妊娠时间生物学的研究进展*

付天明　舒敏思

(1.成都市龙泉驿区妇幼保健院，四川 成都　610100；2.成都市龙泉驿区产前筛查中心，四川 成都　610100)



妊娠时间生物学的研究进展*

付天明1,2△舒敏思1

(1.成都市龙泉驿区妇幼保健院，四川 成都610100；2.成都市龙泉驿区产前筛查中心，四川 成都610100)

与妊娠相关的时间生物学研究不断涌现，这些研究成果渐成系统，催生了时间生物学新的亚领域妊娠时间生物学。本文从妊娠的各个时间段对众多的研究成果加以综述，并探讨该领域前景及临床可研究的方向。

时间生物学；妊娠；节律基因

时间生物学(Chronobiology)是近年来发展异常迅速的新兴学科[1-3]，而随着时间生物学研究成果的临床结合与转化，目前时间治疗学(Chronotherapy)、肿瘤时间生物学(Cancer chronobiology)、时间药理学(Chronopharmacology)牙髓时间生物学(Pulp chronobiology)、妊娠时间生物学(Pregnancy chronobiology)等亚学科相继出现并蓬勃发展。时间生物学已使我们每个人置身其中，并对整个人类社会产生深远的影响。笔者在此就对频频冲击我们的妊娠时间生物学研究动态做一综述，同时对未来的临床工作做出些许思考。

1　引言

自1985年第一个与生物钟相关的基因Period从果蝇体内被成功克隆以来，一系列节律基因如Clock、Rigui、Bmal1、Timeless、Cry、Frq、Vvd、Noc、Kai等陆续被发现[1,2]。他们在许多基本生物功能，包括体温、呼吸、睡眠、进食、血压等诸多稳态中发挥着关键作用[3-10]。最近的研究指出节律基因在血糖调节、脂肪代谢、内环境稳态、生殖、免疫与衰老等生理过程中作用特殊[11-15]。时间生物学的研究在全世界范围内正经历一场空前的繁荣，近日节律与疾病的关系正受到前所未有的关注。大量研究已经发现节律基因参与了多种疾病发生发展，目前已经较为明确肥胖、糖尿病、高血脂、高血压疾病、胰腺炎、肿瘤、季节性情感障碍、产后抑郁等疾病的发生及病情恶化与节律基因功能紊乱息息相关[3-18]。2012年英国剑桥大学Addenbrooke医院Edgar RS博士最新的研究更是推测生物钟形成于25亿年前[19]。虽然目前研究对于生物节律总体发展演变的历史长河而言，只是激起的点点浪花，但这些珍贵的发现足以让人鼓舞而执着探索，力求找到破解生命现象诸多谜团、攻克众多复杂疾病的新突破口。妊娠是人类社会繁衍生息的最基本活动，但妊娠活动中的诸多细节仍然是医学界的未解之谜。诸如受精、胚胎着床及发育、流产、分娩发动等[20,21]。目前诸多研究均已证明节律基因在生殖系统的稳态、胚胎正常发育、生育节律的维持等功能活动中都发挥着异常重要的作用[22,23]。

2　节律基因与受精的关系

受精是妊娠成功的开始，现有的研究显示节律基因影响着妊娠的结局。早在2007年，卫生部时间生物学重点实验室王正荣教授课题组就研究发现Clock基因影响雄性小鼠精子顶体酶活性，从而影响受精，该课题组采用clock干扰质粒使小鼠睾丸CLOCK蛋白的表达明显下调，从而顶体酶活性明显下降[24]。美国华盛顿大学儿科学系Ratajczak CK对Bmal1基因敲除(Bmal1-/-)小鼠的研究发现，雌性小鼠孕酮的表达减少，并导致不孕的出现[25]。

