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骨桥蛋白（osteopontin，OPN）是一种含精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，RGD）的分泌型糖基化磷蛋白，已归类于细胞外基质（extracellular matrix，ECM）蛋白。胚胎着床是一个复杂的过程，是滋养外胚层细胞和子宫内膜细胞相互黏附和侵入的过程，涉及着床点和着床旁组织的重塑。其中，细胞因子和黏附分子在着床期子宫内膜的容受性和滋养外胚层细胞的侵入中起了重要作用。OPN既是细胞因子，又是细胞黏附分子。因此，近年来OPN蛋白在胚胎着床和发育中的作用也越来越受到人们的关注。本文主要对近15年来有关OPN对子宫—胚胎影响的研究做一综述。
1 OPN的功能和结构
OPN最初是从骨组织分离的，而后在上皮细胞、胃肠道的分泌物、肾、甲状腺、睾丸以及一些肿瘤细胞里都陆续的发现了OPN的表达。在生殖方面，OPN在分泌期子宫内膜上皮细胞、侵袭的滋养细胞、蜕膜细胞中表达。
目前已从大鼠、小鼠、人、牛、鸡、兔子和绵羊等动物中克隆出了OPN的cDNA。通过比较这些cD-NA的编码产物，发现其中含有3段具有普遍意义的保守性序列区域:1段中度保守序列区域，1段含RGD序列的50个氨基酸序列区域和1段OPN的氨基、羧基端序列区域 ［1］ 。不同种属生物的OPN基因编码略有不同。编码OPN的基因经转录、翻译生成OPN前体，在翻译后的修饰中，丝、苏氨酸残基的磷酸化和糖基化对OPN的功能有重要影响 ［2］ 。
经众多研究表明，OPN的主要生理功能是通过其特异性序列RGD与整合素等多种受体结合，对细胞的黏附和迁移起重要作用。在子宫内膜和胚胎上，OPN主要是与αvβ3整合素受体结合，启动信号转导级联反应，促进基因表达的改变。
2 OPN是基质蜕膜化的分子标记滋养外胚层的高度侵袭性与肿瘤十分相似，它能改变黏附分子的表达，增强基质降解。胚胎植入时，孕体滋养外胚层（conceptus trophectoderm，Tr）侵袭入子宫腔上皮（endometrial luminal epithelium，LE）触发了一系列的基质蜕膜化反应。子宫基质细胞不但在形态上发生了改变，而且在功能上也发生了相应的改变。侵袭期间，局部细胞因子能促进Tr与子宫的黏附，调节胎盘形成。1992年，Denhardt等报道了OPN mRNA在蜕膜表达的模式，详细说明了OPN是蜕膜化的分子标记 ［3］ 。通过RT-PCR，Northern blot和原位杂交等实验发现，孕期妇女OPN mRNA和OPN蛋白在子宫蜕膜细胞中表达。这些蜕膜细胞也具有很强的细胞免疫反应活性，能抗骨OPN的抗血清 ［4］ 。Apparao等报道，对人妊娠期子宫行免疫组化分析，发现OPN与其整合素受体αvβ3在子宫蜕膜上表达的时间和空间上一致 ［5］ 。OPN与整合素αvβ3共同表达在狒狒的蜕膜细胞里。虽然小鼠的子宫内膜只有少量的腺上皮（endometrial glandular ep-ithelium，GE），但研究发现妊娠小鼠子宫蜕膜OPN的表达可较非孕小鼠子宫OPN的表达增加60倍 ［6］ 。在妊娠绵羊的子宫基质里也能检测到OPNmRNA和OPN蛋白。绵羊妊娠期的子宫基质细胞里有结蛋白、α-平滑肌肌动蛋白和OPN蛋白的表达 ［3，7］ ，前两者被认为是经典的子宫蜕膜化的分子标记，这说明OPN蛋白也可能是绵羊妊娠期子宫蜕膜化的分子标记。着床过程中，子宫蜕膜的功能是限制Tr过度侵袭入子宫内膜。猪胚胎着床过程中，Tr侵袭入子宫内膜，子宫LE的形态未发生改变。其原因可能是Tr不与子宫基质细胞直接接触，而和LE顶端表皮直接接触 ［8］ 。因此，不同种属动物基质OPN表达的差异说明妊娠期子宫蜕膜化的程度与胚胎侵袭程度肯定是相关的。
