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国际内分泌杂志。2014; 2014: 412354.
2014年1月16日在线发布。 数字对象标识:10.1155/2014/412354
预防性维修识别码:项目经理3914453
PMID:24550985

内源性大麻素系统在生殖方面的最新进展

摘要

内源性大麻素系统(ECS)是一个进化上保守的主系统,在两性生殖功能的中央和局部控制中发挥着重要作用。这些脂质介质的基调由生物合成和水解机制的活性深度调节,调节生殖功能,从促性腺激素分泌和类固醇生物合成到高质量配子的形成和成功妊娠。本文综述了ECS与生殖的关系,重点阐述了类固醇对内源性大麻素生成的调节、对男性生殖活动的调节以及对胎盘和分娩的影响。综上所述,有证据表明ECS的活性对生殖至关重要,可能是不孕症治疗开发的目标。

1.简介

生殖功能在下丘脑-垂体-性腺轴的多个水平上受到精细调节。高质量配子的形成,以及成功的妊娠事件,是深层细胞间通信的结果。在这方面,生殖活动潜在调节剂的清单仍在增加。在过去20年中,脂质介质的作用与δ-9-四氢大麻酚(Δ9-THC),大麻植物的活性原理,大麻,出现。这些生物调节剂统称为内源性大麻素(eCB),是长链多不饱和脂肪酸的酰胺类、酯类和醚类,已在大多数生殖组织和体液中检测到[1].除配体外,广泛的受体、生物合成和水解酶以及假定的膜转运蛋白(EMT)共同构成内大麻素系统(ECS)(图1)这是一个深入参与中央和地方控制男性和女性生殖的主系统。自发现以来,研究在理解由电子商务驱动的生殖过程中的生理、细胞和分子事件方面取得了巨大进展。该领域的许多输入来自对无脊椎动物和非哺乳动物脊椎动物的研究,表明ECS是一个进化上保守的主系统,深入参与生殖功能的控制。因此,本综述的目的只是为eCBs和生殖这一复杂领域提供新的见解。

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ECS示意图。N个-花生四烯醇乙醇胺(AEA)主要由N个-酰基磷脂酰乙醇胺特异性磷脂酶D(NAPE-PLD),而其降解是由于脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)释放乙醇胺(Et-NH2)和花生四烯酸(AA)。2-花生酰甘油(2-AG)也通过二酰基甘油脂肪酶(DAGL)的活性从膜脂中释放出来,并可被释放甘油和AA的细胞溶质单酰基甘油酶(MAGL)水解。细胞从细胞外到细胞内的吸收被认为是一种所谓的“内源性大麻素膜转运蛋白(EMT)”,它可能同时吸收AEA和2-AG。两种eCB都通过作用于其靶点CB来触发多种信号转导途径1,CB2GPR55和核过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)。AEA(而非2-AG)也与细胞内瞬时受体电位阳离子通道1型(TRPV1)结合。

2.ECS与复制:概述

吸食大麻一直是一种警告,它不仅会对身体和精神表现产生长期影响,还会对生殖活动产生长期影响。Δ的影响9-1970年初首次强调了THC对妊娠的影响[4]自那时以来,许多论文都集中于研究怀孕期间使用娱乐性药物以及吸食大麻者所生后代可能产生的不良影响。

1992年,N个-花生酰乙醇胺(也称为anandamide,AEA)是一种大麻素类化合物,与大麻素外配体竞争1型和2型大麻素受体(CB1和CB2,分别)[5,6]几年后,Schuel博士和Das博士的小组报告了AEA对男性和女性生育能力产生负面影响的能力[7,8]. 在接下来的几年里,内源性大麻素信号被证明在植入前胚胎发育中起着关键作用[912]据推测,AEA含量对及时胚胎植入至关重要[13]. 现在,很明显,为了保证接受性子宫环境,AEA水平必须保持在较低水平[14],这是通过由N个-酰基磷脂酰乙醇胺特异性磷脂酶D(NAPE-PLD)是负责合成的酶,脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)负责降解为花生四烯酸和乙醇胺[1518]. 通过对正常月经周期妇女和分娩患者血浆样本中AEA水平的测量,进一步证实了高AEA水平对正常妊娠结局的有害影响[19]对人胎盘进行NAPE-PLD和FAAH分析[20].

在同一时间段内,几项实验研究强调了AEA调节受精所需精子功能的能力[7,21]通过降低精子活力,抑制电容诱导的顶体反应和线粒体活性[21,22]. 大麻素和香草醛(尤其是瞬时受体电位阳离子通道1型,TRPV1)受体以双重效应介导AEA的生理作用。一方面,AEA与CB绑定1影响哺乳动物的获能过程[2325]; 另一方面,激活TRPV1细胞内位点抑制猪自发顶体反应[23]和人类精子[26]. 最近,在获能小鼠精子(SPZ)中也报告了TRPV1介导的AEA活性,其中细胞内AEA水平升高是由于FAAH活性降低所致[27]. 在过去的十年中,许多研究都集中于CB的参与1/立方英尺2-卵泡成熟、输卵管-子宫胚胎迁移、着床和(神经)发育、胎盘形成和分娩开始的信号传导,表明内源性大麻素信号的任何异常都会严重影响这些过程(综述见[28]). CB的特异性和选择性拮抗剂1/CB(断路器)2和/或CB1/CB(断路器)2敲除小鼠(CB(断路器) 1 −/−CB(断路器) 2 −/−,分别)一直以来都是有用的工具,使研究人员能够更好地了解哪个靶点对于正确实现从精细胞融合到后代出生的所有生殖事件至关重要。在这方面,我们应该回顾一下短期和长期接触HU210,一种CB的选择性激动剂1和CB2,显示了ECS的放松是如何显著降低精子总数、降低生精效率和降低精子活力的[29]. Fonseca和工作人员最近的一篇论文提出了GPR55受体在子宫重塑和胎儿胎盘发育期间激活的免疫过程中的功能作用[30]. 在蜕膜和自然杀伤(NK)细胞中发现的GPR55的差异时空表达模式可能暗示该靶点与其他内源性大麻素类化合物(即。,N个-棕榈酰乙醇胺),因为主要eCB与该受体缺乏亲和力[31].

