白血病抑制因子在生殖中的研究概況

1、白血病抑制因子(leuckemia inbibitory factor,LIF)為白介素6(IL-6)家族中一員, 有6種白細(xì)胞介素的多向性的細(xì)胞活素，最早因它能抑制髓樣白血病細(xì)胞系M 的增殖和促進(jìn)其分化而得名1。LIF在不同的組織和細(xì)胞中有不同的生物學(xué)活性, 能調(diào)節(jié)胚胎干細(xì)胞、原始生殖細(xì)胞、肝細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。近來(lái)大量研究表明,LIF可影響生殖活動(dòng)的多個(gè)環(huán)節(jié),包括卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育,胚胎的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化、著床等方面，本文就其在生殖方面的重要作用綜述如下。 1LIF及其受體的結(jié)構(gòu)與信號(hào)傳導(dǎo)LIF基因是單拷貝基因，在人和鼠分別位于第22號(hào)和第11號(hào)染色體上，由3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)

2、含子組成。LIF受體復(fù)合物由一個(gè)低親和性受體（LIFR）及一個(gè)高親和性受體（gp130）組成。LIFR還有LIFR及LIFR兩條鏈。LIF先以較低親和力與受體結(jié)合，然后與gp130相互作用形成親和力高的復(fù)合物，二聚體形成后gp130磷酸化，激活Janus酶，磷酸化下游的信號(hào)傳導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活子（stat）蛋白，從而進(jìn)入核內(nèi)激活下游轉(zhuǎn)錄因子，產(chǎn)生一系列的生物效應(yīng)。2LIF與胚胎發(fā)育早在1988年Smith等就發(fā)現(xiàn)LIF能抑制胚胎干細(xì)胞（ES）的分化，并保持其增殖潛能。而重組LIF抑制了鼠胚芽細(xì)胞的變異，抑制原始外胚層形成，但可誘發(fā)原始內(nèi)胚層分化。此結(jié)果證明，LIF在鼠早期胚泡成長(zhǎng)與發(fā)展中起重要作用

3、。1999年Chen在人和鼠著床前的胚泡中均發(fā)現(xiàn)有LIF及LIF受體的轉(zhuǎn)錄2,同年Hirzel報(bào)道LIF表達(dá)缺失可導(dǎo)致斑點(diǎn)臭獾的胚泡滯育，而增加LIF的濃度則可使滯育的胚泡重新發(fā)育并著床。而且，RT-PCR檢測(cè)LIF的濃度表明，胚泡滯育時(shí)LIF的濃度低于胚泡重新發(fā)育時(shí)的水平3 ，證實(shí)LIF與胚泡發(fā)育有密切的聯(lián)系。2004年Cheng4設(shè)計(jì)了在兩胚胎原核階段注入微量LIF抗敏感寡核苷酸以觀察植入前胚胎的變化，發(fā)現(xiàn)隨著注入劑量的增加，胚泡直徑變小，胚胎發(fā)育到桑椹胚或胚泡階段的比例逐漸降低，植入率也降低，而LIF的表達(dá)也隨著注入劑量的增加而下降，補(bǔ)充外源性LIF后胚胎發(fā)育至4-細(xì)胞、桑椹胚及胚泡階段

4、的百分比升高，但比正常組還是略低。由此說(shuō)明LIF對(duì)胚泡發(fā)育是起關(guān)鍵作用的，但LIF缺失的胚泡仍可發(fā)育至正常胚泡階段，又同時(shí)證明LIF不是胚泡發(fā)育必需的。 LIF還可以提高體外培養(yǎng)的人胚胎形成率，改善胚胎質(zhì)量。1992年Steward5報(bào)道LIF缺乏的胚胎發(fā)育交雜和胚胎小。Penkov6研究對(duì)桑椹胚階段在培養(yǎng)皿中添加不同劑量的LIF，結(jié)果顯示，所有加入LIF的胚胎發(fā)育比對(duì)照組平均增加了3.16%，且植入時(shí)形成的胎盤也較好。這些證明LIF促進(jìn)了胚胎的發(fā)育，是胚胎形成及發(fā)育中重要的細(xì)胞因子之一。在卵泡液中也檢測(cè)到LIF的表達(dá)，并且在排卵前成熟卵泡中，LIF蛋白濃度極高。Northem原位雜交及RT-

