HOXA10基因与不孕症关系的研究进展

子宫内膜容受性(ER)的建立是妊娠的关键性前提。ER的降低是不孕症的主要因素之一。HOXA10基因近年来被认为在ER的建立过程中具有重要意义,子宫内膜HOXA10表达增加是内膜具有良好容受性的必要条件,与胚胎着床密切相关,目前已将HOXA10作为ER建立的标志物之一。本文旨在对于子宫内膜异位症(EMS)、多囊卵巢综合征(PCOS)、输卵管积水及控制性超促排卵(COH)治疗不孕症患者的HOXA10基因是否存在异常表达的相关研究进展进行综述,希望能为治疗相关不孕症提供新的思路。     

EMX2、HOXA10与子宫内膜容受性

胚胎与子宫内膜的同步发育是着床的必要条件,而在着床窗期间,胚泡滋养外胚层侵入和妊娠建立的关键是子宫内膜具有容受性。近年从分子机制研究子宫内膜容受性取得很大进展,学者们发现了与子宫内膜容受性有关的一些基因。本文主要从同源结构域基因EMX2和HOXA10在子宫内膜的表达和对子宫内膜容受性的影响进行综述。     

HOXA10基因在子宫内膜异位症不孕患者内膜组织中的表达及意义

目的:探讨HOXA10基因在子宫内膜异位症(EMs)不孕中的作用及作用机制。方法:以行腹腔镜手术并经病理确诊为EMs合并不孕症的患者为研究对象(18例,A组),以同期行腹腔镜手术的输卵管性不孕患者(18例,B组)、正常生育组(15例,C组)为对照。分别应用荧光定量PCR、免疫组织化学和Western blotting等方法从mRNA及蛋白质水平检测HOXA10基因在EMs不孕症患者在位、异位子宫内膜以及对照组在位子宫内膜的表达。结果:HOXA10 mRNA及蛋白表达水平在C组的内膜较高;B组稍低于C组,但两者相比差异无统计学意义(P>0.05);A组的在位及异位内膜表达水平较C组明显降低(P<0.01);但A组的在位内膜与异位内膜基因和蛋白的表达水平均无统计学差异(P>0.05)。结论:HOXA10基因在EMs不孕患者在位子宫内膜中的表达显著降低,可能是EMs不孕患者子宫内膜容受性降低,进而引起不孕的重要因素之一。     

子宫内膜异位症内膜组织中HOXA10基因异常DNA甲基化及意义

目的:检测子宫内膜异位症(EMs)在位及异位内膜HOXA10基因的表达及DNA的甲基化,探讨HOXA10基因异常表达及DNA异常甲基化在EMs发病及不孕机制中的状态和作用。方法:选择2009年1月至2010年8月在我院行腹腔镜手术治疗的卵巢子宫内膜异位囊肿患者20例(10例合并不孕)、非EMs患者20例(卵巢良性囊肿10例,输卵管因素不孕10例)。分别采取其在位、异位内膜及正常子宫内膜组织,采用荧光定量PCR方法检测HOXA10基因mRNA的表达,甲基化特异性聚合酶链反应(MSP)检测HOXA10基因3个启动子区F1、F2、F3的甲基化状态。结果:EMs在位和异位内膜组的HOXA10基因mRNA表达水平明显低于正常内膜(P<0.01),EMs在位内膜组总甲基化率45%(9/20),合并不孕患者甲基化率50%(5/10)。EMs异位内膜组总甲基化率40%(8/20),合并不孕患者甲基化率40%(4/10)。正常内膜组仅有1例卵巢成熟性畸胎瘤患者发生了甲基化,甲基化率5%(1/20)。EMs在位、异位内膜组总甲基化率及合并不孕患者甲基化率的差异无统计学意义(P=0.58,P=0.32),但与正常内膜组的差异均有显著统计学意义(P<0.01)。结论:HOXA10基因在EMs在位及异位内膜组织中均呈低表达状态,EMs中存在HOXA10基因DNA异常甲基化,EMs合并不孕患者内膜组织中HOXA10基因的DNA甲基化明显高于非EMs不孕患者。EMs中HOXA10基因的DNA异常甲基化可能与其发病及不孕机制有关,深入研究EMs中HOXA10基因DNA异常甲基化,有望为阻断EMs发病或治疗其引起的不孕提供新的思路。     

HOXA10在胚胎着床过程中的调控机制

同源框基因HOXA10是多基因家族的转录调节基因之一,主要参与生殖道发育、调控胚胎植入及其发育、决定细胞定向分化和增殖。近年来研究发现,同源框基因HOXA10在决定子宫内膜容受性方面起着主导作用,母体HOXA10基因的正常表达是胚胎着床所必需,其机制可能与胞饮突、他克莫司结合蛋白4(FKBP52)、p300/CBP因子、前列腺素系统(PGs)、胰岛素样生长因子结合蛋白-1(IGFBP1)、内皮素-1、钙蛋白酶5、基本转录元件结合蛋白1(BTEB1)等的调控有关。同时HOXA10调控作用可能受类固醇激素、白血病抑制因子(LIF)、肝素结合表皮生长因子样生长因子(HB-EGF)、维生素D等因素调节。     