除AEA外,2-花生酰甘油(2-AG)是该生物活性脂类家族的另一主要代表,其在生育中的作用直到几年前还不为人所知,当时它对小鼠精子发生的影响[32],胎儿胎盘发育[33],附睾启动[34]和小鼠精子获能[27]已被评论。事实上,据报道,2-AG合成(二酰甘油脂肪酶,DAGL)和水解酶(单酰甘油脂酶,MAGL)的转录和翻译水平在雄性和雌性生殖的各个过程中都得到了微调。这种代谢平衡是必要的,以确保生殖阶段的适当2-AG色调;在这种情况下,不育男性精浆中检测到较低的2-AG水平,这表明精子受精能力下降的机制尚待探索[35].

迄今为止,我们已经很清楚存在一个明确的网络,包括eCB、激素、前列腺素和细胞因子,这些都是动物和人类成功怀孕的保证。特别是,Maccarrone博士小组首次报道了eCB参与淋巴细胞介导的母胎界面激素-细胞因子串扰控制,这表明流产和IVF治疗的妇女体内FAAH活性和蛋白质较低[3638]而大麻素受体结合和AEA载体在妊娠期间没有改变[36,39,40]. 此外,类固醇激素似乎主要通过雌二醇(E2)增加水平和孕酮抑制它们平衡在专业性Th2细胞因子和抗生育性Th1细胞因子之间,需要建立胚泡植入、滋养层细胞生长和妊娠维持。男性方面,卵泡刺激素(FSH)通过雌激素介导的途径调节支持细胞中FAAH的表达[41],反过来,E2水平直接或间接诱导表观遗传修饰联邦航空局启动子位点[42]和影响力,通过CB1[43]精子细胞的染色质重塑对精子发生有明显影响[44,45]. eCB在男性和女性生殖过程中的局部活动按时间顺序概述如图所示图2.

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男性生殖和生育方面的重大突破。

3.ECS的演变

用比较方法研究生理机制是建立一般模型的基本工具。生殖过程中的关键事件,如雌激素活性-经典女性激素-精原细胞增殖[46]或类固醇本身的非基因组作用首先在非哺乳动物中发现,然后在哺乳动物中得到证实[47,48].

在这方面,参与内源性大麻素生物合成和/或降解的酶发生在整个动物界,包括后口动物(即海胆)、原口动物(即甲壳类动物和线虫)和基底无脊椎动物(即刺线虫和扁螺)[49]. 相反CB(断路器) 1 /CB(断路器) 2受体直方图仅在尿索动物(海鞘、,肠蝉)在头索动物(文昌鱼,花鳃吸虫科)在非哺乳动物(鱼类、两栖动物、爬行动物和鸟类)和哺乳动物中CB(断路器) 1CB(断路器) 2鱼类中发现的基因[4951]. 因此,考虑到CB1/CB(断路器)2非无脊椎动物内源性大麻素信号的分子性质目前正在研究中,可能与原始神经元功能有关;相反,从无脊椎动物到人类的多个受体和受体剪接形式的出现可能预示着随后发生的功能分割。然而,最近确认的候选人TRPV1型海胆基因组中的同源基因紫斑圆线虫[52]还有环节动物水蛭药用水蛭[53],证实了古代非CB的存在1/CB(断路器)2-介导内源性大麻素信号传导。

ECS的功能保护不仅限于中枢神经系统(CNS),还包括性腺功能的调节。首次直接证明内源性大麻素对雄性生殖有影响的证据来自于对海胆进行的研究,以评估顶体反应和多精子的机制([54]供审查)。在这方面,神经递质释放和顶体颗粒胞吐中内源性大麻素信号的相似性让梅泽尔在2004年推测,精子可能是一个“带尾巴的神经元”,适合使卵细胞受精[55]. 然而,在过去10年中,无脊椎动物和脊椎动物(包括海胆、鱼类、青蛙、小鼠、大鼠、公猪、公牛和人类)的睾丸和/或精子中都有内源性大麻素活性的证据[7,21,23,26,5663]. AEA对精子运动和顶体反应的抑制作用从海胆到哺乳动物和其他地方都得到了适当的综述[54,56]. 逆行AEA信号参与海胆精卵相互作用[54],而CB1和/或CB2在鱼类中有差异表达[64,65]和青蛙卵巢[60]. 有趣的是,CB1信号可能参与了金头鲷睾丸退化的过程,海鲷,一种雌雄同体物种,其中性腺组织首先发育为睾丸,然后发育为功能性卵巢[66]. 如第6段所述,在哺乳动物中,包括人类在内的大多数女性生殖事件,从卵生和受精到成功怀孕和分娩,都需要一种功能性内源性大麻素信号,再次证实与生殖相关的功能的保守性。

