regulacja funkcji mięśni gładkich macicy w czasie ciąży

sprzężona z receptorem, pośredniczona przez Białko G Regulacja Mechanizmu sygnalizacji diacyloglicerolu IP3 związanej z aktywacją mięśni gładkich Ca2+. Schemat ten ilustruje zarówno ogólną drogę do wyraźnej sygnalizacji poprzez cAMP (po lewej stronie) lub PLC (po prawej stronie), jak i możliwe mechanizmy modyfikacji sygnału („cross-talk”) poprzez hamowanie Gai przez cyklazę adenylową i zależną od cAMP kinazę białkową fosforylację i hamowanie PLC. DAG, diacyl glicerol; PKA, kinaza białkowa a; PKC, kinaza białkowa C; PLC β2, fosfolipaza-cß2; PTX, Toksyna krztuścowa.

efektory sprzężone z receptorem i białka miometrialne G są również celami regulacji przez estrogen i progesteron oraz przez ciążę. Estrogen zwiększa aktywność PLC w odpowiedzi na stymulację adrenergiczną, ale nie cholinergiczną (89) i zmniejsza ekspresję Gs (90) w macicy królika. Wraz z postępującą ciążą stężenie Gs wzrasta (91) w ciężarnej macicy u człowieka, podczas gdy u szczura myometrium stężenie Gi zmniejsza się, a gq zwiększa (92). Zmiany te są zgodne ze skutkami ciąży w promowaniu wyciszenia macicy poprzez zmiany w sprzężeniu receptor-efektor.

agoniści stymulujący. ET, silny stymulator skurczów miometrium, jest syntetyzowany przez komórki zrębu endometrium. Receptory ET zostały zlokalizowane na miocytach macicy szczura (93), a leczenie estrogenem zwiększa stężenie receptora. ET-1 jest również syntetyzowany w miometrium we wczesnym okresie poporodowym (94), co sugeruje rolę parakryny dla ET-1 w porodzie, jak w przypadku OT (patrz poniżej). Zwiększenie wiązania ET – 1 we frakcji błony miometrialnej u szczurów biorących udział w badaniu (95). W ludzkiej macicy, w odpowiedzi na ET pośredniczy Podtyp receptora ETA (96). ET-1 został zlokalizowany zarówno w macicy decidua, jak i myometrium późnej ciężarnej ludzkiej macicy, ale nie w macicy nieciążącej (97). Jednak w innym badaniu nie udało się wykryć immunoreaktywności ET-1 u kobiet w ciąży lub u kobiet w ciąży (98). Zarówno receptory ETA, jak i ETB stwierdzono w ludzkim miometrium, ale ciąża nie miała wpływu na poziom receptorów (97). Silne skuteczne agoniści skurczu, takie jak ET I OT, prawdopodobnie również przyczyniają się do kontroli krwawienia w bezpośrednim okresie poporodowym, a także ułatwiają poród.

inhibitory kurczliwości

stosowanie środków hamujących skurcze macicy było główną strategią kontroli przedwczesnego porodu. Niestety, identyfikacja wysoce skutecznych, selektywnych środków hamujących macicę pozostaje nieuchwytna. Główne powody są 3-krotnie. Po pierwsze, trudności w dokładnym diagnozowaniu przedwczesnego porodu utrudniły identyfikację naprawdę skutecznych środków, co utrudnia projektowanie badań klinicznych. Po drugie, dostępne środki nie mają wysokiego stopnia selektywności macicy i mają ograniczone zastosowanie ze względu na ich wpływ na mięsień sercowy i naczynia krwionośne, w tym płodu. Po trzecie, natura ciąży jako procesu charakteryzującego się wysoce zbędnymi mechanizmami kontrolnymi może wymagać jednoczesnego hamowania kilku elementów systemów w celu bezpiecznego, długotrwałego hamowania skurczów macicy.

