骨橋蛋白在妊娠及相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展

韋沁如　楊曉清

[摘? ?要]? ?骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是一種分泌型磷酸糖蛋白，廣泛分布在生殖系統(tǒng)等多種組織器官中。哺乳動物妊娠是一個復(fù)雜的生殖生理過程，來源于胚胎、母體子宮及宮外組織的多種物質(zhì)通過極其精密的協(xié)調(diào)，共同參與和維持子宮內(nèi)膜的重塑、分泌功能和胚胎發(fā)育。近年來越來越多的研究表明，骨橋蛋白在母胎識別、胚胎附植侵入和妊娠維持等妊娠過程中發(fā)揮重要作用。本文對OPN結(jié)構(gòu)和生理功能、OPN在妊娠過程中的作用、OPN與妊娠相關(guān)疾病的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為成功妊娠機(jī)制、妊娠相關(guān)疾病及治療方向的研究提供參考。

[關(guān)鍵詞]? ?骨橋蛋白；妊娠；妊娠相關(guān)疾病；胚胎著床；胎盤

[中圖分類號]? ?R714.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? ?B [DOI]? ?10.19767/j.cnki.32-1412.2023.04.005

骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是1985年由FRANZ?N等[1]從骨基質(zhì)中分離出的第一個細(xì)胞外基質(zhì)（extracelluar matrix，ECM）蛋白，作為細(xì)胞和骨中羥基磷灰石之間的橋梁[2]，在肺癌、乳腺癌、慢性肝病、慢性腎病、非黑色素瘤性皮膚癌等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[3]。OPN及其受體廣泛分布在人類等哺乳動物多個器官和組織，尤其廣泛存在于分泌期子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞、蛻膜細(xì)胞、孕早期細(xì)胞滋養(yǎng)層、絨毛膜滋養(yǎng)層細(xì)胞、絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞甚至整個胎盤中，并發(fā)揮重要生理功能[4-5]。

1? ?OPN結(jié)構(gòu)和生理功能

OPN是由分泌型磷蛋白1（secreted phosphoprotein 1，SPP1）基因編碼的分泌型磷酸化糖蛋白，屬于小整合素結(jié)合配體N-鏈接糖蛋白家族。人SPP1基因定位于4q1322.1[6]，由7個高保守外顯子及6個內(nèi)含子組成[7]。OPN分子是由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）結(jié)合域、絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）磷酸化位點、2個肝素結(jié)合位點、1個凝血酶切割位點（RSK）和鈣離子結(jié)合位點等組成的特殊保守區(qū)域[6]。OPN與特異性受體結(jié)合才能發(fā)揮調(diào)控作用，主要包括整合素和CD44家族。整合素是α、β亞基非共價連接而成的異二聚體跨膜粘附受體[8]，參與細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與ECM的信號通路。OPN通過RGD序列與細(xì)胞表面整合素αvβ1、αvβ3、αvβ5等結(jié)合，其中αvβ3是其主要受體，并以非RGD序列結(jié)合整合素α4β1和α9β1。CD44作為透明質(zhì)酸受體存在于細(xì)胞表面，OPN通過鈣結(jié)合位點和肝素結(jié)構(gòu)域與CD44結(jié)合[9]，激活細(xì)胞增殖、黏附、侵襲、遷移和纖維化等多種信號通路。對多物種子宮中OPN mRNA和蛋白表達(dá)研究表明，OPN在哺乳動物整個發(fā)情周期、妊娠早期和圍產(chǎn)期都有分布，在子宮和胎盤中具有多種生物學(xué)功能，與妊娠整個過程密切相關(guān)[4，10]。

2? ?OPN在妊娠過程中的作用

2.1? ?OPN與受精? ?研究發(fā)現(xiàn)，OPN在牛輸卵管上皮細(xì)胞、生殖道和精液中均有表達(dá)[11-12]。在豬體外受精系統(tǒng)中添加OPN，可顯著提高精子獲能、頂體反應(yīng)和體外胚胎分裂能力，提高獲能精子cAMP濃度[13]。體外研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠輸卵管液中添加OPN抗體，卵細(xì)胞對精子的吸附量降低，體外受精率、卵裂率和囊胚形成率均低于對照組[14]。