同源框基因HOXA11及雌激素受体在人良、恶性子宫内膜增殖组织中的表达及意义

目的:探讨同源框基因HOXA11及雌激素受体(ER)在人良、恶性子宫内膜增殖组织中的表达及意义.方法:采用Wester blot方法检测27例正常增殖期子宫内膜、35例单纯型及复杂型增殖子宫内膜、37例不典型增殖子宫内膜、31例子宫内膜腺癌组织中HOXA11和ER的表达.结果:HOXA11与ER蛋白的表达量由良性到恶性演变的子宫内膜呈下降趋势,组间比较,差异有高度统计学意义(P＜0.001);且各组子宫内膜中HOXA11与ER蛋白的表达水平呈明显正相关(r=0.971,P=0.000).结论:子宫内膜由良性到恶性演变的过程中,HOXA11与ER蛋白的表达量呈下降趋势,这两个指标对子宫内膜恶性病变的进程与预后具有一定的预测价值.     

月经周期人子宫内膜腺上皮和基质细胞HOXA11表达的差异

目的:探讨HOXA11在月经周期人子宫内膜腺上皮和基质细胞中的表达规律及其生理意义。方法:免疫组织化学方法观察38例子宫内膜腺上皮和基质细胞HOXA11蛋白质的表达;用细胞分离筛选法,分离出子宫内膜腺上皮细胞和基质细胞,采用半定量RT-PCR和Dot-blot方法分别观察HOXA11在腺上皮和基质细胞中的表达。结果:腺上皮细胞HOXA11在分泌中晚期表达量较增生期和分泌早期显著降低;基质细胞HOXA11的表达从增生期到分泌期逐渐增加,以分泌中晚期表达量最高。结论:内膜腺上皮和基质细胞HOXA11表达在分泌中晚期变化最显著,而且其表达量呈反相变化,即腺上皮表达量下降,基质细胞表达量增加。提示HOXA11基因与着床期子宫内膜的分化、成熟密切相关;其对内膜腺上皮和基质细胞的调控机制可能不尽相同。     

miRNA-135a对子宫内膜异位症HOXA10基因表达的调控的研究

目的:探讨miRNA-135a对子宫内膜异位症(EMs)中HOXA10基因表达的调控作用。方法:选取2013年1月到12月在天津市中心妇产科医院因EMs和单纯卵巢囊肿行腹腔镜手术的患者各80例。留取EMs患者的宫腔内膜组织(EMs在位内膜组)和异位内膜组织(EMs异位内膜组)以及单纯卵巢囊肿患者的宫腔内正常内膜组织。分别采用转染技术、实时荧光定量PCR技术检测miRNA-135a和HOXA10 mRNA的表达。结果:miRNA-135a和HOXA10 mRNA在不同月经周期表达水平不同。增殖期和分泌中期,EMs在位和异位内膜组织中miRNA-135a表达水平显著高于正常内膜,HOXA10 mRNA表达水平显著低于正常内膜,差异均有统计学意义(P0.01);EMs在位和异位内膜组织比较,差异均无统计学意义(P0.05)。经miRNA-135a、miRNA-135a抑制剂转染后,子宫内膜间质细胞中HOXA10 mRNA表达水平显著下降和升高,差异均有统计学意义(P0.01)。结论:EMs患者子宫内膜中HOXA10异常表达受miRNA-135a调控,miRNA-135a高表达抑制了HOXA10基因表达。     

左旋18-甲基炔诺酮和米非司酮对分泌中期人子宫内膜HOXA11基因表达的影响

目的:通过口服孕激素类(左旋18-甲基炔诺酮,Levenorgestrel,LNG)和抗孕激素类(米非司酮,RU486)避孕药,研究孕激素对分泌中期人子宫内膜HOXA11基因表达的影响。方法:30名自愿者,于正常月经周期排卵后d7,刮取内膜组织做自身对照;实验周期在排卵前或排卵后2d,口服小剂量LNG(18例)或RU486(12例),同样在排卵后d7刮取内膜组织。用原位杂交方法检测服药子宫内膜HOXA11基因表达的变化。结果:对照组(分泌中期)内膜,间质细胞普遍表达HOXA11mRNA,而腺上皮HOXA11的表达则呈弱阳性或阴性。口服LNG后,子宫内膜形态变化不明显;内膜腺上皮HOXA11表达量进一步下降或无明显变化(即用药前后均表达阴性);间质细胞HOXA11表达增强。服用RU486后,内膜发育明显延迟,腺上皮HOXA11表达强度普遍大于对照组,而间质细胞的表达变化无明显规律。结论:孕激素对内膜腺上皮HOXA11基因的表达起负调控作用;正常分泌中期,内膜腺上皮HOXA11表达减弱或消失是内膜分化成熟的标志。     