endogenne inhibitory. Blok progesteronu. Chociaż produkcja progesteronu jest ważna dla utrzymania ciąży u owiec i gryzoni, spadek produkcji progesteronu, który oznacza koniec ciąży, nie może być wykryty u naczelnych. Hipoteza bloku progesteronowego Csapo (99) dotycząca mechanizmu wyciszenia ciążowego, oparta na obserwacjach u królików, wydaje się mieć ogromne znaczenie dla wszystkich gatunków z wyjątkiem ludzi i nieludzkich naczelnych. Nieprzestrzeganie tych zmian progesteronu u ludzi doprowadziło do koncepcji, że antagonizm odpowiedzi progesteronu, zamiast zmniejszonej produkcji, przeważa blok progesteronu u ludzi w czasie. Transformujący czynnik wzrostu-β blokuje indukcyjny wpływ progesteronu na ekspresję aktywności enkefalinazy in vitro w ludzkich komórkach zrębu endometrium (100). Znaczenie tego mechanizmu dla porodu, jeśli występuje, pozostaje do ustalenia. Biorąc pod uwagę wszystkie dostępne dane, praca najwyraźniej przebiega równie dobrze w obecności i braku progesteronu .

Karalis i in. (102) zasugerował, że kortyzol może być fizjologicznym antagonistą działania progesteronu. Stężenia CRH (pochodzące z trofoblastów łożyskowych) w osoczu matki zwiększają się wykładniczo podczas ciąży, osiągając maksimum w okresie ciąży. Sam CRH (103) może określać czas porodu, ponieważ stężenie CRH wzrasta szybciej u kobiet, których ciąża doprowadziła do spontanicznego porodu przedwczesnego niż u kobiet porodowych, a produkcja kortyzolu zwiększa się tylko nieznacznie w ciąży. Indukowana ekspresja NOS jest regulowana przez glikokortykosteroidy; tak więc przypuszczalna spokojna rola endogennego NO może być związana z mechanizmem regulacyjnym CRH. Znaczenie CRH w porodzie człowieka wymaga wyjaśnienia.

receptory i procesy sygnałowe. Błony płodowe złożone z amnion-chorion i dołączonych decidua wytwarzają substancję, która hamuje aktywność kanału Ca2+ typu VOC (104). Błony płodowe hamują również skurcze wywołane przez prostaglandyny, ale nie przez OT, co sugeruje nietypowy Typ selektywności agonistycznej dla tego efektu (105). Sprzęganie receptora OT z aktywacją PLC-β jest hamowane przez fosforylację zależną od kinazy białkowej cAMP (Fig. 4), chociaż cel kinazy (np. PLC, Gq, Gi lub receptor) nie został zidentyfikowany (106). Ten „cross-talk” pomiędzy przeciwstawnymi układami receptorowymi został potwierdzony w odtworzonym systemie komórkowym, jak również w komórkach HL60, gdzie agonistyczna (peptyd chemotaktyczny) aktywacja izoformy β2 PLC była hamowana przez zależną od cAMP kinazę białkową katalizowaną fosforylacją jej reszt serynowych (107). Stwierdzono, że hamowanie odbywa się za pośrednictwem podjednostek Gißy, które są uwalniane z Gia po agonistycznej aktywacji receptora ; hamowanie nie występuje przez receptory aktywujące GQ sprzężone z PLC. Wyniki te sugerują, że obserwowana wrażliwość na toksyny krztuśca odpowiedzi myometrialnego sterownika PLC szczura na OT (106,109) może być wyjaśniona przez białko przewodu pokarmowego działające za pośrednictwem tego zależnego od cAMP mechanizmu hamującego odpowiedź OT. Taka rozmowa krzyżowa między układami receptorowymi (rys. 4) wyraźnie ma potencjał, aby wyjaśnić mechanizm takich enigmatycznych zjawisk, jak „relaksacja” mięśni gładkich za pośrednictwem obozu. Rygorystyczne testy tej koncepcji są uzasadnione.