5、PCR研究臭獾發(fā)現(xiàn)其子宮產(chǎn)生兩種LIF轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，其濃度在胚泡發(fā)育期升高，在胚泡激活后有所減少7。這些研究表明，LIF可促進(jìn)胚胎發(fā)育，提高胚胎質(zhì)量及存活力：而且LIF可能通過(guò)促進(jìn)胚胎的滋養(yǎng)外胚層發(fā)育從而提高胚胎的著床能力，提高胚胎從外界獲取營(yíng)養(yǎng)的能力。3LIP與胚胎著床不孕婦女導(dǎo)致不孕的原因很大程度上是因?yàn)橹彩?。胚胎著床是胚泡與子宮內(nèi)膜之間復(fù)雜的相互反應(yīng)過(guò)程，許多實(shí)驗(yàn)證明，LIF參與著床過(guò)程，對(duì)胚泡孵化、子宮內(nèi)膜容受性和滋養(yǎng)層的黏附都有明顯關(guān)系。LIF在子宮內(nèi)的表達(dá)已在不同哺乳動(dòng)物得到證明。LIF mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白翻譯主要在子宮內(nèi)膜腺上皮細(xì)胞中完成，然后將合成的蛋白分泌到子宮腔中發(fā)揮作用

6、8。LIF在狨屬增生期子宮內(nèi)膜中表達(dá)缺失，在黃體中期子宮內(nèi)膜腺體細(xì)胞基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)有LIF表達(dá)，在黃體中期達(dá)到最大強(qiáng)度，黃體晚期開(kāi)始下降9。在人類10免疫染色法檢測(cè)到LIF在子宮內(nèi)膜腔上皮中表達(dá)最高，其次是腺上皮，基皮中最低，腔腺上皮LIF表達(dá)在濾泡期最低，圍排卵期升高，黃體期表達(dá)最高，而在基質(zhì)中則無(wú)明顯周期性。LIF表達(dá)減弱或缺失可能導(dǎo)致不孕。基因重組技術(shù)發(fā)現(xiàn)LIF基因缺陷雌鼠能夠排卵，其卵子也能受精，但胚泡不能正常植入和發(fā)育，如果轉(zhuǎn)移到野生型假孕鼠中，則胚胎能正常植入和發(fā)育，說(shuō)明LIF是動(dòng)物胚泡植入過(guò)程中必需的5。王琳等11用免疫組化和原位雜效方法研究了人子宮內(nèi)膜異位癥（endometrios

7、is ,EM）不孕患者子宮內(nèi)膜LIF基因表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EM不孕黃體中期子宮內(nèi)膜LIF表達(dá)下降致子宮內(nèi)膜接受性低下，使胚胎著床障礙，可能是其不孕的主要原因。從正常可孕婦女子宮內(nèi)沖洗液中可獲得大量的LIF，而且于月經(jīng)周期分泌中晚期表達(dá)增高。然而從不明原因不孕婦女子宮沖洗液中獲得的LIF的濃度明顯較同期正?？稍袐D女子宮沖洗液中測(cè)得的LIF的濃度低12。而且LIF在可孕婦女濾泡期及黃體期的組織中的濃度明顯高于不孕婦女。在可孕婦女的子宮內(nèi)膜活檢樣品中檢測(cè)到LIF mRNA的表達(dá)在月經(jīng)周期的分泌中晚期（1921天）呈表達(dá)高峰，而此期恰為胚胎著床的“窗口期”。人LIFR及gpI30在整個(gè)月經(jīng)周期內(nèi)均表達(dá)

