邊小慧 劉天楠 段子博 張可心 林曉華

離子通道是生物膜上的一個蛋白質(zhì)孔，它們是跨膜蛋白，可以使離子流過細(xì)胞或細(xì)胞膜。它們允許離子通過，然后誘導(dǎo)膜電位、離子濃度和PH的變化，影響細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)中的第二信使信號。在調(diào)節(jié)上皮離子轉(zhuǎn)運(yùn)、液體運(yùn)輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生理過程中發(fā)揮重要作用。

子宮內(nèi)膜細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一些離子通道的表達(dá)。在植入過程中參與調(diào)節(jié)子宮腔液的分泌以及胚胎與子宮內(nèi)膜之間的“對話”[1]。目前，子宮內(nèi)膜或子宮內(nèi)膜細(xì)胞中有14多種離子通道，包括囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)劑(CFTR)，上皮鈉離子通道(ENaC)和各種鈣、鉀離子通道。各種離子通道在子宮內(nèi)膜上皮和基質(zhì)層被認(rèn)為與子宮內(nèi)膜接受和胚胎植入密切相關(guān)[2]。其相關(guān)機(jī)制可能是，它們參與子宮腔液量的調(diào)節(jié)和蛻膜化，并表達(dá)與植入有關(guān)的基因[3]。另外，有研究報道，離子通道的不正常表達(dá)會破壞子宮內(nèi)膜的接受能力，這與植入失敗有關(guān)[1]。

一、囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)

囊性纖維化跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)器是一種cAMP激活的Cl-通道，CFTR介導(dǎo)Cl-的流出并將水驅(qū)入內(nèi)腔，這對于分泌上皮液至關(guān)重要。它具有調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞(EECs)凋亡活性的作用，并與上皮鈉離子通道(ENaC)相互作用，這被認(rèn)為是調(diào)節(jié)子宮液吸收和分泌的主要機(jī)制。雖然已知EECs凋亡發(fā)生在蛻膜化植入之前，但過度凋亡可能是有害的，并與妊娠失敗有關(guān)。

在植入過程中，CFTR的N調(diào)節(jié)導(dǎo)致最大限度的的液體吸收和最小的液體分泌，導(dǎo)致子宮液減少。植入期間，由于細(xì)菌感染或激素紊亂，CFTR異常上調(diào)導(dǎo)致滲出物增多或EECs凋亡增加，從而導(dǎo)致植入失敗。胚胎著床早期，子宮CFTR水平下降。CFTR的下調(diào)導(dǎo)致液體分泌減少和最大吸收，從而減少著床所需的子宮液量并抑制ENaC介導(dǎo)的子宮內(nèi)膜吸收，幫助胚胎植入。總之，為了確保成功，必須在植入過程中降低CFTR。

二、上皮鈉離子通道

上皮鈉離子通道ENaC也稱氨基酰敏感性鈉通道(ASSC)或鈉通道非神經(jīng)元(SCNN1)，由a、b和g亞基(a-ENaC、b-ENaC和g-ENaC)組成。ENaC在上皮液體吸收中起著重要作用，尤其是在肺和腎臟中。在子宮內(nèi)膜中，可以看到氨基酰敏感的鈉吸收功能。免疫組織學(xué)研究表明，a-ENaC在人子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞壁膜中表達(dá)。通過鑒定子宮內(nèi)膜Na+/K+-ATP酶活性，通常認(rèn)為，就像在肺和腎臟中一樣，子宮腔Na+被EECS通過頂部的ENaC吸收，然后被基底外側(cè)Na+/K+-ATP酶吸收。酶被運(yùn)輸?shù)窖褐?。這會導(dǎo)致整個子宮內(nèi)膜上皮的Na+梯度，從而提供驅(qū)動力將水從子宮腔吸收到血液中。

