Hedgehog信号通路对滋养层细胞分化和浸润的调控及与早期流产的关系研究

Trophoblasts, the specialized cells of the placenta, play a major role in implantation and formation of the maternal-fetal interface. Failures in human trophoblast development could be involved in early pregnancy loss. Hedgehog (Hh) signaling pathway functions as a conserved morphogen in various organs’ development and tumorigenesis in metazoans ranging from Drosophila to humans. However, whether and how the process of trophoblast development is regulated by Hh signaling remained elusive. Our previous study has investigated the underlying mechanisms of Hh signaling in trophoblast development. Immunofluorescence revealed the abundant expression of the main components of Hh pathway in the trophectoderm of blastocysts. Shh inhibition increased the motility of HTR8/SVneo cells, which tested by uncoated and Matrigel-coated Transwells. Furthermore, the expression level of Hh signaling was significantly higher in the early pregnancy loss placentas compared to the gestation age-matched normal placentas. Combining molecular, pharmacological, lentivirus and physiological approaches, we elucidate the detailed effects and underlying mechanism of Hh signaling in the pathogenesis of trophoblast development and early miscarriage. This study will provide with a new concept of Hh signaling in the physiology of pregnancy.

滋养层细胞在胚胎着床和早期母胎界面的形成中起着重要作用，其分化和浸润母体蜕膜的异常将导致早期流产，严重伤害育龄妇女的身心健康。Hedghog(Hh)信号通路是一个保守的重要信号通路，参与多种器官形成和肿瘤发生。Hh信号通路对于滋养层细胞分化和浸润的作用和分子机制却未见报道。我们前期的研究表明Hh信号通路在小鼠囊胚的滋养外胚层细胞有特异的表达。Shh抑制剂则能促进滋养层细胞的浸润和迁移。在此基础上，本项目拟利用药理学方法、转基因技术和分子生物学手段研究Hh信号通路对小鼠囊胚发育、滋养层干细胞分化和滋养层细胞浸润的影响和分子机制。此外，通过比较正常人工流产和早期流产的绒毛组织中Hh信号通路的表达差异以及血液中Shh含量的差异，阐明Hh信号通路在早期流产中的异常表达原因和分子机制。通过本项目的研究将拓宽Hh信号通路的生理功能，并为早期流产的发病机理及临床治疗提供重要的理论支撑。

背景：胎盘是最早形成的暂时性器官，胎盘功能的正常与否对胚胎的发育起着至关重要的作用。滋养细胞是构成胎盘组织最重要的功能性细胞，其侵袭功能具有节制性，可抵达母体的蜕膜组织，通过重铸、扩张螺旋动脉，以满足母体及胎儿之间的营养及血液供给。滋养细胞的发育异常往往导致各种妊娠疾病，比如先兆子痫，胎儿宫内发育迟缓和早期流产。脊椎动物Hedgehog（Hh）信号通路作为生成素参与多种组织器官的形成。我们的前期研究发现Hh信号通路重要成员之一的Sonic Hedgehog （Shh）信号通路在小鼠的胎盘发育中起着重要作用，但是其在人类胎盘及早期流产中的作用尚不明了。因此本课题旨在探讨母胎界面形成初期，Hh信号通路对滋养层细胞分化和浸润的调控及与早期流产的关系研究，为不孕不育的治疗和新型避孕药物的研发提供方向。.方法：利用免疫荧光、免疫组化和Elisa技术检测正常早孕和早期流产的绒毛及蜕膜中Shh信号通路主要蛋白的表达和定位。利用CCK8实验、流式细胞凋亡实验、Transwell小室侵袭与迁移、绒毛扩展、转录组学、Western blot、shRNA等实验观察Shh信号通路对滋养细胞增殖、凋亡、迁移与侵袭等生物学行为变化和机制的研究。.结果：Shh信号通路中配体Shh、受体Ptch和Smo、转录因子Glis在早期绒毛及蜕膜组织中有表达。配体Shh在早期流产的绒毛中显著减少。在体外细胞实验中，抑制Shh信号通路抑制人早期绒毛种植体的扩展，不影响滋养细胞系JAR细胞的增殖及凋亡无影响，但抑制其迁移与侵袭，其作用是转录因子Gli2/3依赖的。在分子机制方面，抑制Shh信号通路能减少AKT的Ser473位点的磷酸化水平，升高E-cadherin和VEGFA的表达。.结论：Shh信号通路在早期绒毛有特异性的表达，尤其是细胞滋养层细胞。配体Shh在早期流产患者中发生异常的改变，参与了早期流产的发病过程。Shh信号通路依赖于Gli2通过AKT和EMT调控滋养细胞的迁移和侵袭。