孫宛序，黃啟震，李博宇，蘇運澤，張翹楚，肖龍菲，齊曉龍，邢 凱，王相國，盛熙暉，郭 勇，倪和民

（1北京農學院動物科學技術學院，北京 102206；2中國動物疫病預防控制中心，北京 100125）

0 引言

子宮內膜會隨著雌性哺乳動物的發(fā)情周期和雌二醇(estradiol,E2)的作用發(fā)生周期性變化，同時子宮內膜中的血管也會隨著發(fā)生一系列的生理變化[1]。動物在受精之后會出現(xiàn)胚胎著床期，這時子宮內膜的容受性是與血管有關的。促進血管生成的調控因素有很多，如血管內皮生長因子(vesselendothelium growth factor,VEGF)、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、血管生成素1/2(angiopoietins1/2,ANGPT1/2)等。然而VEGF作為重要的促進血管生成的調控因子[2]，除促進血管生成之外，另外的作用是維持血管的通透性對血管運輸所需要的養(yǎng)分。

在與子宮相關的活動中，如雌性動物的發(fā)情、胚胎著床與妊娠等，E2都作為子宮的重要調節(jié)激素，并且研究發(fā)現(xiàn)其參與子宮血管形成調節(jié)。本研究旨在總結哺乳動物中血管生產(chǎn)過程中E2對VEGF調控的進展。

1 子宮中E2的合成與作用途徑

1.1 E2的作用與合成

雌二醇在體內靶組織眾多，不僅能影響生殖器官的生長，還能維持第二性征、參與細胞的生殖與分化[3]、對骨骼肌的發(fā)育有一定的影響、在異常情況下可誘導腫瘤的發(fā)生[4]。

在雌性動物機體的子宮內，有研究表明了E2的合成原理，是促黃體激素(Luteinizing hormone,LH)作用于卵巢的卵泡內膜細胞，雌激素會產(chǎn)生睪酮，然后睪酮通過擴散的方式進入到顆粒細胞中；進而顆粒細胞在卵泡刺激素(Folliclestimulating hormone,FSH)的作用下，芳香化酶活性增強，催化睪酮脫去19-甲基，進而轉變?yōu)镋2[5]。

1.2 E2的作用途徑

一般情況下，雌激素通過介導受體而發(fā)揮作用。受體包括核受體(nuclear estrogen receptor,nER)和膜受體(G protein-coupled estrogen receptor,GPER)。另外核受體有兩種類型，分別為雌激素受體α(Estrogen receptor alpha,ERα)和雌激素受體β(Estrogen receptor beta,ERβ)。

在哺乳動物體內，經(jīng)典的核受體ER受E2介導會發(fā)揮基因轉錄效應，有研究證實了，敲除核受體ERα的成年母鼠的卵泡會有出血或囊腫的癥狀，終會導致不孕[6]。如果敲除受體ERβ，小鼠的生育能力會降低[7]。雌激素與存在的新型膜受體GPER能夠以摩爾級的親和力結合，并且可以快速誘導信號通路的激活，如三磷酸肌醇(inositoltrisphosphate,IP3)和細胞外調控蛋白激酶(extracellularregulatedproteinki-nases,ERK)等信號通路[8]。但是GPER不像ERα和ERβ可以直接調控基因的轉錄效應，而是通過間接或反式的方式激活下游多種信號通路而發(fā)揮非基因轉錄效應。GPER能夠與E2有高度的親和力，表明它能夠有補充E2生物學效應的部分空缺[9]。另外在很多癌癥相關的研究中發(fā)現(xiàn)，GPER參與了很多由雌激素所介導的病理性效應[10]。雌激素與GPER結合的相關研究說明了子宮內膜癌的非基因轉錄效應機制，是E2與GPER結合使下游的磷酯酰激醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信號通路得以活化[11]。Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)，GPER還能夠調控雌性動物子宮內卵母細胞的成熟，為下一步的受孕做準備。

2 血管生成對子宮的影響

在發(fā)情周期內子宮內膜血管系統(tǒng)會發(fā)生變化，而妊娠活動會引起子宮血管的劇烈變化[13]。哺乳動物血管新生在發(fā)情周期和妊娠活動過程中貫穿始終，包括黃體形成、子宮內膜的容受性變化、胚胎著床以及母體胎盤形成[14]。國外相關研究結果證實，在動物子宮的種植窗期子宮內膜的容受性是由血管的生成來評判的[15]。此外，胎盤的發(fā)育還與血管的生成密切相關[16]，在妊娠期間胎盤交換物質的數(shù)量主要取決于胎盤血管的增長程度，而胎兒胎盤血管發(fā)生是血管新生的結果[17]，胎盤血管的正常生成是胎盤發(fā)育的關鍵，其能夠保證供給胎兒足夠的營養(yǎng)物質；保障了胎兒的存活率及發(fā)育生長的需求。然而，血管形成受到障礙則會造成多種妊娠疾病，如母體胎盤功能衰退，胎兒在子宮內生長受到阻礙、母體子癇等[18-19]。

