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
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)