2.2? ?OPN與胚胎著床? ?胚胎著床是指激活狀態(tài)下的胚胎和容受狀態(tài)下的子宮內(nèi)膜之間共同作用并最終在子宮內(nèi)膜上著床的復(fù)雜過程，始于子宮內(nèi)膜腔上皮（endometrial lumenal epithelium，LE）和胚泡外部滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞（conceptus trophectoderm，Tr）的連接、附著和黏附。VON WOLFF等[15]采用免疫組化法檢測發(fā)現(xiàn)，OPN在人類分泌中晚期子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和早孕蛻膜基質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，而在增生期和分泌早期低表達(dá)。分泌晚期OPN分泌到宮腔，僅在子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，而基質(zhì)細(xì)胞不表達(dá)，對圍植入期母胎互作、胚胎著床及妊娠過程產(chǎn)生重要影響。KRAMER等[10]研究發(fā)現(xiàn)，OPN mRNA和蛋白定位于子宮內(nèi)膜腔上皮，但植入?yún)^(qū)域的增生期子宮內(nèi)膜腺上皮（endometrial glandular epithelium，GE）不會持續(xù)表達(dá)OPN mRNA和蛋白。OPN mRNA和蛋白也可定位于蛻膜的子宮自然殺傷細(xì)胞（uterine natural killer cells，uNK），以增加蛻膜內(nèi)血管生成，從而增加對胚胎/胎兒發(fā)育的營養(yǎng)支持。在著床區(qū)域OPN mRNA表達(dá)于子宮內(nèi)膜腔上皮，形成植入室及促進(jìn)囊胚的附著和侵襲，OPN蛋白定位于內(nèi)胚層，散在分布于滋養(yǎng)層細(xì)胞。該研究闡明OPN在體內(nèi)的定位，有助于深入了解其作用機(jī)制。

OPN定位于人類子宮內(nèi)膜分泌期，而在GE中不表達(dá)[9]，猜測正常周期性GE中OPN的表達(dá)受激素調(diào)控。雌激素可誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)OPN表達(dá)，從而促進(jìn)胚胎著床。取小鼠囊胚體外培養(yǎng)后與體內(nèi)相同天數(shù)相比，OPN mRNA表達(dá)下調(diào)，猜測雌激素對胚泡的調(diào)節(jié)作用有賴于子宮微環(huán)境中某些細(xì)胞因子[16]。TREMAINE等[17]采用免疫染色法檢測OPN在人類妊娠蛻膜中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)OPN mRNA在分泌早期開始表達(dá)，分泌中晚期表達(dá)水平達(dá)到高峰。單用雌激素抑制子宮內(nèi)膜OPN表達(dá)，而雌孕激素合用則增加OPN表達(dá)，提示胚胎成功著床依賴于雌孕激素的互相作用，且OPN與整合素表達(dá)時空方面存在同步性。BAZER等[18]研究驗證了上述結(jié)果，推測孕激素可能通過特異受體發(fā)揮調(diào)控作用。人類妊娠期子宮內(nèi)膜孕激素受體（progesterone receptor，PR）有PR-A和PR-B兩種。AZEEZ等[19]發(fā)現(xiàn)在分泌早期子宮內(nèi)膜PR-A和PR-B亞型共同表達(dá)，分泌中期PR-A消失，PR-B持續(xù)存在。孕激素處理過的細(xì)胞轉(zhuǎn)染PR-A或PR-B，轉(zhuǎn)染PR-B的細(xì)胞OPN表達(dá)增加，而轉(zhuǎn)染PR-A的細(xì)胞無OPN表達(dá)[20]，推測子宮內(nèi)膜中PR-B調(diào)控OPN蛋白表達(dá)。大多數(shù)學(xué)者提出在OPN基因5′側(cè)翼序列中有孕激素調(diào)控元件（progesterone regulatory element，PRE），推測孕激素可能通過其特異性核受體調(diào)控OPN基因轉(zhuǎn)錄[21]，但矛盾的是GE分泌中期PR表達(dá)下調(diào)[20]，推測可能與子宮內(nèi)膜腺體分泌功能相關(guān)。

