间隙连接与分娩

　　分娩的发动非常复杂，与子宫的活动性明显转换有关。妊娠过程中，大部分时间子宫平滑肌是非活动性状态，对子宫收缩剂无反应性。偶有收缩也是因平滑肌协调不良所致，并且未对宫颈产生扩张影响[1]。然而，分娩前数个小时，子宫平滑肌的状态发生了明显的转化：自发性活动水平增强；对宫缩剂产生反应：显示出高度的协调性，最终产生频发、强烈的分娩期子宫收缩活动[2]。尽管对子宫平滑肌活性的转换机制还不明确，但近年来的研究表明，子宫平滑肌细胞间隙连接的形成可能是足月分娩和早产发生的基本条件。对间隙连接的研究可能为早产提供新的治疗手段。

　　1．间隙连接的结构

　　间隙连接是相邻细胞间的膜通道结构，是由围绕中央水孔对称排列的膜蛋白的六聚体所构成，该膜蛋白即间隙连接蛋白（ connexin,Cx）。该六聚体即连接子（ connxon），连接子在质膜上常大量出现，形成间隙连接斑（ gap Junction Plagues）。 cx构成一个大的多基因间隙蛋白家族，至少由16密切相关的成员所组成。所有的 cx都有一个共同的结构：包括四个硫水性跨膜构域，两个胞外结构域， n末端和 c末端定位于胞浆内。连接蛋白家族成员的同源性主要取决于胞外的二个结构域，其次是跨膜结构，胞质内的差异最大。保证成员之间相互作用的同时，又有组织差异性和细胞内调节的多样性[3]。

　　2．间隙连接的功能

　　间隙连接是细胞的特殊区域，相邻细胞间隙连接蛋白聚集交互作用构成一个通道，允许分子量小于1kDa的代谢物质，无机盐和其他相邻细胞的亲水性小分子通过，次级信使 cAMP、无机盐（ k+、 na2+等）和三磷酸肌醇也能通过间隙连接能通过间隙连接通道，使细胞间的离子和小分子不用暴露在胞外空间而直接进行转运，从而使细胞间的电偶联和细胞偶联加强[4]。已经发现细胞通过间隙连接所介导的细胞间隙连接通讯（ gap Junction Intercellular Communication,GJIC）在许多生理过程中起重要作用，包括细胞浆离子在细胞间的缓冲过程，细胞生长和分化的控制，心肌和平滑肌收缩的协调过程。间隙连接还提供了低电阻位点，它们能够使电冲动传播至整个宫肌层诱发分娩并促使分娩时子宫肌肉同步收缩[5]。

　　3.间隙连接与分娩的关系

　　许多研究表明动物在妊娠期间子宫平滑肌中没有或仅有极少量的间隙连接。而所研究的各个种类动物的分娩都与间隙连接的数量和大小有关。根据这些研究结果， carfield、 mackensize和 garfield均指出有效分娩的基础是间隙连接（但仅有间隙连接还不够）。对人类间隙连接的研究还很少。 garfield和 hayashi通过电镜观察发现分娩期间人类子宫平滑肌间隙连接增加， tabb等通过免疫组化和 western blotting发现人类子宫平滑肌有 cx43的表达。这些研究得到电生理研究结果的支持，电生理研究显示出足月妊娠时人类子宫平滑肌的电偶联增加。 lely等人应用分子生物学技术研究了人类子宫平滑肌 cx43在三个水平（转录、翻译和蛋白）上表达的调节，结果表明子宫平滑肌 cx43转录水平临近足月妊娠时逐渐增加，分娩时进一步增加[6]。同时， cx43间隙连接斑在分娩细胞膜上大量增加。同隙连接形成的调节是受数个分子水平的环节控制的。早产时子宫平滑肌的改变类似足月分娩时的改变。 angela等人研究了小鼠子宫平滑肌 ca26的表达特性。他们发现 ca26转录和蛋白水平在孕19～21天升高，在分娩期间降低到最低水平（23天）[2]。这个过程与 cx43变化相反。分娩与形态学上可辨认的、大的间隙连接斑的出现有关的现象，可通过电镜在子宫平滑肌内看到。 cx26在分娩前可能先形成小的间隙连接斑，为形成较大的 cx26间隙连接斑起模板作用。 hotz Wagenblatt等[7]也支持这样的观点。一旦小的间隙连接出现，补充在它们旁边的新的通道形成更快，这更有利于多重间隙连接大斑的形成。这些小的间隙连接斑可能在电偶联的维持，低幅度的传播以及经证实的出现在整个妊娠期间的低频率的收缩有重要作用[8]。 cx45在非妊娠子宫肌层出现，可保持到孕期，产前下降，产后恢复至非妊娠期的两倍。

