机械应力通过MAPK通路诱导细胞骨架蛋白改变在盆腔器官脱垂中的作用机制研究

Pelvic organ prolapse (POP) is a major health problem in adult women that involves several mechanical factors including delivery and menopause. Estrogen is decreased after menopause and has an effect on the weakened mechanical properties of pelvic floor. However, the exact mechanism of POP remains unclear. Using comparative proteomics, we identified several proteins of cytoskeleton and apoptosis that may be contributed to POP pathophysiology. MAPK signaling pathway also exhibited significant changes in POP. In this application, we proposed to study the influence on the morphology of cytoskeleton and regulation of the expression of cytoskeleton proteins and cell apoptosis in fibroblasts derived from human uterosacral ligament of POP and non - POP patients after mechanical stretching with or without estrogen, and how mechanical stretching effects via MAPK pathway to regulate cytoskeleton proteins and cell apoptosis. The accomplishment of these researches will strengthen our understanding of how delivery and menopause contribute to POP and provide new insights in therapeutic targets.

女性盆腔器官脱垂（POP）的发生与盆底组织生物力学性质减弱有关，妊娠、分娩等力学因素是主要病因，绝经造成的低雌激素状态也使盆底结构力学性能减退，其机制尚未完全阐明。在前期国家自然科学基金的支持下，我们发现POP与宫骶韧带细胞骨架蛋白和调控凋亡的蛋白表达异常相关，MAPK通路参与POP的发生。本申请拟深入研究应力损伤如何通过细胞骨架蛋白和MAPK通路诱发POP的。我们对POP和其他良性妇科疾病患者宫骶韧带进行比较研究，并原代培养韧带成纤维细胞，检测在应力作用下细胞骨架蛋白的形态结构变化及细胞凋亡。通过应力加载及雌激素刺激，研究应力下雌激素对细胞骨架蛋白和盆底组织凋亡的影响；通过激活/抑制MAPK通路，了解应力是否通过MAPK通路影响细胞骨架蛋白进而导致凋亡的发生。旨在研究应力、细胞骨架蛋白、POP三者之间的关系，从而揭示产伤和绝经两大因素诱发POP的生物学机制，为POP防治提供新的理论基础。

研究背景：.女性盆腔器官脱垂（POP）的发生与盆底组织生物力学性质减弱有关，妊娠、分娩等力学因素是主要病因，绝经造成的低雌激素状态也使盆底结构力学性能减退，其机制尚未完全阐明。在前期国家自然科学基金的支持下，我们发现POP与宫骶韧带细胞骨架蛋白和调控凋亡的蛋白表达异常相关，MAPK通路可能参与POP的发生。.主要研究内容：.POP患者和非POP患者宫骶韧带组织细胞外基质成分和细胞凋亡情况的比较，比较POP患者和非患者来源的宫骶韧带成纤维细胞（hUSLF）在细胞外基质相关蛋白合成、凋亡方面的差异。对hUSLF加载机械应力后，观察机械应力对hUSLF的细胞骨架、增殖、凋亡、细胞外基质相关蛋白合成的影响，研究MAPK相关蛋白的表达差异，并研究了在机械应力加载的情况下，雌激素对hUSLF的上述细胞表型的影响。.重要结果：.POP组织中COLⅠ表达显著下降，而MMP2、MMP9表达显著升高。POP组织中ERα的mRNA水平显著下降。凋亡相关基因BAX和BAD在POP组织中的mRNA水平明显高于对照组。活化的Cleaved-Caspase3蛋白表达在POP组宫骶韧带组织中升高。凋亡相关基因BAD和BAX在POP患者的hUSLF中表达升高, POP组细胞凋亡率更高。POP和非POP组细胞牵拉后细胞凋亡相关基因BAD和BAX均表达升高，细胞凋亡率均增加。对照组细胞牵拉后磷酸化p38水平增加，p38-MAPK通路被激活。雌激素促进hUSLF的COL1A和COL3A的表达，下调了弹性蛋白LARP6的表达。细胞凋亡和死亡随着对细胞机械应力强度的增加逐渐增加。在对照组和POP组中，添加雌激素均可使细胞凋亡率和死亡率明显降低。.科学意义：.①POP患者的宫骶韧带组织中ECM发生重塑，胶原蛋白合成减少并且降解增加，细胞凋亡可能参与POP的形成。.②POP的发生可能与组织受到机械应力后，激活p38-MAPK通路，引起细胞骨架F-actin重塑和细胞凋亡增加有关，抑制此MAPK激活途径可能作为未来预防和治疗POP的靶点所在。.③雌激素可抑制降解细胞外基质成分的酶的作用，机械应力会增加细胞凋亡率，雌激素可以明显降低机械应力下细胞的凋亡和死亡，可以作为未来POP预防和治疗的思路。