4.eCBs、下丘脑GnRH和类固醇

三条主要的证据表明eCB和性腺激素信号系统相互作用。(1) eCB及其受体遍布下丘脑-垂体-性腺轴(HPG),(2)ECS的变化导致HPG的变化,HPG轴的变化可以影响eCB的表达,(3)ECS介导行为,这些行为也由性腺激素介导,如动机或生殖(在[67])。

CB1部分激动剂Δ9-THC与不良生殖结果有关,包括抑制女性排卵[68]男性血清黄体生成激素(LH)和睾酮(T)水平较低[69]. eCB对性腺激素产生的抑制作用表明eCB有助于调节这一回路。睾丸间质细胞含有CB1.CB(断路器) 1 −/−小鼠表现出血清T水平降低和Leydig细胞发育异常。这些结果表明内源性大麻素信号对生殖系统的组织至关重要[70]. 下文介绍了下丘脑对生殖功能和性腺性类固醇生成的控制的最新观察结果。

4.1. 对GnRH活动的下丘脑控制的见解

在中枢神经系统中,eCB是众所周知的逆行信号,它调节神经元通讯,抑制突触前神经递质的释放,包括γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸。2-AG或AEA的突触后合成是从哺乳动物到环节动物的一种广泛的系统发育现象[49]通过大麻素或香草素受体调节神经活动。CB的脑图1,CB2在鱼类、两栖动物和哺乳动物中提供了、和TRPV1[57,58,7173],带CB1/哺乳动物大脑特定下丘脑核团中TRPV1的共定位[72]. 生殖活动中央控制的主要系统是促性腺激素释放激素(GnRH),这是一种负责促性腺素释放和类固醇生物合成的下丘脑十肽[47,48,74]. 文献中大量描述了植物大麻素、大麻素和eCB对生殖内分泌控制的抑制作用[51,75]. 永生神经元细胞系(GT1)具有完整的ECS,并且自身是内源性大麻素信号的靶点,因为在体外大麻素受体的激活抑制GnRH的脉冲释放[76]. 此外,在雄性大鼠的下丘脑内侧基底部,侧脑室注射AEA抑制GnRH释放[77]. CB的重要性1生殖轴的负调控已被GnRH信号改变所证实CB(断路器) 1 −/−老鼠[44]. 然而,2-AG能够抑制野生型LH分泌,但在野生型中不能CB(断路器) 1 −/−老鼠[78],而AEA也会降低LH水平CB(断路器) 1 −/−[78]. 因此,除CB外的受体1-也就是说,TRPV1可能参与这种调制。

尽管有这些观察,但直到最近才发现下丘脑GnRH分泌神经元上直接/间接内源性大麻素活性的机制。从鱼类到哺乳动物,GABA是成人GnRH分泌神经元的调节剂([79,80]和内部参考)。代谢、性类固醇和昼夜节律信号通常被传递到促性腺激素释放激素系统;星形胶质细胞代谢型谷氨酸受体的参与[81],电子商务[80]或GnRH本身[82]已在这些路线中进行了描述。最近在雄性小鼠中提出了一种依赖于2-AG的GnRH释放抑制活性[80]. 在分子水平上,GnRH分泌神经元释放2-AG,直接作为CB的逆行信号1位于GABA能突触前神经元上的受体并抑制GABA的释放(图3(a)). 因此,位于GnRH分泌神经元上的GABA受体没有被激活,GnRH也没有被释放[80]. 由于星形胶质细胞表达CB1[83]eCB可以改变星形胶质细胞对递质的摄取[84],一种简化的替代机制涉及内源性大麻素依赖性调节胶质细胞功能(即前列腺素的产生)[85]. 在这种模型中,GnRH神经元释放谷氨酸可能刺激星形胶质细胞产生前列腺素;这些反过来可能诱导eCB的合成和/或突触前CB的暴露1,从而调节GABA释放(图3(b)).

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eCB调节GnRH分泌神经元的可能机制。(a) GnRH分泌神经元的GABA能量调节。GnRH分泌神经元释放eCB,作为逆行信号直接作用于CB1位于GABA能突触前神经元上并抑制GABA的释放;因此,分泌GnRH的神经元不接受GABA能量输入,也不释放GnRH.(b)胶质细胞可能参与eCBs/GABA/GnRH电路。GnRH神经元释放谷氨酸可能刺激星形胶质细胞产生前列腺素,进而诱导eCB的合成和/或突触前CB的暴露1从而调节GABA释放。(c) 假设:是否存在GABA能以外的神经系统能够调节内源性大麻素/GnRH串扰?Kisspeptins通过激活GnRH神经元上的GPR54受体,刺激几种物种的促性腺激素释放,调节GnRH-分泌神经元的活动。AEA可能也作为逆行信号作用于kisspeptin神经元以抑制GnRH分泌吗?

