脂联素在猪妊娠早期调节子宫内膜前列腺素的生成：一项体外研究

《Animal - Open Space》：Adiponectin modulates endometrial prostaglandin production during early pregnancy in pigs: An in vitro study

本研究探讨脂肪细胞因子ADPN在猪围植入期对前列腺素（PGE2和PGF2α）分泌及凋亡调控的影响，并分析胰岛素（INS）的交互作用。通过体外培养不同妊娠阶段（10-28天）及动情周期（10-12天）的子宫内膜组织，发现ADPN在植入期和胎盘形成期（15-28天）通过上调COX-2和mPGES-1增强PG合成，而早期阶段（10-13天）则抑制COX-2表达。INS与ADPN存在阶段特异性交互作用，ADPN表现出抗凋亡特性但高浓度增加Fas水平。结论证实ADPN通过调节PG合成酶及凋亡相关蛋白参与猪子宫内膜重塑，支持早期妊娠维持。

　　

Marta Kiezun|Kamil Dobrzyn|Tadeusz Kaminski|Nina Smolinska

波兰奥尔什丁瓦尔米亚-马祖里大学生物与生物技术学院动物解剖学与生理学系

摘要

猪的着床前期对于妊娠的建立至关重要，这一过程受到代谢和激素信号的严格调控。我们假设脂联素（ADPN）——一种参与能量稳态和胰岛素敏感性的脂肪因子——能够以妊娠阶段依赖的方式调节子宫内膜前列腺素（PG）E₂和F_2α的分泌以及凋亡因子的表达。此外，我们还探讨了ADPN与胰岛素（INS）在这些过程中的潜在相互作用。我们将妊娠第10–11天、12–13天、15–16天和27–28天的母猪以及发情周期第10–12天的子宫内膜组织培养在含有ADPN（1或10 μg/mL）和/或INS（10 ng/mL）的培养基中。通过ELISA检测培养基中的PG浓度和组织匀浆液中的凋亡标志物。利用qPCR和Western blot方法分别分析了PG合成酶（COX-2、mPGES-1、AKR1C3和CBR1）的基因和蛋白质表达。ADPN以妊娠阶段依赖的方式调节PG的分泌，在着床和胎盘形成期间（第15–28天）促进PGE₂和PGF_2α的产生，这可能是通过上调COX-2和/或mPGES-1实现的。在早期妊娠阶段，ADPN降低了COX-2的表达，但增加了其他酶的水平，且未显著影响PG的产量。INS以特定妊娠阶段的方式修改了ADPN的作用，表明这两种激素之间存在复杂的激素相互作用。总体而言，ADPN具有抗凋亡特性，尽管在高浓度下会增加Fas的水平。综上所述，ADPN以妊娠阶段依赖的方式调节猪子宫内膜中的PG合成和凋亡信号传导，支持其在子宫内膜重塑、胚胎着床和早期妊娠维持中的作用。

引言

着床前期是妊娠的关键阶段。成功的母体妊娠识别和适当的胚胎着床对良好的生殖结果至关重要。许多因素，如激素、细胞因子、生长因子和各种能量传感器，严格调控着这种胚胎-母体之间的相互作用（Dupont等，2018；Galic等，2010；Mlyczyńska等，2023）。在这些调节因子中，脂肪因子（如瘦素、抵抗素、chemerin和visfatin）主要由白色脂肪组织分泌，已知它们会影响能量代谢、免疫反应和生殖功能（Dupont等，2018；Galic等，2010；Galv?o等，2014；Gudelska等，2022；Gudelska等，2025；Mlyczyńska等，2023；Orzechowska等，2022b；Ramirez等，2017）。这些来自脂肪组织的能量传感器被认为能够根据代谢状态调节雌性的生殖能力，并可能参与胚胎-母体间的通讯（Dupont等，2018；Jafari-Gharabaghlou等，2021）。

脂联素（ADPN）属于这一类脂肪因子，是一种30 kDa的蛋白质，由N端的胶原样结构和C端的球状结构组成，可以形成三聚体、六聚体和高分子量多聚体。其多聚体结构影响了其在不同组织中的生物活性（Kadowaki等，2006）。ADPN通过两种特定的七跨膜受体发挥作用：AdipoR1优先结合球状异构体并激活腺苷单磷酸激酶（AMPK）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路；AdipoR2对球状和全长异构体均具有中等亲和力，并刺激过氧化物酶体增殖活化受体α（PPARα）信号通路（Deepa和Dong，2009；Yamauchi等，2003）。已有研究报道ADPN在多种哺乳动物组织中的表达，包括参与雌性生殖的卵巢、子宫、下丘脑和垂体（Dobrzyn等，2018）。在我们之前的研究中，我们已经证明ADPN系统（ADPN及其受体）在这些组织中的表达受到周期和妊娠状态的调控（Kaminski等，2014；Kiezun等，2014；Kiezun等，2013；Maleszka等，2014b；Maleszka等，2014a；Smolinska等，2014a；Smolinska等，2014b）。我们还发现ADPN在发情周期和早期妊娠期间显著影响猪的生殖系统功能，特别是通过调节子宫类固醇的生成（Kiezun等，2022；Smolinska等，2016）。此外，转录组分析显示ADPN改变了与前列腺素（PG）合成和组织重塑过程（包括凋亡）相关的酶在子宫内膜细胞中的基因表达（Smolinska等，2019）。这些发现促使我们进一步研究ADPN在子宫内膜中调节PG生成的机制。

