白血病抑制因子对胚胎着床影响的研究进展

王倩，陈圆辉，徐晓航，张亚楠，姜李乐，张翠莲

(郑州大学人民医院，郑州　450003)



白血病抑制因子对胚胎着床影响的研究进展

王倩，陈圆辉，徐晓航，张亚楠，姜李乐，张翠莲*

(郑州大学人民医院，郑州450003)

【摘要】随着辅助生殖技术在女性不育治疗中的广泛应用，胚胎在子宫内膜着床与否已成为能否获得最终妊娠的关键。白血病抑制因子是一类具有多种生物学功能的细胞因子，与女性的生殖能力密切相关，其参与卵泡及胚胎发育、滋养细胞侵袭及胚胎着床，在输卵管性不孕、不明原因不育等中的作用已得到证实，本文对这些问题进行综述。

【关键词】白血病抑制因子；胚胎发育；内膜容受性；不孕

(JReprodMed2016，25(2)：190-193)

随着辅助生殖技术在女性不育治疗中的广泛应用，胚胎种植率低已引起人们的关注。胚胎着床是胚胎与子宫内膜相互作用并植入子宫，这一过程的完成取决于胚胎的质量、胚胎植入子宫的能力和良好的子宫内膜容受性。近来，大量研究证实白血病抑制因子(LIF)在胚胎发育和胚胎着床中起重要作用。

一、LIF的结构和功能

LIF是1986年由Metcalf等发现的一类具有多种生物学功能的分泌性糖蛋白，最早发现其能诱导小鼠髓样白血病细胞M1的分化并抑制其增殖，因此而得名[1]。人的LIF基因位于第22号染色体上，由三个外显子和两个内含子组成。成熟的LIF蛋白因其在不同组织中表达糖基化的差异，分子量为32～67 KD不等。LIF受体可表达在多种细胞表面，例如神经细胞、巨嗜细胞、巨核细胞、脂肪细胞、肝脏细胞、乳腺上皮细胞等。LIF通过结合靶细胞膜上的受体LIFRβ，并使之与gp130结合，完成信息由细胞膜到细胞核的传递，激活JAK酶并磷酸化下游的STAT蛋白，激活下游的转录子完成信号转导实现其生物效应[2-3]。大量的动物实验已证实LIF在哺乳动物生殖过程中的作用，发现其在子宫内膜定位、表达，并可调控卵泡的发育及胚胎的着床。

二、LIF与子宫内膜容受性

胚胎着床需要一系列精密的调控过程，需要多种细胞因子的参与。胚胎通过输卵管的运送在子宫内膜进行定位、粘着和侵入完成其种植，并且子宫内膜和胚胎同步性发育是妊娠成功建立的关键。正常的子宫内膜随着月经周期的变化而发生相应的改变。而LIF表达于子宫内膜的腔上皮和腺上皮细胞，在月经周期的分泌中晚期其表达量达到峰值，与胚胎的“种植窗”相吻合，并且LIF表达定位在胚胎着床附近的子宫内膜上皮或基质细胞[4]。LIF的表达不仅与子宫内膜种植窗的开放时间吻合，还与胞饮突的表达及消退和胚胎种植时间一致，应用免疫荧光和免疫镀金透射电镜证实LIF在胞饮突上强表达[5-6]。LIF和胞饮突共表达参与胚胎种植的过程，可能是子宫内膜容受性的标志。在辅助生殖技术控制性促排卵中黄体期添加雌激素能改善小鼠子宫内膜中胞饮突的发育及LIF蛋白的表达，从而增加了子官内膜容受性[7]。