鱼类和两栖动物中也描述了eCB和GnRH神经元系统之间的功能性串扰[51,57,8688]表明这是一个进化上保守的主系统。在非哺乳动物脊椎动物中,GnRH家族更为复杂,因为与人类一样,至少描述了两种不同的GnRH-分子形式(即GnRH-i和GnRH-II)和一种GnRH-R受体[47]. 非哺乳动物脊椎动物对男性生殖的中央控制产生了新的见解。CB(断路器)1定位于鱼类前脑,即主要参与控制GnRH分泌和促性腺激素释放的脑区,但在硬骨鱼中,GnRH-III分泌神经元中观察到共定位[57]. 在无尾两栖动物的间脑中,青蛙天蛙,CB1已有报道称GnRH系统表达率(配体和受体)的依赖性调节[87,88]. 特别是在基底下丘脑,通过CB(断路器)1,AEA显著降低促性腺激素释放激素-IGnRH-II型表达和上调GnRH-RI公司GnRH-RII型mRNA对GnRH-RIII型[87]. 20%的下丘脑GnRH-I分泌神经元具有CB1和长效GnRH模拟物buserelin增加CB(断路器) 1表达并抑制GnRH-I型[88]. CB的相反剖面1和GnRH-I蛋白[86]似乎证实了这种依赖AEA的自我调节途径,在这种途径中,GnRH分泌神经元可能产生eCB来抑制GnRH.的产生。

相反,与小鼠一样,大多数青蛙分泌GnRH-I的神经元被CB1免疫阳性纤维包围[76,88]证实内源性大麻素依赖性逆行信号的保守性。然而,GABA能量传递并不是唯一可能参与调节内源性大麻素/GnRH串扰的神经元系统。在这方面,一个可能的候选者是kisspeptin信号系统。Kisspeptins,由亲吻1基因刺激几种物种的LH和FSH分泌,调节GnRH分泌神经元的活动通过GnRH神经元上GPR54受体的激活[89]. 雄性青蛙的初步观察表明体内服用AEA抑制间脑GPR54的表达,关闭GnRH系统和类固醇生成(Meccarello R.,个人通讯)。因此,不排除AEA也可能对kisspeptin神经元起逆行信号作用(图3(c)). 有趣的是,在男性和女性中,kisspeptin神经元的活动与类固醇依赖性反馈机制密切相关[90,91].

如下一段所述,雌鼠服用E2可逆转依赖AEA的GnRH释放抑制[77]然而,类固醇是男性负反馈机制的主要因素。因此,除了通过FAAH调制对内源性大麻素音调进行E2依赖性调制外[42]关于亲吻/GnRH/大麻能神经元之间可能存在串扰的研究[92]可能会为性腺类固醇反馈的分子机制提供新的见解。

4.2. 性类固醇与eCB的相互作用

在HPG轴中,CB1调节性激素的产生。脑室注射AEA可降低雄性和去势雌性大鼠的GnRH释放。然而,在同一实验中,雌激素治疗的雌性在注射AEA后血浆LH增加。因此,雌激素可能逆转AEA的抑制作用[77]. 类固醇激素调节CB1垂体中的表达[93]. 大鼠垂体存在性别差异;然而,人类的情况可能不同。因此,在人类中,非甾体信号分子可能会影响CB(断路器) 1垂体中的表达[94]. 根据ECS特征以及eCB依赖的垂体前叶激素分泌,评估了eCB对垂体的可能直接活性,这在脊椎动物中已被提出,但由于观察到物种特异性活动,这个问题仍有争议(最近的综述见[51]). 除垂体外,大麻素和性腺类固醇功能在下丘脑也有联系。内侧视前区的GnRH神经元可以合成内源性大麻素,对GnRH.释放呈负反馈。然而,也有人指出,相对较少的GnRH神经元含有CB(断路器) 1信使核糖核酸,因此eCBs必须对邻近细胞产生影响[76]. 为eCB与性激素之间的联系提供了进一步证据,大鼠下丘脑中的内源性大麻素水平在激素周期中波动。AEA水平在下丘脑发病期间达到最大值。此外,男性的2-AG水平显著低于女性[95].

在女性生殖成功的关键关系中,雌激素反应元件存在于联邦航空局基因序列。当雌激素与这个反应元件结合时,联邦航空局基因转录下调,AEA水平应保持升高[96]. 高剂量的雌激素可能有抗焦虑作用。Hill等人提出,焦虑作用是由FAAH的改变介导的[97]. 可能是eCB调节青春期的开始。eCB可能有助于GnRH神经元的青春期前抑制。洛佩兹假设,青春期时卵巢释放的雌激素有助于消除内源性大麻素对生殖功能的“刹车”[69]. 雌激素和eCB之间的整体关系可以描述为“双向”。在一个方向上,内源性大麻素活性下调HPG轴活性,导致雌激素水平降低。相反,降低FAAH活性和调节CB1表达,雌激素上调AEA生成[67].

除了雌激素相互作用外,内源性大麻素活性还可减弱黄体中孕酮的释放。给怀孕大鼠服用AEA会导致血清孕酮和血清LH降低。因此,eCB似乎通过两种方式调节孕酮的释放:(1)直接结合到黄体中的受体部位,(2)直接控制中枢神经系统中LH的释放[98]. 与雌激素一样,孕酮可以与联邦航空局黄体酮中的基因已被证明会增加联邦航空局在T细胞和人类淋巴瘤U937细胞中表达。相反,孕酮对联邦航空局人神经母细胞瘤CPH100细胞的表达[99]. 用反义寡核苷酸阻断孕酮受体消除了Δ9-THC对雌性啮齿动物交配行为的影响。此外,阻塞CB1使用SR141716和阻断多巴胺(DA)D1受体,使用反义核苷酸,也消除了Δ9-交配行为的THC[100]. 因此,孕酮、DA信号和大麻素信号之间的相互作用对女性生殖行为是必要的。目前尚不清楚这是否适用于人类女性。

