第一军医大学医院妇产科(510515)郭新宇陈士岭综述邢福祺审校
摘要 细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)是一类细胞膜表面糖蛋白,广泛分布于全身各组织,在卵巢内粘附分子通过介导细胞与细胞,细胞与细胞外基质的相互作用而影响卵巢的功能,参与卵泡发育的调节。粘附分子具有促进卵巢细胞分化,激素分泌,抑制卵泡闭锁的作用。
关键词:粘附分子钙粘附素细胞外基质卵泡发育
细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)是一类细胞膜表面糖蛋白,介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的相互作用。它们在胚胎发育和分化,正常组织结构的维持,炎症及免疫应答,伤口修复,凝血及肿瘤的进展和转移等多种生理和病理过程中均具有重要作用。细胞粘附分子已逐渐成为各领域的研究热点之一。近年来对细胞粘附分子在生殖中作用的研究已取得一定进展,本文就细胞粘附分子在卵泡发育及调控中的作用作一扼要综述。
CAMs的种类及生物学特性
cAMs成员众多,已发现50多种,分属以下五大家族:
一、钙粘附素( cadherin)家族
全称为钙依赖性细胞粘附分子( calciumdependent cell adhesion molecule),包括 e-cadherin(见于成人上皮细胞), n-cadherin(见于成人神经和肌肉细胞)和 p-cadherin(主要见于胎盘和上皮组织,亦可在发育阶段见于其他组织)。钙粘附素主要参与介导同型细胞间的粘附作用,因此,它们在调节机体形态发生过程和维持成人组织的结构完整性与极性方面具有重要作用。广泛分布于各种类型细胞表面,其粘附作用具有亲同源性,即表达同源性钙粘附素的细胞将发生粘附[1]。
二、整合素( integrin)家族
是一组细胞表面糖蛋白,其酸体为细胞外基质(extracellular matix,ECM)成分,如纤连蛋白(fibronectin ,FN)、纤维蛋白原( fibrinogen,FB)、胶原蛋白(collagen,CA)、体外粘连蛋白( vitronectin,FN)、层粘连蛋白( laminin,LN)。整合素的主要功能为参与免疫细胞的粘附作用。整合素均为α,β亚单位通过非共价健结合起来的异二聚体。
三、免疫球蛋白超家族
成员众多,作为整合素配体的主要有二类:
1.细胞间粘附分子( intercellular adhesion molecule,-ICAM)与淋巴细胞功能相关抗原-1( lFA-1)相互作用是免疫球蛋白超家族之间相互作用的一个典型例子。 iCAM-2, iCAM-3分别为 lFA-1的第一,第二配体。
2.血管细胞粘附分子( vascular cell adhesion molecule,VCAM)表达于细胞因子活化的内皮细胞表面。介导淋巴细胞与内皮细胞间的粘附作用。
另外还有神经细胞粘附分子( neural cell adhesion molecule,NCAM)等。其共同特点是胞膜外部分的结构类似于免疫球蛋白的功能区。此家族的粘附分子于整合素家族成员可互为配体或受体。
四、选择素( selectin)家族
表达于白细胞,活化的内皮细胞及血小板表面,它们可在血流状态下介导白细胞与血管内皮的起始粘附。选择素可与多种天然和人工合成的糖类结合发挥生物学效应。
五、其他粘附分子
包括 cD44和 cD36。 cD44可与透明质酸酶、 fN、Ⅰ型和Ⅱ型胶原蛋白等多种配体结合。 cD36又称血小板蛋白Ⅳ,可介导血小板和单核细胞间的粘附作用。
粘附分子在卵泡发育中的作用
卵泡发育过程受多种因素的严格调控。下丘脑-垂体-卵巢轴的决定性作用已得到人们的普遍承认。促性腺激素直接参与刺激卵泡发育和排卵。卵巢局部多因子调节系统和网络以旁分泌、自分泌形式参与卵巢周期性优势卵泡选择、排卵、性激素合成等。如胰岛素样生长因子、转化生长因子、表皮因子以及肿瘤坏死因子、抑制素、儿茶酚胺等,均证实参与卵泡发育的调控[2]。粘附分子通过介导卵巢内细胞与细胞,细胞与细胞外基质的相互作用而影响卵泡的发育。
一、粘附分子在卵巢中的表达
1991年, artur等[3]在小鼠卵巢中检测到 nCAM-1蛋白及其 mRNA的表达,主要表达在黄体中窦前卵泡的颗粒细胞。形成卵泡四周的颗粒细胞和卵泡液的强反应,提示 nCAM在卵窦形成中的作用。在大卵泡的卵泡膜细胞,闭锁卵泡的肥大细胞间质也表达 nCAM。 nCAM作为粘附分子,是影响卵巢分泌细胞相互识别与相互作用的主要因子,参与卵巢内分泌功能的调节。
