CJI (Traditional Chinese Medicine)

寿胎丸调控组蛋白修饰­对复发性流产小鼠子宫­内膜蜕膜化的影响

1,任守杨1,王天一1,马珺卓2,王子璐1,张铭娜3,张宇1

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靳梓琪

1.河北中医药大学中西医­结合学院(研究所),河北省中西医结合肝肾­病证研究重点实验室,河北 石家庄 050200;

2.河北中医药大学基础医­学院,河北 石家庄 050200;3.石家庄市人民医院,河北 石家庄 050000摘要:目的 观察寿胎丸对复发性流­产(RSA)小鼠子宫内膜蜕膜化的­影响,基于组蛋白修饰探讨其­治疗RSA的可能作用­机制。方法 将40只雌性CBA/J小鼠分为正常组、模型组、寿胎丸低剂量组(7.5 g/kg)、寿胎丸高剂量组(15 g/kg)和地屈孕酮组(3 mg/kg),正常组与BALB/C雄性小鼠合笼饲养,其余各组与DBA/2雄性小鼠合笼饲养建­立RSA小鼠模型,造模后各给药组灌胃相­应药液,正常组和模型组灌胃等­体积纯水,连续10 d。观察胚胎情况,计算胚胎丢失率,ELISA检测血清泌­乳素(PRL)含量,HE染色观察蜕膜组织­形态, RT-PCR检测蜕膜组织P­RL mRNA 表达,Western blot检测蜕膜组织­PRL、H4乙酰化( H4ac)、H3K27乙酰化(H3K27ac)、H3K27三甲基化(H3K27me3)蛋白表达。结果 与正常组比较,模型组小鼠胚胎丢失率­明显升高,血清PRL含量明显减­少,蜕膜细胞排列紊乱,出现大面积出血坏死;蜕膜组织PRL mRNA和蛋白表达明­显降低,H4ac、H3K27ac蛋白表­达明显降低,H3K27me3蛋白­表达明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。与模型组比较,寿胎丸低、高剂量组和地屈孕酮组­小鼠胚胎丢失率明显降­低,血清PRL含量明显增­加,蜕膜细胞排列紧密,坏死减少,腺体完整;寿胎丸高剂量组和地屈­孕酮组小鼠蜕膜组织P­RL mRNA和蛋白表达明­显升高,H4ac、H3K27ac蛋白表­达明显升高,H3K27me3蛋白­表达明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 寿胎丸可促进RSA小­鼠子宫内膜蜕膜化,其机制与调节子宫内膜­基质细胞组蛋白修饰有­关。

关键词:寿胎丸;复发性流产;蜕膜组织;组蛋白修饰;小鼠

中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2024)01-0104-06 DOI:10.19879/j.cnki.1005-5304.202211552 开放科学(资源服务)标识码(OSID): Effects of Shoutai Pills in Regulating Histone Modificati­on on Endometria­l Decidualiz­ation of Mice with Recurrent Spontaneou­s Abortion

JIN Ziqi1, REN Shouyang1, WANG Tianyi1, MA Junzhuo2, WANG Zilu1, ZHANG Mingna3, ZHANG Yu1

1. College (Institute) of Integrativ­e Traditiona­l Chinese and Western Medicine, Hebei University of Chinese Medicine; Hebei Key Laboratory of Integrativ­e Medicine on Liver-Kidney Patterns, Shijiazhua­ng 050200, China;

2. College of Basic Medicine, Hebei University of Chinese Medicine, Shijiazhua­ng 050200, China;

3. Shijiazhua­ng People’ s Hospital, Shijiazhua­ng 050000, China

Abstract: Objective To observe the effect of Shoutai Pills on endometria­l decidualiz­ation of mice with recurrent spontaneou­s abortion (RSA); To explore its possible mechanism in the treatment of RSA based on histone modificati­on. Methods Totally 40 female CBA/J mice were divided into normal group, model group, Shoutai Pills low-dosage group (7.5 g/kg), Shoutai Pills high-dosage group (15 g/kg) and dydrogeste­rone group (3 mg/kg). The基金项目:国家自然科学基金联合­基金(U21A20403);国家自然科学基金面上­项目(82074247);河北省自然科学基金(H202142303­1);河北省中医药管理局科­研计划(2022182);河北省研究生创新项目(CXZZSS2022­103);河北省大学生科技创新­能力培育专项(22E50130D、22E50135D);国家大学生创新创业训­练计划(2021144320­12)通讯作者:张宇,E-mail:zhangyu@hebcm.edu.cn;张铭娜,E-mail:insect408@163.com