作为ECS如何参与由性类固醇驱动的性动机的一个例子,对植物大麻素的研究表明会影响性动机。例如,外源CB1雄性啮齿类动物的激动剂治疗会减弱性行为的食欲和完善方面。然而,在人类身上的研究还没有定论。吸食大麻的男性在性反应方面表现出很大的差异[67]. 对于女性来说,大麻素对性动机和性表现的影响还不太清楚。急性阻塞Δ9-雌性大鼠服用THC后,低剂量时性感受性增加,而高剂量时性接受性降低[101]. 这些发现与Δ类似9-THC对焦虑的影响。雌激素和DA有着复杂的关系。雌激素通过增强DA释放和下调自身受体抑制来增强伏隔核的多巴胺能活性。因此,eCB可以在伏隔核和纹状体中引起强烈的DA反应。这种效果可能会压倒性类固醇的动机价值,并增加寻觅伴侣行为的可能性[67].

平均Δ9-THC对男性和女性的影响不同。这并不是说两性之间的反应差异不大,但已经有足够的差异表明性腺类固醇对外源性大麻素奖励的调节作用。显示CB后1激动剂对雌性大鼠的镇痛和运动抑制作用强于雄性大鼠,Craft及其同事研究了性腺激素的激活作用是否与这些差异有关。在男性中,T减弱了Δ的运动效应9-总碳氢化合物。在雌性动物中,雌激素与增加的镇痛作用有关。OVX雌性大鼠对Δ的镇痛反应较少9-THC较OVX雌性给予雌激素。此外,发情正常的雌性比发情期的雌性表现出更强的抗伤害性[102]. 同样,Fattore和同事确定雌性大鼠发现了CB1激动剂WIN55212-2(WIN)比雄性大鼠更有回报。与雄性大鼠和OVX雌性大鼠相比,雌性大鼠自我服用WIN的速度更快,总体药物摄入量更高。然而,接触性腺的雌性大鼠在自我注射WIN时表现出更快的灭绝。Fattore工作的一个解释是,大麻对女性来说具有更高的享乐主义价值[103]. 另一方面,雌激素可以减弱Δ的破坏作用9-四氢大麻酚对学习的影响,使雌性大鼠较少受到负面副作用的影响[104]. 可能对Δ的响应越大9-雌性大鼠的THC是由于雌激素对腹侧被盖区和伏隔核DA信号的调节。然而,大麻素和雌激素之间的确切相互作用尚不清楚[67].

5.精子发生和精子功能获得进展的见解

吸烟者和动物模型中LH水平的抑制与下丘脑GnRH分泌受损有关([51,105,106]用于审查)。然而,生殖液中存在eCB[1,107,108]睾丸内源性大麻素活性的普遍存在对支持细胞和莱迪格细胞的活性、生殖细胞的发育和精子质量至关重要[51,105,106].

间质间质细胞是CB的第一个靶点1待确定的活动[70,109]. 此类CB1相关调制已在中确认CB(断路器) 1 −/−小鼠,其中Leydig细胞数量减少[110]雌激素水平低[44]已观察到。包括非哺乳动物脊椎动物CB(断路器) 1信使核糖核酸[111],但不是CB1蛋白质[59]已局限于间质室。在生发室中,AEA通过诱导支持细胞凋亡降低精子生成量[41],这一过程被FSH依赖的芳香化酶激活和E逆转2-FAAH的依赖激活[41,42]. 内源性大麻素信号在精子发生阶段进展中的作用最近才被阐明。天蛙增加CB水平1和FAAH在发情后阶段被检测到[59,60],而NAPE-PLD公司已被检测到现场Leydig细胞的杂交及有丝分裂和早期减数分裂阶段[111]. 在小鼠中,CB1,CB2和TRPV1以特定阶段的方式波动[32,109]. 在第一个精子发生波期间CB(断路器) 1在减数分裂事件发生后立即观察到[109]而表达高峰出现在细胞分裂后阶段[32,109]. 除了控制受精所需的精子功能(即精子活力、获能和顶体反应)外,CB1最近报道了精子发生过程中染色质重塑的活性[4345]. 有趣的是,CB2,受体对2-AG的亲和力高于CB1,在有丝分裂/减数分裂阶段高度表达,在精子发生结束时残留在残体中[32],表示CB2参与减数分裂进程。与上述观察结果一致,eCB的水平,尤其是2-AG,在精子发生的整个过程中都会降低,精原细胞中的eCB水平较高,精子细胞中达到最低水平[32]. 最后,一个有趣的争论是TRPV1型在减数分裂阶段观察到[32]在缺乏受体的小鼠中观察到大量生殖细胞耗竭[112]. 因此,TRPV1可能在保护减数分裂期中发挥作用。

