
重点摘要
这项全面的蛋白质组学分析揭示了足月人类分娩执行阶段的分子架构。主要发现包括:既往进入临产后羊水蛋白组发生广泛重塑;早期临产(宫颈扩张 1–3 cm)以与前列腺素相关及细胞骨架蛋白上调为特征;随着宫颈扩张程度增加,分子复杂性逐步扩展;在后期阶段,则以免疫激活和组织重塑过程为主导特征。本研究显著扩展了目前已知参与分娩的分子组成。
研究背景
人类分娩(labor)是一种复杂的生理过程,涉及协调一致的生化与生物物理变化。其包括一个准备阶段,用于使生殖组织处于待发状态;随后进入执行阶段,临床上表现为宫颈扩张和子宫收缩,最终完成分娩。尽管分娩在产科诊疗中居于核心地位,但其各阶段,尤其是足月时执行阶段的分子机制,仍未被完全阐明。理解这些机制,对于指导与分娩相关并发症的干预至关重要,例如早产、产程停滞和剖宫产。
羊水包绕胎儿及胎膜,反映宫内环境的分子组成。对羊水进行蛋白质组学分析,可为观察分娩过程中动态分子事件提供窗口。既往研究提示,炎症介质和细胞外基质重塑蛋白参与分娩过程;但这些研究往往受限于样本量、孕周范围或蛋白质组覆盖广度。
研究设计
本研究为回顾性横断面分析,共纳入 98 例足月孕妇,均在胎膜完整的情况下行剖宫产。根据是否临产分组:未临产 61 例, spontaneous labor 37 例。临产组再按宫颈扩张程度分为四组:<1 cm、1–3 cm、4–6 cm 和 7–10 cm。
术中采集羊水样本,并采用先进的适配体(aptamer)蛋白质组学平台,对 7,288 种蛋白的丰度进行定量,提供了广泛的蛋白质组覆盖。本研究比较了临产与未临产女性之间的差异蛋白丰度,并分析了随着宫颈扩张增加,蛋白表达模式如何变化。功能富集分析用于识别差异蛋白所富集的生物学过程。
主要结果
1. 与临产相关的广泛蛋白质组重塑
进入临产后,羊水蛋白质组发生大规模改变,与未临产女性相比,共有 656 种蛋白丰度发生差异。其中 214 种蛋白升高,442 种降低,提示分娩过程中既有特定分子通路的激活,也有部分通路的抑制。
2. 早期临产特异性的分子变化(宫颈扩张 1–3 cm)
在宫颈扩张 1–3 cm 时,醛酮还原酶家族 1 成员 B1(aldo-keto reductase family 1 member B1,AKR1B1)和 L-plastin(LCP1)明显上调。AKR1B1 具有前列腺素 F 合成酶活性,提示前列腺素信号参与其中,而前列腺素是调控子宫收缩和宫颈成熟的重要介质。LCP1 是一种肌动蛋白束化蛋白,提示存在细胞骨架重组,这对宫颈和胎膜的细胞结构改变具有关键意义。
3. 随宫颈扩张推进而增加的分子复杂性
随着宫颈扩张程度增加,差异蛋白数量显著上升:与未临产女性相比,4–6 cm 时有 359 种蛋白差异表达,7–10 cm 时则增加至 3,050 种。这表明,随着分娩进展至活跃期和过渡期,分子过程显著增强并更加多样化。
4. 临产女性中蛋白与宫颈扩张程度的相关性
在临产女性中,580 种蛋白与宫颈扩张程度相关,且以随扩张增加为主(573 种升高,7 种降低)。其中涉及多种重要炎症介质,如白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-8(interleukin-8,IL-8)、粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF)、干扰素γ诱导蛋白 16(interferon gamma-inducible protein 16,IFI16)、中性粒细胞胞质因子 1(neutrophil cytosol factor 1,NCF1)以及诱导性 T 细胞共刺激分子配体(inducible T-cell costimulator ligand,ICOSL)。这进一步支持了分娩推进过程中免疫-炎症微环境逐步增强的观点。
5. 生物学过程的功能富集
分娩过程中发生改变的蛋白富集于多种生物学过程,包括细胞间通讯、细胞连接和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)组织、组织形态发生、细胞黏附、先天免疫激活,以及髓系细胞和中性粒细胞的激活/脱颗粒。此外,还识别出细胞因子信号传导和 RNA 加工通路,提示免疫应答、组织重塑与细胞通讯之间存在复杂交互,共同调控宫颈和子宫的变化。
6. 扩展了人类分娩的分子图谱
值得注意的是,本研究中与分娩相关的大多数蛋白在分娩研究领域此前并未被报道,显著扩大了已知分子参与者目录。这为生物标志物发现和机制研究提供了新的方向。
专家点评
这项具有里程碑意义的蛋白质组学研究阐明了足月分娩执行阶段背后的动态分子变化。前列腺素相关酶和细胞骨架蛋白在早期临产中的选择性参与,与既有生理学认识一致,进一步印证了它们在宫颈成熟和子宫肌层收缩中的作用。
尤其值得关注的是,随着分娩进展所伴随的强烈免疫和炎症特征。这支持了“分娩本质上是一种炎症过程”的概念,即涉及免疫细胞募集与激活、ECM 重塑以及细胞因子介导的信号传导。大量新蛋白的鉴定提示,可能还存在此前未被认识的参与者,从而有助于进一步完善对分娩病理生理的理解。
本研究的局限性包括回顾性横断面设计,以及仅限于胎膜完整的剖宫产病例,可能未能充分反映阴道分娩或胎膜破裂的情况。此外,该设计无法推断分娩启动的时间因果关系,而主要聚焦于执行阶段。未来若能开展整合转录组学、蛋白质组学及分娩启动功能实验的纵向研究,将更具价值。
在临床上,这些发现可为监测产程进展的生物标志物开发,或为管理早产、产程停滞等分娩障碍提供治疗靶点。理解沿宫颈扩张梯度变化的分子特征,有望推动精准产科的发展。
结论
本研究描绘了足月人类分娩执行阶段复杂的蛋白质组学图谱,揭示了不同宫颈扩张阶段的分子改变。早期临产主要表现为前列腺素和细胞骨架相关变化,而在更晚期扩张阶段,则以广泛的免疫、炎症和组织重塑过程为特征。大量新蛋白的识别扩展了分娩的分子框架,为产科诊断和治疗策略的改进奠定基础。然而,触发分娩启动的分子事件仍有待阐明。
资金来源与 ClinicalTrials.gov
原始研究摘要未说明资金支持详情或 ClinicalTrials.gov 注册信息。进一步查阅全文可获得这些信息。
参考文献
1. Meyyazhagan A, Romero R, Hyun YBO, et al. The molecular architecture of human labor at term during the execution phase: changes across cervical dilatation. Am J Obstet Gynecol. 2026 Oct 16. PMID: 42887629.
2. Romero R, Espinoza J, Kusanovic JP, Gotsch F, Hassan S, Erez O. The role of inflammation and infection in preterm birth. Semin Reprod Med. 2007;25(1):21-39.
3. Shynlova O, Nedd-Roderique T, Li Y, Dorogin A, Lye SJ. Progesterone and the control of uterine contractility and cervical remodeling in pregnancy and labor. Reprod Sci. 2018;25(2):193-210.
4. Yellon SM. Immune cells in term and preterm labor. Cell Mol Immunol. 2017;14(6):584-594.