8、，LIFR主要分布于子宮內(nèi)膜腔上皮，gpI30則在腔上皮和腺上皮中均有發(fā)現(xiàn)13。Lusine142004年研究報(bào)道：在“種植窗”期不孕患者表現(xiàn)出LIFR和gp130的分泌降低，且重組人LIF對(duì)提高不明原因不孕婦女種植率有幫助。但是GiessR15的研究卻認(rèn)為，不孕婦女LIF基因中出現(xiàn)了三個(gè)點(diǎn)突變，導(dǎo)致LIF蛋白與LIF受體結(jié)合力下降，而且LIF蛋白生物活性也降低，從而導(dǎo)致著床失敗，而非LIF分泌數(shù)量減少所致。2004年Steck16等認(rèn)為L(zhǎng)IF基因突變可能是不明原因不孕及IVF-ET后著床失敗的原因之一。盡管目前關(guān)于LIF與不明原因不孕癥是基因問(wèn)題還是調(diào)節(jié)問(wèn)題尚無(wú)定論，但是這些研究卻足以證明L

9、IF與不明原因不孕癥的發(fā)生存在一定程度的聯(lián)系。在行IVP-ET過(guò)程中，其體外受精及胚胎移入子宮的成功率為80%90%，而妊娠率只有20%30%，妊娠率不高的主要原因之一是著床失敗。所以胚泡能否著床是人類生殖起始的關(guān)鍵。許多細(xì)胞因子參與著床過(guò)程，目前LIF被認(rèn)為是最關(guān)鍵的因子之一。Hambartsoumian 等17研究行IVF時(shí)多次植入失敗的不明原因不孕患者，對(duì)不孕婦女的月經(jīng)周期不同時(shí)期的子宮內(nèi)膜LIF研究發(fā)現(xiàn)，LIF明顯下調(diào)并且無(wú)LIF峰，進(jìn)一步說(shuō)明母體LIF是胚泡植入的前提條件，胚泡著床期LIF的下調(diào)可能是早期妊娠失敗的原因。4激素對(duì)LIF分泌的調(diào)節(jié)LIF不僅與其他細(xì)胞因子之間相互調(diào)節(jié)，且

10、它還受到激素內(nèi)分泌的嚴(yán)格調(diào)控。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，原因不明的不孕癥婦女子宮內(nèi)膜LIF的表達(dá)較正常婦女減弱甚至缺失，這提示LIF的異常表達(dá)可能是原因不明的不孕癥患者著床失敗的原因之一，也為不孕癥的治療及節(jié)育技術(shù)提出了一條新途徑。已知子宮LIF mRNA的表達(dá)主要受卵巢分泌的雌、孕激素的調(diào)節(jié)。目前雌、孕激素對(duì)LIF分泌的調(diào)節(jié)尚未完全明了，不同種類的動(dòng)物受不同性激素的控制具有調(diào)節(jié)作用不一。在小鼠子宮內(nèi)LIF的分泌主要受雌激素控制，給予小鼠子雌激素1h后，LIF分泌開(kāi)始增加，持續(xù)56h。在卵巢切除的臭鼬的子宮內(nèi)LIFR-mRNA表達(dá)明顯降低，提示卵巢分泌的激素上調(diào)LIFR-mRNA的表達(dá)，但給予臭鼬生理

11、劑量的雌激素或雌孕激素聯(lián)合治療后，子宮內(nèi)膜中LIFR-鏈無(wú)明顯改變。然而孕激素有上調(diào)LIFR-鏈mRNA表達(dá)的趨勢(shì)，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異18。給予幼年猴不同劑量的孕激素拮抗劑onapristone治療后，子宮內(nèi)膜腺上皮中LIF含量顯著下降，推測(cè)猴子宮內(nèi)膜中LIF的分泌受孕激素的調(diào)控19。對(duì)卵巢切除的兔而言，孕激素可使其LIF濃度升高，而雌孕激素協(xié)同治療時(shí)則產(chǎn)生相反作用。米非司酮能抑制孕激素治療下的兔子宮LIF的產(chǎn)生。讓胚胎分別接受LIF治療、LIF和米非司酮協(xié)同治療，并以空白組對(duì)照及受孕率及著床率分別為（70%，27%）、（30%，9%），（40%，17%）20?？梢?jiàn)在兔中孕激素可調(diào)節(jié)LIF及著床，