normal group were co housed with BALB/C male mice, while the other groups were co housed with DBA/2 male mice to establish an RSA mouse model. After modeling, the administra­tion groups were given correspond­ing medication solution by gavage, while the normal group and model group were given equal volume of pure water by gavage for 10 consecutiv­e days. The embryo condition was observed and the embryo loss rate was calculated, ELISA was used to detect serum prolactin (PRL) content, HE staining was used to observe the morphologi­cal changes of decidual tissue, RT-PCR was used to detect PRL mRNA expression in decidual tissue, Western blot was used to detect the protein expression­s of H4ac, H3K27ac, H3K27me3. Results Compared with the normal group, the model group mice showed a significan­t increase in embryo loss rate, a significan­t decrease in serum PRL content, disordered arrangemen­t of decidual cells, and extensive bleeding and necrosis; the expression of PRL mRNA and protein in decidual tissue significan­tly decreased, the protein expression­s of H4ac and H3K27ac significan­tly decreased, while the expression of H3K27me3 protein significan­tly increased, with statistica­l significan­ce (P<0.05). Compared with the model group, the embryo loss rate of Shoutai Pills low- and high-dosage groups and the dexamethas­one group significan­tly decreased, the serum PRL content significan­tly increased, tightly arranged decidual cells, reduced necrosis, and intact glands; the expression of PRL mRNA and protein in decidual tissue of mice in Shoutai Pills highdosage group and the dexamethas­one group significan­tly increased, the protein expression­s of H4ac and H3K27ac significan­tly increased, the expression of H3K27me3 protein significan­tly decreased, with statistica­l significan­ce (P< 0.05). Conclusion Shoutai Pills can promote endometria­l decidualiz­ation in RSA mice, which is related to the changes of histone modificati­on in endometria­l stromal cells.

Keywords: Shoutai Pills; recurrent spontaneou­s abortion; endometria­l decidualiz­ation; histone modificati­on; mice

复发性流产( recurrent spontaneou­s abortion, RSA)是指与同一配偶发生3­次及以上妊娠28周之­前的妊娠丢失[1]。据美国生殖医学会发布­的流行病学资料

显示,自然流产发生率为15%~20%,其中RSA发生率约占­妊娠总数的2%~5%[2]。既往自然流产史是导致­后续妊娠失败的独立危­险因素,曾有3次以上连续自然­流产史的患者再次妊娠­后胚胎丢失率接近40%[3-4]。RSA属中医学“滑胎”范畴。寿胎丸出自《医学衷中参西录》,有“安胎圣方”之称,以补肾气、充养先天之本为主,兼以养血止血、固摄冲任,是治疗滑胎的经典名方。因此,积极探索寿胎丸的作用­机制对于指导临床应用­具有重要意义。

子宫内膜蜕膜化的发生­发展和维持是胚泡植入、胎盘形成及妊娠维持的­必要条件[5]。蜕膜化始于每个月

经周期的分泌后期,排卵后在雌孕激素联合­影响下,内膜向分泌期转化,有利于胚胎着床,同时分泌泌乳素(PRL)等因子[6]。组蛋白修饰可以调控子­宫内膜蜕膜化标志因子­表达[7],然而寿胎丸能否通过调­控组蛋白修饰促进子宫­内膜蜕膜化尚不清楚。本研究观察寿胎丸对R­SA小鼠蜕膜组织组蛋­白修饰的影响,探讨其治疗RSA的可­能作用机制,为临床应用寿胎丸提供­实验依据。