在这种情况下,GnRH等神经激素的性腺活动可能至关重要。在人类睾丸中检测到两种GnRH分子形式和两种Gn RH-Rs[47,113,114],使用GnRH-RII型该基因在圆形和伸长型精子细胞中表达。除了一个需要解决的中心问题外,这些转录物在精子中是否起作用GnRH-I、GnRH-II、GnRH-R、细胞色素P450侧链断裂(CYP11A1公司)、和β-羟基-甾体脱氢酶2型酶(高铁3B2)生精障碍患者睾丸内T水平也显著升高[115]表明睾丸GnRH可能在局部起到调节人类精子生成和类固醇生成的作用。再次,在非哺乳动物脊椎动物和软体动物中获得的数据证实了局部GnRH参与了Sertoli-Leydig细胞通讯、雌二醇依赖性精原细胞增殖和精子释放等过程[47,48,74,116,117]而青蛙和大鼠的证据表明,精子功能与受精有关[111,118]. 直到最近,才在两栖动物睾丸中提供了依赖AEA的局部GnRH系统调节。事实上,在每年的性周期中,通过CB1以阶段依赖的方式激活、调节青蛙睾丸中的GnRH活性[111]. 当新的精子发生波高涨时(二月),在体外AEA治疗特异性上调GnRH-II型GnRH-RIII型mRNA与下调GnRH-RII型相反,在生育后期(6月),在体外AEA治疗显著减少GnRH-I型GnRH-RII型mRNA,而它刺激GnRH-II型GnRH-RI公司.GnRH/GnRH-R青蛙睾丸的定位清楚地表明了GnRH-I/GnRH-RII系统的功能分布,该系统主要参与生殖细胞的发育和Leydig/Sertoli细胞的通讯,GnRH-II/GnRH-RI系统主要参与精子功能的控制[111]. 因此,下丘脑和睾丸GnRH系统的AEA依赖性差异调节可能反映了睾丸GnRH分子形式的功能差异。在这种情况下,还应该考虑TRPV1信号传导,因为在生殖后时期,TRPV1的激活调节睾丸的转录同型物和,共GnRH-RI公司GnRH-RII型,但与AEA的情况相反([119]本期)。

最近,围绕精子功能,一种适应受精策略的机制(外部或内部受精)被描述为控制精子运动。两栖类在水生环境中受精,泄殖腔液中的内源性大麻素活性可能使SPZ处于静止状态;添加CB1拮抗剂SR141716A[120]和/或泄殖腔液的稀释很快会增加SPZ的活动性,其方式类似于交配期间水生环境中SPZ的快速激活[59]. 哺乳动物的这种“稀释激活机制”适应于附睾内的2-AG功能梯度,即SPZ获得运动能力的解剖结构。在SPZ不动的头部测得较高的2-AG水平,而在尾侧测得较低的水平,在尾侧SPZ获得运动能力[34,121]. 因此,(1)CB(断路器) 1 −/−小鼠早期获得附睾头的运动能力[62],(2)CB的药理失活1(3)EMT抑制剂的使用导致正常小鼠尾侧运动SPZ下降[34].

需要严格控制SPZ和精浆中的eCB水平,以确保受精过程中多个步骤的正确进行。事实上,据报道联邦航空局无鼠标(联邦航空局 −/−)AEA水平升高[122]损害精子的受精能力和活力,以及HU-210的给药,HU-210是Δ9-对大鼠来说,THC对精子发生和精子运动都有不利影响,这表明男性生殖道中AEA信号增强会损害某些精子细胞特征[29]. 最近,在不育男性精浆中检测到较低的2-AG或AEA水平[35,123]这表明eCB在获得精子功能方面发挥着关键作用,并为男性不育的治疗开辟了新的前景。

将AEA含量保持在与男性和女性生殖事件有关的细胞、组织和体液中生理浓度的重要性可能与eCB梯度的存在有关。在此背景下,几篇论文强调了eCB信号在精卵融合时空控制中的作用[26,63,108,124]. 类似于人类的月经周期阶段[125,126]在牛发情周期的不同阶段,检测到AEA水平的波动以及性激素的振荡[108],加强了输卵管AEA含量对避免正常精-细胞相互作用受损至关重要的观点。

6.电子商务与妊娠:关注胎盘和分娩

在过去的几十年里,大量证据表明,通过大麻素受体的内源性大麻素信号在各种女性生殖事件中起着重要作用,包括受精时的精卵融合、胚胎着床前发育及其从输卵管及时进入子宫、,子宫容受性的获得,着床和蜕膜化过程中的胚胎-子宫串扰,滋养层细胞分化和胎盘发育,以及分娩的开始。在本节中,我们将简要介绍内源性大麻素信号在早期妊娠事件中的作用,重点介绍其在滋养层发育、胎盘形成以及分娩开始期间的病理生理学意义。

6.1. 早期妊娠事件中的内源性大麻素信号

在哺乳动物中,新生命的开始是在受精时播种的。受精卵经历一系列细胞分裂,形成2细胞胚胎、4细胞胚胎、8细胞胚胎、桑椹胚,最终形成具有前两个不同细胞系的胚泡,即内细胞团(ICM)和滋养外胚层[127129]. 在过去20年中,分子和遗传学研究表明ECS与早期妊娠事件密切相关[130]. 例如,大麻素受体在植入前小鼠胚胎以及输卵管和子宫中表达。在小鼠中,CB(断路器) 1mRNA主要在囊胚期的四细胞胚胎中检测到,而CB(断路器) 2mRNA存在于受精卵至胚泡期[8,9,131]. 这些结果表明,植入前胚胎是内源性大麻素信号的潜在靶点。CB的激活1大麻素配体对植入前胚胎发育的影响[9]. 另一方面,在缺乏CB的小鼠中也观察到异步植入前胚胎发育1[131]. 这一药理学和遗传学证据表明,在植入前胚胎发育过程中,内源性大麻素信号传导受到严格调控[9,11,131].

