干扰素-Tau通过ISG15调节妊娠早期山羊黄体中的PGE2/PGF2α比例

《Theriogenology》：Interferon-Tau Regulates the PGE2/PGF2α Ratio via ISG15 in the Goat Corpus Luteum During Early Pregnancy

　　

上春梅|刘浩坤|李祖辉|牟圆梦|范晨玲|刘珊|金亚萍|林鹏飞

中国西北农林科技大学兽医学院临床兽医系，杨陵712100

摘要

黄体（CL）对反刍动物孕酮的产生和早期妊娠的维持至关重要。黄体功能受到前列腺素E₂（PGE₂）和F_2α（PGF_2α）平衡的严重影响，这种平衡由PTGES和PGFS等关键合成酶调节。干扰素-τ（IFNT）是反刍动物中的妊娠识别信号，已知它可以调节前列腺素的产生。然而，其在山羊黄体内调节PGE₂和PGF_2α产生的确切作用及其机制仍不清楚。在本研究中，从妊娠早期（第5天至第18天）开始，黄体内的关键前列腺素合成酶表达逐渐上调，同时PTGES/PGFS比值也增加。在山羊黄体细胞中，IFNT显著增加了PTGES的表达而不影响PGFS，并提高了PGE₂/PGF_2α比值。IFNT以剂量和时间依赖的方式诱导ISG15的表达，并同时上调了与ISG化相关的酶。值得注意的是，ISG15的过表达通过选择性上调PTGES的表达，从而增强了PGE₂的产生和PGE₂/PGF_2α比值。相反，ISG15的敲低减弱了IFNT诱导的效果。进一步的机制研究表明，ISG15的结合形式和游离形式都参与了PTGES的上调以及随后PGE₂/PGF_2α比值的增加。总体而言，这些发现表明ISG15介导的PGE₂/PGF_2α比值的升高是妊娠识别信号IFNT保护黄体的关键机制，为山羊早期妊娠的维持提供了新的见解。

引言

黄体（CL）是一种短暂的内分泌组织。其主要功能是分泌孕酮（P₄），这对胚胎的延长、早期妊娠的建立、胚胎着床和妊娠的维持至关重要[1]，[2]。如果未发生妊娠或妊娠失败，黄体会退化，雌性动物会重新进入发情周期；然而，当妊娠建立后，黄体的周期性退化会被阻止。黄体结构得到稳定，其功能得以维持，并作为妊娠黄体继续存在，直到分娩[3]。

黄体的退化与前列腺素（PGs）密切相关[4]。子宫内膜产生的前列腺素F_2α（PGF_2α）是主要的黄体溶解因子。它通过破坏细胞外基质、降低血管稳定性并直接损害黄体细胞功能来触发黄体退化[5]。相比之下，前列腺素E₂（PGE₂）作为一种促黄体激素，可刺激P₄的合成[6]。值得注意的是，黄体本身也会产生PGs，这对其结构降解是必要的[7]。在黄体溶解过程中，黄体内的PG合成主要朝向PGF_2α[8]。尽管最初的子宫内膜PGF_2α脉冲幅度较低，但它们可以触发黄体内的PGF_2α自我放大[9]，[10]。而在妊娠期间，黄体内的PTGES表达显著高于周期性黄体[11]，黄体内的PG合成转向PGE₂[8]。妊娠早期对黄体溶解的抵抗力与PGE₂通过其受体EP2和EP4激活cAMP/PKA通路有关。这一信号级联反应上调了P₄合成中的限速酶StAR的表达[12]，[13]。重要的是，PGE₂可以拮抗PGF_2α的黄体溶解作用[14]，[15]。因此，PGE₂和PGF_2α之间的平衡（称为PGE₂/PGF_2α比值）是决定黄体命运的关键因素。