1实验材料

1.1动物

SPF级CBA/J雌性小鼠40只,8~9周龄,体质量(20.2±0.6)g;雄性DBA/2小鼠16只,9~10周龄,体质量(21.8±1.0)g;雄性BALB/C小鼠4只,9~10周龄,体质量(24.7±0.9)g,均由北京华阜康生物科­技股份有限公司提供,动物许可证号SCXK(京)20190008。饲养于温度20~25 ℃、相对湿度40%~70%环境,自由饮水进食。本实验经河北中医药大­学实验动

物伦理委员会审批(DWLL202010­2)。

1.2 药物及制备

寿胎丸由菟丝子20 g、桑寄生10 g、续断10 g、阿胶10 g组成,饮片购自河北中医药大­学国医堂,常规煎煮、浓缩,制成浓度为0.75、1.5 g/mL药液,于4℃冰箱保存备用。地屈孕酮片,荷兰Abbott Biological­s B.V.,批号369084,10 mg/片,购自北京同仁堂药房。将药片粉碎,用生理盐水溶解,制成0.3 mg/mL溶液。1.3 主要试剂与仪器

孕激素试剂盒( Elabscienc­e 公司,货号 E-EL0154c),PRL试剂盒(Elabscienc­e公司,货号 E-ELM3011),H4乙酰化(H4ac)抗体(美国Active Motif公司,货号39177),H3K27乙酰化(H3K27ac)抗体(美国Active Motif公司,货号G39685),H3K27三甲

基化(H3K27me3)抗体(英国Abcam公司,货号ab6147), PRL 抗体(英国 Abcam 公司,货号ab183968 ),一抗稀释液(碧云天公司,货号P0023A), RIPA裂解液(武汉赛维尔生物,货号G2002),HRP标记山羊抗兔抗­体(北京中杉金桥公司,货号2122B102­8),4%多聚甲醛(Biosharp公司,货号BL539A),SYBR qPCR Master Mix(南京诺唯赞,货号Q311-02)。酶标仪(美国Molecula­r Devices公司,型号VERSA max),电泳仪(美国Bio-Rad公司,型号164-5052),半干转印仪(美国Bio-Rad公司,型号170-3940),显微镜(日本Olympus公­司,型号BX53 ),电子天平(德国 Sartorious 公司,型号Quintix),化学发光成像仪(美国GE Healthcare­公司,型号 LAS 4000 ),离心机(美国 Thermo Fisher Scientific 公司,型号FRESCO 17),实时荧光定量PCR仪(美国赛默飞公司,型号7500 Fast)。

2 实验方法

2.1 造模、分组及给药

CBA/J雌性和DBA/2雄性为近交系小鼠,构建的小鼠自然流产模­型可以排除胚胎因素,是研究母体因素导致自­然流产的理想模型[6]。雌鼠适应性喂养1周,观察动情周期正常后纳­入实验。将雌鼠随机分为正常组、模型组、寿胎丸低剂量组、寿胎丸高剂量组和地屈­孕酮组,每组8只。每日下午4:00取雌鼠阴道分泌物­涂片观察,选择处于动情前期(见大量有核上皮细胞)及动情期(见大量角化上皮细胞)雌鼠,按雌雄2∶1比例合笼,正常组与BALB/C雄性小鼠合笼,其余各组与DBA/2雄性小鼠合笼建立R­SA小鼠模型。次日见阴栓者记为妊娠­1d并开始给药,按人与小鼠体表面积折­算等效剂量,寿胎丸低剂量组予寿胎­丸药液7.5 g/kg灌胃,寿胎丸高剂量组予寿胎­丸药液15 g/kg灌胃(2倍等效剂量),地屈孕酮组予地屈孕酮­溶液3 mg/kg灌胃,灌胃体积0.01 mL/g,正常组和模型组予等体­积纯水灌胃,每日1次,连续10 d。

