母体内外因素对胎儿发生发育和妊娠结局的影响

孙宁霞 倪 鑫 高 路 李 文

当前，随着环境污染和生活压力增大，人类生育能力不断下降，流产、早产发生率不断升高，特别是早产已成为我国新生儿和婴儿死亡的首要原因。人类妊娠和胚胎发育是一个母体内外环境因素与胎儿之间不断进行交互对话的过程，众多内外环境的变化都会影响胎儿发育过程，以及妊娠结局和分娩启动的进程。目前，对妊娠和分娩调控规律的认识还远不够深入，了解母体内外因素影响妊娠结局的机制具有现实意义。本项目由上海长征医院生殖医学中心与海军军医大学生理学教研室深度合作，围绕母胎内外因素对胚胎发育和妊娠结局的调控机制这一重大临床科学问题，从分娩启动调控和环境毒素对母胎健康的影响两个方面入手开展了长期系列研究。历经十几年的努力，从生命孕育的关键事件出发，深入研究了母体内外因素影响妊娠结局的病理生理机制。项目有以下4个创新点。

1 首次将胎肺的成熟与分娩启动联系起来，发现分娩启动的重要信号分子血小板激活因子（PAF），为胎源性因素在分娩启动中的信号作用提供了强有力的实验证据

胎源性因子在分娩中的作用长久以来为被忽视。本课题组研究发现，胎肺除了分泌肺表面活性物质促进胎肺发育外，同时分泌的肺表面活性物质相关蛋白A（SP-A）和PAF是诱发分娩启动的重要胎源性因子，两者的缺失均会导致分娩延迟。这一发现首次将胎肺的成熟与分娩启动联系起来，为胎源性因素在分娩启动中的信号作用提供了强有力的实验证据。国际生殖科学领域著名学者Sarah England撰写述评，高度评价这项工作对揭示人类分娩启动机制的重要理论价值。

2 发现一系列调控子宫肌舒缩状态转化的关键分子，首次阐明微RNA-181a（miR-181a）对子宫肌舒缩状态转化的调控机制

在正常情况下，妊娠足月之前，子宫都是处于一种相对静息的状态，其兴奋性低，不发生大的收缩。只有在临近分娩时才发生高频率、高强度的规律宫缩，促使胎儿及其附属器官排出体外。因此，子宫由静息态向收缩态的转化无疑是分娩启动的“最终公路”和胎源性因子作用的“效应器”。本课题组的研究明确了一系列调控母体子宫肌舒缩状态转化的关键分子。

本课题组发现，miR-181a在妊娠末期小鼠子宫肌中表达显著下降。进一步研究结果表明，微RNA-181a（miR-181a）在人临产子宫肌的表达也显著降低，而miR-181a的靶基因TNF-α和c-fos的表达则显著升高。在培养的人子宫肌细胞中，miR-181a过表达可以抑制甚至逆转IL-1β诱导的TNF-α、趋化因子（CCL）-2和CCL-8表达，而升高抗炎细胞因子IL-10的表达。功能学研究结果表明，过表达miR-181a显著抑制自发性或IL-1β诱导的子宫肌细胞收缩。研究还发现，雌激素（E2）可显著抑制miR-181a在人子宫肌细胞中的表达，而雌激素受体（ER）则是miR-181a的靶基因，提示在miR181a与E2/ER之间存在着正反馈环路。妊娠末期E2水平升高可以通过抑制miR-181a的表达，进而间接上调其靶基因。除此之外，本课题组还发现大电导钙激活钾通道、ATP敏感钾通道等起静息作用的分子在临产子宫肌的表达显著低于未临产子宫肌。上述研究揭示了母胎交互对话过程中母体层面子宫肌舒缩调控的关键因子和机制，为从分娩的“最终公路”——宫缩发动环节阻止或推迟早产的发生提供了新的潜在靶点和治疗策略。