1.ENaC與蛻膜化：蛻膜化是卵巢激素引起的。子宮重構(gòu)/分化是胚胎著床的必要條件。子宮內(nèi)膜是一種高度再生的組織，在為胚胎植入做準(zhǔn)備的增殖、分化、分解和修復(fù)的重復(fù)周期中經(jīng)歷了廣泛的重塑。子宮內(nèi)膜間質(zhì)由一組額外的子宮內(nèi)膜細(xì)胞組成，這些細(xì)胞將上皮細(xì)胞群與子宮肌層分開，其厚度在生殖激素、雌激素和孕酮的影響下發(fā)生變化。在排卵前和卵泡期的月經(jīng)周期中，雌激素可引起子宮內(nèi)膜增生和增厚。排卵后，黃體雌激素刺激子宮內(nèi)膜孕酮分化。當(dāng)子宮內(nèi)膜準(zhǔn)備好接受合格胚胎時，它們對高孕酮水平的反應(yīng)稱為蛻膜化。

子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞(ESCs)的增殖分化為分泌生長因子的大而圓的蛻膜細(xì)胞，即所謂的蛻膜化，對于成功的植入和妊娠是必需的。蛻膜異?？蓪?dǎo)致早產(chǎn)和胎兒死亡[4]。蛻膜化是由子宮內(nèi)膜活檢等宮內(nèi)機(jī)械刺激引起的，受激素調(diào)節(jié)，因?yàn)閷τ谌祟悂碚f，蛻膜化出現(xiàn)在正常月經(jīng)周期的黃體期[5]。此外，蛻膜化也受到胚泡的影響，胚泡啟動蛻膜的形成。當(dāng)子宮內(nèi)膜上皮被破壞時，蛻膜被排除在外。在正常著床初期，囊胚附著在子宮內(nèi)膜上皮上，促進(jìn)蛻膜中物理信號的形成。此外，侵入性囊胚釋放出不同類型的卵子，這是成功著床和蛻膜形成所必需的。同時，一些上皮離子通道對機(jī)械力敏感或被蛋白酶介導(dǎo)的切割激活，這表明子宮內(nèi)膜上皮中的離子通道對囊胚來源的因子做出反應(yīng)，因此在調(diào)節(jié)蛻膜形成中發(fā)揮作用。

ENaC在將信號從植入的胚胎轉(zhuǎn)化為下游細(xì)胞反應(yīng)，從而導(dǎo)致基質(zhì)蛻膜化中起關(guān)鍵作用。在胚胎植入過程中可見ENaC的高表達(dá)水平，其在子宮液體吸收和蛻膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用表明，胚胎植入需要ENaC。

ENaC是調(diào)節(jié)子宮腔液(ULF)分泌和吸收的主要調(diào)節(jié)劑，子宮腔液體對于人體植入具有重要作用，植入期間清除URF會導(dǎo)致子宮閉合，從而促進(jìn)胚胎和子宮內(nèi)膜上皮之間的物理相互作用，這是人類植入所必需的，因?yàn)樗梢允古咛ヅc腔上皮建立并保持接觸。

簡言之，ENaC參與子宮液的吸收，調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性，促進(jìn)蛻膜形成，促進(jìn)胚胎著床。

三、鈣離子通道

長期以來，細(xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)對于植入是必需的。通過Ca2+通道流入的Ca2+基本上有助于Ca2+的動員。Ca2+參與了與植入相關(guān)的各種過程，包括調(diào)節(jié)胚泡-子宮內(nèi)膜黏附、肝素結(jié)合EGF樣生長因子(HB-EGF)信號、上皮緊密連接、蛋白酶活性、上皮運(yùn)輸和子宮內(nèi)膜。此外，有報道鈣結(jié)合蛋白CABP-9K、CABP-28K和S100P可調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性[6]。鈣通道參與蛻膜形成，可能有助于胚胎的關(guān)鍵功能[7]。鈣是包括受精、蛻膜化和著床在內(nèi)的各種重要事件的關(guān)鍵因素。子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞是與移植胚胎接觸的第一個細(xì)胞，對子宮內(nèi)膜容受性起重要作用。下層基質(zhì)將其蛻膜化并促進(jìn)母胎界面，從子宮腔進(jìn)入蛻膜區(qū)的Ca2+通量明顯大于非蛻膜區(qū)，因此，Ca2+通道參與蛻膜化。