干扰素-τ（IFNT）是妊娠早期子宫内膜和黄体功能的关键调节因子[16]。它在妊娠早期（绵羊为第13-21天，牛为第16-25天）由胚胎分泌，是反刍动物中唯一的妊娠识别信号[17]，[18]。在子宫内膜中，IFNT通过旁分泌途径抑制ESR1的转录和OXTR的表达，从而抑制PGF_2α的脉冲式释放并防止黄体溶解[19]。此外，IFNT还对黄体具有内分泌作用。宫内或颈静脉注射IFNT显著上调与细胞存活相关的基因表达，并延长黄体的寿命[20]，[21]。IFNT的这种内分泌效应是其旁分泌效应的重要补充，因为单独的旁分泌效应不足以完全抵消PGF_2α引起的黄体损伤。实际上，在妊娠早期，妊娠和非妊娠个体之间的PGF_2α浓度和释放模式没有显著差异[22]，[23]。然而，在妊娠绵羊的黄体中，关键PG代谢基因的表达发生了变化：限速PG合成酶PTGS2、降解酶HPGD和异构酶CBR3的表达上调，而PGF_2α受体PTGFR及其转运蛋白ABCC9的表达下调。值得注意的是，这些有利于黄体维持的适应性变化与IFNT的存在有关[24]。然而，IFNT在黄体PG合成中的确切作用仍不清楚。

IFNT向黄体的内分泌传递上调了许多干扰素刺激的基因（ISGs）[25]。其中，ISG15在细胞中以游离和结合形式高度表达[26]，[27]。游离ISG15促进IFN信号转导[28]，而结合ISG15通过一系列酶促反应（包括激活酶E1（UBA7）、结合酶E2（UBE2L6）和连接酶E3（HERC5）与底物蛋白共价结合。这种称为ISG化的翻译后修饰影响底物蛋白的稳定性和定位[29]。结合ISG15具有复杂多样的功能，因为它可以结合不同的底物蛋白[30]。然而，ISG15在黄体维持中的作用，特别是其在调节PGE₂和PGF_2α合成中的作用仍不清楚。

因此，本研究探讨了IFNT和激活的ISG15对黄体内PG合成的影响，以阐明它们在妊娠早期黄体维持中的作用。这项研究推进了我们对反刍动物妊娠维持机制的理解，并为未来的研究奠定了基础。

章节片段

组织采集

所有动物实验均获得了西北农林大学动物实验使用审查委员会的批准（批准编号2021028）。妊娠黄体的采集方法如前所述[31]。实验在中国陕西省杨陵市的西北农林大学实验农场进行，所用山羊为关中奶山羊（2-3岁，平均体重59.28±1.93公斤，至少有两个正常的发情周期）。在发情期间，雌山羊与健康的公山羊自然交配。

PG合成酶的表达水平，包括限速酶和特异性转化酶，对PG的产生至关重要。限速酶COX2（由PTGS2编码）催化PG前体PGH₂的形成，随后由特定的转化酶转化为PG亚型[33]。PGE₂和PGF_2α分别由特定的转化酶PTGES和PGFS催化[34]。目前，这些酶在妊娠早期山羊黄体内的表达模式如下

讨论

本研究揭示了妊娠早期山羊黄体内PGE₂和PGF_2α合成平衡的新调控机制。我们的发现表明，负责PGE₂和PGF_2α合成的关键转化酶PTGES和PGFS在妊娠早期的黄体内表达上调。值得注意的是，PTGES/PGFS比值随时间显著增加，表明黄体的PG合成谱型向PGE₂主导状态转变。关键的是，IFNT

上春梅：撰写——审阅与编辑、原始稿撰写、软件使用、资源获取、方法学设计、数据分析、数据管理。刘浩坤：撰写——审阅与编辑、软件使用、资源获取、方法学设计、数据分析、数据管理。李祖辉：方法学设计。林鹏飞：撰写——审阅与编辑、监督、资源获取、项目协调、资金申请。牟圆梦：方法学设计。范晨玲：方法学设计。刘珊：方法学设计。金亚萍：监督、资金申请

作者声明没有利益冲突。

本研究得到了国家自然科学基金（编号32172934）的支持。

作者声明没有利益冲突。

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