Science：科学家发现子宫如何知道分娩时何时分娩

分娩不仅取决于激素，还取决于子宫感知外力的能力。科学家们发现，子宫肌肉和周围神经中的压力和拉伸传感器共同作用，触发协调的收缩。当这些传感器被破坏时，宫缩减弱，分娩减慢。这一发现有助于解释分娩停滞的原因，并有一天可能会找到更好的方法来管理分娩。

　　

成功的分娩取决于子宫产生稳定的、有组织的收缩，使婴儿安全分娩。黄体酮和催产素等激素在控制这一过程中起着重要作用。然而，多年来，研究人员也怀疑怀孕和分娩过程中的体力，包括拉伸和压力，在很大程度上起到了作用。

斯克里普斯研究所发表在《科学》杂志上的一项新研究，现在展示了子宫如何在分子水平上检测和响应这些物理力量。这些发现揭示了为什么分娩有时会减慢或过早开始，并可以指导未来改善妊娠和分娩并发症的治疗方法。

压力和拉伸作为生物信号

“随着胎儿的成长，子宫急剧扩张，这些体力在分娩时达到顶峰，”资深作者、霍华德·休斯医学研究所研究员、斯克里普斯研究所神经生物学总统捐赠主席阿尔登·帕塔普提安说。“我们的研究表明，身体依靠特殊的压力传感器来解读这些信号，并将其转化为协调的肌肉活动。”

Patapoutian因发现允许生物体检测触摸和压力的细胞传感器而获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。这些传感器是由PIEZO1和PIEZO2蛋白质构成的离子通道，它们使细胞能够对机械力做出反应。

两个在分娩中扮演不同角色的传感器

在这项新研究中，研究人员发现PIEZO1和PIEZO2在分娩过程中执行独立但互补的任务。PIEZO1主要在子宫平滑肌内工作，当收缩加强时，它会检测到压力的上升。相反，PIEZO2位于子宫颈和阴道的感觉神经中。当婴儿拉伸这些组织时，它就会被激活，引发神经反射，促进子宫收缩。

这些传感器一起将拉伸和压力转换成电子和化学信号，帮助同步收缩。如果其中一条通路中断，另一条通路可以部分补偿，帮助分娩继续进行。

当力传感器被移除时会发生什么

为了测试这些传感器的重要性，研究小组使用了小鼠模型，其中PIEZO1和PIEZO2被选择性地从子宫肌肉或周围感觉神经中去除。微小的压力传感器测量了自然分娩时的收缩强度和时间。

缺乏这两种PIEZO蛋白的小鼠表现出较弱的子宫压力和延迟分娩，表明基于肌肉的传感和基于神经的传感通常协同工作。当这两个系统都丧失时，产程就会严重受损。

为子宫强收缩铺设电线

进一步的研究表明，PIEZO活性有助于调节连接蛋白43的水平，连接蛋白43是一种形成间隙连接的蛋白质。这些微小的通道连接邻近的平滑肌细胞，使它们一起收缩而不是独立收缩。当PIEZO信号减少时，连接蛋白43水平下降，收缩变得不协调。

第一作者、帕塔普提安实验室的博士后研究员张云晓说：“连接蛋白43是让所有肌肉细胞一起行动的线路。”“当这种联系减弱时，宫缩就会失去力量。”

来自人体组织的证据

人子宫组织样本显示PIEZO1和PIEZO2的表达模式与小鼠相似。这表明类似的力感系统可能在人身上起作用。这一发现可能有助于解释以微弱或不规则收缩为特征的分娩问题，这些收缩会延长分娩时间。

结果也与临床观察一致，即完全阻断感觉神经可以延长分娩时间。

“在临床实践中，硬膜外麻醉的剂量要严格控制，因为完全阻断感觉神经会使分娩时间延长，”张说。我们的数据反映了这一现象；当我们去除感觉PIEZO2通路时，收缩减弱，表明某些神经反馈促进了分娩。

对劳动护理的潜在影响

这项研究为更有针对性地管理分娩和疼痛打开了大门。如果研究人员能够开发出安全的方法来调节压电陶瓷的活动，就有可能在需要时减慢或加强收缩。对于那些有早产风险的人，如果开发出一种PIEZO1阻滞剂，可以与目前通过限制钙进入细胞来放松子宫肌肉的药物一起使用。另一方面，激活压电通道可能有助于恢复阵痛时的收缩。

尽管这些应用还很遥远，但潜在的生物学原理正变得越来越清晰。

荷尔蒙和力量是如何协同工作的

研究小组目前正在研究怀孕期间机械传感与激素控制的相互作用。早期的研究表明，即使在PIEZO通道活跃时，保持子宫放松的激素黄体酮也能抑制连接蛋白43的表达。这有助于防止宫缩过早开始。当孕酮水平在怀孕末期下降时，压电驱动的钙信号可能有助于分娩。

张教授指出：“压电通道和激素信号是同一系统的两个方面。”荷尔蒙奠定了基础，力传感器帮助确定子宫收缩的时间和强度。

绘制分娩的神经通路

未来的研究将集中在与分娩有关的感觉神经网络上，因为并非子宫周围的所有神经都含有PIEZO2。有些系统可能对不同的信号作出反应，并充当备用系统。区分促进宫缩的神经和传递疼痛的神经，最终可能导致更精确的止痛方法，而不会减慢分娩速度。

目前，研究结果强调，身体感知物理力量的能力超出了触觉和平衡。它还在生物学最关键的过程之一中起着核心作用。

“分娩是一个协调和时机至关重要的过程，”Patapoutian说。“我们现在开始了解子宫既是肌肉又是节拍器，以确保分娩遵循身体自身的节奏。”