在LIF基因缺失小鼠模型的研究中发现，LIF基因缺失小鼠胚胎发育正常但不能着床，其子宫内膜无蜕膜反应，若将该基因缺失的小鼠胚胎移植到有LIF基因表达的小鼠子宫内或在LIF基因缺失宫腔内注射重组LIF则胚胎可以发育到足月[8]。LIF通过结合子宫上皮细胞的受体活化STAT3发挥其在胚胎种植中的作用，当小鼠的STAT3基因被条件性敲除后，胚胎不能与子宫腔上皮粘附而导致着床失败的原因在于调控腔上皮细胞完整性和胚胎粘附的连接复合物表达异常，如：E-钙粘素，α-连环蛋白，β-连环蛋白等以及基质细胞的增殖和分化能力下降[9]。因此，若LIF/STAT3信号通路发生异常必然会影响子宫内膜的容受性导致胚胎着床失败。

然而，随着辅助生殖技术的发展，人们对不孕不育的发病机理和治疗有了一定认识，但不明原因的不育仍是困扰生殖专家的难题。对不明原因不育达1年以上的患者进行内膜活检，发现内膜源性LIF在分泌中期达到高峰，而在不明原因的不育妇女中分泌减少，可能与LIF基因在编码区发生了基因突变有关[10-11]。因此，“窗口期”LIF及时大量的表达在胚胎着床中发挥着重要作用，但仍需要大量的临床和基础研究进行探索。

三、LIF与卵泡及胚胎发育

众所周知，卵泡周围微环境对于卵母细胞发育、成熟至关重要，影响卵母细胞受精、减数第二次分裂及早期胚胎发育。卵母细胞受精后，由受精卵发育至2细胞、4细胞、8细胞至桑葚胚最后形成囊胚种植于宫腔。将第4天龄的鼠的卵巢行体外培养发现，添加LIF可提高原始卵泡向初级卵泡的转化率(59% vs. 45%)，促进卵泡发育和成熟[12]。卵丘卵母细胞复合体在体外与精子进行共培养18 h时，添加rhLIF(100 ng/ml)组的囊胚形成率、孵化率和形态学指标(细胞数)高于对照组，但到桑葚胚期的卵裂率并无明显差异，表明LIF在胚胎着床前的发育起重要作用[13]。还有学者发现LIF可促进卵丘的扩张，在小鼠胚胎体外培养过程中，添加1 000 ng/ml LIF+rFSH比单独使用rFSH有较高的卵裂率、囊胚形成率和出生率[14]。

LIF通过磷酸化MAPK3/1和STAT3，激活LIF/MAPK3/1及LIF/JAK/STAT3信号通路介导卵泡成熟。对牛的卵母细胞成熟和早期胚胎发育研究发现，在体外培养液中添加25 ng/ml LIF可促进卵母细胞的核成熟和卵丘卵母细胞复合物的完整性，且卵母细胞表现出较高的皮质颗粒细胞迁移率、卵裂率及囊胚形成率，然而在添加MEK抑制剂U0126后，部分阻断了LIF介导的核成熟[15]。猪的卵丘卵母细胞复合物体外成熟实验也表明LIF能促进卵母细胞核成熟，MⅡ率显著高于未添加LIF组，并发现LIF/STAT3信号通路的蛋白LIF、LIFR、STAT3表达于卵母细胞和卵丘细胞表面，添加LIF组磷酸化的STAT3(p-STAT3)的表达明显增高[16]。

在促排卵周期人卵泡液中LIF的浓度及其与卵泡发育关系的研究中发现，卵母细胞成熟的卵泡液LIF浓度显著高于未成熟者[(33.7±11.1)ng/L vs.(18.0±10.5)ng/L](P<0.01)[17]。又有学者对辅助生殖行促排卵的患者进行研究且对卵泡液里LIF含量进行测定，发现LIF在E2为1 500～4 000 pg/ml (4 740～12 640 pmol/L)组最高，在E2<1 500 pg/ml(4 740 pmol/L)组中表达最低；在不同年龄组表达无显著性差异。LIF<15 pmol/L和≥15 pmol/L组间受精率、可用胚胎率均存在显著性差异，并且LIF浓度与受精率、可用胚胎率成正相关[18]。因此，E2水平的升高促进LIF的生成，进而影响卵母细胞的受精和胚胎发育。