Ca2+是生物體必不可少的重要陽離子，在許多細(xì)胞過程中(包括生殖)中起著第2信使的作用。色氨酸通道被認(rèn)為是重要的細(xì)胞感受器，它們在人子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中的功能表達(dá)使其成為蛻膜化和胚胎植入過程中介導(dǎo)細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的良好候選者。Ca2+參與多種細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和細(xì)胞黏附的調(diào)節(jié),是胚胎著床過程中子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化和基質(zhì)細(xì)胞的蛻膜化所必需的。

1.VDCC離子通道：VDCC離子通道是由去極化膜電壓激活的一組Ca2+通道，根據(jù)其激活和機(jī)制可分為不同類型。L型VDCC介導(dǎo)相對持續(xù)的Ca2+內(nèi)流，并在子宮內(nèi)膜上皮中具有功能活性。ENaC激活的L型VDCC引起膜去極化，ENaC可激活CREB和Cox-2,VDCC誘導(dǎo)Ca2+內(nèi)流導(dǎo)致EECS中CREB磷酸化、Cox-2表達(dá)上調(diào)和PGE2釋放，導(dǎo)致共培養(yǎng)基質(zhì)細(xì)胞蛻膜化[8]。因此，L型VDCC是ENaC參與蛻膜基質(zhì)形成的信號通路的關(guān)鍵，參與蛻膜化和著床。

2.TRP離子通道:TRP離子通道是非電壓依賴性Ca2+滲透性陽離子通道的一個超家族，據(jù)報道在子宮內(nèi)膜也有表達(dá)[9]。該超家族中的TRP規(guī)范(TRPC)家族被認(rèn)為是細(xì)胞內(nèi)Ca2+儲存耗盡引起的Ca2+內(nèi)流的分子實(shí)體，即所謂的“儲存操作的Ca2+內(nèi)流”(SOC)。E2誘導(dǎo)的瞬時Ca2+影響細(xì)胞內(nèi)Ca2+儲存的減少，并顯著增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+儲存的減少，這與色氨酸通道參與子宮內(nèi)膜自分泌細(xì)胞的調(diào)節(jié)有關(guān)[10]。

3.大電導(dǎo)鈣激活鉀通道:大電導(dǎo)鈣激活鉀通道(BKCa)可通過改變子宮內(nèi)膜WOI因子影響胚胎著床，其機(jī)制包括膜電位調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)和子宮內(nèi)膜細(xì)胞NF-κB活化。BKCa的激活引起膜超極化，增強(qiáng)了Ca2+內(nèi)流的驅(qū)動力，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高，從而激活了細(xì)胞內(nèi)Ca2+依賴過程[11]。當(dāng)IbTX阻斷BKCa或下調(diào)BKCa時，ATP或E2誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+瞬變明顯減少。另一方面，子宮內(nèi)膜細(xì)胞膜電位的降低可改變某些膜電位依賴的過程，類似于某些神經(jīng)元的釋放遞質(zhì)[12]。

在人類EEC中發(fā)現(xiàn)了BKCa，與月經(jīng)周期的增殖期比較，分泌中期的表達(dá)水平更高[13]。值得注意的是，從在分泌中期接受體外受精(IVF)的女性收集的子宮內(nèi)膜樣本可見，與成功妊娠的婦女比較，失敗妊娠的女性的BKCa酶蛋白水平較低?？傊珺KCa在激活膜中超極化并且在子宮內(nèi)膜細(xì)胞中表達(dá)。綜上所述，細(xì)胞內(nèi)Ca2+在植入過程中起重要作用。它參與胚胎著床和調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性。

四、鉀離子通道

子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞存在鉀離子(K+)通道，且K+通道參與子宮電解質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。K+通道通過調(diào)節(jié)EECS中的膜電位和VDCC導(dǎo)致蛻膜化。蛻膜化始于ESCs的增殖。K+通道調(diào)節(jié)胚胎著床前或著床期間子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞的凋亡過程。此外，在小鼠、大鼠和倉鼠中，植入胚胎周圍的腔上皮細(xì)胞在植入前或植入期間也發(fā)生凋亡[14]。細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡是胚胎著床成功的關(guān)鍵，因?yàn)榈蛲鏊降脑黾优c人類妊娠失敗有關(guān)。