OPN對胚胎著床時子宮內(nèi)膜容受性的建立與保持具有至關(guān)重要的作用。子宮內(nèi)膜只允許胚胎著床于“窗口期”，在人類為月經(jīng)周期第20～24日。研究表明，在人、兔、豬和羊等哺乳動物中，子宮內(nèi)膜植入“窗口期”O(jiān)PN表達(dá)顯著增加[4]。SEO等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在胚胎著床期內(nèi)膜種植窗中，OPN與內(nèi)膜容受性標(biāo)志蛋白αvβ3受體通過特征性保守RGD序列識別后，αvβ3特異性表達(dá)于“窗口期”的胞飲突，于胚胎及子宮內(nèi)膜間發(fā)揮介導(dǎo)與黏附功能[21]。在胚泡著床過程中，OPN與其他因子相互作用可促進(jìn)其蛋白表達(dá)。KUWABARA等[22]發(fā)現(xiàn)人絨毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，HCG）通過表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）受體信號通路提高促性腺激素（pregnant mare serum gonadotropin，PMSG）表達(dá)，從而促進(jìn)小鼠卵巢顆粒細(xì)胞中OPN表達(dá)，并增加黃體早期孕激素的合成和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達(dá)。顧方樂等[23]通過BeWo細(xì)胞與RL95-2細(xì)胞共培養(yǎng)體外模型，證實HCG可提高αvβ3及OPN在胚胎體外著床過程中滋養(yǎng)層細(xì)胞表面的表達(dá)水平。

2.3? ?OPN與子宮內(nèi)膜蛻膜化及內(nèi)膜容受性? ?蛻膜化是指胚胎植入時Tr侵襲入LE，子宮基質(zhì)細(xì)胞大量增殖分化為蛻膜細(xì)胞的過程，對于妊娠建立和維持至關(guān)重要。子宮內(nèi)膜蛻膜樣變僅見于胚胎呈侵入性種植的物種中，其中一個基本功能就是使入侵的絨毛與內(nèi)膜固定，WATERHOUSE等[24]最先報道OPN是蛻膜化的基因標(biāo)志，在蛻膜化間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)明顯增加。APPARAO等[21]提出妊娠期細(xì)胞外基質(zhì)如OPN和整合素表達(dá)上調(diào)，對內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞向蛻膜增生、分化至關(guān)重要。然而在羊體外研究中發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)胞外基質(zhì)極度缺乏的妊娠期子宮中OPN表達(dá)亦增加[25]，提示OPN并非全部分泌到腺腔或基質(zhì)細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)也有OPN表達(dá)。胞內(nèi)OPN的作用可能主要是形成OPN-CD44-透明質(zhì)酸酶復(fù)合體，激活巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)胚胎成纖維細(xì)胞入侵[26]。

OPN在基質(zhì)蛻膜化進(jìn)程中逐漸上調(diào)，可作為評價子宮內(nèi)膜容受性的良好指標(biāo)。WANG等[27]驗證OPN表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)蛻膜化標(biāo)志物催乳素（prolactin，PRL）與胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-1（insulin-like growth factor-binding protein，IGEBP-1）的表達(dá)，并促進(jìn)VEGF家族基因的表達(dá)。相反，體外抑制OPN表達(dá)會抑制人子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞的蛻膜化和血管生成過程。梅憶媛等[28]采用雌孕激素處理小鼠子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)蛻膜化，結(jié)果表明OPN促進(jìn)子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞蛻膜化過程，參與妊娠維持。