前列腺素（PGs）主要由子宫和胚胎组织产生，在黄体溶解和妊娠建立过程中起关键作用（Waclawik，2011）。前列腺素E₂（PGE₂）被认为在母体妊娠识别过程中具有保护黄体的作用，而前列腺素F_2α（PGF_2α）则具有黄体溶解作用。这两种前列腺素共同参与调节黄体（CL）的功能、子宫内膜细胞的增殖和分化、血流、血管通透性以及胚胎的迁移和着床过程（Waclawik，2006）。在早期妊娠的母猪中，子宫-卵巢静脉中的PGF_2α的幅度和浓度低于周期性的动物，而子宫腔内的前列腺素水平升高。这种重新分布通过将PGF_2α导向子宫腔内，防止了其对黄体的溶解作用（详见Waclawik，2011）。着床前由胚胎和子宫内膜分泌的PGE₂进一步保护黄体，并促进孕酮（P₄）和血管内皮生长因子A（VEGFA）的生成，从而支持妊娠的维持（Kowalczyk等，2008；Stefańczyk-Krzymowska等，2006）。在早期妊娠期间，PGE₂和PGF_2α共同维持子宫内膜重塑和凋亡的微妙平衡，这对胚胎着床是必要的（Córdoba等，2015）。

基于我们之前的发现，并认识到早期妊娠期间严格调控的PG分泌的重要性，我们假设ADPN可能以依赖于激素环境和妊娠阶段的方式影响猪子宫内膜中的PG生成和释放。我们还假设ADPN影响子宫内膜组织中的凋亡相关因子，从而影响子宫重塑。因此，本研究的目的是利用在早期妊娠不同阶段收集的子宫内膜组织，探讨ADPN对PG合成相关酶的基因（qPCR）和蛋白质（Western blot）表达以及PGE₂和PGF_2α分泌（ELISA）的影响。此外，我们还评估了ADPN是否调节子宫内膜中与凋亡相关的蛋白质水平（ELISA），这可能反映了其在通过程序性细胞死亡进行组织重建中的作用。本研究首次证明了ADPN在妊娠阶段依赖的方式下调节PG合成和凋亡标志物含量的双重作用。

动物和组织采集

所有实验均遵循2015年1月15日波兰关于用于科学或教育目的的动物保护的法案以及2010年9月22日欧洲议会关于用于科学目的的动物保护的2010/63/EU指令进行。本研究使用了25只成熟的杂交母猪（约7-8个月大，体重140-150公斤），来自一家私人繁殖场。动物可以自由获取水和标准商业饲料。

结果

影响PG合成的主要因素及其相互作用，以及PG合成途径酶（即ADPN（1或10 μg/mL）、INS（10 ng/mL）和ADPN（1或10 μg/mL）与INS（10 ng/mL）联合使用）对子宫内膜基因和蛋白质表达的影响，详见补充表1-5。各实验组之间的差异通过ANOVA（双因素或单因素）分析，并通过Tukey事后检验在图1、图2、图3、图4、图5和图6中展示。

讨论

我们之前的研究表明，早期妊娠期间子宫的PG分泌可能受到代谢调节因子（如食欲素A）的影响（Orzechowska等，2022a）。因此，我们假设其他代谢相关因子，特别是脂肪因子，也可能发挥作用。据我们所知，这是首次研究ADPN和INS对猪子宫内膜着床前期PG分泌和关键酶表达的影响。

结论

本研究首次报道了ADPN和INS在发情周期和早期妊娠期间对猪子宫内膜中PGE₂和PGF_2α合成和释放的影响。我们的发现表明，ADPN以依赖于脂肪因子剂量和与发情周期及早期妊娠相关的动物生理状态的方式调节PG分泌和关键酶的表达。此外，我们还观察到ADPN和INS

作者贡献声明

Marta Kiezun：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、资源准备、方法学设计、实验实施、数据分析、概念化。Kamil Dobrzyn：撰写 – 审稿与编辑、数据验证、资源准备、实验实施、数据分析。Tadeusz Kaminski：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、方法学设计。Nina Smolinska：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、方法学设计、资金申请。

出版同意

不适用。

伦理审批和参与同意

本研究遵循2015年1月15日波兰关于用于科学或教育目的的动物保护的法案（法律公报Dz. U. 2015第266项）以及2010年9月22日欧洲议会和理事会关于用于科学目的的动物保护的2010/63/EU指令进行。因此，本研究无需动物实验的伦理委员会批准。所有使用的组织均合法获取。

资助

本研究由波兰国家科学中心资助，资助编号为2011/03/B/NZ9/04187。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。