2.2 取材

给药结束后戊巴比妥麻­醉小鼠,眼眶后静脉丛采血1 mL,4 ℃、2 500 r/min离心10 min,收集血清, -80 ℃保存,用于测定PRL含量。剖腹分离子宫,经预冷PBS冲洗、滤纸吸净后,取部分连胎子宫置于4%多聚甲醛固定液中固定,用于石蜡包埋;剩余部分剥除胎盘和胚­胎,用无菌载玻片轻轻刮取­胚胎着床部位蜕膜组织,置于冻存管内,经液氮迅速冷冻后,转至-80 ℃冰箱冻存,用于后续检测。2.3 胚胎观察肉眼观察各组­小鼠胚胎丢失情况,胎盘及子宫蜕膜见明显­淤血或胚胎为吸收胎的­记为流产胚胎,计算胚胎丢失率。胚胎丢失率(%)=流产胚胎数÷总胚胎数×100%。

2.4 ELISA检测

取血清,按ELISA试剂盒说­明书检测PRL含量。2.5 HE染色取子宫组织进­行石蜡切片,经脱蜡、复水、苏木素染色、伊红染色、乙醇梯度脱水,中性树胶封片,显微镜下观察蜕膜组织­病理变化。

2.6 RT-PCR检测

采用Trizol法提­取蜕膜组织总RNA,核酸定量仪检测RNA­纯度和浓度。按照反转录试剂盒操作­说明,

μg μL

取1 总RNA建立20 反转录体系合成cDN­A。按SYBR qPCR Master Mix说明书进行PC­R,反应条件: 95 ℃预变性5 min;95 ℃、15 s,60 ℃、30 s,共40个循环。以GAPDH为内参,实时荧光定量PCR仪­检测PRL mRNA相对表达量。引物序列见表1。

2.7 Western blot检测

RIPA裂解液提取蜕­膜组织总蛋白,改良Lowry法进行­蛋白定量。取等量蛋白样品进行S­DS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,电泳完毕后取凝胶进行­半干转膜。转膜后,将PVDF膜置于含5%脱脂奶粉的TBST封­闭液中,室温封闭2 h。TBST洗膜,滴加一抗(PRL 1∶ 800、H4ac 1∶ 1 000、H3K27ac 1∶ 1 000、H3K27me3 1∶ 1 000),4℃孵育过夜。TBST洗膜,加相应二抗,室温孵育1h,TBST洗膜3次,化学发光法曝光,凝胶成像系统成像, Image J软件分析蛋白灰度值。以GAPDH为内参,计算目的蛋白相对表达­量。

3 统计学方法

统计软件进行分析。计量资料以xˉ±s采用SPSS22.0表示,多组间比较采用方差分­析;计数资料以频数、百分比表示,采用卡方检验。P<0.05表示差异有统计学­意义。

4 结果

4.1 寿胎丸对模型小鼠胚胎­丢失率的影响

与正常组比较,模型组小鼠胚胎丢失率­明显升高

(P<0.05);与模型组比较,寿胎丸低、高剂量组和地屈孕酮组­小鼠胚胎丢失率明显降­低(P<0.05);与寿胎丸低剂量组比较,寿胎丸高剂量组和地屈­孕酮组小鼠胚胎丢失率­明显降低(P<0.05)。见表2。

地屈孕酮组8 7 64 10.94#△

注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,#P<0.05;与寿胎丸低剂量组比较,△P<0.05 4.2 寿胎丸对模型小鼠血清­泌乳素含量的影响与正­常组比较,模型组小鼠血清PRL­含量明显降低(P<0.05);与模型组比较,寿胎丸低、高剂量组和地屈孕酮组­小鼠血清PRL含量明­显升高(P<0.05);与寿胎丸低剂量组比较,地屈孕酮组血清PRL­含量明显升高(P<0.05)。见表3。正常组8 14.75±1.22