2.4? ?OPN與胎盤形成? ?滋養(yǎng)細(xì)胞黏附在子宮內(nèi)膜上，增殖分化形成絨毛滋養(yǎng)細(xì)胞（villous trophoblast，VTs）和絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞（extravillous trophoblast，EVTs），在母胎接觸面發(fā)揮錨定作用。VT和EVT高表達(dá)OPN蛋白，有利于滋養(yǎng)細(xì)胞侵入子宮內(nèi)膜及子宮螺旋動脈，促進(jìn)組織重塑和胎盤形成，是影響妊娠成功與否的主要因素之一。在早孕期蛻膜組織中OPN表達(dá)量最高，推測此時OPN作用于胚胎植入中的滋養(yǎng)外胚層，促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲，在妊娠中晚期胎盤內(nèi)VT及蛻膜均有OPN表達(dá)，但在蛻膜組織及絨毛滋養(yǎng)層胞質(zhì)中低表達(dá)，在胎盤血竇內(nèi)高表達(dá)[27]。

BRIESE等[29]研究發(fā)現(xiàn)，OPN在所有胎盤組織EVT中高表達(dá)，將I型膜蛋白受體癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞粘附分子1（carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule 1，CEACAM1）轉(zhuǎn)染至EVT中，可增加OPN表達(dá)，增強滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲能力，類似于惡性腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移過程。BERNEAU等[5]運用人子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞與小鼠胚泡共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)人子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞系中OPN至少有9種不同的分子量形式，并證實OPN通過向滋養(yǎng)外胚層發(fā)出信號調(diào)節(jié)植入時胚胎侵襲性，且具有限制胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞過度侵蝕、下調(diào)母體抗胎兒免疫應(yīng)答等作用，有利于胚胎的發(fā)育與成熟，提示OPN對母胎界面微環(huán)境有調(diào)控作用。WING等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在豬胎盤血管附近ECM中OPN mRNA和蛋白沉積，體外實驗發(fā)現(xiàn)OPN通過與αv整合素結(jié)合募集豬內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPC）摻入人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)胎盤血管生成。

2.5? ?OPN與母胎免疫? ?OPN曾被稱為早期T淋巴細(xì)胞活化因子1（Eta-1），是細(xì)胞免疫應(yīng)答中最主要的細(xì)胞因子[31]。OPN分布于CD8+/CD4+顆粒狀腺體細(xì)胞內(nèi)，組織損傷后受單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)，促進(jìn)腺體細(xì)胞合成免疫球蛋白[32]。此外，OPN也能活化細(xì)胞內(nèi)通路，調(diào)控免疫系統(tǒng)中的基因表達(dá)，OPN表達(dá)水平升高可刺激IgG和IgM的產(chǎn)生[33]。

妊娠物對于母體等同于半同種異體移植物，受遺傳、激素及營養(yǎng)等多種因素影響，妊娠期免疫系統(tǒng)處于不斷變化中，機(jī)體產(chǎn)生一系列反應(yīng)，其中包括抗原抗體復(fù)合物形成及其與宿主間相互識別和應(yīng)答機(jī)制的改變。保持母胎間特殊免疫平衡，是保障妊娠順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。JOHNSON等[34]在1999年首次報道在綿羊發(fā)情周期和妊娠早期緊鄰LE的基質(zhì)底層子宮內(nèi)膜散在分布一小群細(xì)胞，這些細(xì)胞表達(dá)的OPN與GE不同，不受外源性孕激素調(diào)控。免疫染色顯示這些OPN蛋白可能由CD8+介導(dǎo)的CD172a+巨噬細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞或自然殺傷細(xì)胞合成[10]，但確切機(jī)制尚未明確。由于巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞及自然殺傷細(xì)胞對母胎免疫耐受有重要影響，推測OPN具有下調(diào)母體抗胎兒免疫應(yīng)答和調(diào)節(jié)母胎免疫識別等作用。JOHNSON等[23]研究發(fā)現(xiàn)在胎盤和子宮內(nèi)膜免疫細(xì)胞亞群中存在OPN mRNA和蛋白。人中晚期子宮內(nèi)膜CD45+淋巴細(xì)胞及散在子宮基質(zhì)細(xì)胞也可分離出OPN mRNA，提示OPN起源于免疫系統(tǒng)[35]。大量研究顯示，免疫反應(yīng)型OPN在胎盤母胎界面上持續(xù)表達(dá)貫穿整個妊娠過程。