在妊娠早期,与植入前胚胎发育同时发生的另一个关键事件是植入前胚胎及时从输卵管进入子宫。在小鼠中,桑椹胚晚期或囊胚早期的胚胎进入子宫,在那里发育和分化以获得植入能力,逃离透明带,并植入接受性子宫。因此,输卵管胚胎的正常运输是及时着床的先决条件之一。CB(断路器) 1 −/−在怀孕第4天,大部分胚胎被保留在输卵管中,因此无法及时进行着床[132]. 此外,用乙胺(一种CB)治疗的野生型小鼠1激动剂也表现出类似的现象,共同表明强直内源性大麻素信号对胚泡着床前胚胎从输卵管进入子宫的正常运输至关重要。AEA是主要内源性大麻素之一,其内源性水平是通过其合成和降解活性维持的。在这方面,联邦航空局 −/−妊娠早期,小鼠输卵管中AEA水平升高,同时输卵管胚胎运输受阻[133]. 因此,一种异常的大麻素信号传导损害了胚胎的输卵管运输,阻止了胚胎的及时着床[132,133]. 这一发现与人类异位妊娠具有临床相关性,因为高AEA水平和FAAH和CB的异常表达1在输卵管内观察到宫外孕妇女[130,134,135]. 胚胎同步发育到胚泡和子宫分化到接受状态对于成功植入很重要。在小鼠怀孕第1天到第4天(第1天=阴道塞),卵巢激素雌激素和孕酮控制子宫从接受前期到接受期。在这方面,接受性子宫和植入部位的AEA水平较低,而非接受性子宫的AEA含量较高[13,131]. 此外,CB1激活囊胚的表达明显低于休眠囊胚[12,131]. 这些观察结果表明内源性大麻素信号在同步滋养层细胞分化和子宫准备到植入接受状态中具有双相作用。同样在雌性大鼠中,卵巢激素与胚泡固有程序协同作用,以在可能影响妊娠结果的关键生殖事件中以特定方式调节AEA的合成[136]. 然而,溶血磷脂酸、前列腺素和ECS在大鼠子宫着床窗口期的相互作用也有报道[137]. 事实上,利用延迟着床模型,先前的研究进一步证明,低水平的AEA通过激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号使胚泡能够着床,而高浓度的AEA则抑制钙通道活性和胚泡重新激活以进行着床[12]. 这一发现具有高度的临床相关性,因为AEA的循环水平与先兆流产妇女的妊娠结局密切相关[36,138]. 总之,内源性大麻素信号是一个重要的信号分子,在围植入期胚胎-子宫对话期间,它指导着正常的植入前胚胎发育、激活和子宫分化。

6.2. 内源性大麻素信号调节滋养层发育和胎盘形成

随着着床和蜕膜化的开始和进行,作为球形囊胚壁的滋养层上皮将进一步发育为胚外组织,最终形成胎盘。在小鼠中,当壁滋养层穿透子宫基质,形成原始滋养层巨细胞时,与ICM相邻的极滋养层继续增殖,形成早期胚胎和胚外外胚层的外胎盘锥(EPC)[129,139]. 此后,胚外外胚层发育成绒毛上皮,绒毛上皮将与尿囊进一步融合。不久之后,绒毛滋养层及其相关的胎儿血管发生广泛的绒毛分支,形成功能成熟的胎盘[140,141]. 胎盘是母体和胎儿间营养物质、气体和废物交换的接口。此外,胎盘可以分泌许多激素和生长因子,有助于成功建立和维持妊娠[140,141].

越来越多的证据表明胎盘也是内源性大麻素信号的靶点。在小鼠中,CB1和FAAH在EPC中表达,随后在海绵滋养层细胞中表达[142].CB(断路器) 1 −/−胎盘表现为滋养细胞发育受损,Mash2和滋养细胞特异性蛋白表达降低α(Tpbpa)。这种Tpbpa阳性滋养层细胞数量的减少是由于缺少CB时海绵滋养层细胞增殖减弱所致1受体[142]. 这与CB的观察结果一致1/CB(断路器)2与野生型滋养层干细胞相比,无突变滋养层干(TS)细胞的细胞增殖速度明显减慢[142,143]. 进一步证明内源性大麻素信号通过PI3 K/AKT信号通路调节滋养层细胞增殖[142]. 内源性大麻素信号在人类胎盘发育过程中也起作用,因为CB1已证明,FAAH和NAPE-PLD在人类胎盘中表达[144147]. 例如CB1受体存在于膜的所有层,尤其在羊膜上皮和网状细胞中表达强烈。在绒毛膜细胞滋养层细胞中观察到适度表达。此外,FAAH在羊膜上皮细胞、绒毛膜细胞滋养层和母亲蜕膜层中高度表达[145]. 此外,新出现的证据表明,CB水平1妊娠早期胎盘中的FAAH和NAPE-PLD与足月妊娠结局高度相关。CB的表达水平1和FAAH显著降低甚至不存在,而NAPE-PLD公司自发性流产妇女的mRNA表达异常增高[20]. 无效妊娠的血浆中AEA水平也高于存活妊娠[147]. 最近的研究进一步证明,异常的内源性大麻素信号在先兆子痫的病理生理学中起着重要作用。NAPE-PLD的胎盘表达在子痫前期妊娠中显著升高,而FAAH的结果相反[148]. 此外,AEA和Δ9-四氢大麻酚已被证明能够抑制人类滋养层BeWo细胞的增殖以及参与生长和凋亡的基因的转录[138,149]. 这些发现强化了一个观点,即严格调控的内源性大麻素信号有助于人类正常的滋养层发育和胎盘形成。