12、卵巢切除狨屬單純雌激素等級(jí)劑量實(shí)驗(yàn)不能誘發(fā)LIF表達(dá)，雌孕激素協(xié)同作用則可誘發(fā)LIF表達(dá)，所以LIF是孕激素依賴蛋白21。在人類中，LIF表達(dá)高峰出現(xiàn)在排卵后，而此期子宮內(nèi)膜主要處在孕酮的影響下，而在排卵后的婦女用孕酮受體拮抗劑米非司酮治療后，引起其預(yù)計(jì)著床期內(nèi)LIF在內(nèi)膜腺體免疫定位的減少22，這暗示人LIF的表達(dá)受孕激素的調(diào)控。Ledee-Bataille等將患者分成多囊卵巢綜合征組（PCOS）及月經(jīng)周期規(guī)律的不孕患者組進(jìn)行體外受精胚胎移植（IVF），他們提取兩組患者排卵前卵泡液進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示PCOS組卵泡液中LIF及孕激素濃度明顯低于不孕患者，LH/FSH與LIF濃度呈反比，而且盡管

13、兩組患者在年齡及適應(yīng)證等方面差異無(wú)顯著性，但是PCOS組著床率卻明顯低于不孕組7，因此，他們認(rèn)為卵泡液中的LIF是胚胎營(yíng)養(yǎng)素。同時(shí)也從側(cè)面提示LIF與孕激素有著密切的關(guān)系。Piccinni23研究發(fā)現(xiàn)孕激素可誘發(fā)T細(xì)胞產(chǎn)生LIF增加，而LIF同樣受IL-4調(diào)節(jié)。Delage等24發(fā)現(xiàn)IL-1和IL-4可增加人子宮內(nèi)膜LIF的分泌量。這一研究可總結(jié)為孕激素誘發(fā)IL-4分泌增加，而IL-4又可使LIF增加，因此有些學(xué)者認(rèn)為，在除了小鼠以外的大多數(shù)哺乳動(dòng)物中雌激素對(duì)LIF表達(dá)并無(wú)十分重要的影響，而孕酮作為在許多種類著床中起主導(dǎo)作用的激素，可調(diào)節(jié)LIF表達(dá)。Hambartsoumian等25研究認(rèn)為在

14、體外培養(yǎng)中孕酮對(duì)LIF的表達(dá)起抑制作用。但Arici26等研究認(rèn)為，在培養(yǎng)皿中甾體激素并不能增強(qiáng)子宮內(nèi)膜細(xì)胞的LIF的表達(dá)。目前人類LIF表達(dá)的孕激素調(diào)節(jié)還存在諸多爭(zhēng)議，對(duì)其機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。泌乳素和糖皮質(zhì)激素也影響LIF mRNA的表達(dá)。其中泌乳素上調(diào)LIF的分泌，而糖皮質(zhì)激素主要通過(guò)加速LIF mRNA的降解，從而減少LIF蛋白質(zhì)的合成27。5其他因子對(duì)LIF的調(diào)節(jié)胚泡與子宮內(nèi)膜的黏附是黏附分子作用的結(jié)果，LIF可刺激滋養(yǎng)細(xì)胞分泌纖連蛋白，提示LIF又促進(jìn)黏附的作用。王麗28研究表明：LIF可促進(jìn)子宮內(nèi)膜容受性的特征性分子-子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞整合素3的表達(dá)增加。Sawai等29報(bào)道IL-1、TGF、TNF可增加子宮內(nèi)膜LIF的表達(dá)，且隨劑量增加影響程度加重。Perrier等30研究發(fā)現(xiàn)：HCG增加了卵泡期和分泌期子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的LIF分泌。同時(shí)還提示胰島素1、2及TGF對(duì)LIF分泌有促進(jìn)作用。此外，Rodriguez31等發(fā)現(xiàn)在植入時(shí)，帶有LIF處理的子宮腔上皮細(xì)胞體內(nèi)都顯示了CochmRNA的上調(diào)，提示可能受LIF的潛在調(diào)節(jié)。Fedorcsak P32及Takahashi Y33兩位學(xué)者分別報(bào)道，SOCS 3細(xì)胞因子信號(hào)抑制體、STAT3蛋白信號(hào)分子等可能受LIF調(diào)控在著床中起生理或病理