《Cells》：Transcription Factor XBP1s Impairs Endometrial Receptivity by Promoting ENO1-Mediated Glycolysis and Lactate Production
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成功的胚胎植入需要发育良好的胚胎与高容受性子宫内膜之间形成复杂而紧密的连接。I型干扰素IFN-τ是反刍动物中的妊娠识别信号，可促进子宫内膜容受性的建立。然而，支撑该过程的机制在很大程度上仍属未知。此前的CUT&Tag实验揭示，XBP1s优先靶向糖酵解通路中的基
成功的胚胎植入需要发育良好的胚胎与高容受性子宫内膜之间形成复杂而紧密的连接。I型干扰素IFN-τ是反刍动物中的妊娠识别信号，可促进子宫内膜容受性的建立。然而，支撑该过程的机制在很大程度上仍属未知。此前的CUT&Tag实验揭示，XBP1s优先靶向糖酵解通路中的基因。在本研究中，研究人员发现IFN-τ在围植入期显著抑制糖酵解和乳酸生成。此外，XBP1s的过表达逆转了IFN-τ对糖酵解的抑制，并促进了糖酵解限速酶（HK1、PFK-1和PKM1）的表达及乳酸生成。双荧光素酶报告基因和电泳迁移率变动实验证明，XBP1s直接结合糖酵解第九步关键酶ENO1的启动子。此外，ENO1与XBP1s表现出一致的表达模式，且这两种因子均逆转了IFN-τ诱导的子宫内膜容受性及对糖酵解的抑制。相反，敲低ENO1则增强了IFN-τ的作用。有趣的是，乳酸同样抑制了子宫内膜容受性的建立及PGES的表达。总之，研究数据表明，XBP1s通过转录调控ENO1促进乳酸生成，从而负向调控子宫内膜功能。该研究为XBP1s在雌性生殖发育中的作用机制提供了重要见解。
**一、研究背景与科学问题**
早期妊娠失败是导致家畜繁殖率低下的最重要原因之一，也是制约畜牧业发展的主要障碍。成功的胚胎植入需要发育良好的胚胎与高容受性子宫内膜之间形成复杂而紧密的连接。在反刍动物胚胎植入过程中，子宫内膜在雌二醇（E2）、孕酮（P4）及I型干扰素IFN-τ的共同作用下发生形态和功能重塑，为胚胎着床提供最佳微环境。IFN-τ由单核滋养外胚层细胞分泌，是反刍动物的母体妊娠识别信号，在绵羊妊娠第10天开始分泌并持续至第21至25天，第14至16天达到峰值。IFN-τ通过抑制雌激素受体α（ESR1）和催产素受体（OXTR）的转录来抑制子宫内膜前列腺素F2α（PGF2α）的脉冲式释放，从而调节子宫内膜容受性，并促进前列腺素E2受体2（EP2）和4（EP4）的表达。此外，IFN-τ还可结合干扰素α/β受体（IFNAR）以激活经典或非经典干扰素刺激基因（ISGs）的表达。尽管IFN-τ在子宫内膜容受性建立中的关键作用已被公认，但其下游分子机制仍不明确。
内质网（ER）是负责蛋白质合成与折叠的关键细胞器，当未折叠或错误折叠蛋白在内质网中积累时会触发内质网应激（ERS）。已有研究报道，抑制ERS可改善奶牛妊娠早期子宫内膜发育和容受性，但ERS在反刍动物围植入期影响子宫内膜细胞功能的机制尚不清楚。X盒结合蛋白1剪接变体（XBP1s）是ERS通路中的关键转录因子，当ERS发生时，肌醇需求酶1（IRE1）被激活并对XBP1 mRNA进行剪接，产生具有活性的XBP1s。已有研究表明，XBP1s参与小鼠子宫内膜早期妊娠过程中的胚胎植入和蜕膜化，血清XBP1水平升高与人类早期妊娠丢失风险增加相关，且XBP1s可通过TRAF6/mTORC2轴调控蜕膜基质细胞的线粒体功能障碍和自噬。然而，XBP1s在反刍动物围植入期对子宫内膜功能的影响及其分子机制仍未见报道。
糖酵解是细胞能量代谢的基础通路，通过级联酶促反应将葡萄糖转化为丙酮酸，进而生成乳酸。该通路的限速酶包括己糖激酶1（HK1）、磷酸果糖激酶1（PFK-1）和丙酮酸激酶肌肉异构体1（PKM1）。乳酸作为糖酵解的终产物和信号分子，可参与调节细胞代谢，促进血管生成、内皮细胞迁移及免疫细胞功能调控。然而，乳酸对反刍动物子宫内膜功能的影响尚不清楚。基于此，本研究系统探究了XBP1s在IFN-τ诱导的子宫内膜容受性中的作用及其在糖酵解调控中的分子机制。
**二、研究设计与主要结论**
研究人员利用永生化山羊子宫内膜上皮细胞（gEECs）模型，围绕IFN-τ、XBP1s、ENO1和乳酸在子宫内膜容受性中的功能关系开展了系统研究。研究得出核心结论：XBP1s通过直接结合ENO1启动子促进其转录，增强糖酵解和乳酸生成，从而抑制IFN-τ诱导的子宫内膜容受性建立。该发现揭示了转录因子XBP1s在雌性生殖发育中的新机制，为理解早期妊娠失败的分子基础提供了重要理论依据，也为解决畜牧业中繁殖率低下和家畜淘汰率高等问题提供了科研基础。