3　节律基因与胚胎着床的关系

目前学界较为认同节律基因在子宫及胎盘组织中发挥作用，而节律性变化是正常胎盘的重要特征[26,27]。西澳大利亚大学Waddell BJ教授一项研究显示在胎盘组织，众多节律基因诸如Clock、Bmal1、Per1、Per2、Per3、Cry1及Cry2等均有表达，传统转录-翻译反馈环路(Transcriptional-translational feedback loops)的节律基因表达机制在此表现并不强烈，也欠缺协调性[28]。而胎盘组织的节律基因表达及其在妊娠期间的具体功能还不明朗，且其在不同物种之间的差异需要更深层次的研究，这将有利于揭示与妊娠相关的许多事件。意大利费拉拉大学进化生物学家Lunghi L等指出节律基因Per2、Dec1等在绒毛外人滋养层细胞参与母体血管重建过程中发挥着重要作用[29,30]，这些都有利于为胚胎组织提供有利的环境。Uchikawa M的研究具有相似观点[31]。

4　节律基因与胚胎器官发育的关系

捷克科学院(Academy of Sciences of the Czech Republic, ASCR)一项研究显示节律基因Per1、Per2和立早基因c-fos在Wistar大鼠子代早期视网膜发育及光感形成中作用特殊[32]。而美国休斯顿大学视光学院Fox DA研究指出妊娠期铅暴露(Gestational lead exposure, GLE)将导致妊娠小鼠暗视视网膜电图(Electroretinograms，ERG)呈现出超日节律改变，并将影响到子代[33]。

5　节律基因与分娩的关系

俄罗斯圣彼得堡国立大学Chernysheva MP教授等实验揭示PER1蛋白表达与催产素释放之间存在正反馈现象，PER1对于调节催产素与γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid，GABA)之间的平衡关系具有重要作用，借助Western-Blot，学者发现通过视黄醇代谢产物维甲酸相关孤核受体α(Retinoid acid receptor related orphan receptor α，RORα)的调节，妊娠雌鼠下丘脑视上核细胞胞浆中PER1呈现高表达，而胚胎细胞细胞核中PER1表达量增加明显，且其胞浆中的催产素受体(Oxytocin receptor，OXTR)显著增加，相反GABA的表达量显著下降。从而人们推断PER1促进内源性催产素及其受体的释放，并调节抑制性介质GABA的分泌减少和活性降低可能是分娩发动的机制之一[34]。美国华盛顿大学分子细胞生物学家Ratajczak CK教授研究也显示在人类和啮齿类动物中，节律基因对于正常分娩具有重要作用。一项关于选择性子宫基层Bmal1基因敲除小鼠和未敲除小鼠的对比研究显示在分娩时间窗(妊娠第19天下午5点至19.5天上午9点)内对照组92%的雌性小鼠顺利分娩，而基因敲除组仅有64%的雌性小鼠分娩。研究显示Bmal1对于小鼠正常妊娠时间的记忆与维持具有重要作用，Bmal1基因的突变或缺失会导致延期妊娠或分娩失败[35]。

6　节律基因与泌乳的关系

美国印第安纳州普渡大学Casey T博士系统研究了节律基因对泌乳的影响[36]。其中一项研究显示超重状态所诱导的核心节律基因表达改变导致大鼠妊娠流产及死胎的比率增加，并导致母鼠泌乳减少[37]。该团队另一项有关奶牛乳腺细胞系的体外研究实验显示外在刺激与节律基因的表达同步，诸如核心节律基因Bmal1受到催乳素的诱导。Clock/clock基因突变的雌性小鼠由于昼夜节律被打破，最终导致无法分泌充足的乳汁满足幼仔成长的需要[38]。学者推测在从妊娠到分娩后环境及生理信号的变化包括光照时间调节着节律基因的表达，通过对奶牛的观察研究发现干燥气候和(或)泌乳期光照时间的长短影响着奶牛乳汁的多少。也许光暗周期对乳汁分泌的影响是间接的，而中枢节律基因接受光暗刺激信号并调控乳汁分泌是影响乳汁分泌的直接因素。这些中枢节律基因调节了乳腺部位外周节律基因的表达水平，从而导致了乳汁的分泌并可能调节乳汁的具体合成环节[39]。

