间隙连接Cｘ４３与分娩发动

　　【关键词】 间隙连接;生理学;分娩;连接蛋白类

　　分娩的发动是机体多因素相互协调的综合性结果，是一个十分复杂的渐进过程，与子宫的兴奋性转换有关。国外有学者将妊娠子宫按其功能状态分为几个不同的时期[2]。0期指分娩发动前子宫在整个孕期的相对安静状态。1期是指妊娠末期几天，子宫处于临产前的准备阶段。此阶段子宫平滑肌收缩活动所需要的基因激活，开始表达一系列与分娩活动相关的蛋白质(contractionassociated proteins,CAP),包括间隙连接蛋白、催产素受体、离子通道蛋白等。2期为子宫进入临产后的收缩活跃期，相当于临床上所指的三个产程。3期指产后子宫缩复的过程，相当 于临床所指的产褥期。子宫0期的维持主要受孕酮的控制，其他的还有前列环素、松弛素、甲状旁腺激素相关肽、一氧化氮等。子宫1期的特点是对外界刺激反应性增加，对各种宫缩剂加催产素、前列腺素、内皮素等变的敏感，子宫平滑肌出现了较为频繁的轻度收缩[3]。通常所说分娩的发动就是指子宫状态由0期向1期的过渡，而数种子宫收缩相关蛋白的上调则是子宫肌状态进入1期的重要标志。

　　1 间隙连接的结构与功能

　　细胞间隙连接是由相邻的细胞膜上两个对称的约2　nm的接近区组成。其基本结构是由围绕中央亲水性孔道对称排列的六聚体蛋白亚单位相互嵌合而成。该膜蛋白即间隙连接蛋白(Connexin,Cx)，是一个至少由16个密切相关的成员组成的大的多基因蛋白家族。不同的Cx均有各自的基因定位[3]，但是所有的Cx又都有一个共同的结构：四个疏水性跨膜结构或和两个胞外结构域。N末端和C末端定位于胞浆内。连接蛋白家族各成员的同源性主要取决于胞外的两个结构域，其次是跨膜结构，而胞浆内的差异最大。这样既保证了各个成员之间的相互作用，又具有了组织差异性和调节的多样性。Cx蛋白所围成的约1.5　nm的亲水性通道，允许分子量<1　kD，直径<1　nm的物质通过。这些物质包括电解质、氨基酸、核苷酸及其他亲水性小分子和三磷酸肌醇等[3]。细胞间的离子和小分子不用暴露在胞外空间而直接进行转运，从而加强了细胞间的电耦联和代谢耦联。细胞之间通过间隙连接所介导的细胞间连接通讯(Gap junction intercellular communtication,GJIC)介导着细胞间的信息、物质和能量的交换，对细胞的新陈代谢、增殖和分化的调控、心肌和平滑肌收缩的协调等多种生理过程发挥重要调控功能。

　　2 间隙连接Cx43与分娩

　　研究表明，在Cx多基因家族中，Cx43在子宫平滑肌中存在着特异性表达[4]。国内外学者研究表明子宫平滑肌细胞间间隙连接与分娩发动密切相关。对人类及鼠的子宫肌的研究表明无论早产还是足月分娩都有Cx43的显著增加，且发现Cx43 mRNA水平在临近足月时逐渐增加，临产后进一步增加。而在未孕妇女子宫肌组织中则无明显表达。张卫社等[5]与国外学者Garfield,Hayashi则通过电镜观察发现分娩期间人类子宫间隙连接增加，从而在形态学上证明了间隙连接与分娩发动的密切关系。结合其他一些学者的研究可以证实在妊娠早期子宫平滑肌没有或仅有极少量的间隙连接，而妊娠末期及分娩期则不仅有间隙连接的数量增加，而且有体积的增大[3]。电生理研究发现Cx43所形成的间隙连接通道为子宫肌细胞收缩的控制提供了低电阻通路。使得分娩中相邻子宫平滑肌细胞间电耦联增强，子宫肌能够同步协调收缩[6]。Hendrix EM等[7]在这方面作了更为详尽的工作。他们研究了鼠子宫肌细胞Cx43的合成及在细胞内的转运途径。发现于妊娠末期，分娩发动前的几天，Cx43开始大量合成并储存在细胞浆之高尔基体囊泡内 ，直到分娩发动时，Cx43才迅速转运到细胞膜上并装配成间隙连接斑。在分娩结束后数小时之内，间隙连接斑开始减少并在24 h内完全消失。对孕鼠早产模型子宫肌Cx43的研究发现，早产时子宫肌Cx43与间隙连接的改变与足月分娩几乎相同。证实了Mackenzie，Garfield等早先提出的有效分娩的物质基础是间隙连接的观点。