3 OPN在子宫上的表达及意义
哺乳动物子宫腺上皮都能分泌酶、生长因子、细胞因子、淋巴因子、激素、转移蛋白等物质，其中便包含了OPN蛋白。这些物质在胚胎的形成、胚胎的营养，胚胎与子宫内膜的附着、相互识别、妊娠免疫防御中起了重要作用。人、羊子宫腺上皮也具有同样的分泌功能，且人GE的这种分泌活动有利于胚胎的发育，而羊GE的分泌活动则可以影响胚胎的形成和发育。OPN在子宫上皮的表达，最初是在对2ar/OPN在胚胎发育中的作用的研究中发现的。后来Young等通过细胞免疫化学发现OPN蛋白在分泌期妇女子宫内膜GE中表达，增生期妇女子宫内膜无OPN的表达 ［4］ 。1992年研究发现，OPN蛋白和mRNA在许多组织上皮中都有表达，包括与妊娠有关的分泌期妇女子宫内膜GE。Apparao等对人子宫OPN的研究发现，OPN蛋白在分泌中晚期子宫内膜和子宫分泌物里表达增加，同时还发现GE上有OPN蛋白和OPN mRNA的表达，LE上只有OPN蛋白表达，而没有OPN mRNA表达 ［5］ 。因此，人OPN可能是由GE合成，并分泌入子宫腔，同LE上的整合素受体结合，影响LE与外界环境的物质交换与信号转导。利用高密度微阵技术对着床窗口期人子宫内膜的基因表达作了全面的检测，对月经周期第8～10d和黄体期8～10d OPN的表达进行对比研究，发现后者的OPN mRNA的表达增强了8.1倍。同样，对在黄体期2～4d与黄体期7～9d的子宫内膜OPN表达进行比较，发现后者OPN的表达上调了12.3倍 ［9］ 。而且还发现，OPN是着床窗口期妇女子宫内膜上调最明显的ECM黏附分子。对绵羊子宫OPN的研究发现，OPN的时序性表达模式与人很相似。通过原位杂交和免疫荧光法两种方法检测月经周期和妊娠母羊的OPN，结果表明OPN蛋白和OPN mRNA表达的时间顺序和空间分布有很大的差别。着床前，OPN mRNA只在子宫内膜GE上表达，而OPN蛋白在子宫内膜LE、GE和Tr中都有表达 ［10］ 。对妊娠母羊的子宫内膜进行Western blot分析发现，OPN蛋白主要表现为70kD、45kD和25kD的分子形式。LE和Tr上特有的45kD OPN，经检测比70kD OPN更有利于细胞的黏附和移行。而且在着床窗口期，妊娠母羊的子宫冲洗液里45kD的OPN的表达增强 ［10］ ，另外，整合素αvβ3受体主要在Tr和子宫LE的顶端上皮表达。总之，妊娠母羊子宫GE分泌OPN，OPN与子宫LE和Tr上表达的整合素受体结合，介导LE和Tr间的黏附和胎盘形成，引起滋养层的形态学变化。家兔着床前子宫内膜GE上表达OPN蛋白和OPN mRNA，OPN在胚胎与子宫内膜发生黏附时增加，但在非孕子宫里检测不到 ［11］ 。猪OPN mRNA表达的模式与其他种属不同，它是由子宫内膜LE直接转录的，而GE上的mRNA直到妊娠35d时才检测到 ［12］ 。因此，猪着床中母—胚界面的OPN蛋白可能是由LE分泌合成，而其他种属动物是由GE分泌合成。人们还发现SPP1基因（OPN基 因），定位在猪的第8号染色体 ［13］ ，而这条染色体与猪的生殖有关。着床前，人、猪、兔子等子宫都检测到有OPN表达，证实了OPN是一种重要的子宫分泌蛋白，可能参与了胚胎着床和胎盘形成过程。 4 OPN在胎盘中的表达及意义胚胎植入过程中，在母体子宫与胚胎之间形成母—胚界面。其中，母体界面是由子宫蜕膜与子宫LE顶端表面共同组成，胚胎界面是由Tr组成。这两个界面密切接触，并发生信号转导，是妊娠成功的保证。众多研究表明，母—胚界面的蜕膜细胞、LE以及Tr中都有OPN的表达。