tlenek azotu. Macicy brak produkcji jest zwiększona w czasie ciąży, ale zmniejsza się znacznie w terminie, a to brak produkcji jest trudne do wykrycia w nieciążącej macicy(recenzja w Sladek et al. (110)). Ekspresja indukowanych NOS jest zlokalizowana w komórkach mięśni gładkich miometrium i nabłonku decyzyjnym ciężarnego szczura (65). Chociaż wszystkie trzy izoformy NOS znajdują się w macicy w różnych warunkach, tylko indukcyjna ekspresja NOS podąża za wzorem zgodnym z rolą w spoczynku macicy. Ekspresja indukowalnych NOS w myometrium ludzkim spada wyraźnie wraz z porodem terminowym lub przedwczesnym (111), co sugeruje, że NO może być ważnym składnikiem układu endogennego, który utrzymuje ciszę macicy przed terminem. Wzmocnienie tych mechanizmów sygnalizacyjnych może oferować innowacyjne podejście do tokolizy, chociaż musi to zostać rygorystycznie potwierdzone, a bezpieczeństwo zarówno dla matki, jak i płodu musi być wyraźnie wykazane.

chociaż źródła komórkowe nie są znane, wszystkie trzy izoformy NOS ulegają ekspresji w szyjce macicy. Szyjki macicy indukowane NOS jest regulowany w górę u szczurów pracujących (112), co sugeruje rolę w zwiększonej rozciągliwości szyjki macicy wymaganej do porodu. Porównując d 19 Z term, największą zmianą było indukowalne wyrażenie NOS, które jednak wzrosło o mniej niż 10%. Znaczenie fizjologiczne tej skromnej zmiany pozostaje niejasne.

egzogenne inhibitory (leki tokolityczne). Jednym z klinicznych sposobów hamowania skurczów macicy w przedwczesnym porodzie było stosowanie środków tokolitycznych, takich jak Nifedypina, które zmniejszają wewnątrzkomórkowe stężenie jonów Ca2+ poprzez hamowanie kanałów Ca2+ typu VOC. Jednakże środki te nie mają selektywności macicy i wywołują działania niepożądane ze strony układu sercowo-naczyniowego, takie jak zmniejszenie przepływu krwi w macicy i pępowinie (113). agoniści receptorów β-adrenergicznych (np. ritodryna i terbutalina) zmniejszają wewnątrzkomórkowe stężenie jonów Ca2+ poprzez kaskadę sygnałową cAMP. Leki te są ważne, ale są ograniczone przez rozwój obrzęku płuc u matki i wyraźną tachyfilaksję poprzez regulację obniżania stężenia β-adrenoreceptora (113). Chociaż cAMP może również wpływać na relaksację poprzez zmniejszenie wrażliwości kinazy MLC na Ca2+, mechanizm ten nie został udowodniony. Siarczan magnezu działa poprzez hamowanie napływu Ca2+, prawdopodobnie przez interakcję z cytoplazmatyczną powierzchnią kanałów Ca2+ typu VOC (114).

inne strategie tokolityczne polegały na wykorzystaniu antagonistów receptora do blokowania OT lub PGF2a. Chociaż teoretycznie brzmi to rozsądnie, podejścia te odniosły ograniczony sukces. Wysokie stężenia endogennego agonisty mogą ograniczać skuteczność antagonistów konkurencyjnego OT. W randomizowanym, podwójnie zaślepionym badaniu klinicznym z udziałem 112 kobiet doświadczających przedwczesnego porodu, jeden z takich agonistów, atozyban, zmniejszył częstość skurczów około 2-krotnie większą niż placebo (115). Niedawno, badanie nierandomizowane z udziałem pacjentów 62 wykazało 70% wskaźnik sukcesu w przypadku opóźnienia porodu o więcej niż 48 godzin, efekt równoważny działaniu ritodryny, ale z mniejszą liczbą skutków ubocznych (116). Chociaż 48-godzinne opóźnienie porodu może nie wydawać się oczywiste znaczenie dla płodu, który rodzi się miesiącami przedwcześnie, jest to w rzeczywistości kluczowe dla przeżycia. Nawet 24-godzinne opóźnienie w dostawie pozwala na podawanie dojrzewających w płucach glikokortykosteroidów, takich jak betametazon, które włączają produkcję i wydzielanie środka powierzchniowo czynnego przez komórki pęcherzykowe typu II. Chociaż poza zakresem niniejszego przeglądu, środek powierzchniowo czynny jest niezwykle ważny w zapewnianiu wystarczającego napięcia powierzchniowego pęcherzyka płucnego, aby ułatwić Rozszerzanie pęcherzyka płucnego, tak aby mogła wystąpić wymiana gazowa i zapobiec zespołowi niewydolności oddechowej. Tak więc każde opóźnienie porodu daje możliwość przygotowania płuc do roli organu wymiany gazowej po porodzie i ma fundamentalne znaczenie dla przetrwania wcześniaków (117).

