妊娠時間生物學的研究進展*

付天明　舒敏思

(1.成都市龍泉驛區婦幼保健院，四川 成都　610100；2.成都市龍泉驛區產前篩查中心，四川 成都　610100)

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妊娠時間生物學的研究進展*

付天明1,2△舒敏思1

(1.成都市龍泉驛區婦幼保健院，四川 成都610100；2.成都市龍泉驛區產前篩查中心，四川 成都610100)

與妊娠相關的時間生物學研究不斷涌現，這些研究成果漸成系統，催生了時間生物學新的亞領域妊娠時間生物學。本文從妊娠的各個時間段對眾多的研究成果加以綜述，并探討該領域前景及臨床可研究的方向。

時間生物學；妊娠；節律基因

時間生物學(Chronobiology)是近年來發展異常迅速的新興學科[1-3]，而隨著時間生物學研究成果的臨床結合與轉化，目前時間治療學(Chronotherapy)、腫瘤時間生物學(Cancer chronobiology)、時間藥理學(Chronopharmacology)牙髓時間生物學(Pulp chronobiology)、妊娠時間生物學(Pregnancy chronobiology)等亞學科相繼出現并蓬勃發展。時間生物學已使我們每個人置身其中，并對整個人類社會產生深遠的影響。筆者在此就對頻頻沖擊我們的妊娠時間生物學研究動態做一綜述，同時對未來的臨床工作做出些許思考。

1　引言

自1985年第一個與生物鐘相關的基因Period從果蠅體內被成功克隆以來，一系列節律基因如Clock、Rigui、Bmal1、Timeless、Cry、Frq、Vvd、Noc、Kai等陸續被發現[1,2]。他們在許多基本生物功能，包括體溫、呼吸、睡眠、進食、血壓等諸多穩態中發揮著關鍵作用[3-10]。最近的研究指出節律基因在血糖調節、脂肪代謝、內環境穩態、生殖、免疫與衰老等生理過程中作用特殊[11-15]。時間生物學的研究在全世界范圍內正經歷一場空前的繁榮，近日節律與疾病的關系正受到前所未有的關注。大量研究已經發現節律基因參與了多種疾病發生發展，目前已經較為明確肥胖、糖尿病、高血脂、高血壓疾病、胰腺炎、腫瘤、季節性情感障礙、產后抑郁等疾病的發生及病情惡化與節律基因功能紊亂息息相關[3-18]。2012年英國劍橋大學Addenbrooke醫院Edgar RS博士最新的研究更是推測生物鐘形成于25億年前[19]。雖然目前研究對于生物節律總體發展演變的歷史長河而言，只是激起的點點浪花，但這些珍貴的發現足以讓人鼓舞而執著探索，力求找到破解生命現象諸多謎團、攻克眾多復雜疾病的新突破口。妊娠是人類社會繁衍生息的最基本活動，但妊娠活動中的諸多細節仍然是醫學界的未解之謎。諸如受精、胚胎著床及發育、流產、分娩發動等[20,21]。目前諸多研究均已證明節律基因在生殖系統的穩態、胚胎正常發育、生育節律的維持等功能活動中都發揮著異常重要的作用[22,23]。

2　節律基因與受精的關系

受精是妊娠成功的開始，現有的研究顯示節律基因影響著妊娠的結局。早在2007年，衛生部時間生物學重點實驗室王正榮教授課題組就研究發現Clock基因影響雄性小鼠精子頂體酶活性，從而影響受精，該課題組采用clock干擾質粒使小鼠睪丸CLOCK蛋白的表達明顯下調，從而頂體酶活性明顯下降[24]。美國華盛頓大學兒科學系Ratajczak CK對Bmal1基因敲除(Bmal1-/-)小鼠的研究發現，雌性小鼠孕酮的表達減少，并導致不孕的出現[25]。

