哺乳动物细胞的趋化迁移及人工控制

哺乳动物细胞的趋化与迁移对于生命过程重要。许多关键生理过程依赖于细胞迁移,从胚胎发育到骨和血管生成,细胞迁移在组织修复、炎症、免疫应答和癌症转移中起关键作用。在人体内,细胞必须能够感知所在环境中的各种线索,并趋向或远离这些线索,以便在发育过程中执行形态发生程序,面对病原体产生免疫以及修复受损组织。这些过程的失控会给生命带来严重的不良后果,细胞如果不能以适当的方式进行迁移,就会导致发育和免疫的缺陷、慢性伤口的无法愈合以及癌症侵袭性转移、自身免疫和纤维化等疾病。细胞迁移的机制是通过表面受体和机械感知分子将环境中的化学、物理线索传递给细胞内信号网络,通过在细胞内建立不对称的分子空间梯度,激活下游细胞骨架调控因子使细胞发生持续的极化现象。整个过程涉到将线索传递到胞内的膜受体、胞内第二信使、细胞骨架调节因子、肌动蛋白组装等一系列组分和步骤。因此系统性理解细胞趋化过程对于发展哺乳动物细胞合成生物学理性设计与改造能力具有重要意义。工程化改造细胞趋化迁移能力来实现对细胞迁移的人工控制,将是哺乳动物细胞工程的重要方向。这能帮助人们进一步探索发育机制,提升免疫治疗效果,治愈由细胞趋化紊乱造成的疾病,加快组织损伤的修复。本综述将从细胞趋化的迁移方式、环境线索、分子机制、工程改造、临床应用几个方面对哺乳动物细胞的趋化迁移进行综述介绍。

连续重复给予含左炔诺孕酮紧急避孕药对雌性大鼠生育力及其子代健康的影响

目的探讨连续重复给予含左炔诺孕酮(levonorgestrel,LNG)紧急避孕药(emergency contraception pills,ECPs)对雌性大鼠生育力及其F1代仔鼠健康的影响。方法成年SPF级雌性大鼠于每个动情周期连续给予3次LNG-ECPs,分别给予3个(P-3)、6个(P-6)和12个(P-12)动情周期。雌性大鼠每个给药时程下,采用Excel产生随机数按体质量分层随机分为2组,分别为LNG-ECPs组和溶媒对照组,分别灌胃给予0.12 mg/kg LNG-ECPs和等体积溶媒。各组于末次给药后4 h分别取1/2动物(12~18只)进行解剖(6~9只)和交配(6~9只);剩余1/2动物(12~18只)于停药恢复3个动情周期后再分别进行解剖(6~9只)和交配(6~9只),计算脏器系数。采用酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测雌性大鼠血清中卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)、黄体生成素(lutenizing hormone,LH)、雌激素、孕激素、睾酮、抗苗勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)以及游离甲状腺激素3(free thyroid hormone,fT3)的水平。雌性大鼠卵巢组织切片苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色后进行卵泡计数。记录LNG-ECPs给药结束和停药恢复期雌性大鼠妊娠率及窝仔数,测定F1代仔鼠生长指数以及主动和被动运动能力等指标。取P-12大鼠卵巢组织进行转录组学测序,建立LNG-ECPs致卵巢差异表达基因谱,分析LNG-ECPs致卵巢损伤的差异基因,并进行基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析。结果①连续给予3个和6个动情周期后,LNG-ECPs组雌鼠的血清激素水平和生育力与溶媒对照组相比,差异均无统计学意义(均P>0.05);F1代仔鼠生长指数和行为学结果与溶媒对照组仔鼠相比差异均无统计学意义(均P>0.05)。②连续给予12个动情周期后,与溶媒对照组相比,LNG-ECPs组大鼠血清中FSH[(0.21±0.17)U/L]、LH[(0.27±0.08)U/L]和孕激素[(0.68±0.23)μg/L]水平显著低于溶媒对照组[(1.00±0.82)U/L,P=0.043;(1.00±0.50)U/L,P=0.006;(1.00±0.20)μg/L,P=0.027],雌二醇[(2.24±1.03)μg/L]和睾酮[(1.25±0.25)μg/L]水平明显高于溶媒对照组[(1.00±0.35)μg/L,P=0.019;(1.00±0.07)μg/L,P=0.044];卵巢中原始卵泡数量(4.88±2.36)显著少于溶媒对照组(16.13±9.36,P=0.005),闭锁卵泡数量(24.38±5.01)显著高于溶媒对照组(19.13±2.30,P=0.018);LNG-ECPs组中F1代仔鼠负重游泳时间[(157.13±32.29)s]明显低于溶媒对照组[(198.06±40.01)s,P=0.003]。停药恢复3个动情周期后,LNG-ECPs可造成大鼠血清中FSH[(2.48±1.18)U/L]、LH[(1.60±0.41)U/L]、睾酮[(1.37±0.23)μg/L]及FSH/LH值(1.61±0.41)显著高于溶媒对照组[(1.00±0.67)U/L,P=0.024;(1.00±0.27)U/L,P=0.014;(1.00±0.18)μg/L,P=0.011;1.00±0.49,P=0.042],且雌激素水平[(0.49±0.15)μg/L]和AMH水平[(0.79±0.15)μg/L]显著低于溶媒对照组[(1.00±0.37)μg/L,P=0.011;(1.00±0.10)μg/L,P=0.016],同时,大鼠卵巢中原始卵泡数量(6.25±5.06)仍显著少于溶媒对照组(12.00±5.56,P=0.048);F1代仔鼠在旷场中的运动总距离[(89.85±36.98)m]以及负重游泳时长[(112.00±29.52)s]均显著低于溶媒对照组[(147.55±23.13)m,P<0.001;(137.69±25.85)s,P=0.014]。③转录组测序结果表明,与溶媒对照组相比,LNG-ECPs组雌性大鼠卵巢组织中存在Cd5、Cxcr1、Lexm、Fga、Mybphl和Gstm5等显著差异表达的基因,参与萜类骨架生物合成、卵巢类固醇生成和皮质醇的合成与分泌等类固醇激素合成相关过程,还涉及碳代谢、丁酸甲酯代谢和半胱氨酸等物质代谢过程,以及细胞因子-细胞因子受体相互作用、病毒蛋白与细胞因子及细胞因子受体的相互作用等免疫调节过程。结论在雌性大鼠中,短期重复(<12个周期)给予LNG-ECPs对雌鼠生育力及其F1代仔鼠生长发育和行为学未见明显影响;而长期重复(12个周期)给予LNG-ECPs会导致卵巢功能损伤,并会对F1代仔鼠的健康产生负面影响,停药恢复3个动情周期后仍未见明显改善。