zahamowanie produkcji prostaglandyn przy użyciu niesteroidowych leków przeciwzapalnych, takich jak indometacyna, musi być dokładnie kontrolowane, zwłaszcza w czasie stosowania (113), aby zapobiec skutkom ubocznym, takim jak prenatalne zwężenie przewodu tętniczego, którego drożność jest utrzymywana przez PGE2 (118). Indukowalna izoforma syntetazy PG H lub cyklooksygenazy-2 jest w dużej mierze odpowiedzialna za wzrost produkcji PG w okresie (119 120). Inhibitory swoiste dla cyklooksygenazy-2 mogą być skutecznymi środkami tokolitycznymi i być wolne od niekorzystnego wpływu na przewód tętniczy i inne narządy płodu.

możliwe podejście do tokolizy polega na manipulacji szlakiem sygnałowym NO w miometrium. NO jest aktywnym środkiem chemicznym pośredniczącym w działaniu środków zwiotczających mięśnie gładkie, takich jak leki rozszerzające naczynia nitrozowe (np. nitrogliceryna). Tak więc nitrogliceryna lub podobny dawca nie może ostatecznie okazać się innym możliwym środkiem tokolitycznym. Podobnie hamowanie rozkładu cGMP przez specyficzny inhibitor fosfodiesterazy cGMP może zmniejszać kurczliwość macicy.

dostępne są specyficzne inhibitory kanałów K+ wrażliwych na ATP i aktywatory; jednak ich zastosowanie jako środków tokolitycznych nie jest szczególnie obiecujące, ponieważ ich hamujące działanie na ciężarne miometrium jest w najlepszym razie częściowe (15). Środki, które aktywują kanały KCa, takie jak niedawno scharakteryzowany afrykański glikozyd ziołowy, dehydrosoyasaponin I (121), oferują pewien potencjał tokolityczny, ale brak swoistości macicy, co może ograniczyć ich kliniczne zastosowanie.

przedporodowa Regulacja ciąży

Aktywacja/normalny poród. Sygnalizacja i poród: Konwersja z ciszy do aktywacji. Podejście i początek porodu w terminie wiąże się ze zmianami w wielu elementach układu sygnalizacji skurczowej. Zwiększa się miejscowa produkcja agonistów kurczliwych, a zmiany strukturalne cytoarchitektury zwiększają skuteczność endogennych agonistów. Pomimo dziesięcioleci badań mechanizmy sygnalizujące początek aktywnej pracy u ludzi pozostają niekompletnie poznane.

zmiany w strukturze miometrium i regulacji czynnościowej w okresie. Główną zmianą w zdolności komórek miometrium do komunikowania się z sąsiednimi komórkami jest zwiększona synteza białek łączących gap, w szczególności C43, pod koniec ciąży. Bliżej terminu, białka gap-junctional są montowane w koneksony, które tworzą Gap-junctions. Zwiększone sprzężenie elektryczne między sąsiednimi komórkami ułatwia koordynację pobudzenia miometrium, umożliwiając skurczowi rozwinięcie siły napędowej. Nie ustalono jednak, że koneksony są niezbędne do koordynacji skurczów.

receptory OT zarówno w komórkach miometrialnych, jak i decyzyjnych są wyraźnie regulowane tuż przed początkiem porodu. Opisano dynamikę niedawno sklonowanego ludzkiego receptora OT podczas ciąży. Białko receptorowe OT jest obecne w niedojrzałym miometrium w obniżonych poziomach, które zwiększają się prawie 300-krotnie (poziomy mRNA) w momencie porodu (122). Receptory są rozmieszczone nierównomiernie w całym miometrium, a nie są jednorodnie wyrażone z komórki na komórkę. Uważa się, że receptory Decidual OT łączą OT z produkcją PG w mechanizmie amplifikacji parakryny w celu zwiększenia skurczowego działania OT na miometrium. W przeciwieństwie do posterior pituitary OT, który jest niezmieniony, miejscowa produkcja OT w amnion, chorion i decidua (123,124) znacznie wzrasta w okresie; może to służyć jako parakrynowy mechanizm stymulacji OT skurczów . Estrogen zwiększa produkcję OT macicy w okresie zarówno u szczurów, jak i u ludzi (123,126,127).

