摘要前列腺素（PG）是一类二十碳脂肪酸的衍生物，作为细胞间信号分子广泛分布于各种组织。PG受体按结合特异性和不同的生理、药理作用可分为EP、FP等型，EP受体又可分为四种亚型。它们都是与G蛋白偶联的跨膜蛋白。PG及其受体在哺乳动物生殖过程中发挥着关键而复杂的调节作用。卵泡产生的PG是排卵所必需的；PGF_2α参与黄体退化；各种PGE受体在胚胎着床过程中特异性表达；PG在分娩过程中也是必不可少的。

学科分类号Q26

前列腺素(prostaglandin,PG)是含有一个五元环及两个脂肪酸侧链的二十碳脂肪酸，分布于全身各种组织中，在多种生理和病理过程中作为细胞功能的调节物。根据其分子中双键位置或取代基不同可将PG分为不同的型，其中以PGE₂、PGF_2α两型对生殖比较重要。环氧化酶(cyclooxygenase,COX)是由花生四烯酸合成PG的限速酶，有两种同工型：COX-1为组成型酶，COX-2为诱导型酶。PG受体是与G-蛋白相偶联的跨膜蛋白质，PGE₂、PGF_2α受体分别被称为EP、FP，其中EP又分为EP₁、EP₂、EP₃和EP₄四种亚型，它们通过各自不同的第二信使途径介导PG的生理功能，在哺乳动物的生殖过程中发挥着多样且关键的作用。

一、前列腺素与排卵

哺乳动物的排卵过程非常复杂，卵泡颗粒细胞产生的PG是排卵所必需的。COX-2基因突变后，小鼠不能排卵，而COX-1突变的小鼠排卵不受影响。在牛和马中，排卵前卵泡中检测不到COX-1 mRNA和蛋白质的表达，说明参与排卵过程的PG是由COX-2合成。哺乳动物排卵前，垂体黄体生成素（LH）大量释放，称作排卵前LH峰。LH通过诱导COX-2的表达而引发排卵。在不同物种中，LH峰与COX-2开始表达的时间间隔是不同的，如在大鼠、牛和马中分别为2～4小时、18小时和30小时，但COX-2开始表达与排卵的时间间隔是固定的，LH峰在这些物种中都诱导COX-2 mRNA于排卵前10小时在卵泡颗粒细胞中大量表达^［1］。这说明COX-2是哺乳动物“排卵时钟”的重要控制信号。LH峰诱导卵泡组织表达COX-2并合成PG的作用是由LH受体通过cAMP信号系统介导的。颗粒细胞是卵泡中产生PG的主要部位，而不是卵泡膜细胞。PG生物合成抑制剂能阻止实验动物和非人灵长类的自发排卵及诱发排卵，如COX-2的抑制剂NS-398能降低体内发育和体外培养的大鼠卵泡的排卵率。在兔和狨猴中，这种抑制剂处理使卵母细胞滞留在黄体化的卵泡中。人月经周期第14天（排卵前）卵泡液中PGF2α浓度比其它时间要高几倍。关于PG在排卵过程中所起的作用，以前有多种推测，如刺激围绕卵泡的平滑肌收缩，挤压卵泡使之破裂；或增加纤溶酶激活物的活性，激活卵巢组织中的纤溶酶，溶解卵泡壁等等。但近来的研究表明，排卵并不是一个卵泡爆裂的过程，平滑肌收缩不是排卵所必须的，而且PG对组织中纤溶酶的活性也没有影响，所以PG具体是怎样导致排卵尚不清楚。但COX-2作为排卵的决定因素是确定无疑的，PG很可能通过诱发一系列与细胞内第二信使相关的反应使排卵过程顺利进行。

二、前列腺素与黄体退化

黄体是由排卵后的剩余卵泡组织形成的临时性内分泌器官，其主要功能是产生孕酮，使子宫内膜为着床作准备并维持早期妊娠。若妊娠未发生，黄体就必须及时退化以开始新的性周期。子宫来源的PGF_2α是家畜和大多数啮齿类动物的主要溶黄体物质。在这些物种的黄体退化期，黄体细胞中都大量表达FP mRNA。子宫PGF_2α的溶黄体作用是一种局部效应，因为摘除同侧子宫角可阻止黄体退化，而摘除对侧子宫角对黄体寿命无影响。在大鼠和羊，PGF_2α处理后质膜流动性降低，过氧化物自由基产生增加,所以PGF_2α的作用部位首先是质膜。FP受体与PGF_2α结合后可降低LH与其受体结合，最后导致黄体失去LH受体。PGF_2α还能影响LH受体的聚集能力，而LH受体的聚集对LH信号转导是很重要的。PGF_2α抑制固醇激素合成的效应是由磷酸肌醇第二信使系统介导的。PGF_2α活化磷脂酶C，升高细胞内Ca²⁺,降低孕酮生物合成的关键酶3β-HSD mRNA的稳定性，并抑制孕酮的底物——胆固醇向细胞色素P₄₅₀的转运。细胞内Ca²⁺的升高还能诱发黄体细胞凋亡、DNA断裂，最终实现黄体退化^［2］。