6.3. 内源性大麻素信号在分娩开始时起作用

早产是指人类出生的胎龄小于37周的婴儿[150]. 世界上有1500万婴儿早产[151]. 早产是全球婴儿死亡的主要原因之一,是与怀孕和分娩相关的最大健康负担[152]. 早产可能由许多因素引起,例如遗传、感染、化学物质、环境污染物或其他因素[153157]但在许多情况下,早产的原因尚不明确。

孕酮和促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)是最重要的分娩介质。孕酮在妊娠期维持子宫肌层静止和停药诱导分娩中具有重要而多方面的作用。孕酮的功能由子宫肌细胞中的核孕酮受体(PR-A和PR-B)介导[158]. 孕酮被提倡用于预防早产[159]. 孕酮治疗可降低妊娠中期妇女自发早期早产的发生率[159,160]. CRH在妊娠和分娩中也有重要作用,妊娠和分娩是由胎盘在妊娠期间产生的[161163]. 促肾上腺皮质激素作用于胎儿垂体-肾上腺轴,并直接作用于子宫肌层细胞以促进分娩,这决定了妊娠期的长短以及分娩和分娩的时间。在这方面,以前的研究已经证明内源性大麻素信号可以调节下丘脑-垂体轴的活动[77,164166]因此与小鼠和女性的正常分娩开始时间和持续时间有关[19,167].

如上所述,在小鼠体内,CB的丢失1损害输卵管胚胎的正常运输,导致胚胎着床延迟[132]. 因此,人们普遍认为分娩开始时间会相应推迟。然而,令人惊讶的是,CB的出生日期1空突变雌性几乎比野生型小鼠早一天[167]. 在接受CB治疗的野生型小鼠中也可以诱导类似的早产1-选择性拮抗剂SR141716,但不是CB2-选择性拮抗剂SR144528[120,168]. 黄体酮和雌激素水平在CB中得到了很大程度的警觉1缺陷小鼠。第19天,在CB中观察到血清孕酮水平早期下降1null突变小鼠,而雌激素水平在第16-18天增加。随后的分析进一步揭示了细胞色素P450芳香化酶和17β-HSD7主要参与小鼠妊娠期间卵巢雌激素的生物合成,在CB中上调1卵巢为零,而卵巢水平为20α-HSD,将黄体酮代谢为无生物活性的20α-二氢孕酮在CB中显著增加1妊娠第19天卵巢突变为空。小鼠早产CB(断路器) 1在第18天皮下注射孕酮可以恢复。这一发现表明内源性大麻素信号对分娩前维持正常孕酮/雌激素比率至关重要。另一个有趣的发现是CB的丢失1克服环氧合酶-(COX-)1缺乏引起的延迟分娩,显著提高新生幼崽的存活率。这些结果表明CB1信号传导在调节正常分娩中具有独特的作用,其独立于COX-1衍生的前列腺素F2α,但CB1缺乏可以纠正COX-1缺乏所产生的影响[167]. 有证据表明,电子商务通过CB1可以提高调节环氧化酶-2前列腺素E的表达2妊娠晚期人体胎膜的生成[169]. 前列腺素E和F在分娩时对调节子宫收缩有重要作用,前列腺素的作用是通过子宫肌层组织中表达的前列腺素受体实现的[170]. COX-1缺乏引起的延迟分娩是否与异常的大麻素-CB有关尚待确定1在小鼠中发出信号。此外,CB损失1诱导CRH驱动的异常内分泌活动导致小鼠早产,选择性CRH拮抗剂盐酸安塔拉敏能够恢复CB的正常分娩时间1在野生型小鼠中,缺乏皮质酮的小鼠以及皮质酮活性在第14-18天增强会导致早产,胎儿生长受损。这些观察结果表明,CB1信号传导对于维持正常CRH皮质酮活性和小鼠分娩的开始至关重要[167].

在女性中,长期使用大麻通常与胎儿畸形和早孕终止有关[36,37,133]. 血浆AEA水平已被证明与分娩开始有关。分娩期血浆AEA水平显著高于非分娩期[19,171,172]. 同时,CB的表达显著增加1与劳动妇女相比,在非劳动妇女的胎盘绒毛中观察到173]。这一发现表明,较高的AEA水平和较低的胎盘CB1表达对分娩的及时开始至关重要。

总之,内源性大麻素信号对分娩的正常开始至关重要。流行病学研究应密切关注CB(断路器) 1联邦航空局临床实践中早产妇女的基因多态性或突变。

7.结束语

在过去几年里,ECS已经成为男性和女性生殖的重要参与者。如今,在无脊椎动物、脊椎动物和哺乳动物的生殖细胞、器官和体液中发现了eCB及其合成和降解酶、EMT和分子靶点,强调了这些内源性化合物在沿着进化轴的生殖过程中发挥的关键作用。因此,ECS正常生理作用的破坏损害了男性和女性生殖系统的功能,AEA和/或2-AG含量的改变在生殖的各个阶段至关重要,对治疗利用具有相关和有趣的意义。

确认

本文中的工作部分得到了Prin MIUR 2010-2011(Rosaria Meccariello)、中国国家基础研究计划(2011CB944400)和国家自然科学基金(81130009)(王海滨)的支持。作者对无意中遗漏任何相关参考文献表示歉意。

利益冲突

作者声明,本论文的出版不存在利益冲突。

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