od dawna twierdzi się, że estrogen:stosunek progesteronu reguluje pobudliwość macicy przez cały okres ciąży, a wzrost tego stosunku leży u podstaw aktywacji macicy w terminie. Stosunek można zwiększyć poprzez zwiększenie produkcji estrogenu bez zmiany progesteronu. Steroid nadnerczy płodu, DHEAS, który może być przekształcony w estrogen przez enzymy łożyskowe, może być zaangażowany w taki mechanizm regulacyjny, w którym łożyskowe sprzężenie zwrotne estrogenu hamuje produkcję DHEAS nadnerczy płodu (101). Pod koniec ciąży zahamowanie to może zostać utracone, co prowadzi do zwiększenia produkcji DHEAS i estrogenu u matki, jak widać w czasie. Zwiększony estrogen może przezwyciężyć hamujący wpływ progesteronu na ekspresję receptora OT, a także zwiększyć produkcję OT i prostaglandyn, z których wszystkie promują aktywację macicy i pracę. Jednak chociaż podawanie DHEAS płodowi naczelnemu zwiększa produkcję estrogenu u matek i kurczliwość macicy, matczyne podawanie egzogennego estrogenu nie zmienia kurczliwości. Tak więc rola DHEAS może obejmować złożoną interakcję płód-łożysko z udziałem innych, jak dotąd niezidentyfikowanych mediatorów.

stężenia ET w ludzkim płynie owodniowym są wyższe w połowie trymestru niż w terminie (128), pozostawiając otwartą kwestię roli et pochodzącego z błony płodu w procesie pracy (a także znaczenia enkefalinazy). Produkcja PG zarówno przez macicę decidua u szczura (119), jak i płodową kosmówkę laeve zwiększa się w okresie, zapewniając źródło skurczowego PGs. Jednak PGS lub ET uwalniane do owodni nie może dotrzeć do miometrium aż do pęknięcia błony.

lekcje z Knockoutów

delecja genu („knockout”) jest jednym z podejść do analizy przypuszczalnej roli sygnałów biologicznych. Geny dla kilku znaczących cząsteczek sygnalizacyjnych zostały usunięte, ale jedynym zgłoszonym przypuszczalnym delecją związaną z hamowaniem macicy jest gen dla indukowanych NOS. usunięcie tego genu nie miało widocznego wpływu na ciążę lub poród (129-131), pomimo różnic w wytwarzanym fenotypie . Geny dla innych domniemanych sygnałów stymulujących, receptora OT (133), cyklooksygenazy-1 (134) i cyklooksygenazy-2 (135), również zostały usunięte, ponownie bez widocznego wpływu na ciążę lub poród. Nokaut cyklooksygenazy-2 u myszy doprowadził do zahamowania owulacji.

delecja genu C43 wytworzyła blok przewodzenia przedsionkowo-komorowego, co uniemożliwiło zwiększenie pojemności minutowej serca potrzebnej do podtrzymania natlenienia, perfuzji i przeżycia (136). Zaburzenie genu receptora progesteronu powoduje niepłodność i niezdolność do wspomagania implantacji; z tego względu nie można badać zmian ciążowych u tych myszy (137). Delecja genu receptora prolaktyny również zapobiegała implantacji TBASE, ID: 4223; nie opublikowano jeszcze żadnego raportu). Myometrium i endometrium szczura i człowieka zawierają miejsca wiążące dla naskórkowego czynnika wzrostu; estrogen zwiększa poziom receptora naskórkowego czynnika wzrostu (13). Delecja genu receptora estrogenowego również powodowała niepłodność, ale myszy były w przeciwnym razie rażąco normalne (138). Należy zauważyć, że myszy znokautujące gen receptora estrogenowego nie miały odpowiedzi uterotropowej (indukcja receptora progesteronu) na naskórkowy czynnik wzrostu (139).z drugiej strony,

nadekspresja genu receptora estrogenowego powodowała opóźniony poród i przedłużony poród (140). Druga forma cząsteczkowa receptora estrogenowego (oznaczonego receptorem estrogenowym β) ulega ekspresji w macicy, co komplikuje interpretację fenotypu receptora estrogenowego α (141).

