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综述:揭示子宫肌层SP/Krüppel样因子作为分娩驱动因素:来自转录和内分泌调控网络的见解
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月15日 来源:Endocrine Connections 2.8
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本综述系统阐述了SP/KLF转录因子家族在人类分娩过程中的新型调控作用,通过分析(RNA-seq)、(ChIP-seq)等组学数据,揭示了KLF2、KLF6、KLF9等成员通过调控孕酮(P4)/雌激素(E2)信号网络、炎症通路和子宫肌层收缩相关基因(如CAPs、OXTR、GJA1),为异常分娩(早产/延迟分娩)的机制研究和治疗靶点开发提供了新视角。
引言
分娩是由胎儿、胎盘和子宫共同调控的复杂生理过程。子宫肌层作为核心执行者,需从静止状态转化为高收缩状态,该转化过程受到孕酮(P4)和雌激素(E2)及其受体的精密调控。特异性蛋白/Krüppel样因子(SP/KLF)家族作为转录调控因子,在人类生理和病理过程中发挥关键作用,尤其是作为类固醇激素信号网络的组成部分。本文综述了多类SP/KLF蛋白在人类分娩中的新功能,并基于其表达差异、靶基因调控、激素信号干预及表达受激素调控等证据,提出其在分娩启动中的驱动作用。
已知的分娩相关子宫肌层转录调控因子
激活蛋白1(AP-1)、核因子κB(NFκB)、雌激素受体α(ESR1)以及孕酮受体(PGR)的A/B亚型(PGR-A、PGR-B)是子宫肌层转录调控的核心节点。孕酮通过PGR-B维持妊娠期子宫静止,而PGR-A/PGR-B比值升高导致孕酮抵抗,进而激活收缩相关蛋白(CAP)编码基因。此外,ESR1信号在妊娠不同阶段调控肌层生长、CAP基因表达及炎症激活。近期研究发现FOXO1/3、IRF1/5、HOX蛋白、MAFF、MYB、ELF3、C/EBPδ和CNOT1等因子也参与晚期妊娠及分娩的调控,但其协同作用机制尚不明确。
SP/KLF作为分娩启动的新型调控因子
SP/KLF家族成员
人类基因组包含9个SP基因(SP1–SP9)和17个KLF基因(KLF1-KLF17),其羧基端含锌指结构域,可结合基因启动子/增强子区的GC/GT富集序列。早期研究证实SP1调控子宫肌层连接蛋白43(GJA1)基因,且SP1、SP3、SP4参与多种肌层基因的转录调控。SP1还能影响子宫内膜中PGR-B的转录活性,提示其在肌层中可能具有类似功能。
分娩期子宫肌层中SP/KLF的表达
对RNA-seq数据库(GSE50599)的分析显示,分娩期子宫肌层中KLF2(2.2倍)、KLF10(1.7倍)、KLF16(1.6倍)转录本升高,而KLF7、KLF8、KLF11、KLF12、KLF15表达降低(0.31–0.66倍)。SP1–SP4表达无显著变化,SP5–SP9转录本极低或检测不到。单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据进一步揭示,子宫平滑肌细胞高表达KLF6、KLF10、KLF9,血管平滑肌细胞以KLF9、KLF6、KLF2为主,免疫细胞中KLF6表达显著,提示KLF家族在子宫不同细胞类型中具有功能特异性。
SP/KLF与分娩相关肌层基因表达
拓扑关联结构域(TAD)的变化与分娩期肌层基因调控相关,KLF4与“开放”TAD区域关联,可能参与炎症基因激活。KLF5与NFκB协同诱导IL-6、IL8等炎症因子分泌。KLF9缺失小鼠分娩延迟,伴随肌层PGR-A水平下降及CAP、OXTR、GJA1表达减少。在人类研究中,晚期妊娠(>41周)肌层KLF9、PGR及PGR-A/PGR-B比值降低,提示KLF9通过调节PGR亚型比例影响分娩时序。此外,KLF6在氧化应激条件下上调,可能通过调控活性氧(ROS)响应基因参与肌层收缩启动。
SP/KLF与类固醇激素信号
KLF9作为PGR-B的共调控因子,在子宫内膜中调控其转录活性。在肌层细胞中,KLF9敲低导致PGR-B和ESR1表达升高,PGR-A及炎症因子(CCL3、CXCL1、IL6等)表达降低,表明KLF9通过调节PGR-A/PGR-B比例影响孕酮敏感性。KLF9与PGR-B共定位于靶基因启动子区(如DKK1),协同调控干扰素、趋化因子和细胞因子通路。松弛素(RLN)信号也可能通过KLF9、KLF4、KLF13与PGR/ESR1信号交叉对话。
SP/KLF表达的激素调控
染色质免疫沉淀(ChIP-seq)分析显示,ESR1配体依赖性地结合KLF9启动子,GR结合KLF6、KLF9、KLF10、KLF15基因调控区,PGR结合KLF2、6、7、9–12、15基因。在肌层中,PGR、AP-1(FOS/JUN)共同结合KLF2、KLF6、KLF9、KLF10的启动子/增强子区域,且这些区域伴有组蛋白H3K27ac修饰,表明染色质开放和转录激活。非类固醇激素如TGF-β调控KLF10、KLF11表达,甲状腺激素诱导KLF9表达,可能间接影响分娩过程。
总结与展望
SP/KLF家族成员(尤其是KLF9、KLF6、KLF2)通过调控孕酮/雌激素信号、炎症反应和肌层收缩基因网络,成为分娩启动的关键驱动因子。其功能可能依赖于与PGR、ESR1、NFκB、AP-1的相互作用及转录后修饰。未来需深入解析KLF靶基因网络、蛋白互作(如TCF23、TBX2)及调控层级,为异常分娩(如早产、延迟分娩)提供新的治疗策略。尽管直接靶向KLF表达目前仍具挑战,对其生物学机制的深入理解将为临床干预提供理论基础。
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