四、LIF与滋养细胞侵袭

胚胎的种植实质是启动了母胎界面的免疫耐受，并且与滋养细胞的侵袭力有着密不可分的关系。LIF通过促进滋养细胞进入细胞周期的G2期，同时活化STAT3和ERK1/2级联信号通路刺激滋养细胞的增殖[19]。运用绒毛外滋养细胞系HTR-8/SVne研究LIF在滋养细胞侵袭和前列腺素E2(PGE2)产生的作用中发现，LIF可以上调PGE2受体表达和PGE2的合成，促进滋养细胞的侵袭和胎盘的形成[20]。LIF还可通过活化STAT1和STAT3增加滋养细胞的侵袭力，同时通过促进细胞基质纤连蛋白、玻连蛋白、层粘连蛋白的粘附增加绒毛外滋养细胞的侵袭力[21]。LIF降调基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP1)、TIMP2和TIMP3基因的表达，因此减少了与促进滋养细胞侵袭力相关的酶的表达，上调poFUT1的表达，激活PI3K/Akt信号通路促进母胎界面滋养层细胞的迁移和侵袭[22-23]。总之，LIF通过促进滋养细胞侵袭力的增强而使胚胎成功着床于子宫腔内。

五、LIF与输卵管性不孕

正常的受孕过程是输卵管通过纤毛的摆动和蠕动使胚胎输送至宫腔，确保了胚胎着床于宫腔内。输卵管上皮细胞与“种植窗期”的子宫内膜有一定的相似性，LIF在分泌中晚期表达量最高，增殖期较低[24]。输卵管积水是导致胚胎着床失败引起不孕的原因之一，其并不影响子宫内膜胞饮突的密度和比例，但LIF、整合素β(3)、MUC1在子宫内膜腺上皮和腔上皮的表达降低[25]。LIF在输卵管积水患者子宫内膜着床期的表达远低于正常对照组(P<0.05)，分泌中期LIF阳性表达者仅有21.4%(15/70)，78.6%(55/70)的患者表达缺失或仅呈弱阳性表达，而手术后可提高着床期LIF的表达[26-27]。因此，输卵管积水妇女窗口期LIF表达降低，一定程度上影响子宫内膜的容受性，进而影响胚胎的着床。

六、展望

LIF作为一种具有多种生物效应的因子，其在胚胎着床方面的机制研究越来越深入，近年来成为了研究的热点。LIF介导了胚胎着床的一系列过程，包括卵泡发育、子宫内膜容受性增加、滋养细胞的侵袭等。LIF也是影响人类不孕不育的重要生物因子之一，其在生殖过程中发挥重要作用，为体外受精-胚胎移植提供了广泛的理论基础，对提高胚胎质量和治疗成功率具有重大意义，为不明原因不育妇女及输卵管积水的不孕妇女提供新的诊疗思路。因此，LIF在生殖医学的基础研究及临床应用方面都有广阔的前景，但LIF在其他原因不育例如多囊卵巢、卵巢功能低下及男性不育等患者中的研究尚不深入，其分子生物学机制仍不明确，尚需要后期的深入研究探讨，以期将基础研究进行转化应用，为广大不孕不育夫妇带来福音。

【参考文献】

[1]Hilton DJ. LIF：lots of interesting functions [J]. Trends Biochem Sci，1992，17：72-76.

[2]Gearing DP，Thut CJ，VandeBos T，et al. Leukemia inhibitory factor receptor is structurally related to the IL-6 signal transducer gp130 [J]. EMBO，1991，10：2839-2848.

[3]孟彬，吕淑兰，曹缵孙. 白血病抑制因子与生殖 [J]. 国外医学妇幼保健分册，2005，16：97-100.

[4]Hasegawa E，Ito H，Hasegawa F，et al. Expression of leukemia inhibitory factor in the endometrium in abnormal uterine cavities during the implantation window [J]. Fertil Steril，2012，97：953-958.

[5]郭艺红. 白血病抑制因子、胞饮突与子宫内膜容受性关系的实验研究[D]. 郑州大学，2006：31-39.