3 E2與相關因子在子宮疾病及腫瘤中對血管生成的調控

因為子宮中血管的生成與腫瘤組織中的新生血管的作用一致，都是提供豐富的養(yǎng)料和氧氣[20]。腫瘤相關文獻表明，血管過快生長，可以提供給腫瘤生長所需要的營養(yǎng)，從而促進實體瘤快速增長然后加速腫瘤細胞的浸潤和向遠處轉移擴散[21-22]。也有哺乳動物子宮疾病相關研究表明，子宮內膜異位的發(fā)生發(fā)展過程中與血管生成有必然的關系，并且血管生長占有重要位置。其病理是因為異位處的血管生長，能夠為病灶提供豐富的營養(yǎng)物質[23]。

在腫瘤細胞中及子宮疾病中，促進其血管生成的因子較多。堿性成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor,FGF)是一種促分裂素，有較高的生物活性，可分為堿性成纖維細胞生長bFGF和酸性成纖維細胞生長aFGF。在血管基底膜中，F(xiàn)GF發(fā)揮作用的方式是通過肝素酶、蛋白酶降解而釋放出來[24]。bFGF及其受體能夠在某些腫瘤組織中高表達，有研究表明主要有惡性黑色素瘤、卵巢癌和非小細胞肺癌[25]。bFGF可以促進細胞的分裂[26]，在局部癌變的組織研究中發(fā)現(xiàn)，bFGF能夠促進癌變部位組織的血管生成，從而進一步促進腫瘤的生長[27]；此外，EGFR是一種膜表面?zhèn)鞲衅鳎哂欣野彼峒っ富钚?。不僅可以維持腫瘤細胞的增殖與活化，也可以促進腫瘤組織血管的生成[28]。

而且，VEGF在血管生成方面雖然是最強的促進生長因子，卻也會與其他因子和激素相互影響，以達到使VEGF更穩(wěn)定表達的目的[29]。在血管生成的機制中有研究表明，bFGF能夠通過促進VEGF的表達以達到促進血管的生成的目的[30]。VEGF能夠有效地提供給腫瘤新生血管內皮細胞遷移以及其他腫瘤細胞轉移所需要的生長基質。VEGF成功提供生長基質后，接著參與腫瘤新血管的生成[31]。低氧誘導因子(HIF-1α)作為調節(jié)腫瘤細胞適應低氧的核心轉錄因子，也會促進VEGF的增加。在E2誘導子宮內膜癌細胞產(chǎn)生VEGF、bFGF的研究中，前期表明在使用E2作用于細胞后，VEGF和bFGF的表達都有所增加；后期使用信號通路PI3K/AKT的抑制劑，發(fā)現(xiàn)抑制劑能夠通過E2對信號通路的抑制減少VEGF和bFGF的生成[32]。在血管瘤細胞中，E2與VEGF都存在的情況下，血管瘤血管內皮細胞的增殖能力明顯增強。所以，表明了E2與VEGF兩者之間存在協(xié)同作用[33]。

有國外學者在研究牛發(fā)情期子宮內膜組織的變化過程中發(fā)現(xiàn)，在卵泡期和黃體期水牛的子宮內膜和子宮肌層的厚度增加是因為雌激素的水平升高導致的[34]。因為，子宮內膜層和子宮肌膜層都含有大量的血管，國內相關研究也表明了，隨著發(fā)情周期雌二醇水平的變化，牦牛子宮內膜層的厚度也在發(fā)生的變化[35]。所以，子宮內膜組織厚度的變化是因為雌二醇的升高而促進了血管的生長，最終導致子宮內膜層和子宮肌膜層增厚。研究顯示，反芻動物綿羊的子宮內膜上皮的生長與雌激素的全身性濃度有關，以及雌激素刺激子宮內膜腺，會使子宮內膜腺提前發(fā)育，表明雌激素可能通過影響一些生長因子的表達而對子宮內膜的發(fā)育產(chǎn)生影響[36]。在奶牛相關試驗研究中，有發(fā)現(xiàn)：隨著奶牛的生理變化，發(fā)情期間體內的雌激素水平變高時，其子宮內膜會因血管的生成而增厚[37]。通過E2作用于奶牛子宮內膜組織的相關試驗研究中，結果表明：從E2作用4～48 h時間段，隨著作用時間的延長，bFGF的蛋白表達量表達量明顯上升[38]；奶牛子宮內膜組織的VEGF表達量表達也顯著升高[39]，說明E2通過誘導的奶牛子宮內膜組織中促血管生長的相關因子的表達，最后促進子宮內膜的生成以達到子宮內膜組織生長修復的目的。

另外，也有文獻報道雌激素與其受體結合發(fā)揮的作用更強，肺腺癌細胞的體外培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，雌激素與其核受體中的ERβ結合，VEGF的表達量能夠有所提高。最終提升肺腺癌血管內皮的增殖、遷移和小管形成的能力[40]。國內外對癌癥發(fā)生的機制的研究比較多，有關研究表明，在乳腺癌腫瘤血管的形成的機制中，E2和GPER結合能夠反式激活下游的HIF-1α/VEGF信號通路，從而促進了乳腺癌腫瘤血管的形成[41-42]；在甲狀腺癌中；E2與GPER結合，使下游的PI3K/Akt信號通路被激活，促進VEGF的表達量上調[43]，從而調節(jié)促進了甲狀腺癌的生成。GPER在雌激素調節(jié)的VEGF在ER陰性乳腺癌細胞的表達研究中，發(fā)現(xiàn)E2和GPER選擇性配體G-1觸發(fā)GPER/EGFR/ERK信號通路，通過上調HIF-1α導致VEGF升高[44]。