孕激素及间质细胞培养液对原代培养内膜腺上皮HOXA11基因表达的影响

目的:探讨间质细胞是否参与了孕激素对子宫内膜腺上皮的调控,及其初步的作用机制。方法:将增生期子宫内膜间质细胞经激素处理后进行培养,提取培养液。用浓度为30%的提取培养液对腺上皮细胞进行原代培养,当细胞生长融合时,加入孕酮或孕雌激素培养4h、24h。提取细胞总RNA,用半定量RT-PCR方法检测腺上皮细胞HOXA11基因表达量。结果:当内膜腺上皮细胞中含有30%经孕激素处理的间质细胞培养液时,加入孕激素或孕、雌激素后其HOXA11基因,在培养4h时表达量有下降趋势;24h时,表达量下降明显;而用RU486预处理后再加入孕激素或雌孕激素,腺上皮细胞HOXA11基因表达量与对照组无差异;当上皮细胞中含有30%经RU486预处理后,再加入孕激素处理的间质细胞培养液时,孕激素或孕、雌激素对内膜腺上皮HOXA11表达的负调控作用在4h时消失;24h时,转为正调控(HOXA11基因表达量增加)。结论:孕激素对内膜腺上皮HOXA11基因的负调控作用需要问质细胞分泌的孕激素依赖因子的参与,而且由间质细胞和内膜腺上皮中的孕激素受体共同介导完成这一负调控作用。     

HOXA9、HOXA11、LIF在输卵管中的表达及与输卵管妊娠的关系

目的:探讨同源框基因HOXA9、HOXA11以及白血病抑制因子(1eukemia inhibitory factor,LIF)在输卵管异位着床中的作用。方法:用免疫组织化学染色方法分别检测36例异位妊娠输卵管和34例正常输卵管HOXA9、HOXA11和LIF蛋白的表达。结果:①HOXA9、HOXA11强阳性(+++)表达率在异位妊娠输卵管中最高,且输卵管着床部位和非着床部位表达率无明显差异;增生期输卵管HOXA9、HOXA11强阳性表达率明显较低,在分泌期输卵管中表达率为0。②LIF强阳性表达仅见于妊娠输卵管,着床部位的表达率高于非着床部位;增生期和分泌期输卵管呈中低水平表达。结论:HOXA9、HOXA11及LIF蛋白表达增加与输卵管妊娠相关。     

The role of abnormal hypermethylation of the HOXA10 and HOXA11 promoters in implantation failures in IVF programs

Abstract

Objective: The objective of this study is to investigate the association between methylation levels of HOXA10 and HOXA11 promoters, clinical parameters, and implantation outcomes after in vitro fertilization-embryo transfer (IVT-ET) cycles in women with repeated implantation failures and tubal infertility.

Methods: Endometrium samples were collected from 34 women during implantation window before IVF-ET cycle to assess methylation status of HOXA10 and HOXA11 promoters using bisulfite sequencing. All participants had a tubal factor of infertility and at least two implantation failures in the anamnesis. A logistic regression model was used to predict the implantation outcome depending on methylation status and clinical parameters.

Results: The methylation of CpG-islands of HOXA10 and HOXA11 promoters was identified in 76.5 and 100% of participants, respectively. The median methylation levels did not differ significantly between the groups with different implantation outcomes, but a logistic regression model based on HOXA10 and HOXA11 methylation and clinical parameters allowed to classify the implantation outcomes with the total percentage of correct predictions of 85.19%.

Conclusions: Abnormal methylation levels of the HOXA10 and HOXA11 promoters were found in the endometrium of women with tubal infertility and repeated implantation failures. The findings suggest that methylation status could be an important factor of implantation failure during IVF-ET cycles.     

Hydrosalpinx fluid diminishes endometrial cell HOXA10 expression

OBJECTIVE: To determine the effect of hydrosalpinx fluid on the expression of HOXA10, an essential regulator of endometrial receptivity.DESIGN: In vitro study.SETTING: Academic medical center.PATIENT(S): Patients with unilateral or bilateral hydrosalpinx.INTERVENTION(S): Hydrosalpinx fluid was aspirated from 10 patients at laparoscopy. The fluid was serially diluted in minimum essential medium. Ishikawa cells (an endometrial adenocarcinoma cell line, representative of endometrial epithelium) were incubated with this fluid at concentrations of 10% and 50% for 48 hours. Cells were also incubated in undiluted minimum essential medium (MEM) and in 10% serum as controls. After incubation, the cells were lysed in Trizol, and total RNA was extracted and analyzed by Northern blot using a 32P-labeled HOXA10 riboprobe. A 32P-labeled G3PDH probe was used as a control for loading.MAIN OUTCOME MEASURE(S): HOXA10 mRNA expression.RESULT(S): HOXA10 mRNA expression in endometrial cells decreased with increasing concentrations of hydrosalpinx fluid. Densitometric analysis of the northern blot revealed that HOXA10 mRNA expression was different from control at both concentrations (P<.007).CONCLUSION(S): HOXA10 is necessary for implantation in the murine model. HOXA10 expression is diminished by hydrosalpinx fluid. This effect on HOXA10 is a potential molecular mechanism by which implantation rates are diminished in women with hydrosalpinges.