3　節律基因與胚胎著床的關系

目前學界較為認同節律基因在子宮及胎盤組織中發揮作用，而節律性變化是正常胎盤的重要特征[26,27]。西澳大利亞大學Waddell BJ教授一項研究顯示在胎盤組織，眾多節律基因諸如Clock、Bmal1、Per1、Per2、Per3、Cry1及Cry2等均有表達，傳統轉錄-翻譯反饋環路(Transcriptional-translational feedback loops)的節律基因表達機制在此表現并不強烈，也欠缺協調性[28]。而胎盤組織的節律基因表達及其在妊娠期間的具體功能還不明朗，且其在不同物種之間的差異需要更深層次的研究，這將有利于揭示與妊娠相關的許多事件。意大利費拉拉大學進化生物學家Lunghi L等指出節律基因Per2、Dec1等在絨毛外人滋養層細胞參與母體血管重建過程中發揮著重要作用[29,30]，這些都有利于為胚胎組織提供有利的環境。Uchikawa M的研究具有相似觀點[31]。

4　節律基因與胚胎器官發育的關系

捷克科學院(Academy of Sciences of the Czech Republic, ASCR)一項研究顯示節律基因Per1、Per2和立早基因c-fos在Wistar大鼠子代早期視網膜發育及光感形成中作用特殊[32]。而美國休斯頓大學視光學院Fox DA研究指出妊娠期鉛暴露(Gestational lead exposure, GLE)將導致妊娠小鼠暗視視網膜電圖(Electroretinograms，ERG)呈現出超日節律改變，并將影響到子代[33]。

5　節律基因與分娩的關系

俄羅斯圣彼得堡國立大學Chernysheva MP教授等實驗揭示PER1蛋白表達與催產素釋放之間存在正反饋現象，PER1對于調節催產素與γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid，GABA)之間的平衡關系具有重要作用，借助Western-Blot，學者發現通過視黃醇代謝產物維甲酸相關孤核受體α(Retinoid acid receptor related orphan receptor α，RORα)的調節，妊娠雌鼠下丘腦視上核細胞胞漿中PER1呈現高表達，而胚胎細胞細胞核中PER1表達量增加明顯，且其胞漿中的催產素受體(Oxytocin receptor，OXTR)顯著增加，相反GABA的表達量顯著下降。從而人們推斷PER1促進內源性催產素及其受體的釋放，并調節抑制性介質GABA的分泌減少和活性降低可能是分娩發動的機制之一[34]。美國華盛頓大學分子細胞生物學家Ratajczak CK教授研究也顯示在人類和嚙齒類動物中，節律基因對于正常分娩具有重要作用。一項關于選擇性子宮基層Bmal1基因敲除小鼠和未敲除小鼠的對比研究顯示在分娩時間窗(妊娠第19天下午5點至19.5天上午9點)內對照組92%的雌性小鼠順利分娩，而基因敲除組僅有64%的雌性小鼠分娩。研究顯示Bmal1對于小鼠正常妊娠時間的記憶與維持具有重要作用，Bmal1基因的突變或缺失會導致延期妊娠或分娩失敗[35]。

6　節律基因與泌乳的關系

美國印第安納州普渡大學Casey T博士系統研究了節律基因對泌乳的影響[36]。其中一項研究顯示超重狀態所誘導的核心節律基因表達改變導致大鼠妊娠流產及死胎的比率增加，并導致母鼠泌乳減少[37]。該團隊另一項有關奶牛乳腺細胞系的體外研究實驗顯示外在刺激與節律基因的表達同步，諸如核心節律基因Bmal1受到催乳素的誘導。Clock/clock基因突變的雌性小鼠由于晝夜節律被打破，最終導致無法分泌充足的乳汁滿足幼仔成長的需要[38]。學者推測在從妊娠到分娩后環境及生理信號的變化包括光照時間調節著節律基因的表達，通過對奶牛的觀察研究發現干燥氣候和(或)泌乳期光照時間的長短影響著奶牛乳汁的多少。也許光暗周期對乳汁分泌的影響是間接的，而中樞節律基因接受光暗刺激信號并調控乳汁分泌是影響乳汁分泌的直接因素。這些中樞節律基因調節了乳腺部位外周節律基因的表達水平，從而導致了乳汁的分泌并可能調節乳汁的具體合成環節[39]。