4 子宮中有關血管生成的調節(jié)因子

在雌性動物妊娠期間，bFGF會參與胎盤血管的形成；并促進子宮螺旋動脈形成維持正常胎盤血管的功能[45]。有學者通過分子實驗，證實了在牛妊娠早期胎盤組織中存在FGF-4的表達[46]。也已經(jīng)證實FGF-2是一種血管源性因子，可以調節(jié)胎盤的血管形成和舒張[47]；更早期有研究者表明了[48]，在孕早期和末期子宮內FGF-2mRNA有高表達，說明了在妊娠期間FGF-2mRNA的表達能夠調節(jié)子宮內血管的生成。國外有研究認為，在母馬妊娠期間，表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)與母體所分泌的雌激素有協(xié)同作用，可以促進胎盤的生長從而使胎兒的成熟[49]。另外，有學者研究了肝素結合樣表皮生長因子(HB-EGF)對胎盤生長發(fā)育的影響[50]，發(fā)現(xiàn)補充HB-EGF能夠明顯使子宮中VEGF的表達增強，能夠誘導胎盤的生長；如果缺乏HB-EGF，胎盤組織中毛細血管密度明顯降低，進而胎盤的生長也會收到阻礙。然而，在雌性動物的妊娠期間VEGF能夠增加血管的通透性和促進血管的形成，VEGF幫助建立胎盤，維持胚胎在整個妊娠期間的發(fā)育[51]。而且，Evans[52]研究證實了，在機體處于妊娠時，VEGF的表達量會反應血管的生成情況。所以，在子宮發(fā)育與妊娠期間，VEGF依然是至關重要的。

VEGF在哺乳動物發(fā)情周期以及妊娠過程的各個階段子宮內膜中均有表達[53]。VEGF在卵母細胞成熟、子宮內膜血管化、子宮發(fā)育、胚胎種植、胎盤血管形成以及整個妊娠過程中都有較強作用。在關于小鼠妊娠的研究試驗中發(fā)現(xiàn)，VEGF可表達于雌性小鼠在妊娠早期著床胚泡周圍的細胞中，并且具有特異性[54]。在此說明在胚胎的著床初期，VEGF在調節(jié)血管生成過程中具有重要的作用。最近幾年研究者對血管生成不足導致流產(chǎn)有一定的研究，為血管生成不足導致流產(chǎn)提供了證明。在機體妊娠過程中，VEGF也會受其他的因子和激素的調節(jié)，有研究結果表明，E2可以有效地誘導和調節(jié)下游的VEGF在子宮內膜組織中的周期性表達[55]。在奶牛子宮內膜組織體外培養(yǎng)的培養(yǎng)基中加入E2后，VEGFmRNA的表達量會隨著培養(yǎng)的時間而升高[56]。近年來，很多研究表明了母性動物先兆性流產(chǎn)可能的原因是血管生成不足造成的，而血管生成和血管的重建是決定雌性動物妊娠是否能夠成功的關鍵一步。而作用最強的VEGF最重要的作用是促進血管生長，母畜妊娠早期，很多因素能夠相互調節(jié)使VEGF表達量上升來維持正常妊娠的進行，主要包括雌二醇的濃度和細胞因子[29]。

5 展望

雌激素在動物機體的各個器官組織中、在不同的生理狀態(tài)下都有不同的作用。奶牛業(yè)一直是國內需要堅持發(fā)展的畜牧業(yè)，奶牛生產(chǎn)性能的研究在臨床上也備受關注。因為奶牛的生產(chǎn)與雌性奶牛息息相關，母牛子宮的質量決定了生產(chǎn)的持續(xù)與否。在雌性動物的妊娠過程中,卵巢所分泌的雌激素在奶牛的生產(chǎn)生殖的過程中起到了主導作用，而子宮對營養(yǎng)的要求也比較高，需要VEGF來維持血管的密度與通透性以達到運輸營養(yǎng)物質的目的。

雖然目前在其他組織和癌癥相關研究中，E2通過調控VEGF促進血管生成的機制已有很多的研究。然而，E2對哺乳動物子宮血管調控方面的研究還比較少。在奶牛的發(fā)情和妊娠過程中，已經(jīng)表明血管的生成對于雌性動物后期的妊娠至關重要，E2在其過程中起主導作用，可以調控VEGF的表達量，從而維持血管的通透性以達到運輸營養(yǎng)物質，防止或減少其他并發(fā)癥的產(chǎn)生?？稍诖菩詣游餀C體子宮內膜中，E2調控VEGF促進血管生成的機制尚不明確，還需要進一步探討。