7　节律基因与子代疾病的关系

法国国家科学研究院(French National Center for Scientific Research，CNRS)Mairesse J课题组对于一项关于治疗抑郁症的新药阿戈美拉汀(Agomelatine，褪黑素类药)的研究揭示妊娠期间的睡眠/觉醒周期障碍将导致子代的精神疾病。该组人员通过一项有关评估阿戈美拉汀对妊娠大鼠产前束缚应激(Prenatal restraint stress，PRS)反应昼夜节律调节的研究显示，在妊娠的最后10天向孕鼠加以产前束缚应激，结果其子代成年后的慢波睡眠(Slow wave sleep，SWS)持续时间明显缩短，而快速动眼睡眠(Rapid eye movement sleep，REMS) 持续时间明显延长，并且昼夜循环的黑夜相到来之前活动变得频繁，同时成年后大鼠海马部位主反应基因c-Fos的转录水平明显增加。所有的这些异常都可通过饮食中添加2000 ppm的阿戈美拉汀得到扭转。而阿戈美拉汀的疗效可被MT1/MT2型褪黑素受体抑制剂S22153大大消弱，而S22153可导致似PRS的睡眠紊乱。从而预示阿戈美拉汀在治疗产褥期抑郁症(Postpartum depression，PPD)方面的巨大前景[40]。美国密苏里大学妇产科与妇女卫生系Schlitt JM等专家的实验揭示孕期对母亲的饮食限制不利于后代的发育与成长，将会导致诸如肥胖、心血管等疾病发生，而早孕期是影响后代的关键阶段。研究发现随意限制50%进食，将使妊娠(孕期11.5天)及非妊娠小鼠血浆中的瘦素表达水平显著降低。但妊娠小鼠的内脏脂肪中瘦素前体物质明显增多，而非妊娠小鼠皮下脂肪中的瘦素前体物质增加更为明显。瘦素的分泌与聚集对时间及进食存在依赖性。当下午进食与取样时，进食组与限制进食组血浆瘦素表达水平差异显著，而对于早晨进食与取样的小鼠，血浆瘦素水平并无明显差异[41]。而Lavebratt C等的研究也同样表明节律基因通过对下游基因的调节参与子代饮食习惯及肥胖的发生[42]。美国路易斯安那州彭宁顿生物医学研究中心(Pennington Biomedical Research Center，PBRC)Sutton GM博士等研究发现对妊娠期间的C57BL/6J小鼠加以蛋白质限制，将导致妊娠小鼠节律系统紊乱，从而导致胎儿宫内发育迟缓(Intrauterine growth retardation，IUGR)，并可能导致子代糖尿病的出现[43]。

8　总结

纵观国内外妊娠时间生物学研究成果，节律基因功能发挥伴随妊娠活动始末是可以肯定的，但人类妊娠活动的节律特点依然缺乏系统的分析及梳理。作为临床医务工作者，我们整日面临着病人的妊娠活动[21]，但我们细想分娩前后的生物节律是否存在差异？不同分娩方式对生物节律是否存在影响？卫生部时间生物学重点实验室王正荣课题组曾对脑出血开颅病人的心率加以分析，结果术后7天内心率的近日节律消失，而后恢复，而节律恢复较慢的病员预后大多较差[52]。作为温和应激的顺产及较强应激的剖宫产，是否也将并同等程度导致体温、脉搏、血压等生理参数的近日节律紊乱？显然这些日常工作中再常见不过的现象，却需要我们借助临床资料及分子生物学技术，探明其深层的机制及规律。

1王正荣. 时间生物学[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2008, 1-215.

2王正荣. 时间生物学[M]. 北京: 科学出版社, 2006, 1-305.

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Research progress of pregnancy chronobiology*

Fu Tian-ming1,2△, Shu Min-si1

(1.Longquanyi District of Chengdu Maternity and Child Health Care Hospital, Sichuan Chengdu 610100;2.Longquanyi District Prenatal Screening Center of Chengdu, Sichuan Chengdu 610100)

成都市卫生局青年基金(编号：2012008)；成都市龙泉驿区科技局社会发展基金(2013)；成都市龙泉驿区医学会科学技术带头人培养对象专项基金(2016)

付天明，男，主治医师，主要从事母胎医学临床研究，Email：chronoscience@163.com。

2016-8-2)