在反刍类家畜，黄体退化是由子宫内膜上皮产生的PGF_2α及黄体分泌的催产素(oxytocin,OT)在雌激素和孕酮的调节下以旁分泌相互作用的结果。在绵羊等反刍动物中，OT由黄体中的大黄体细胞产生并以分泌颗粒的形式贮存在细胞质中，在子宫阵发分泌的PGF_2α刺激下脉冲式释放。OT又与子宫内膜上的OT受体结合，OT受体通过激活磷酸肌醇-蛋白激酶C（PKC） 信号系统，刺激子宫内膜分泌更多的PGF_2α，二者形成一个正反馈环路，使黄体迅速退化^［3］。在灵长类动物，子宫不是正常情况下黄体退化所必需的。让PGF_2α直接扩散入猴黄体可导致黄体提前退化，所以黄体内源性的PGF_2α可能参与调节黄体寿命。PGF_2α和雌激素的相互作用对于猴和羊黄体退化非常重要,雌激素的作用可能是调节黄体的FP水平。

总之，哺乳动物的黄体退化机制有很大种属特异，PGF_2α在其中所起的作用也不尽相同。

三、前列腺素与受精

前列腺素存在于各种哺乳动物的精液中，又能够影响平滑肌的收缩性，因而使人们相信，PG通过对生殖道平滑肌的一系列效应，必然会对受精有促进作用。最近的研究表明PG参与顶体反应。透明带蛋白ZP₃和颗粒细胞分泌的孕酮被认为是精子顶体反应的生理刺激物。这两种刺激物所引发的信号转导都导致Ca²⁺从细胞外内流。PGE₁专一性地结合于人精子质膜上并诱导细胞内Ca²⁺瞬时增加，其作用可被毫摩尔浓度的La³⁺、Gd³⁺和Zn²⁺所阻止。精子表面的这种PGE受体的药理特性与已克隆的PG受体都不相同，暗示着这可能是一种新型受体。在人精子中，此受体是通过与Gq蛋白偶联而诱导Ca²⁺内流和顶体反应的。在生理浓度下Zn²⁺就能阻止PGE₁诱发的顶体反应。Zn²⁺可能作为精浆中的内源性Ca²⁺通道阻断剂，防止精子过早被PGE₁激活而发生顶体反应^［4］。

此外，PG在受精过程中的作用可能还有：（1）使睾丸被膜、精囊腺和输精管收缩，对射精可能有重要作用；（2）精液进入阴道后可使子宫颈舒张，利于精子通过；（3）PG对子宫肌肉有局部刺激作用，可能促进精子在雌性生殖道内的运输，使之迅速到达受精部位。但是迄今为止关于这些过程中PG受体的分子生物学研究尚未见报道。

四、前列腺素与胚胎着床

PG对啮齿类动物子宫中胚泡的均匀分布、着床和蜕膜反应等过程十分重要。PGE₂和PGF_2α受体基因在小鼠着床前子宫中是时间和空间特异性表达的，而且子宫中各种EP和FP的表达由卵巢分泌的雌激素和孕酮调节，与胚胎的存在与否无关。

EP₁在妊娠第6～8天子宫的次级蜕膜带中表达，可能促进胎盘形成所需的血管发生。

EP₂只在第4和第5天的子宫内膜上皮中表达，与着床所需的子宫内膜上皮分化有关。失去上皮的子宫不能对刺激发生反应而发生蜕膜化。所以子宫内膜上皮发出的信号对起始基质细胞的蜕膜化是很重要的。可能EP₂的活化造成cAMP水平升高，把内膜上皮的信号传递给基质细胞，使之发生蜕膜化^［5］。

EP₃和FP在妊娠第3～5天的子宫肌层的环形肌中表达。已知平滑肌的收缩受胞质Ca²⁺水平升高所刺激，而受细胞内cAMP水平升高所抑制，因为EP₃可抑制腺苷酸环化酶，而FP则可动员细胞内Ca²⁺。所以在妊娠第3～5天，环形肌所表达的EP₃和FP协同作用，介导子宫肌层收缩，调整胚泡间隔，使之在子宫中均匀分布，有利于以后的发育。EP₃还在第4天的子宫系膜侧基质细胞中表达，此处是血管发生和胎盘形成的预定位点。EP₃可能参与调节胚胎附着反应所需的子宫水肿和子宫腔封闭^［6］。EP₃缺失的小鼠不能对各种致热源表现出炎症反应，说明PGE₂可能通过EP₃使子宫发生局部炎症反应，有利于胚胎着床^［7］。

EP₄在妊娠第3～5天子宫的上皮和基质中表达，这表明PGE₂可能通过活化EP₄，升高cAMP水平，参与着床与蜕膜反应。另外PG是血管内皮生长因子(VEGF)的诱导者，而后者刺激血管发生和血管通透性增高。缺失EP₄的小鼠在子宫中并不致死，但在出生后三天内因血管发生受阻而死亡^［8］。PGE₂可能通过EP₄诱导出的VEGF使着床点处的血管通透性增高，为以后的蜕膜反应和胚胎植入作准备。

着床前胚胎可以合成PGF_2α，这已在兔、牛、绵羊中证实。第3天和第7天的兔胚泡PGF_2α合成量显著增加（着床发生在第7天）。胚泡来源的PGF_2α不参与胚胎间隔调整和胚胎定向，而是着床的刺激物。在哺乳动物中，着床点的血管通透性增加是蜕膜反应的先决条件。正处于附着期的第3天胚泡迅速合成的PGF_2α