7　節律基因與子代疾病的關系

法國國家科學研究院(French National Center for Scientific Research，CNRS)Mairesse J課題組對于一項關于治療抑郁癥的新藥阿戈美拉汀(Agomelatine，褪黑素類藥)的研究揭示妊娠期間的睡眠/覺醒周期障礙將導致子代的精神疾病。該組人員通過一項有關評估阿戈美拉汀對妊娠大鼠產前束縛應激(Prenatal restraint stress，PRS)反應晝夜節律調節的研究顯示，在妊娠的最后10天向孕鼠加以產前束縛應激，結果其子代成年后的慢波睡眠(Slow wave sleep，SWS)持續時間明顯縮短，而快速動眼睡眠(Rapid eye movement sleep，REMS) 持續時間明顯延長，并且晝夜循環的黑夜相到來之前活動變得頻繁，同時成年后大鼠海馬部位主反應基因c-Fos的轉錄水平明顯增加。所有的這些異常都可通過飲食中添加2000 ppm的阿戈美拉汀得到扭轉。而阿戈美拉汀的療效可被MT1/MT2型褪黑素受體抑制劑S22153大大消弱，而S22153可導致似PRS的睡眠紊亂。從而預示阿戈美拉汀在治療產褥期抑郁癥(Postpartum depression，PPD)方面的巨大前景[40]。美國密蘇里大學婦產科與婦女衛生系Schlitt JM等專家的實驗揭示孕期對母親的飲食限制不利于后代的發育與成長，將會導致諸如肥胖、心血管等疾病發生，而早孕期是影響后代的關鍵階段。研究發現隨意限制50%進食，將使妊娠(孕期11.5天)及非妊娠小鼠血漿中的瘦素表達水平顯著降低。但妊娠小鼠的內臟脂肪中瘦素前體物質明顯增多，而非妊娠小鼠皮下脂肪中的瘦素前體物質增加更為明顯。瘦素的分泌與聚集對時間及進食存在依賴性。當下午進食與取樣時，進食組與限制進食組血漿瘦素表達水平差異顯著，而對于早晨進食與取樣的小鼠，血漿瘦素水平并無明顯差異[41]。而Lavebratt C等的研究也同樣表明節律基因通過對下游基因的調節參與子代飲食習慣及肥胖的發生[42]。美國路易斯安那州彭寧頓生物醫學研究中心(Pennington Biomedical Research Center，PBRC)Sutton GM博士等研究發現對妊娠期間的C57BL/6J小鼠加以蛋白質限制，將導致妊娠小鼠節律系統紊亂，從而導致胎兒宮內發育遲緩(Intrauterine growth retardation，IUGR)，并可能導致子代糖尿病的出現[43]。

8　總結

縱觀國內外妊娠時間生物學研究成果，節律基因功能發揮伴隨妊娠活動始末是可以肯定的，但人類妊娠活動的節律特點依然缺乏系統的分析及梳理。作為臨床醫務工作者，我們整日面臨著病人的妊娠活動[21]，但我們細想分娩前后的生物節律是否存在差異？不同分娩方式對生物節律是否存在影響？衛生部時間生物學重點實驗室王正榮課題組曾對腦出血開顱病人的心率加以分析，結果術后7天內心率的近日節律消失，而后恢復，而節律恢復較慢的病員預后大多較差[52]。作為溫和應激的順產及較強應激的剖宮產，是否也將并同等程度導致體溫、脈搏、血壓等生理參數的近日節律紊亂？顯然這些日常工作中再常見不過的現象，卻需要我們借助臨床資料及分子生物學技術，探明其深層的機制及規律。

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Research progress of pregnancy chronobiology*

Fu Tian-ming1,2△, Shu Min-si1

(1.Longquanyi District of Chengdu Maternity and Child Health Care Hospital, Sichuan Chengdu 610100;2.Longquanyi District Prenatal Screening Center of Chengdu, Sichuan Chengdu 610100)

成都市衛生局青年基金(編號：2012008)；成都市龍泉驛區科技局社會發展基金(2013)；成都市龍泉驛區醫學會科學技術帶頭人培養對象專項基金(2016)

付天明，男，主治醫師，主要從事母胎醫學臨床研究，Email：chronoscience@163.com。

2016-8-2)