　　3 间隙连接蛋白Cx43的调控

　　3.1 甾体激素及其受体与Cx43

　　Cx43的表达及间隙连接的形成在多个环节受到其他分娩相关基因的调控。动物实验发现，雌激素(E)、孕激素(P)及其E/P比值对Cx43的表达有调节作用。E可上调Cx43 mRNA及其蛋白的表达，诱发宫缩，引起分娩和早产。P可以抑制Cx43基因转录，还可抑制Cx43蛋白通过高尔基体的转运。最终结果决定于E/P的比值。Chwalisz等在1991年就发现给孕晚期动物应用孕酮拮抗剂Onapristone可以在不增加子宫肌催产素受体的情况下，增加子宫肌对催产素的敏感性，从而导致分娩。后证实Onapristone是通过上调子宫肌的Cx43表达而显著降低肌细胞间电信号传导的阻抗来实现这一效能的。近年Kilarski WM等[8]应用妊娠子宫肌细胞体外培养结合免疫细胞化学方法，从形态学角度更加直观地证实了间隙连接斑数量的增加与E/P比值的升高呈正相关，而单独给予孕激素则无此变化。现在发现在妊娠晚期Cx43间隙连接的形成中，雌三醇(E3)可能发挥了更为重要的作用[9]。现已知，在非灵长类哺乳动物中，血清E水平的升高及P水平的下降均与Cx43的表达上调有关。但是在人类及灵长类，其胎盘因缺少17羟化酶，不能直接将孕酮转化为雌激素，分娩发动前母体血中孕激素水平并不下降[10]。然而在这种相对高水平孕激素的条件下，Cx43及间隙连接仍可表达，不影响分娩发动的进程。这提示我们人类和动物子宫肌间隙连接的形成在调节机制上有所区别。近年Wu等[11]对雌激素受体亚型的研究发现，雌激素受体亚型α在非孕子宫肌中和子宫肌瘤组织中呈高表达状态，但在整个孕期和分娩期则检测不到。相反雌激素受体亚型β在晚孕期子宫肌有表达，而且显示雌激素受体β的表达水平和Cx43的水平呈明显负相关。同时，体外实验显示雌激素受体β呈优势表达，当雌激素受体β与其相应促进剂结合则可抑制激活蛋白AP1的活性，进而抑制Cx43的表达。因此推测妊娠期的维持可能是通过雌激素受体β抑制激活蛋白(AP1)的活性来阻断Cx43基因的诱导和表达，分娩的发动则又是通过雌激素受体β的下调及Cx43表达的增加实现的。Geimonen等[12]则对妊娠晚期子宫平滑肌的孕激素受体进行了检测，结果提示孕激素受体水平仍是升高的，且有高水平的Cx43表达。Majzoub[13]通过研究人滋养细胞提出了皮质醇通过阻断孕酮的作用而发动分娩的观点。妊娠足月时，胎儿肾上腺合成大量皮质醇，可通过与孕酮竞争结合糖皮质激素受体而阻断孕酮对胎盘CRH的抑制，促进胎儿ACTH的分泌，进一步引起胎儿肾上腺合成皮质醇及DHEAS增多。DHEAS可作为胎盘合成雌激素的底物，使雌激素的合成增加，进而促进子宫收缩相关蛋白如间隙连接、催产素及其受体、前列腺素等的合成，从而发动分娩。

　　3.2 其他激素与Cx43

　　除了类固醇激素外，人类胎盘产生的大量的肽类激素也参与妊娠的维持，并通过影响子宫分娩相关基因的表达以促使分娩发动。有人发现，绒毛膜促性腺激素(hCG)可以从转录、翻译、间隙连接形成三个环节上直接对Cx43产生抑制作用，这种抑制作用具有剂量和时间依赖性，由蛋白激酶A(PKA)信号通路介导。hCG可以逆转由催产素诱导的Cx43表达上调，其功能又可被孕激素拮抗剂PU486阻断。最新研究表明，甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)可以明显延迟孕鼠子宫肌合成Cx43高峰的到来，但是不能推迟分娩发动的时间。并且PTHrP的这一功效也未涉及妊娠动物孕晚期体内孕激素浓度、cfos和fra2基因转录的水平以及其自身受体mRNA的表达强度[14]。因此推测PTHrP和孕激素协同作用一起参与维持妊娠，在妊娠末期孕激素开始撤退的情况下，PTHrP的这一功能显得尤为重要。它可能在孕激素已撤退而“生理性分娩启动机制”尚未发动之前这段时间对妊娠动物起到保护作用，避免分娩的非生理性启动而预防早产。