但是，Tr中OPN的表达模式因种属而异。OPN mRNA在妊娠后期小鼠的胎盘中表达增强，但会受到颗粒状基质细胞的抑制 ［14］ 。在人的胎盘中，也检测到了OPN mRNA的表达 ［4］ 。Coutifaris等的研究也表明人的胎盘组织能合成OPN ［15］ 。且体内实验研究发现OPN mRNA在具有侵袭性的细胞滋养层中表达，体外实验研究发现OPN mRNA在合体滋养层中的表达增强，在细胞滋养层中的表达降低。胎盘OPN的表达受孕激素的调节，其机制可能是合体滋养层分泌孕激素，增强了OPN的表达。滋养层细胞中OPN与滋养层中的整合素αvβ3结合，介导滋养层细胞间的黏附或信号转导。葡萄胎是最常见的妊娠滋养层细胞疾病。有趣的是，OPN蛋白和OPN mRNA在葡萄胎中的表达较正常胚胎低 ［16］ 。与人和小鼠不同的是，猪和家兔的胎盘里没有OPN mRNA的表达。值得注意的是，虽然这些种属动物的OPN不是由Tr合成的，但在OPN的免疫组化实验中，发现Tr染色比子宫里其他细胞染色都明显，可能是因为这些动物Tr中有较多的整合素αvβ3受体。以上研究表明在着床中，OPN与GE、LE、Tr的αvβ3受体结合，介导了子宫与胚胎的黏附，引起胎盘的形态学变化。
5 OPN是受孕激素调节的子宫内膜分泌蛋白
孕激素对妊娠起中枢性的调节作用。它可以调节子宫内膜容受性状态，对妊娠的维持起调节作用。近来的研究表明子宫内膜上皮OPN的表达受孕激素的调节。人们发现小鼠OPN基因的5'端区域包含一个孕激素的敏感元件，能受孕激素的诱导 ［17］ 。Coutifaris等的研究结果表明，孕激素能引起人细胞滋养层OPN的上调 ［15］ ，而且OPN在妇女子宫内膜的时序性表达也受孕激素的影响 ［4］ 。但目前还没有直接的证据证明妇女子宫OPNmRNA表达受孕激素的影响。Apparao ［5］ 等做了OPN体外实验，研究发现在子宫内膜上皮细胞（Ishikawa）的转化细胞中OPN的表达受孕激素的调节。妇女孕激素受体有A、B两种不同的亚型，各自对子宫内膜起着不同的作用。着床期间，孕激素受体A或B的OPN转化细胞的培养结果显示，孕激素受体B的转化细胞里OPN增加，而孕激素受体A的转化细胞OPN无变化，表明子宫OPN的表达似乎主要受孕激素受体B的调节 ［16］ 。猪和绵羊的子宫内膜OPN蛋白和OPN mR-NA在整个妊娠期间的表达都是增强的。在猪妊娠80天时，子宫内膜OPN mRNA较妊娠25天增加了20倍。虽然在猪的子宫内膜LE上一直有OPN的表达，但妊娠期间，主要是GE上OPN的大量增加。妊娠第35天时，GE上开始表达OPN mRNA，在妊娠40～85天时OPN表达达到高峰。孕激素可能是引起OPN变化的原因，因为孕激素对猪子宫内膜的分泌活动调节在妊娠35天开始增强，其调节高峰大约在妊娠的第60～75天，此时正是GE上的OPN基因转录的时期 ［12］ 。将卵巢切除的母羊用孕激素处理，结果发现孕激素能刺激GE产生OPN ［13］ 。
6 展望 目前，人们对OPN蛋白在胚胎着床和妊娠方面的功能已有了一定的了解，但还不全面，且对OPN的作用机制尚不清楚，还需进一步的研究。OPN如何影响着床中LE与Tr的相互识别?不同分子形式的OPN在子宫中的分布和功能是否相同?这些问题都有待解决。着床中，OPN的主要功能是介导母—胚界面的细胞黏附和信号转导，它也可以影响胎盘的血管形成、子宫组织的重塑等。因此，全面研究OPN在胚胎着床和发育中的功能，这对人们理解因子宫或胎盘异常因素引起的妊娠失败，有着十分重大的意义。
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（编辑文 静）
作者单位:400016重庆医科大学生殖医学系