3 发现胎盘分泌的因子在协调胎儿发育和分娩启动中的作用

胎盘是妊娠期特殊的胎儿器官，分泌数量和种类都非常巨大的各种激素和因子，构成一个复杂的内分泌网络，调控妊娠和分娩的进程。促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）及其相关肽是人类胎盘特有的激素。

本课题组经过深入研究，得出以下结论。① 首次阐明CRH对胎盘E2和孕激素合成的反相调节作用及其受体和信号通路：由于胎盘是妊娠末期合成E2和孕激素的主要器官，CRH及其相关肽对胎盘E2和孕激素的反向调节可显著地提高宫内局部和母体循环中E2/孕激素的比例，从而起到促使子宫收缩和易化分娩启动的作用。② 首次阐明CRH对胎盘和绒毛膜前列腺素合成和代谢的调控机制；CRH及其相关肽可以通过CRH受体（CRHR）1和CRHR2对胎盘环氧合酶（COX）-2和绒毛膜前列腺素降解酶（PGDH）进行双相调节，精细控制妊娠过程中宫内前列腺素的水平，进而调控人类妊娠进程和分娩的启动。③首次发现CRH及其相关肽通过对葡萄糖转运体（GLUT）1和GLUT3的反向调节造成GLUT在胎盘上的不对称分布，影响营养物质的跨胎盘转运，参与妊娠期间胎儿和胎盘的发育调节；这一发现表明，胎盘源性因子CRH及其相关肽，不仅可通过调节E2、孕激素、前列腺素的合成和分泌调控分娩的启动，还可通过影响营养物质的跨胎盘转运参与妊娠期间胎儿和胎盘的发育调节，对宫内发育迟缓（IUGR）等严重影响胎儿存活率和致畸率的疾病防治具有重要的理论意义。

4 阐明环境因素对配子发生和胎儿发育的影响

本课题组创新采用了新生小鼠整体卵巢体外培养体系，探讨了双酚A、多环芳烃等环境内分泌干扰物对卵泡发育和对雄性生殖功能的影响，阐明双酚A对小鼠生殖功能影响的表观遗传机制。系统探讨了雄性生殖氧化应激损伤机制和NADPH氧化酶抑制剂夹竹桃麻素对双酚A诱导的雄性生殖系统毒性的缓解作用。发现成年雄性小鼠在双酚A刺激下，睾丸中精原细胞的凋亡明显增加，首次提出中药成分NADPH氧化酶抑制剂夹竹桃麻素治疗可以显著减少精原细胞的凋亡，对双酚A诱导的雄性生殖系统毒性具有治疗作用。

李文教授带领的课题组成员在以上领域研究中取得了显著的成果。先后作为项目负责人承担国家“优秀青年科学基金”、国家自然科学基金委员会“重点国际合作项目”、国家科技部“重点研发计划”和“军事医学创新重点课题”等国家级和省部级项目20余项，总额1 200余万元。项目组成员以通信作者或第一作者在The Journal of Clinical Investigation（JCI）、Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism（JCEM）和Endocrinology等被科学引文索引（SCI）收录的国际权威期刊发表论文17篇，总影响因子61.2分，单篇最高影响因子13.215。被Endocrine Reviews和JCI等高水平杂志他引350余次。主编著作3部，参编著作5部。项目组成员先后入选国家自然科学基金委员会“优秀青年科学基金项目”、上海市“浦江人才计划”、上海市“银蛇奖”“东方学者”“曙光计划”“晨光计划”、上海市卫生健康委员会“优秀学科带头人”计划、上海“高校优秀青年教师培养计划”、中国人民解放军总后勤部“优秀青年科技人才扶持对象”等。获发明专利1项。

上述研究成果不仅进一步阐明了母胎内外环境影响胎儿发育和妊娠结局的基础理论问题，更为早产等临床疾病的有效防治提供了新的潜在靶点，对实现当前我国“全面二孩政策”下“改善母婴健康，提升人口素质”的国民卫生目标具有重大现实意义。