**三、关键技术方法**
本研究主要采用了以下关键技术方法：细胞模型方面，使用实验室前期鉴定的永生化山羊子宫内膜上皮细胞（gEECs）以及购自中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库的HEK 293T细胞。分子生物学技术方面，利用Western blotting检测蛋白表达水平，RT-qPCR检测mRNA表达水平；利用双荧光素酶报告基因系统验证XBP1s对ENO1启动子转录活性的调控作用及结合区域定位；利用电泳迁移率变动实验（EMSA）证实XBP1s与ENO1启动子序列的直接结合；利用糖原高碘酸-希夫（PAS）染色检测细胞内糖原含量变化；通过乳酸含量测定评估细胞乳酸生成水平。此外，研究还涉及质粒构建、siRNA转染等技术手段，以实现对XBP1s和ENO1的过表达与敲低操作（忽略具体的试剂和培养、质粒构建操作步骤）。
**四、研究结果**
**1. IFN-τ抑制围植入期gEECs的糖酵解和乳酸生成**
为探究反刍动物围植入期子宫内膜上皮细胞的糖酵解变化，研究人员用IFN-τ处理gEECs，检测糖酵解限速酶表达及乳酸水平。结果显示，IFN-τ显著抑制HK1、PFK-1、PKM1蛋白生成及乳酸产生，降低葡萄糖转运蛋白GLUT1表达，同时增加糖原合成相关蛋白G6PC3及糖原含量。mRNA水平上，糖酵解相关基因CHREBP、HK1、PKM1表达下降，糖原合成相关基因G6PC3、GYS1、PEPCK表达上升。上述结果表明，IFN-τ处理抑制gEECs中的糖酵解过程。
**2. XBP1s过表达促进围植入期gEECs的糖酵解和乳酸生成**
鉴于前期CUT&Tag实验发现XBP1s靶基因富集于糖酵解通路，研究人员检测了XBP1s对gEECs糖酵解的调控作用。结果显示，过表达XBP1s显著增强HK1、PFK-1、PKM1、GLUT1蛋白表达，增加乳酸含量，降低G6PC3蛋白水平及糖原含量；mRNA水平上，CHREBP、HK1、PKM1表达上调，而G6PC3、GYS1、PEPCK表达下调。相反，沉默XBP1s则抑制上述糖酵解标志物表达和乳酸生成，促进糖原合成。由此表明，XBP1s能够促进围植入期gEECs的糖酵解和乳酸生成。
**3. XBP1s通过结合启动子促进ENO1基因转录**
研究人员结合前期CUT&Tag结果，发现ENO1可能是XBP1s的靶基因。过表达XBP1s后gEECs中ENO1的mRNA和蛋白水平显著上升，而沉默XBP1s则显著抑制ENO1表达。双荧光素酶报告基因实验表明，XBP1s可显著增强ENO1启动子驱动的荧光素酶活性，经截短启动子分析，将XBP1s结合位点定位于ENO1启动子?372至?326区域。EMSA实验进一步证实，XBP1s抗体可减弱核蛋白复合物的迁移条带强度，验证了XBP1s与ENO1启动子序列的直接结合。上述实验共同证实，XBP1s直接结合ENO1启动子并正向调控其转录活性。
**4. ENO1抑制子宫内膜容受性**
为探究ENO1对子宫内膜容受性的影响，研究人员在gEECs中过表达和敲低ENO1。过表达ENO1抑制ISG15、RSAD2、CXCL10、HOXA10、HOXA11等子宫内膜容受性标志基因的表达，下调PGES的mRNA和蛋白水平，同时上调PGFS表达。敲低ENO1则产生相反效果，促进子宫内膜容受性标志基因表达。以上结果表明，ENO1对gEECs的子宫内膜容受性具有抑制作用。
**5. ENO1促进围植入期gEECs的糖酵解和乳酸生成**
进一步研究发现，过表达ENO1显著促进HK1、PFK-1、PKM1、GLUT1蛋白表达，增加乳酸含量，抑制糖原合成；mRNA水平上，CHREBP、HK1、PKM1表达上调，GYS1、G6PC3、PEPCK表达下调。敲低ENO1则产生相反效应，降低糖酵解酶表达和乳酸生成，促进糖原合成。综合过表达和敲低结果，ENO1在围植入期gEECs中增强糖酵解和乳酸生成。
**6. 乳酸抑制gEECs的子宫内膜容受性**
为验证乳酸对IFN-τ诱导的子宫内膜容受性的影响，研究人员用外源乳酸（20 mM）预处理gEECs后再加IFN-τ处理。结果显示，乳酸显著抑制ISG15、RSAD2、CXCL10、HOXA10、HOXA11基因表达，降低PTGS2和PGES蛋白水平，下调PTGS2和PGES mRNA表达，同时上调PGFS表达。上述结果表明，乳酸抑制IFN-τ诱导的gEECs子宫内膜容受性建立。
**五、讨论与结论**
讨论部分指出，子宫内膜容受性是在妊娠早期特定时期内发生的分子和细胞水平的复杂事件，对胚胎成功植入和妊娠建立至关重要。以往关于乳酸对反刍动物子宫内膜功能的影响鲜有报道。IFN-τ抑制糖酵解这一发现与I型干扰素在炎症巨噬细胞中阻碍糖酵解的研究结果一致。ENO1在XBP1s调控下发挥促进糖酵解和乳酸生成的作用，这与XBP1s在经典活化巨噬细胞中增强糖酵解的研究相呼应。乳酸作为桥接信号分子，其浓度升高不利于胚胎植入和胚胎伸长发育。
研究结论明确阐明：转录因子XBP1s直接结合糖酵解酶ENO1的启动子序列，刺激ENO1转录活性以增强糖酵解和乳酸生成；乳酸浓度升高反过来抑制IFN-τ诱导的子宫内膜容受性建立。该研究为深入理解XBP1s在雌性生殖发育中的分子机制提供了关键见解，也为解决畜牧业中繁殖力低下和高淘汰率问题提供了理论依据和实验基础。
