐述了尾索动物的进化地位和海鞘的生物学特征及其海洋生态学功能,概述了现阶段海鞘生物学研究的技术手段和可共享的遗传材料及基因等网络资源,着重论述了模式动物玻璃海鞘的特征器官脊索的起源与发生以及脊索管腔形成所经历的复杂细胞学过程和分子调控机制,总结了最近国内外海鞘生物学研究进展,提出了未来的发展方向以及需要开展工作的重要领域.     

用mRNA差显法识别金鱼胚胎发育基因的可能性初探

动物早期胚胎发育过程中,贮存于卵内的母体mRNA(Maternal mRNA)首先产生作用并随着发育而逐渐降解。许多动物(如鱼类和两栖类)当胚胎发育到囊胚中期前后,合子核基因开始转录新的mRNA。这些mRNA的降解、合成反映了相应基因在发育过程中的作用时间。寻找与发育有关的基因(以下简称发育基因)是从分子水平上研究发育机理的最关键一步。但因为这些基因一般都是表达量极低的调控基因,所以寻找起来十分困难。以往对脊椎动物早期发育基因的识别多参照果蝇等无脊椎动物基因的序列,从基因库中钓取同源基因。差异显示法(mRNA differential display,本文简称mRNA差显法)通过一个较特殊的RT-PCR过程能把极微量的mRNA以及mRNA之间的差异显示出来,因此这一方法在发现高等动物胚胎发育基因的研究中可能具有广阔的应用潜力。笔者一直认为对动物早期胚胎发育的认识最重要的是对母体贮存在卵内的信息的研究,其中一个重要的方面就是对母体mRNA的研究。这里我们使用mRNA差显法在金鱼中进行了识别早期胚胎发育基因的尝试并得到了初步结果。这些结果说明mRNA差显法将会使我们有机会获得与金鱼早期胚胎发育有关的多种基因。     

我国人类胚胎干细胞研究取得突破性进展

英国的多利羊虽然已经因病去世,但它来到世上确实证明,把分化了的体细胞核移植到去核卵细胞的细胞质里,可使植入的细胞核去分化或重新编程,而使融合细胞发育成为一个胚胎和独立的个体.     

文昌鱼类固醇激素水平与性腺发育相关性的研究

张致一等人用放射免疫测定法证实了性成熟文昌鱼性腺中存在性类固醇激素.然而,文昌鱼在性腺发育不同时期,性类固醇激素含量是否像脊椎动物那样,也发生相关性变化,迄今仍不了解.因此,本研究对进一步明了文昌鱼性腺发育的激素调控有重要的理论意义.