镉通过FBXO2/IL6ST/STAT3信号轴干扰蜕膜化：揭示环境污染物诱发自然流产的新机制

本研究聚焦于环境污染物镉（Cd）对女性生殖健康的威胁。为解决镉暴露如何导致自然流产（SA）这一临床难题，研究人员深入探讨了镉干扰子宫内膜基质细胞（ESCs）蜕膜化的分子机制。研究发现，镉通过下调F-box蛋白FBXO2，抑制其下游IL6ST/STAT3信号通路，进而损害蜕膜化标志物（PRL、IGFBP1、FOXO1）的表达，最终引发自然流产。意义在于揭示了环境镉暴露致妊娠丢失的新途径，为干预提供了潜在靶点。

　　

生命的孕育是一个复杂而精妙的过程，其中胚胎在母体子宫内的成功着床和后续发育至关重要。然而，自然流产（Spontaneous Abortion, SA）作为早期妊娠最常见的并发症之一，给许多家庭带来了巨大的身心创伤。令人困惑的是，尽管医学不断进步，仍有约30%-50%的自然流产病例原因不明，这促使科学家们将目光投向环境因素与妊娠结局的关联。在众多环境污染物中，重金属镉（Cadmium, Cd）因其在环境中持久存在、可通过食物链富集、且在人体内半衰期长达30年而备受关注。已有流行病学研究表明，母亲血液中镉浓度每增加1 μg/L，自然流产的风险就会相应提升。然而，镉究竟是如何干扰妊娠进程、特别是影响母体子宫微环境的，其具体的分子机制尚不明确。

为了回答这一关键科学问题，一篇发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上的研究论文《Cadmium disrupts IL6ST/STAT3 signaling involving FBXO2 in decidualization: Environmental trigger of spontaneous abortion》为我们揭示了镉诱发自然流产的新机制。该研究团队发现，镉能够通过靶向一个名为FBXO2的关键蛋白，干扰一条对维持妊娠至关重要的信号通路，最终导致胚胎着床的“土壤”——子宫内膜无法完成必要的转化（即蜕膜化），从而引发流产。

为了系统深入地开展这项研究，研究人员综合运用了多种关键技术方法。在临床样本层面，他们收集了自然流产患者和正常妊娠女性的蜕膜组织，利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行多元素定量分析。在动物模型层面，他们建立了子宫局部镉暴露的小鼠模型，并辅以假孕模型以排除胚胎因素的影响。在细胞模型层面，他们使用了原代人类子宫内膜基质细胞（h-ESCs）进行体外蜕膜化诱导和镉处理实验。在分子机制探索层面，研究采用了蛋白质组学分析、蛋白质免疫印迹（Western Blot）、定量逆转录PCR（qRT-PCR）、免疫组织化学/免疫荧光染色、小干扰RNA（siRNA）敲低和质粒过表达、免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation, Co-IP）以及基于MIB2服务器和AlphaFold的蛋白质结合位点与相互作用预测等技术。

3.1. 镉在自然流产蜕膜中积累并损害蜕膜化

研究人员首先对临床收集的蜕膜组织进行了重金属含量检测。结果发现，与正常妊娠女性相比，自然流产患者的蜕膜组织中镉（Cd）、铅（Pb）和铬（Cr）的浓度显著更高，其中镉的差异尤为突出。进一步检测蜕膜化的关键标志物，包括催乳素（PRL）、胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP1）和转录因子FOXO1，发现它们在自然流产患者的蜕膜组织中表达水平明显降低。这些结果提示，局部镉积累可能与蜕膜功能障碍密切相关。

3.2. 在小鼠蛋白质组学和临床自然流产蜕膜中鉴定出FBXO2下调

为了模拟人体内的暴露情况，研究团队建立了子宫局部镉暴露的小鼠模型。他们观察到，镉暴露会导致小鼠胚胎吸收率增加，并且妊娠第8天（GD8，小鼠蜕膜化高峰期）的蜕膜组织发育不良。通过对GD8小鼠蜕膜组织进行蛋白质组学分析，他们筛选出85个差异表达蛋白，其中F-box蛋白家族成员FBXO2的表达在镉暴露组中显著下调。更重要的是，在人类自然流产的蜕膜组织中也验证了FBXO2蛋白水平的降低，同时其下游的IL6ST（又称gp130）、STAT3及其磷酸化形式（p-STAT3 Tyr705）的表达也受到抑制。