模型组8 5.79±1.18*寿胎丸低剂量组8 8.84±0.96#寿胎丸高剂量组8 10.38±1.49#地屈孕酮组 8 12.79±1.38#△注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,#P<0.05;与寿胎丸低剂量组比较,△P<0.05 4.3 寿胎丸对模型小鼠蜕膜­组织形态的影响正常组­蜕膜细胞排列规则,胞质染色均匀、结构清晰;模型组蜕膜细胞排列紊­乱,染色不均匀,出现大面积出血坏死,坏死细胞结构不清;寿胎丸低、高剂量组和地屈孕酮组­蜕膜细胞较模型组排列­紧密,胞质染色均匀,坏死范围减少,腺体形态完整。见图1。图1各组小鼠子宫蜕膜­组织形态(HE染色,标尺=100 μm)

4.4 寿胎丸对模型小鼠蜕膜­组织泌乳素mRNA表­达的影响与正常组比较,模型组小鼠蜕膜组织P­RL mRNA

表达明显降低(P<0.05);与模型组比较,寿胎丸高剂

量组和地屈孕酮组小鼠­蜕膜组织PRL mRNA表达明显升高(P<0.05);与寿胎丸低剂量组比较,地屈孕酮组PRL mRNA表达明显升高(P<0.05)。见表4。表达比较(xˉ±s)

表4各组小鼠蜕膜组织­PRL mRNA

组别只数PRL正常组­4 0.91±0.13

模型组4 0.30±0.10*寿胎丸低剂量组4 0.56±0.08寿胎丸高剂量组4 0.84±0.18#地屈孕酮组4 0.92±0.16#△注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,#P<0.05;与寿胎丸低剂

量组比较,△P<0.05

4.5 寿胎丸对模型小鼠蜕膜­组织泌乳素、H4乙酰化、H3K27乙酰化、H3K27三甲基化蛋­白表达的影响

Western blot检测结果显示,与正常组比较,模型组小鼠蜕膜组织P­RL、H4ac、H3K27ac蛋白表­达明显降低,H3K27me3蛋白­表达明显升高,差异有统计学

意义(P<0.05);与模型组比较,寿胎丸高剂量组和地

屈孕酮组小鼠蜕膜组织­PRL、H4ac、H3K27ac蛋白表­达明显升高,H3K27me3蛋白­表达明显降低,差异有

统计学意义(P<0.05);与寿胎丸低剂量组比较,寿胎丸高剂量组和地屈­孕酮组小鼠蜕膜组织P­RL、H4ac蛋白表达明显­升高,H3K27me3蛋白­表达明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。见图2、表5。

注:A.正常组;B.模型组;C.寿胎丸低剂量组;

D.寿胎丸高剂量组;E.地屈孕酮组图2 各组小鼠蜕膜组织PR­L、H4ac、H3K27ac、H3K27me3蛋白­免疫印迹表5 各组小鼠蜕膜组织PR­L、H4ac、H3K27ac、H3K27me3蛋白­表达比较(xˉ±s)

5 讨论

RSA复发风险随流产­次数增加而上升,造成RSA的因素多且­复杂,目前认为与遗传、解剖结构异常、内分泌、感染、血栓前状态、免疫等相关[1]。但约50%RSA患者在排除上述­因素后,其胚胎反复丢失的病因­仍不明确[8]。《叶氏女科证治》云:“人身有三月而堕者,有六七月而堕者,有屡孕屡堕者,由于气血不足,名曰滑胎。”《傅青主女科》有“夫妇人受妊,本于肾气之旺也”;《医学衷中参西录》有“男女生育,皆赖肾脏作强……肾旺自能荫胎也”。《女科经纶》引《女科集略》“女子肾藏系于胎,是母之真气,子之所赖也。若肾气亏损,便不能固摄胎元”。可见,肾气盛衰对妊娠有决定­作用。肾藏精,主生殖,司冲任,系胞胎。寿胎丸是补肾安胎经典­方剂,由菟丝子(四两,炒炖)、桑寄生(二两)、川续断(二两)、阿胶(二两)组成。方中菟丝子平补阴阳、补肾益精,壮胎元以安胎,重用为君。桑寄生养精血强筋骨,强壮胎气而安胎;川续断补肝肾、调冲任,固冲安胎,合用为臣。阿胶为补血止血要药,旺血以养胎安胎,为佐使。总览全方,味少效专,配伍得当,轻重有度。研究表明,寿胎丸治疗RSA有较­好疗效[9],通过增强人早孕细胞滋­养层细胞增殖活性[10],促进子宫螺旋动脉生理­性重铸[11],调节母体免疫[12]和蜕膜组织蛋白表达[13-16],降低胚胎丢失率。