[6]Kbair-Salmnai M，NiZkad H，Shiokawa S，et al. Secretory role for human uterodomes (pinopods)：secretion of LIF [J]. Mol Hum Reprod，2005，11：553-559.

[7]张翠莲，谢娟珂，张少娣，等. 控制性卵巢刺激中黄体期添加雌激素对小鼠子宫内膜组织胞饮突变化和白血病抑制因子表达的影响 [J]. 中华妇产科杂志，2008，43：937-941.

[8]Chen JR，Cheng JG，Shatyer T，et al. Leukemia inhibitory factor can substitute for nidatory estrogen and is essential to inducing a receptive uterus for implantation but is not essential for subsequent embryogenesis [J]. Endocrinology，2000，141：4365-4372.

[9]Pawar S，Starosvetsky E，Orvis GD，et al. STAT3 regulates uterine epithelial remodeling and epithelial-stromal crosstalk during implantation [J]. Mol Endocrinol，2013，27：1996-2012.

[10]Franasiak JM，Holoch KJ，Yuan L，et al. Prospective assessment of midsecretory endometrial leukemia inhibitor factor expression versus ανβ3 testing in women with unexplained infertility [J]. Fertil Steril，2014，101：1724-1731.

[11]Steck T，Giess R，Suetterlin MW，et al. Leukaemia inhibitory factor (LIF) gene mutations in women with unexplained infertility and recurrent failure of implantation after IVF and embryo transfer [J]. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2004，112：69-73.

[12]Nilsson EE，Kezele P，Skinner MK. Leukemia inhibitory factor (LIF) promotes the primordial to primary follicle transition in rat ovaries [J]. Mol Cell Endocrinol，2002，188：65-73.

[13]Eswari S，SaiKumar G，Sharma GT，et al. Expression of mRNA encoding leukaemia inhibitory factor (LIF) and its receptor (LIFRβ) in buffalo preimplantation embryos produced in vitro markers of successful embryo implantation [J]. Zygote，2013，21：203-213.

[14]De Matos DG，Miller K，Scott R，et al. Leukemia inhibitory factor induces cumulus expansion in immature human and mouse oocytes and improves mouse two-cell rate and delivery rates when it is present during mouse in vitro oocyte maturation [J]. Fertil Steril，2008，90：2367-2375.

[15]Mo X，Wu G，Yuan D，et al. Leukemia inhibitory factor enhances bovine oocyte maturation and early embryo development [J]. Mol Reprod Dev，2014，81：608-618.

[16]Dang-Nguyen TQ，Haraguchi S，Kikuchi K，et al. Leukemia inhibitory factor promotes porcine oocyte maturation and is accompanied by activation of signal transducer and activator of transcription 3 [J]. Mol Reprod Dev，2014，81：230-239.

[17]赵海波，何亚绒，李爱莉，等. 人卵泡液中白血病抑制因子浓度及其对卵母细胞发育的影响 [J]. 第四军医大学学报，2004，25：554-556.

[18]潘一红，刘建兵，高文学，等. 卵泡液中白血病抑制因子(LIF)和血清中E2在早期胚胎发育中的作用 [J]. 生殖与避孕，2008，28：496-499.

[19]Prakash GJ，Suman P，Morales Prieto DM，et al. Leukaemia inhibitory factor mediated proliferation of HTR-8/SVneo trophoblast cells is dependent on activation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 [J]. Reprod Fertil Dev，2011，23：714-724.

[20]Horita H，Kuroda E，Hachisuga T，et al. Induction of prostaglandin E2 production by leukemia inhibitory factor promotes migration of first trimester extravillous trophoblast cell line，HTR-8/SVneo [J]. Hum Reprod，2007，22：1801-1809.

[21]Tapia A，Salamonsen LA，Manuelpillai U，et al. Leukemia inhibitory factor promotes human first trimester extravillous trophoblast adhesion to extracellular matrix and secretion of tissue inhibitor of metalloproteinases-1 and-2 [J]. Hum Reprod，2008，23：1724-1732.