K+離子通道在決定細(xì)胞膜電位方面起關(guān)鍵作用，它可以直接介導(dǎo)鈣離子信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，改變膜電位，并影響細(xì)胞增殖和分化。許多細(xì)胞表達(dá)鈣離子激活鉀通道(KCa)，其重要功能是改變鉀離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，并最終改變膜電位。此外上皮K+通道與其他上皮離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白/通道協(xié)同工作，并在氣道和腎臟的上皮液轉(zhuǎn)運(yùn)中起重要作用，調(diào)節(jié)胚胎植入前或植入過程中的凋亡過程[15]。

在胚胎植入前期, cAMP激活的氯離子通道和上皮鈉離子通道之間相互作用,Na+吸收和Cl-分泌取決于基底側(cè)K+通道的活性。子宮腔液的動態(tài)減少使子宮腔隙減小, 有助于胚胎緊密附著在內(nèi)膜上皮[16]。胚胎植入是一個侵入性的漸進(jìn)過程，K+通道參與胚胎著床過程?？傊?，K+通道參與胚胎植入過程中細(xì)胞增殖、凋亡和細(xì)胞膜電位的調(diào)節(jié)。

五、水通道蛋白3

水通道蛋白3(AQP3)受雌激素(E2)和孕激素(P4)調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞上皮-間充轉(zhuǎn)化(EMT)。雌孕激素調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性。AQP3調(diào)控EMT相關(guān)因子的表達(dá)，影響肌動蛋白細(xì)胞骨架重組，促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲。

人類中子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞(EECS)的分化是通過改變卵巢類固醇水平來調(diào)節(jié)整個月經(jīng)周期。在月經(jīng)周期中，子宮內(nèi)膜首先進(jìn)入增殖期，然后進(jìn)入分泌期，AQP3在子宮內(nèi)膜分泌中后期的表達(dá)明顯高于其他時期。在這個階段，子宮內(nèi)膜開始接受胚胎。在胚胎發(fā)育過程中，為了給胚胎穿透創(chuàng)造空間，胚胎內(nèi)皮細(xì)胞需要凋亡并遷出植入部位。在胚胎侵襲過程中，EEC的運(yùn)動可以重建子宮內(nèi)膜上皮切片。然后胚胎被上皮細(xì)胞覆蓋，EEC屏障得以恢復(fù)。EEC運(yùn)動的上調(diào)是由卵巢類固醇激素和植入介導(dǎo)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)誘導(dǎo)的。此外，宮內(nèi)環(huán)能釋放銅離子，影響子宮內(nèi)膜接受性。銅離子可抑制AQP3的功能，提示IUR可能通過下調(diào)AQP3的表達(dá)而影響EEC的運(yùn)動。

在RL95-2(高接受性)細(xì)胞中AQP3的表達(dá)高于HEC-1A(低接受性)細(xì)胞，而HEC-1A通常用于研究子宮內(nèi)膜容受性[17]。E2和P4上調(diào)RL95-2細(xì)胞和HEC-1A細(xì)胞AQP3的表達(dá)。總之，AQP3在子宮內(nèi)膜容受性中發(fā)揮重要作用，可作為體外種植床窗的標(biāo)志物，其異常導(dǎo)致反復(fù)植入失敗和其他子宮內(nèi)膜接受缺陷。

六、血清糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)激酶 (SGK1)