研究發(fā)現(xiàn)，胚胎植入?yún)^(qū)域存在大量uNK細(xì)胞，且與侵入的EVT緊密接觸，表明uNK細(xì)胞在調(diào)節(jié)母體容受半同種異體基因-胚泡方面可能具有重要作用[36]。uNK細(xì)胞作為NK細(xì)胞系中具有特殊功能的亞群，其表面表達(dá)重要黏附因子CD44，OPN作為CD44的主要配體，可能與表達(dá)CD44的淋巴細(xì)胞的運動相關(guān)。妊娠早期子宮蛻膜中淋巴細(xì)胞以CD56brightCD16-uNK細(xì)胞為主，妊娠早期淋巴細(xì)胞表面CD44表達(dá)下調(diào)，可能與保持uNK細(xì)胞低殺傷滋養(yǎng)細(xì)胞狀態(tài)相關(guān)，也可能與保持母胎界面免疫耐受狀態(tài)相關(guān)。在人妊娠早期5～9周時，絨毛細(xì)胞滋養(yǎng)層及蛻膜組織內(nèi)OPN呈強陽性反應(yīng)，而合體滋養(yǎng)細(xì)胞為陰性或弱陽性反應(yīng)，提示OPN可能參與正常妊娠早期uNK細(xì)胞的聚集過程[36]。KLEMENT等[37]研究發(fā)現(xiàn)，滋養(yǎng)細(xì)胞及多種腫瘤細(xì)胞可通過OPN選擇性躲避免疫監(jiān)視，OPN可抑制NK細(xì)胞的殺傷活性。OPN對NK細(xì)胞的調(diào)控是否與同種免疫抑制及胚胎免疫耐受相關(guān)？OPN通過何種機(jī)制促進(jìn)胚胎著床？這些問題有待于進(jìn)一步研究。

3? ?OPN與妊娠相關(guān)疾病

3.1? ?先兆子癇? ?先兆子癇發(fā)生機(jī)理至今仍未完全闡明，滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲性減弱、母胎界面免疫紊亂及氧化應(yīng)激等因素可能引起先兆子癇。研究顯示，缺氧處理的人絨毛膜滋養(yǎng)層細(xì)胞HTR-8/SVneo培養(yǎng)基中OPN含量明顯升高，對平滑肌細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)的侵襲性增加，其機(jī)制是OPN通過靶向αvβ3促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力[38]。

3.2? ?葡萄胎? ?葡萄胎作為妊娠滋養(yǎng)細(xì)胞腫瘤，表現(xiàn)為胚胎外層滋養(yǎng)細(xì)胞增生，絨毛水腫變性，近年來發(fā)病率呈增高趨勢。OPN在具有合體滋養(yǎng)細(xì)胞層位置的正常胎盤母胎界面上表達(dá)，推測葡萄胎很可能與OPN的異常表達(dá)有關(guān)。國外文獻(xiàn)報道，葡萄胎組織OPN表達(dá)量顯著低于正常妊娠胎盤組織[39]，具體機(jī)理尚不清楚，可能OPN與CEACAM1、αvβ3作為功能復(fù)合物共同參與滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲[29]。此外，自然流產(chǎn)[40]、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)[41]等多種妊娠相關(guān)疾病的發(fā)病可能與OPN降低有一定關(guān)系。

綜上所述，骨橋蛋白參與女性生理病理妊娠中的受精、胚胎著床、子宮內(nèi)膜蛻膜化、子宮內(nèi)膜容受性建立、胎盤形成、母胎免疫平衡的調(diào)節(jié)等幾乎整個妊娠過程。OPN受體種類繁多，分子調(diào)控及其互相作用機(jī)制復(fù)雜，需要對OPN如何調(diào)控子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖和（或）凋亡，在生理、病理妊娠中信號通路進(jìn)行深入研究。

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[收稿日期] 2022-09-18

（本文編輯? ?繆宏建）