[22]Suman P，Shembekar N，Gupta SK. Leukemia inhibitory factor increases the invasiveness of trophoblastic cells through integrated increase in the expression of adhesionmolecules and pappalysin 1 with a concomitant decrease in the expression of tissue inhibitor of matrix metalloproteinases [J]. Fertil Steril，2013，99：533-542.

[23]Liu S，Wang J，Qin HM，et al. LIF upregulates poFUT1 expression and promotes trophoblast cell migration and invasion at the fetal-maternal interface [J]. Cell Death Dis，2014，5：e1396.

[24]秦力，王雁玲. 输卵管妊娠着床窗口的分子基础及母胎界面相关分子的表达 [J]. 生殖医学杂志，2003，12：369-373.

[25]Li L，Xu BF，Chen QJ，et al. Effects of hydrosalpinx on pinopodes，leukaemia inhibitory factor，integrin beta3 and MUC1 expression in the peri-implantation endometrium [J]. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2010，151：171-175.

[26]成芳，卿松，蔡霞，等. 整合素β3、白血病抑制因子在输卵管积水患者子宫内膜组织中表达的变化及意义 [J]. 中国现代医学杂志，2012，25：37-41.

[27]Zhong Y，Li J，Wu H，et al. Effect of surgical intervention on the expression of leukemia inhibitory factor and L-selectin ligand in the endometrium of hydrosalpinx patients during the implantation window [J]. Exp Ther Med，2012，4：1027-1031.

[编辑：谷炤]

协和医大校友网站正式开通

协和医大校友网站于2012年底正式开通。网址为：http://www.xhydxy.com 。

欢迎协和校友或关心协和成长和发展的人士上校友网站浏览，网站设置可以作为校友交流、议事的平台，亦可为协和的振兴建言献策，供协和医学院现领导参考。

目前网站的重要栏目有协和名医名师，介绍师长们的生平事迹和学术成就。现已收集到介绍张孝骞、林巧稚、黄家驷、侯宝璋、李洪迥、邓家栋、吴英恺、何观清、章央芬、吴阶平等的正式出版书籍材料，并将陆续发布到网站。待收集的有张鋆、张锡钧、刘士豪、张庆松、胡正祥、诸福棠、曾宪九、周华康、宋鸿钊、黄宛、胡懋华等等。各位若有其他协和名医名师的正式材料，敬请予以提供。

其他栏目有：师生照片、师生回忆、休闲文章等。校友李文海建议发动协和“第二代”校友共同编写《五十年前读协和》一书。希望医大校友响应、撰稿。

校友间互相交流沟通栏目：正在计划中，形式待定。

现网站负责人：吴兆苏(Email: wuzhaosu@263.net)和江耘。如有资料可以发送给两位校友。为了提高网站的工作效率，计划再从老同学中聘请网站管理员和编审。请各位推荐或自荐。

本刊编辑部

Research progress of effect of leukaemia inhibitory factor on embryo implantation

WANGQian，CHENYuan-hui，XUXiao-hang，ZHANGYa-nan，JIANGLi-le，ZHANGCui-lian*

People’sHospitalofZhengzhouUniversity，Zhengzhou450003

【Abstract】With the assisted reproduction technology (ART) applied in women infertility，embryo implantation has become a key issue for the final pregnancy success. Leukemia inhibitory factor (LIF) is a multi-functional biological cytokine，which is closely related to female reproductive potential. The significant role that LIF played on follicle and embryo development，trophectoderm invasiveness，embryo implantation，infertility with tubal factor，and unexplained infertility has been confirmed. The paper reviews the update articles to describe the research progress in this area.

【Key words】Leukemia inhibitory factor；Embryo development；Endometrium receptivity；Infertility

【作者简介】王倩，女，河南驻马店人，硕士，生殖医学专业.(*通讯作者，Email：zcl6086@gmail.com)

【基金项目】郑州市科技创新团队(113PCXTD435)

【收稿日期】2015-05-19；【修回日期】2015-07-08

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.2.018