符晓倩 李 宁 李慕军

(1 广西医科大学第一附属医院生殖医学研究中心，南宁市 530021，电子邮箱：fuxiaoqian@hotmail.com；2 广西中医药大学附属瑞康医院妇产科，南宁市 530011)

【提要】 胚胎在着床窗植入合适的子宫内膜是妊娠的先决条件。信号转导和转录激活因子3(STAT3)在胚胎围着床期通过复杂且动态变化的过程，实现对母胎界面各种细胞，包括免疫细胞、蜕膜细胞以及滋养细胞的精密调节。本文主要就STAT3在调控早孕期母胎界面构成细胞的作用进行综述。

胚胎在着床窗植入合适的子宫内膜是妊娠的先决条件，同时妊娠是一系列复杂过程，妊娠过程中任何一个环节发生异常，都有可能导致着床失败、流产等。研究认为1/3的着床失败是由胚胎质量差而导致，另2/3被认为是由子宫容受性异常引起[1]。胚胎植入时黏附于子宫内膜，滋养层细胞侵入内膜基质并诱发内膜基质细胞发生蜕膜化改变，在这个过程中，基质的成纤维细胞增殖并分化成蜕膜细胞，支持胚胎的生长发育直至胎盘形成[2]。胚胎着床过程受到多种转录因子、细胞因子和生长因子的动态调控[3]，这些信号因子与其受体的相互作用可活化细胞内信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)，并通过复杂且动态的变化来实现对胚胎着床过程的精密调节。

STAT3是一种细胞内转录因子，属于信号转导和转录激活因子蛋白家族，是酪氨酸激酶-信号转导和转录激活因子通路的一部分。上游信号因子与细胞表面受体结合后，激活细胞质酪氨酸激酶JAK，促使胞质内STAT3磷酸化(phosphorylate STAT3，pSTAT3)，形成pSTAT3二聚体，从而进入细胞核激活靶基因的转录和表达。同时，pSTAT3二聚体转移至细胞核时，又能够促进细胞信号抑制因子3的表达，发挥对JAK-STAT通路的负反馈作用。干扰素、表皮生长因子、白细胞介素(interleukin，IL)-5、IL-6等通过第705位酪氨酸的磷酸化作用，活化STAT3，发挥调节作用。此外，促分裂素原活化蛋白激酶以及非受体酪氨酸激酶还可以使727位的丝氨酸产生磷酸化改变[4-5]，这一位点的磷酸化作用是STAT3发挥最大转录活性所必需的。STAT3参与细胞免疫、增殖、凋亡、分化等多种重要过程[6]。在妊娠子宫，STAT3受到多种生长因子和细胞因子，如表皮生长因子、白血病抑制因子、IL-6、瘦素等的调节，进而影响免疫细胞、子宫内膜细胞、滋养层细胞的浸润、分化和增殖，在妊娠免疫耐受、胚胎着床和子宫内膜蜕膜化、胎盘形成等过程中发挥了重要的作用。

1 STAT3对母胎界面免疫细胞的作用

免疫细胞是正常妊娠子宫中的重要组成部分，并在胚胎着床、建立胎盘胎儿单位、母胎免疫耐受、抗感染、诱发临产等多个方面发挥重要作用。子宫免疫细胞的功能失调或分布异常会导致各种妊娠异常，如自发性流产、先兆子痫、早产等。在早至中孕期子宫中，自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)和巨噬细胞是子宫中的主要群体[7]，其主要作用是促进滋养细胞侵袭和螺旋动脉的重建。而树突细胞和T淋巴细胞被认为具有调节免疫耐受的功能[8]。

子宫NK细胞表达促血小板生成素的特异性受体，当促血小板生成素与其受体结合时，NK细胞的STAT3第705位酪氨酸发生磷酸化，促进NK细胞的增殖，迁移能力明显提高，并抑制IL-8、IL-10和IL-1β的分泌[9]。IL-2可增强子宫NK细胞中STAT3的表达，在体外实验中添加IL-2的NK细胞可使增殖能力提高，细胞毒性增加[10]。巨噬细胞在人蜕膜中是占比第二的白细胞亚群，约占白细胞总数的20%，其参与母胎表面的组织重构，在监测蜕膜及胎盘部位感染方面发挥重要的作用[11]。M1型巨噬细胞能分泌肿瘤坏死因子α和IL-12，参与炎症进展，导致妊娠丢失，还参与细胞凋亡，诱导自发性流产；M2型巨噬细胞是免疫调节型巨噬细胞，在组织修复、抗炎、肿瘤免疫和免疫耐受中发挥重要作用，被认为是母胎免疫耐受的调节剂[12]。辅助性T细胞17(T helper cell 17，Th17)在控制感染、抑制肿瘤组织增生、减轻炎症反应等主动免疫方面发挥着重要的作用[13]。Liu等[14]发现不明原因反复流产患者的外周血Th17细胞的比例明显增加。我们课题组的前期研究也发现[15]，不明原因反复流产患者的外周血中，pSTAT3、IL-17受体和IL-23的表达量高于正常妊娠妇女。说明Th17细胞在妊娠维持方面发挥了负性调节作用。然而，有研究发现早孕期Th17细胞被蜕膜基质细胞募集，其通过释放IL-17来促进滋养细胞的增殖、侵袭，并抑制滋养细胞凋亡[16]。这一发现提示，Th17细胞在人早孕期母胎界面发挥的作用非常复杂，亟待进一步研究阐明。