　　4．间隙连接表达的调节

　　编码子宫间隙连接蛋白的 cx43基因是分娩的相关基因之一，在分娩前的子宫肌层急剧升高，其表达调控受许多其他分娩相关基因的调节。从妊娠动物的研究得知，类固醇激素、雌激素和孕酮对子宫平滑肌 cx43基因表达有调节作用。孕酮与妊娠期间子宫肌层间隙连接的缺乏有关。孕酮可以抑制 cx43基因转录，抑制 cx43蛋白通过高尔基体的运输。另外，妊娠动物长期应用雌激素能够诱导子宫平滑肌间隙连接的早期形成导致分娩[9，10]。在非灵长类哺乳动物中，血浆雌激素水平的升高和孕酮水平的下降均与 cx43表达上调有关。但是有人类，血浆有羊水中孕酮水平没有下降[11]，这提示我们人类和动物子宫间隙连接的形成在调节机制上是不完全相同的。一个可能就是孕激素受体水平在妊娠期人类平滑肌中受到限制。然而， geimonen等[12]对孕激素受体水平的检测提示，孕激素受体水平在足月子宫平滑肌中仍是升高的，且有高水平的 cx43表达。尽管已知孕激素抑制人类 cx43基因的思索录[9]，但雌激素调控人类 cx43表达的机制还不清楚。通常认为雌激素在分娩即将发动前介导了 cx43表达。使用不同的方法对足月子宫平滑肌雌激素受体水平的检测揭示在足月时激素受体明显处于低水平状态。因此雌激素受体并没有对 cx43表达起到直接的介导作用，但不能排除雌激素通过旁分泌作用影响邻近组织产生其他的分娩介导因子或激素的可能性。

　　angele等[2]在研究中发现，孕酮是孕晚期小鼠子宫肌层 cx26mRNA表达的主要调节因素。 cx26mRNA和蛋白水平在孕晚期母体循环中孕激素浓度增加时升高，近分娩期血浆孕激素水平下降伴随着 cx26表达的降低。另外，用孕激素治疗的小鼠降低了孕龄的依赖率，使 cx26表达下调，切除卵巢的小鼠则 cx26表达恢复。孕激素不仅显示出对 cx26表达的调节，而且其对 cx26和 cx43的调节作用是相反的。事实上两个 cx在同样组织中的表达所受的不同调节也许反映出两种基因转录成分的异因同效性[13]。

　　除了类固醇激素外，人类胎盘产生大量的肽类激素以介导维持妊娠并通过影响子宫平滑肌基因表达促使分娩发作。肽类激素与特异性膜结合受体结合后激发信号转导过程。最初的信号是通过第二信使介导的，它激活特异性蛋白激酶 c（ pKC），蛋白激酶 c通过触发磷酸化级联反应，导致各种转录因子的激活，激活的转录因子随后结合 cx43启动区同源 cis-acting元件并调节基因表达。瞬时表达测定的结果清楚的显示人类 cx43启动区近 ap-1位点在介导 cx43转录时是有作用的。同时也说明分娩时人类子宫肌层 cx43表达的上调部分也是由结合在 aP-1位点 c-Jun和 c-Fos基因在 pKC激活后介导的。 c-Fos和 c-Jun在非妊娠子宫肌层的表达是很少的[12]，在晚孕时进一步被抑制[14]。 geimonen等[12]研究发现足月子宫妊娠子宫肌层 cx43蛋白高水平比低水平的 c-Jun的表达高10～18倍。说明 c-Jun可能是介导 cx-43表达的主要因子，也可能参与介导其他与分娩相关的基因。

　　子宫平滑肌基因表达不仅受到内分泌因素的调控，还受到某种程序上的机械因素的影响。 wathes和 porter报道分娩后行卵巢切除术的小鼠通过膨胀子宫产生的张力可以增加子宫肌层胞膜上每平方毫米间隙连接的数量。雌激素可以大大增强这种效果。 ou cW等[15]的研究支持这些发现，并进一步指出张力对 cx43有特异性，对 cx26则无影响，并说明张力对 cx43的影响是增加了间隙连接的合成而不是阻止 cx43的退变。同时指出 cx26在孕晚期的表达需要胎儿胎盘单位的存在和孕酮水平的增高但却与子宫张力无关。相反，分娩期 cx43的表达则依靠低孕激素水平下的子宫张力。分娩前几天潜在胎儿生长使得张力增加，这种张力的刺激在分娩时的内环境下导致 cx43表达的增加。

　　5．间隙连接与早产的关系

　　导致新生儿死亡的主要原因是早产。早产在美国的发生率是10%。尽管过去的几十年对分娩进行了大量的研究，但仍没有减少早产的发生。这至少部分地是由于我们对分娩的生理过程了解有限所致。鉴于早产时子宫肌层的改变类似于足月分娩期间的改变，假如间隙连接对分娩的发动是必须的话，那么对间隙连接蛋白的研究有可能揭示出早产的真正原因，并有可能为早产的预防和治疗提供新的手段。

　　主要参考文献

　　[1]Chalis jRG,et al. Physiol Repro,1994;ed2:985～1031

　　[2]Orsino a, et al. Endocrinol,1996;137:1545～1553

　　[3]Yeager m, et al. J Mol Biol ,1992;223:929～948

　　[4]Beyer eC, et al. J Membr Biol,1990;116:187～194

　　[5]Carfield rE,et al. Serono Symposia,1990;21～40

　　[6]Lely chow ,et al. Am J Obstet Gynecol,1994;3:788～795

　　[7]Hotz-Wagenblatt a,et al. Crit Rev Oncog ,1993;4:541～558

　　[8]Lye sT,et al. Endcrinol,1993;132:2380～2386

　　[9]Zhao k,et al. Biol Reprod,1996;54:607～615

　　[10]Hendrix eM,et al. Mol Reprod Dve,1992;33:27～38

　　[12]Geimonen e, et al. J Clin Endocrinol Metabol, 1998:83(4):1177～1185

　　[13]Goodenough dA,et al. J Cell Sci(Supp),1993;17:133～138

　　[14]Salmi a,et al.Mol Cell Endocrinol,1996;117:223～240

　　[15]Ou cW, et al. Endorinol,1997;138(12):5398～5407