SGK1作為一種廣泛表達(dá)且高度保守的絲氨酸-蘇氨酸激酶，已成為許多生理過程的匯聚節(jié)點(diǎn)，是胚胎植入的基礎(chǔ)。SGK1被認(rèn)為是不孕不育Na+通道的調(diào)節(jié)因子，其屬于cAMP依賴性蛋白激酶，在整個生殖軸和妊娠維持上發(fā)揮關(guān)鍵作用[18]。它通過調(diào)節(jié)ENaC的正確表達(dá)和活性，調(diào)節(jié)植入囊胚和母體子宮內(nèi)膜之間的初始相互作用，包括平衡腔液，轉(zhuǎn)換胎母信號，調(diào)節(jié)著床相關(guān)基因的表達(dá)以及促進(jìn)蛻膜基質(zhì)細(xì)胞的分化和存活。SGK1參與胚胎植入，植入的起始是囊胚附著于子宮內(nèi)膜上皮。接近囊胚的獲得主要是由卵巢雌激素和孕酮(P4)介導(dǎo)的，這兩種激素對于所有哺乳動物的妊娠開始和早期生存都是必需的[19]。

SGK1有助于植入前宮內(nèi)液體(ULF)的立即再吸收，并有助于固定著床所必需的囊胚，SGK1可增加人氣道上皮細(xì)胞中CFTR的豐度[20]。因此，SGK1活性的降低會下調(diào)CFTR，有助于降低圍著床期ULF分泌和著床所需的最大UF吸收。SGK1參與多種細(xì)胞Na+/K+-ATP酶的活性，宮腔上皮內(nèi)SGK1的短暫降低通過平衡CFTR、ENaC和Na+/K+-ATP酶的活性促進(jìn)胚泡附著，從而在子宮內(nèi)膜接受性窗口達(dá)到適當(dāng)?shù)囊后w吸收和宮腔關(guān)閉 。一些實(shí)驗(yàn)表明在早期流產(chǎn)的婦女的子宮內(nèi)膜上皮和蛻膜中，CFTR低表達(dá)，ENaC的高表達(dá)[21]。因此，CFTR和ENaC在子宮中的共表達(dá)對胚胎植入具有重要意義。簡而言之，SGK1 在生殖事件中起重要作用。

七、展 望

綜上所述，子宮內(nèi)膜容受性與多種離子通道相互影響，且多種離子通道相互作用。近年來，在子宮內(nèi)膜中發(fā)現(xiàn)了許多離子通道，雖然這些離子通道在子宮內(nèi)膜中的功能作用還遠(yuǎn)未被了解，但其中一些離子通道在胚胎著床過程中扮演關(guān)鍵角色。Ca2+通道受到來自于胚胎植入的卵巢激素或因子的嚴(yán)格調(diào)控，在調(diào)控囊胚-囊腫黏附到子宮內(nèi)膜中發(fā)揮作用。通過CFTR和ENaC在著床過程中的差異表達(dá)和定位，以及K+通道和其他轉(zhuǎn)運(yùn)體，使子宮腔液減少，在著床前獲得最大液體吸收，從而在著床前將胚胎固定在原位。

AQP3作為子宮內(nèi)膜接受標(biāo)志物，與其他離子通道之間相互作用，負(fù)責(zé)子宮腔水分子的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)著床期間子宮腔液量，并在著床窗口期高表達(dá),對胚胎著床起正向調(diào)控作用，促進(jìn)子宮鎖的形成，通過影響子宮內(nèi)膜細(xì)胞的侵襲和遷移促進(jìn)胚胎著床的順利進(jìn)行。SGK1在受體窗口期間的下調(diào)促進(jìn)了胚胎著床，兩種相關(guān)的絲氨酸/蘇氨酸激酶和SGK1的平衡活性至關(guān)重要地控制著植入過程，其可以用于生殖醫(yī)學(xué)，由于SGK1磷酸化增加，ENaC激活，可以用于避孕目的。

隨著科技進(jìn)步和研究深入，將進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)離子通道對子宮內(nèi)膜容受性的作用和其在整個著床過程中的作用，更好地指導(dǎo)臨床實(shí)踐，為一些疾病的發(fā)病機(jī)制提供見解，為植入失敗的診斷和治療提供新的目標(biāo)，探索一些離子通道作為診斷和治療不孕不育或相關(guān)疾病的目標(biāo)的潛力以及新型避孕藥的應(yīng)用。