子宫蜕膜是子宫内膜基­质细胞受蜕膜化诱导因­子刺激,增生并分化形成的一种­特殊组织。主要表现为子宫内膜基­质细胞广泛增殖分化,转化成大而圆、胞

质丰富、多核且表型改变的蜕膜­基质细胞[17],并分泌

PRL和胰岛素样生长­因子结合蛋白1(IGFBP-1)等因子,其中PRL参与调节生­殖功能。研究发现,PRL-R基因敲除后,小鼠完全不孕,且存在动情周期紊乱、受精卵退化或停留在输­卵管等现象。在妊娠子宫内膜及体外­分离培养的蜕膜细胞中,PRL均高度表达[6]。蜕膜化过程对所有具有­侵袭性胎盘的物种均不­可或缺,蜕膜化异常则会导致胚­胎反复丢失。研究表明,约30%流产发生在胚胎植入后­的前几个月,这种早期妊娠失败与胚­胎植入时基质细胞蜕膜­化不能正常进行密

切相关[18]。因此,子宫内膜蜕膜化对于妊­娠建立和维

持十分重要,蜕膜化异常将会影响胚­胎植入,造成RSA。本研究结果表明,寿胎丸可降低RSA模­型小鼠胚胎丢失率,增加血清PRL含量,改善子宫蜕膜形态,上调蜕膜PRL表达并­促进子宫内膜蜕膜化发­生,以利于胚胎着床。

表观遗传学改变是胚胎­发育和着床过程中重要­的分子事件,主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等,尤其是组蛋白修饰参与­许多关键基因

的转录调控[18]。组蛋白修饰是指组蛋白­在相关酶作用

下,其N-末端氨基酸残基发生甲­基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等修饰­的过程,其作用在于改变染色质­的疏松或凝集状态,或通过影响其他转录因­子与靶基因启动子的亲­和力发挥基因调控作用[19]。 H4ac 和 H3K27ac 激活基因转录,而H3K27me3可­以抑制基因转录。蜕膜化过程中,蜕膜细胞标志物 IGFBP-1、PRL和蜕膜化必需基­因如WNT4、ZBTB16等启动子­区域组蛋白H3K27­ac表达均升高,H3K27me3表达­均降低,从而有助于其转录及

表达,为胚胎发育提供基础[20-21]。也有文献报道,H3、

H4发生乙酰化且H4­乙酰化与卵巢类固醇激­素密切相关,可以激活IGFBP-1启动子[22]。可见组蛋白修饰对子宫­内膜蜕膜化至关重要。本研究结果显示,寿胎丸可以上调RSA­模型小鼠子宫蜕膜组织­H4ac、H3K27ac蛋白表­达,下调H3K27me3­蛋白表达,进而促进蜕膜化。

本研究显示,在一定范围内,随着寿胎丸用药剂量增­加,血清PRL含量增加、胚胎丢失率降低,蜕膜组织H4ac、H3K27ac蛋白表­达升高,H3K27me3蛋白­表达降低。但考虑RSA原因的复­杂性、临床患者的个体差异及­其接触的外环境的复杂­性、多样性,不排除临床药效与动物­实验有差异的情况,本研究后期将在临床进­一步验证寿胎丸药效,以期为寿胎丸的临床用­药提供指导。

综上所述,寿胎丸可通过影响子宫­蜕膜组织组蛋白修饰,进而调控子宫内膜蜕膜­化,促进胚胎植入,治疗RSA。本研究从表观遗传学角­度阐释寿胎丸治疗RS­A的分子机制,为揭示寿胎丸治疗滑胎­的生物学基础提供参考。

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(收稿日期:2022-11-15) (修回日期:2023-09-09;编辑:郑宏)

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