在妊娠妇女外周血中，髓系抑制性单核细胞经过STAT3接受17β-雌二醇的调节，使其数量增加、免疫抑制和免疫调节的能力提高，并通过活性氧模式在细胞间发挥接触抑制T淋巴细胞的作用[17]。JAK1/STAT3信号通路还能够被IL-10激活，使一系列下游基因表达(如IL-10、细胞信号抑制因子3)，发挥抗凋亡作用，影响细胞周期进程，促进耐受性树突状细胞和调节性T淋巴细胞的发育[18]。这些因素有利于维持正常妊娠。调节性T淋巴细胞具有抑制免疫反应和预防自身免疫疾病的功能，是评价妊娠结局的一个重要免疫指标，可控制母胎的免疫耐受。多个研究发现STAT3可通过多种途径调节调节性T淋巴细胞的分化增殖及功能[19-20]。IL-10可以通过STAT3刺激调节性T淋巴细胞的分化[21]，当IL-10和转化生长因子-β1共同作用时，调节性T淋巴细胞数量增加，并伴随着细胞毒T淋巴细胞相关抗原4的表达增加、免疫抑制功能增强。本课题组的前期研究也发现，在不明原因复发性流产的患者中，子宫蜕膜调节性T淋巴细胞受到过度激活的pSTAT3影响，抑制了增殖分化和免疫调节的作用[22]。

2 STAT3对子宫蜕膜的作用

STAT3接受多种细胞因子和生长因子的信号后为胚胎着床提供内膜准备，因此抑制STAT3的功能将阻断胚胎着床过程。敲除STAT3基因的小鼠，其黄体形成将发生障碍，不能完成子宫内膜的蜕膜化反应[23]；在胚胎植入前期，内膜基质细胞的孕激素受体数量明显减少，加之黄体功能不全而导致孕酮不足，使孕激素受体的靶基因表达显著下调。已有研究证实，STAT3可通过与孕激素受体的相互作用，调节子宫内膜容受性，进而影响胚胎与宫腔上皮细胞的黏附[24]。敲除子宫内膜基质细胞中的STAT3基因后，孕激素受体表达显著下降，胚胎完全不能着床[23]。尽管孕激素受体和STAT3的相互作用机制没有完全明确，但是近来研究发现子宫内膜基质细胞的孕激素受体在胚胎着床期间与STAT3相互影响，从而调节相关基因的表达[23]。在人类蜕膜化的子宫内膜基质细胞基因中，STAT3结合域的富集区与多个B型孕激素受体结合位点相邻[25]。这些均提示在蜕膜化过程中孕激素受体和STAT3共同调节孕激素应答基因。

STAT3是胚胎发育所必需的，其在小鼠胚胎种植期间会发生特异性活化：在小鼠胚胎着床期，STAT3 mRNA的表达明显增加，STAT3的磷酸化水平明显增加，但是在非着床位点则很低[26]。妊娠第6～8天，STAT3 mRNA的表达主要集中在蜕膜区，STAT3磷酸化水平逐渐增强，这说明STAT3的磷酸化可能在小鼠胚胎着床和蜕膜化过程中具有重要作用[26]。在STAT3缺陷的小鼠中，75%的小鼠在妊娠第5天未发现着床位点，妊娠第8天时野生型小鼠子宫内的胚胎已经形成原始体节，而STAT3缺陷小鼠的子宫内膜完全没有发生蜕膜化，因此，STAT3的缺失或抑制导致不孕的原因主要是由于子宫内膜受容性差而导致着床失败[1]。

3 STAT3对滋养细胞的作用

滋养层细胞在胎盘发育阶段展现了多种发育潜能。滋养层细胞不仅可以分裂成绒毛细胞和绒毛外滋养细胞，也可以分化为具有代谢功能或连接功能的细胞。滋养层细胞可侵袭子宫蜕膜，并发挥多种作用：与母体免疫细胞作用、产生激素和细胞因子、生成血管、浸润母体小动脉、促进巨细胞融合、促进子宫腺上皮的增生和转化[27]。这些作用通过多种胞内外信号通路实现，其中很重要的一个信号通路就是JAK-STAT3信号通路。

敲除STAT3基因的胚胎在妊娠第7天即着床早期发生胚胎停育；野生型胚胎在胚外组织中均表达STAT3蛋白，包括顶叶内胚层、外胚层和胚外外胚层，尤其是在胚胎外的柱状内胚层(将要发育成为卵黄囊的内脏壁)，这提示STAT3在早期胚胎发育过程中发挥重要作用[28]。缺乏STAT3时，可在一定程度上抑制着床后的滋养细胞侵袭。Chan等[29]通过免疫组织化学法检测早孕期胎盘，发现丝氨酸活化的STAT3蛋白在合体滋养层、细胞滋养层和绒毛状中间滋养层细胞的胞浆和胞核中均有表达，活化的STAT3在细胞滋养层和绒毛状中间滋养层细胞中表达量很高，而在足月的胎盘中的表达消失，提示STAT3的活性是滋养层细胞发挥侵袭性的必要条件。总之，JAK1/STAT3信号通路涉及滋养细胞的多种功能，这些功能包括滋养细胞的分化、黏附、迁移、侵袭，并受到一系列复杂、严格的机制调控，包括丝氨酸、酪氨酸磷酸化作用和负反馈等[30]，但仍有待进一步研究。

综上所述，STAT3在妊娠早期母胎界面发挥着复杂而重要的作用，母胎界面的多种细胞都能够通过STAT3信号通路接受上游信号分子的调节。越来越多的研究表明，白血病抑制因子、IL-11、瘦素、细胞因子信号抑制物3等因子共同作用于STAT3信号途径，可影响母胎免疫平衡的建立、间质细胞蜕膜化、胚胎滋养细胞的侵入以及细胞的增殖凋亡，从而影响早期妊娠结局。但由于STAT3信号通路的复杂性，在妊娠过程中STAT3是否还与其他转录因子存在联系，其作用机制目前尚未阐明，有待进一步研究。