podczas ciąży i porodu aktywność macicy jest wyraźnie kontrolowana przez złożoną sieć zbędnych kontroli, tak że wyeliminowanie pojedynczego składnika może nie wystarczyć do wykolejenia mechanizmu. Implikacją tej interpretacji jest to, że strategiczne ukierunkowanie wielu genów może być wymagane, aby zaburzyć mechanizmy ciążowe wystarczająco, aby uzyskać wgląd w interakcje regulacyjne.

infekcja i poród

wiele uwagi poświęcono roli infekcji, a w konsekwencji zapalenia macicy i błon płodowych w etiologii porodu przedwczesnego. Rzeczywiście, zakażenie wewnątrzmaciczne i wynikające z tego wytwarzanie mediatorów zapalnych (cytokin i czynników wzrostu)zostały udokumentowane w przedwczesnym porodzie związanym z przedwczesnym pęknięciem błon. Mediatory zapalne IL-1β i czynnik martwicy nowotworu-α powodują podwyższoną regulację cyklooksygenazy-2 w liniach komórek endometrium szczura (119), zgodnie ze zwiększoną produkcją prostaglandyn przez zakażoną macicę. Intensywność, z jaką infekcja wewnątrzmaciczna stymuluje poród, doprowadziła do spekulacji, że cała praca jest wynikiem procesu infekcji. Jednak inicjator tego procesu nie został określony, ponieważ większość pracy wiąże się z brakiem wykrywalnej infekcji.

zrozumienie mechanizmów czasowych może rzucić światło na zmiany związane z przedwczesnym porodem, a tym samym sugerować lepsze terapie tokolityczne. Niepokojąca jest umiejętność uporządkowania wkładu mediatorów zapalnych w normalną i przedwczesną pracę, aby zrozumieć najbardziej enigmatyczny problem niezakażenia,” idiopatyczny ” poród przedwczesny, który może stanowić większość przedwczesnych porodów, dla których interwencja tokolityczna może mieć wartość medyczną (tj. nie komplikuje jej przedwcześnie pęknięte błony) (113). Jeśli normalna praca nie jest spowodowana infekcją bakteryjną, być może należy tylko szukać zmian hormonalnych, które prowadzą do zmian w produkcji cytokin i czynnika wzrostu, co znacznie zawęża cele. Alternatywnie można argumentować, że w normalnym porodzie występuje utrata odporności na związane z infekcją cząsteczki sygnalizacyjne (np. cytokiny), która jest utrzymywana przez większość ciąży.

wartość predykcyjna zakażenia wewnątrzmacicznego przy przedwczesnym porodzie była przedmiotem kilku ostatnich wieloośrodkowych badań klinicznych (142-145). Chociaż badania potwierdzają, że podwyższone poziomy IL-6 w płynie owodniowym (144) są wskaźnikiem wczesnego stanu zakażenia wewnątrzmacicznego, a obecność bakteryjnego zapalenia pochwy wiąże się ze zwiększonym ryzykiem samoistnego porodu przedwczesnego, stwierdzono podwyższenie poziomu fibronektyny w szyjce macicy, krótką szyjkę macicy i wcześniejsze przedwczesne porody (145) jako silniejsze czynniki predykcyjne przedwczesnego porodu. Wcześniejsze badania wykazały, że bakteryjne zapalenie pochwy jest związane z podwyższonym poziomem fibronektyny u płodu (146). Tak więc obecnie podwyższony poziom fibronektyny w szyjce macicy wydaje się być jednym z najsilniejszych czynników predyktorów przedwczesnego porodu i jest ściśle związany z obecnością zakażenia wewnątrzmacicznego.