细胞凋亡与女性生殖研究进展

时间:2018-03-09 论文范文 我要投稿
关键字:  细胞凋亡  生殖 
  细胞凋亡,亦称程序性死亡,是进化上细胞自杀的保守性程序,它对调节细胞自然丢失和组织自身平衡有着重要作用。现已证实,从细菌、无脊椎动物、脊椎动物一直到人,细胞凋亡现象普遍存在。凋亡细胞的典型特征为:染色质固缩;基因组脱氧核糖核酸(DNA)降解,形成单个或多个核小体的片断,在含溴化乙锭的琼脂糖凝胶电泳上呈典型“梯状”条带;凋亡小体的形成。凋亡小体和“梯状”条带已成为鉴定凋亡细胞的主要实验手段。最近几年,对细胞凋亡机制的研究已取得很大进展,本文对女性生殖过程中细胞凋亡的研究作一综述。
  一、卵巢颗粒细胞的凋亡
  卵巢为一动态组织,在每个月经周期中许多卵巢开始发育,但仅一个或两个卵泡占优势而排卵。在卵泡闭锁期间,大多数卵泡死亡,这些生理活动可能与细胞凋亡有关。有关卵巢颗粒细胞(ranulosa cells’GCs)凋亡的研究已十分深入。现已证实,多种基因参与了细胞凋亡[1~3]。其中,Bax、p53、WT-1(wilm’s tunor type1)、Fas、Bcl-XShort等基因有促进细胞凋亡的作用,而Bcl-2、Bcl-Xlong等基因起抑制细胞凋亡的作用,且它们的作用皆受促性腺激素中促黄体生成激素(LH)和促卵泡成熟激素(FSH)的调控。促性腺激素分别通过抑制GCs凋亡。而促性腺激素释放激素(GnRH)及其激动剂(GnRHa)以及睾酮(T)却对GCs凋亡起诱导作用。提示人GCs凋亡主要受体液因素的调节。
  除了基因水平的调节外,GCs凋亡的细胞内机制可能与caspases凋亡途径有关。caspases为一半胱氨酸蛋白酶家族,它对底物中天冬氨酸有特异性,它的活化是底物内部天冬氨酸残基断裂所必须的。编码caspases的基因与线虫遗传学中定性的凋亡基因具有同源性。已显示,在小鼠和母牛GCs和黄体细胞中caspase-1和caspase-3表达。最近,Lzawa等[4]用逆转录多聚合酶链反应(RT-PCR)证实了人GCs中caspase-1、caspase-3、凋亡相关蛋白酶激活因子-1、DNA断裂因子等基因转录物的存在,同时用Western印迹证实了caspase-1、caspase-3蛋白前体的存在。体外非细胞系系统研究也提示,凋亡相关蛋白酶激活因子-1、caspase-3及DNA断裂因子是一活化的凋亡级联反应的组分,其能导致凋亡细胞基因组DNA的特异性降解。人GCs可能也同样存在着凋亡相关蛋白本科激活因子-1激活caspase-3,从而依次活化DNA断裂因子以诱导基因组DNA断裂的凋亡机制。另外,不同caspases家族成员的存在,也提示GCs中可能存在caspases不同成员之间的连续活化,如:caspase-9激活caspase-3,再依次激活caspase-6,导致细胞骨架和核纤层降解,从而引起细胞凋亡的机制。
  GCs的凋亡亦受类胰岛素生长因子(IGF)、类胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP)、IGFBP蛋白酶、激活素(activin)、及γ-干扰素(IFNγ)等协调调控[5]。卵巢膜细胞可产生IGF-I,GCs-II,产生的IGF可成为卵泡液的成分。IGF有促进卵巢细胞有丝分裂和分化的功能,并能抑制GCs凋亡。IGF对卵巢的作用能被IGFBPs家族成员所抗,IGFBPs家族共有6个成员,除IGFBP-6外其余5种IGFBPs信使核糖核酸(mRNA)均在黄体化GCs中表达,并产生除IGFBP-5外的所有蛋白。促性腺激素可刺激IGF的产生,降低IGFBP-2和IGFBP-4的水平,从而GCs的凋亡;而IGFBPs的作用与促性腺激素和IGF的作用相反,可促进GCs的凋亡。