vigno等[4]于1996年首次检测到卵巢颗粒细胞上 iCAM-1mRNA的表达。并体外证实了抗 iCAM-1抗体可部分抑制人颗粒细胞与淋巴细胞的粘附。淋巴细胞分泌的各种细胞因子参与调节卵泡发育与细胞分化,已有许多关于此方面的研究。而颗粒细胞与淋巴细胞间的相互接触保证了这一作用的发挥。 iCAM-1通过介导颗粒细胞与免疫细胞的相互作用而参与对卵泡发育的调控。最近研究发现,取体受精妇女的颗粒细胞培养,在培养液上清中检测到 iCAM-1蛋白,同时在卵泡液中也检测到 iCAM-1蛋白,并与吸取卵泡数目、大于15mm卵泡数成正比。证实了卵巢颗粒细胞可以释放可溶性 iCAM-1,卵泡液中 iCAM-1浓度与卵巢功能相关[5]。 farookhi等[6]测定小鼠颗粒细胞的 n-cadherin mRNA的表达,并发现促卵泡素( fSH)、雌二醇促进单个颗粒细胞的 n-cadherin mRNA表达,而对聚集细胞的 n-cadherin mRNA水平无影响。可能是因为聚集的颗粒细胞间相互作用良好,各种粘附分子如钙粘附素表达处于稳定水平,故受激素影响不大。而对破坏了相互作用的单个颗粒细胞, fSH和雌二醇通过促进其钙粘附素表达,促进颗粒细胞间相互作用而促进卵泡的发育。最近有人采用免疫组织化学方法研究发现在鼠卵巢的窦前卵泡、发育中卵泡和早期黄体中有 n-cadherin的表达,而在闭锁卵泡和中期黄体中 n-cadherin的表达很弱[7],提示 n-cadherin在卵泡发育中具有一定的作用。
作为粘附分子受体或配体的各种细胞外基质成分,通过与粘附分子主要是整合素相互作用,参与对卵泡发育的调控。细胞外基质中研究最多的是 fN, colman等[8]比较了人成熟卵泡颗粒细胞溶解产物中 fN浓度和未成熟卵泡颗粒细胞溶解产物中 fN浓度,发现前者 fN浓度明显高于后者,有人发现人卵泡液中 fN与蛋白比值与卵母细胞成熟度呈正相关。这些研究表明,可以通过 fN的含量来判断卵的成熟度, fN与卵成熟的关系有待进一步的研究。
nakamura等[9]建立未成熟超促排卵小鼠模型,应用抗整合素α6单克隆抗体,通过免疫组化方法,在9~20天小鼠卵巢始基卵泡、初级及次级卵泡的全层颗粒细胞均发现整合素α6的表达,并对13天小鼠给予孕鼠血清促性腺激素和人促性腺激素超促排卵,结果发现同时加用抗整合素α6抗体的小鼠,有57±25.7%成功排卵,而未给予抗整合互α6抗体的小鼠无排卵,提示整合素α6可能通过介导卵丘与卵泡壁的粘附而影响卵的排出。
二、粘附分子在激素合成中的作用
颗粒细胞间的相互作用对 fSH诱导 lH受体生成是必需的。体外培养体系中去除细胞表面粘附分子,破坏了颗粒细胞间的联系, fSH不能诱导 lH受体生成。 fSH对颗粒细胞的作用是通过 cAMP介导的 harandian等[10]对小鼠颗粒细胞体外无钙培养,并经胰蛋白酶处理,可以去除颗粒细胞膜上的一类粘附分子,成为钙粘附素。发现去除钙粘附素的分散颗粒细胞经 fSH刺激后产生的 cAMP量小于聚集的颗粒细胞,改变细胞密度并不能改变实验结果,表明非特异性细胞相互作用并不是造成这种差别的原因,主要原因可能是钙粘附素介导的细胞间相互作用。 cAMP虽然不是细胞分化的主要决定物质,但可用来评价 fSH对 lH受体的诱导作用,即颗粒细胞对 fSH的反应性。
有人取猪的颗粒细胞体外培养,培养孔中包被着各种存在于 eCM中的粘附蛋白并加入 fSH,发现 fN, lN,Ⅰ型胶原,Ⅳ型胶原均能增加细胞间的粘附作用,促进颗粒细胞向黄体细胞分化,表现为形态学的改变和孕酮生成的增加。
hiroshi等[11]取体外受精妇女的颗粒细胞,在 lN包被的培养孔中培养加或不加入绒毛膜促性腺激素( hCG),所产生的孕酮低于无 lN包被培养孔0.70和0.67倍。加入抗整合素单克隆抗体,可抑制 lN与整合素的相互作用,在有无 hCG存在时分别增加孕酮生成1.97和1.94倍。 raymond等[12]对小鼠颗粒细胞研究表明 lN在 lH, pRL和 iGF-1存在的条件下促进孕酮生成与细胞增大,而无 lH、 pRL, iGF-1时孕酮生成量很少,几乎无差别。说明 lN对颗粒细胞的作用是以各种激素的作用为基础的。 lN对颗粒细胞的作用是以各种激素的作用为基础的。 lN通过与整合素相互作用,对颗粒细胞分化和激素生成具体是促进或抑制作用还有待进一步的研究。
粘附分子与卵泡闭锁
卵泡闭锁是一种复杂的生理过程,是通过一种生理性死亡机制细胞凋亡实现的[13]。粘附分子在卵泡闭锁中起重要作用。颗粒细胞外无血清培养24小时可诱导凋亡,体外颗