3.3. 镉暴露抑制小鼠体内的FBXO2/IL6ST/STAT3信号通路并诱导蜕膜化缺陷

蛋白质相互作用网络分析显示，FBXO2通过IL6ST/STAT3信号轴与蜕膜化标志物PRL、IGFBP1、FOXO1形成功能枢纽。在正常妊娠小鼠中，FBXO2在蜕膜组织中的表达随着蜕膜化进程（从GD5到GD8）逐渐增加。然而，在镉暴露的小鼠中，GD8蜕膜组织的FBXO2表达显著减少，伴随而来的是IL6ST、STAT3、p-STAT3以及蜕膜化标志物PRL8A2（小鼠中的PRL类似物）、IGFBP1和FOXO1的蛋白水平下降。利用假孕模型排除了胚胎因素的影响后，证实镉暴露本身足以抑制子宫的蜕膜反应。

3.4. 镉处理下调h-ESCs中的FBXO2/IL6ST/STAT3信号通路并损害蜕膜化

在体外实验中，研究人员用人工方法诱导原代人类子宫内膜基质细胞（h-ESCs）发生蜕膜化。他们发现，在正常的蜕膜化过程中，FBXO2、IL6ST和p-STAT3的表达与蜕膜化标志物PRL、IGFBP1、FOXO1一样，均呈现时间依赖性的上调。然而，当在蜕膜化诱导过程中加入镉处理后，FBXO2、IL6ST、STAT3、p-STAT3以及蜕膜化标志物的mRNA和蛋白表达均受到显著抑制。这表明镉直接干扰了子宫内膜基质细胞向蜕膜细胞分化的能力。

3.5. FBXO2敲低抑制STAT3磷酸化及蜕膜化关键靶基因的表达

为了确认FBXO2的功能必要性，研究者在h-ESCs中利用siRNA技术敲低了FBXO2的表达。结果发现，FBXO2的缺失直接导致了IL6ST蛋白水平的下降和STAT3磷酸化（p-STAT3 Tyr705）的减弱，同时蜕膜化标志物PRL、IGFBP1和FOXO1的表达也随之降低。这证明FBXO2是激活IL6ST/STAT3信号通路进而促进蜕膜化的一个关键上游调节因子。

3.6. FBXO2过表达减轻镉处理诱导的蜕膜化损伤

接下来，研究人员探索了提升FBXO2水平能否挽救镉造成的损害。他们在h-ESCs中过表达了FBXO2基因。实验结果显示，在镉存在的环境下，过表达FBXO2能够恢复被镉抑制的IL6ST蛋白水平，并挽救STAT3的磷酸化水平，同时，被镉抑制的蜕膜化标志物PRL、IGFBP1和FOXO1的表达也得以恢复。这表明增强FBXO2的功能可以抵抗镉对蜕膜化的毒性作用。

3.7. MIB2和AlphaFold分析提示FBXO2在镉胁迫下可能调控IL6ST泛素化

最后，研究团队从分子结构层面深入探索机制。他们利用MIB2服务器预测了镉离子（Cd²⁺）在FBXO2蛋白上的潜在结合位点，发现了三个高置信度的结合簇，其中一个位于其与Skp1结合、构成SCF泛素连接酶复合物所必需的F-box结构域内。这提示镉可能通过直接结合FBXO2，干扰其功能并导致其降解。同时，利用AlphaFold预测了FBXO2与IL6ST的相互作用，表明FBXO2可能通过其FBA结构域结合IL6ST。进一步的免疫共沉淀实验发现，过表达FBXO2能够显著增强IL6ST的K63连接的多聚泛素化（K63-linked ubiquitination）水平，而这种泛素化通常与蛋白质的稳定性调节而非降解有关。相反，镉处理则会降低IL6ST的K63泛素化，同时增加其K48泛素化（通常导向蛋白酶体降解）。这为FBXO2通过促进K63泛素化来稳定IL6ST，从而维持STAT3信号通路活性的假说提供了实验证据。

归纳该研究的结论与讨论部分，其重要意义在于多层次、多角度地证实了环境污染物镉是自然流产的一个重要风险因子。研究创新性地发现，镉通过直接或间接作用导致FBXO2蛋白下调，进而破坏FBXO2/IL6ST/STAT3信号轴的功能，最终抑制子宫内膜基质细胞的蜕膜化进程。这不仅揭示了镉生殖毒性的一个新分子机制，将环境暴露与细胞分化的信号调控联系起来，而且指出了FBXO2作为一个潜在的干预靶点。FBXO2过表达能够挽救镉引起的蜕膜化损伤，这为未来开发针对环境因素所致妊娠丢失的防治策略提供了新的思路和理论依据。该研究深化了我们对环境-生殖健康相互作用的理解，强调了防控重金属污染对于保障女性生殖健康和成功妊娠的重要性。