　　3.3 一氧化氮与Cx43

　　自Moncada等于1987年首次揭示内皮细胞舒张因子(EDRF)的化学本质即为一氧化氮(NO)以来，NO与妊娠及分娩的关系越来越受到关注。有人发现NO舒张子宫平滑肌的作用部分是通过打开细胞膜上的钙离子依赖性钾通道实现的。那么同样作为细胞间通道结构的间隙连接是否也受到NO的调控呢?Roh CK等[15]在这方面作了初步的探讨。他们通过足妊子宫肌细胞体外实验发现，NO可以下调Cx43基因的表达。因此认为这也是NO参与维持妊娠的一个途径。

　　34 基因水平Cx43的调节

　　特异性蛋白激酶C(PKC)的活性与分娩活动中Cx43基因调控的分子机制有关。Cx43基因转录起始点上游近5端启动子区域序列中含有AP1(Activating　protein1)位点，可与cJun和cFos基因同源序列蛋白产物结合。cJun和cFos在非妊娠子宫肌表达是很少的，在妊娠足月子宫肌中cJun及cFos蛋白的表达并与AP1位点结合，进而促进Cx43的转录和表达。另一个可能的机制是通过雌激素反应元件直接上调Cx43的表达。也有学者认为只有cFos和AP1参与了Cx43基因的调控，而在分娩过程中未发现cJun　mRNA水平的变化。以上观点的分歧可能源于实现观察时机的不同，给予动态的关注更具科学性。

　　3.5 间隙连接蛋白间的相互调节

　　Cx43并不是参与分娩的间隙连接蛋白大家族的唯一成员，研究发现Cx26存在于妊娠晚期子宫肌细胞膜上及子宫内膜腺上皮上。Cx26和Cx43在子宫的分布及调节机制均有所区别。Cx26与其相关间隙连接主要分布在妊娠子宫的下段，在子宫上段难以检测到[16]。Cx26在分娩过程Cx43升高前出现瞬时表达高峰，Cx43升高后开始下降，产前降至最低点，孕激素可以维持其处于活跃表达状态[17]。推测Cx26在分娩过程中先形成小的间隙连接斑，为形成较大的Cx43间隙连接斑起模板作用，更易于Cx43间隙连接斑的形成。Ou等[18]发现子宫张力可以促进Cx43的表达，而对Cx26则无影响。同时指出Cx26在孕晚期的表达依赖胎儿胎盘单位在存在和一定水平的孕激素。相反，Cx43在分娩期的表达则依靠低孕激素水平下的子宫张力。Cx45出现在非孕子宫肌，可保持到孕早期，产前下降，产后回升至孕前的两倍[19]。Cx43、Cx26、Cx45在妊娠子宫肌出现的截然不同的表达方式，体现出Cx基因表达调控的复杂性。令人感兴趣的是，有人将正常分娩组与异常分娩组加以比较，发现两者之间无论在Cx43 mRNA水平还是Cx43间隙连接表达数量均无差别[20]。这提示Cx43不但在 表达数量上影响着分娩，而且其功能状态更应受到重视。

　　4 展望

　　产科学发展到今天，较之过去虽然已有了大的跨越，但仍然无法清晰揭示分娩发动之谜。这可能也是我们至今难以有效减少早产率的原因之一。鉴于早产时子宫肌层的改变与足月分娩时的改变极其相似，而且Cx43的合成及间隙连接的形成是分娩发动前的必经步骤，因此对间隙连接蛋白的进一步深入研究有可能为揭示分娩动因提供新的思路，为早产的预防和治疗提供新的手段。

　　参 考 文 献

　　1.　Steinberg TH.Gap Junction function the messenger and the message[J].Am J Pathol,1998，152(4):851

　　2.　Challis JRG.Mechanism of parturition and preterm labor [J].Obstet Surv,2000，55:650

　　3.　曹泽毅.中华妇产科学(上册)[M].北京：人民卫生出版社，1999.222

　　4.　Petrocelli T,Lye SJ.Regulation of transcripts encoding myometrial gap junction protein,connexin43,by estrogen and progesterone[J].Endocrinology,1993，133(1):1284

　　5.　张卫社，刘绛仙，曾庆善.妊娠晚期子宫平滑肌细胞膜缝隙连接的计量分析[J].中华妇产科杂志1998，33(4)：213

　　6.　Miyoshi H,Boyle MB,Mackay LB,et al.Gap junction currents in cultured muscle cells form human myometrium[J].Am J Obstet Gynecol,1998，178(3):3588

　　7.　Hendrix　EM，Mao　SJ，Everson　W，et al.Mymetrial　connexin　43　trafficking　and　gap　junction　assembly　at　term　and　in　preterm　labor[J].Mol　Reprod　Dev，1992，33(1)：27

　　8.　Kilarski WM,Hongpaisan J,Semik D,et al.Effect of progesterone and estradiol on expression of connexin 43 in cultured human myometrium cells[J].Folia Histochen Cytobiol，2000，38(1):3