  有人卵巢的排卵前卵泡和黄体中,淋巴细胞和巨噬细胞可产生IFNγ进入卵泡液中。在培养的GCs中加入IFNγ,GCs中IGFBP-2和IGFBP-4水平明显增加,GCs凋亡指数亦上升。GCs亦产生激活素,它是一种二聚体蛋白。激活素A为一种βA亚单位的同源二聚体,它可促进啮齿动物GCs的凋亡。激活素A加入培养的GCs中,同样可增加IGFBP-4水平。IFNγ和激活素A增加IGFBP水平时,相应的mRNA水平并无明显变化,提示它们可能都是通过抑制相应的IGFBP蛋白酶而使IGFBP水平升高的,因为它们皆能抑制类固醇激素,如:雌激素(E)和孕激素(P)的产生,而E的存在可促进IGFBP-4蛋白酶的产生。IFNγ的作用受LH的抗,而激活素A的作用不受LH的直接影响,而受LH刺激的GCs产生的卵泡抑素(follistatin)抑制,卵泡抑素能中和活化素结合蛋白。另外,IFNγ还能诱导Fas抗原表达,而不论在健康还是闭锁卵泡的卵母细胞上均Fas抗原配体的表达[2],提示卵母细胞具有诱导表达Fas抗原的GCs凋亡的能力。EGF、BFGF、GH有与IGF类似的作用,但它们是否通过与IGF类似的调节机制调控GCs凋亡,尚待进一步证实。
  最近有证据提示,凋亡细胞内部启动一共同的信号途径,即通过活化鞘磷脂酶,水解鞘磷脂成酰基鞘氨醇,其作为第二信使依次启动细胞凋亡。但此过程在GCs中尚未被证实。
  排卵前的卵泡GCs可分为两组,它们的凋亡特征有所不同。一组是卵泡壁GCs,含较高的LH受体,能分泌较高浓度的P,分泌的P对胚植入子宫内膜有重要作用。另一组是卵泡卵丘细胞,为GCs的一个亚群,它对卵母细胞的营养和成熟有重要作用,并且可调节输卵管收缩,排卵后,卵丘细胞对维持卵母细胞生存,直至与精子结合提供环境。研究证实[6,7],卵泡壁GCs的凋亡发生率明显高于卵丘细胞,这对保持卵母细胞处于健康状态是相当合理和重要的。另外,卵泡发育的不同时期的GCs发生凋亡的敏感程度亦不同,Johnson等[3]认为,4~8mm的卵泡GCs最易发生凋亡而致卵泡闭锁,此期的GCs几乎检测不到凋亡抑制基因表达的产物。
  除卵泡GCs外,黄体化GCs亦发生凋亡,它与黄体退化密切相关[8]。在月经周期的14~16d,黄体分泌P,若一个生殖周期内未发生妊娠,则黄体必须退化以保证下一个生殖周期的排卵卵泡的发育,而黄体退化机制与GCs凋亡机制类似。若发生妊娠,则P的存在及人绒毛膜促性腺激素(hCG)的分泌可抑制细胞凋亡,从而抑制黄体的退化。妊娠早期的黄体是维持妊娠所必须的。
  二、子宫内膜细胞的凋亡
  在月经周期中,子宫内膜呈周期性变化,由增生期、分泌期和月经期组成。在分泌晚期和月经期子宫内膜功能层细胞剥脱去除,随后在增生期基底层细胞又不断增生补充,而且月经期获得的子宫内膜丝状物中并没有任何广泛的坏死物。子宫内膜这种周期性变化是否与凋亡有关,有不少作者进行了研究。Kokawa等[9]用末端标记法和原位杂交技术检测了有规律月经周期女性的子宫内膜细胞的凋亡情况,在增生早期子宫内膜腺细胞有少许低分子量DNA,增生后期及分泌早中期未检测到低分子量DNA,而分泌晚期的初期又重新出现凋亡子宫内膜细胞并迅速扩展到整个功能层,月经期残余的功能层中凋亡细胞含量最高,而在整个月经周期中基底层细胞都未显示凋亡。Tabibzadeh等[11]亦报道,分泌晚期及月经期子宫内膜功能层细胞凋亡小体和DNA“梯状”条带明显增加,从而证实了凋亡在调节女性月经周期中确实起作用,并且周期性凋亡主要发生于功能层。
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