骨橋蛋白在小鼠胚胎之著床扮演之角色

在人工協助生殖技術的治療中，提升胚胎的著床(implantation)一直是難以突破的關鍵因素。由於參與著床的因子繁多，過去許多文獻指出，骨橋蛋白(osteopontin，OPN) 可增加細胞與細胞之間的結合能力，以及與細胞外基質(extracellular matrix)的訊息傳遞與細胞移行(cell migration)。研究陸續發現，人類子宮內膜上皮細胞於分泌期時，內膜腺體、免疫細胞及分泌物發現OPN的表達及分泌。在著床關鍵期(implantation window)，OPN的細胞膜接受器αvβ3 (integrin receptor)會大量表現在子宮內膜上皮，與子宮的胚胎接受度有高度相關性。因此，我們推測OPN可促使胚胎著床，本論文的主要目的是探討OPN如何調控胚胎著床於子宮內膜之分子機制。我們利用Matrigel invasion chamber系統體外培養小鼠胚胎，實驗結果顯示在囊胚期的胚胎培養時添加OPN培養後，相較於對照組其胚胎著床的機率有明顯提升1.87倍。而αvβ3抑制劑(anti-αvβ3 antibody)的添加，則降低OPN的促胚胎著床作用。我們利用寡核苷酸微陣列分析法(Oligonucleotide microarray)分析經由100 nM OPN添加培養的胚胎所影響的基因表現。經由結果分析後，有60個基因於OPN添加培養後使得表現量顯著性增加(Normalized Expression Ratio，NER＞5，p<0.05)以及51個表現量顯著性減少的基因(NER< 0.5，p<0.05)。在微陣列(microarray)分析中，表現量增加的基因中Regulators of G protein Signaling 2 (RGS2)有44.2倍上升。其他增加的基因中，如Wilms tumor homolog (Wt1) 有47.7倍上升; growth differentiation gene (GDF)基因有30.6 倍的增加；lactate dehydrogenase 2(Ldh2) 基因有26.9 倍的增加。特別RGS2基因，過去研究中有被提出在著床上扮演著重要角色。經由以real-time quantitative PCR 的確認下，證明了加入100nM OPN 添加於胚胎培養液中會促使得胚胎的上RGS2的mRNA 表現量較控制組增加77.7 ± 4.8 倍，而在anti-αvβ3 Ab 的添加作用下會抑制胚胎降低Rgs2的mRNA表現量，下降至控制組的7.6 ± 1.3 倍。再以Matrigel進行體外模擬著床分析，當胚胎給予Rgs2 inhibitor後再添加以100nM OPN處理，發現黏著於Matrigel 的比率會明顯下降( 40.82% vs. 12.5%)。由此，我們確認OPN經由Rgs2增加胚胎著床率。在以胚胎滋養層細胞(JAR)為實驗模式進行細胞移行(cell migration)實驗分析中，我們發現OPN可經由與αvβ3 integrin的結合活化RGS2訊息路徑，促進 JAR細胞移行。進一步分析細胞內ATP含量也增加1.63倍。經由細胞生物能量儀分析，發現OPN會增加JAR細胞耗氧率(oxygen consumption rate，OCR)及乳酸的產生率(extracelluar acidification rate, ECAR)。因此我們確認OPN可以增進細胞的能量代謝能力，促進細胞移行，進而增加胚胎的著床能力。