哺乳動物胚胎滯育及其調控機制研究進展

劉俊 張培君 李松海

（1 中國科學院深?？茖W與工程研究所，海洋哺乳動物與海洋生物聲學研究室，三亞 572000）

（2 中國科學院大學，北京 100049）

1 胚胎滯育的生物學意義及外部環境誘導因素

胚胎滯育是動物在著床前胚胎發育可逆性暫停的一種狀態，也稱為不連續發育，迄今已有160 多年的研究歷史，胚胎滯育在早期研究中稱為“延遲著床”(Delayed implantation) (Lopeset al.,2004)。Ziegler (1843) 和Bischoff (1854) 發現歐洲狍(Capreolus capreolus) 交配后，與正常的胚胎發育過程不同(圖1)，在胚胎著床前會有很長一段時間的“靜止期”，“靜止期”內囊胚幾乎停止發育，度過這段“靜止期”后，囊胚正常著床，因此有了“延遲著床”一說。

圖1 哺乳動物胚胎發育模式示意圖(參考Renfree and Fenelon,2017;Shahbazi,2020)Fig. 1 Schematic diagram of mammalian embryo development (re‐ferred from Renfree and Fenelon,2017;Shahbazi,2020)

在1980 年第二屆胚胎滯育研討會上，科研人員一致決定統一采用“胚胎滯育”來描述這個狀態(Flint and Renfree, 1981)。胚胎滯育主要分為兩種類型，兼性滯育和專性滯育。兼性滯育通常發生于幼仔出生后哺乳期與交配期重疊的物種中，如有袋目(Marsupialia)、嚙齒目(Rodentia) 和鼩鼱科(Soricidae) 中(Hill, 1900; Brambell, 1935; Sel‐wood, 1980; Renfree, 1981; Gilbert, 1984; Nelson and Goldstone, 1986; Hodaraet al., 1989; Ward,1990; Newkirket al., 1997; Smith, 1998; Johnson and Delean, 1999; Delean and Johnson, 2002)；專性滯育通常出現于有著嚴格季節性繁殖的物種中，主要受季節性光周期影響，如美洲水貂(Neovison vison)、歐洲狍和絕大多數的海獅科(Otariidae)、海豹科(Phocidae) 動物等(Ziegler, 1843; Bischoff,1854; Harrison, 1963;Atkinson, 1997)。但專性滯育也有特殊案例——翼手目(Chiroptera)。某些翼手目動物，如伏翼(Pipistrellus pipistrellus)、大鼠耳蝠(Myotis myotis) 和腫鼻蝠(Corynorhinus rafin‐esquei)，其胚胎滯育受溫度調控(Mead,1993)。胚胎滯育廣泛存在于嚙齒目、食肉目(Carnivora) 和有袋目中，偶存于鯨偶蹄目(Cetartiodactyla)、真盲缺目(Eulipotyphla)、披毛目(Pilosa)、翼手目和有甲目(Cingulata)，目前科研人員已在130 余種哺乳動物中發現了胚胎滯育現象(表1)。

表1 已知有胚胎滯育的哺乳動物(數據主要參考Fenelon et al.,2014a;Renfree and Fenelon,2017;Deng et al.,2018)Table 1 Mammals that were reported to have embryonic diapause(Data is mainly referred and modified from Fenelon et al.,2014a;Renfree and Fenelon,2017;Deng et al.,2018)

胚胎滯育的生物學意義是讓后代出生在最有利于生存的環境下，以提高后代的存活率(Fenel‐onet al., 2014a; Renfree, 2015)。兼性滯育的小鼠(Mus musculus) 在哺乳期發生交配受精，為了保證胚胎營養供給不受哺乳影響，早期胚胎會在較高水平的催乳素刺激誘導下進入胚胎滯育狀態(Renfree and Fenelon, 2017)；專性滯育的歐洲狍利用胚胎滯育度過寒冷和缺乏食物的冬天，讓后代出生在萬物復蘇的春季以保證幼獸在生長過程中的食物供給，提高后代存活率(Mead,1993)。

胚胎滯育的外部誘導因素主要包括哺乳、營養、應激、光周期和溫度等。兼性滯育一般由哺乳引起，滯育時間長短取決于吮吸母乳幼仔的數量，一般持續1~14 d (Weichert, 1940; Mantal‐enakis and Ketchel, 1966; Pritchett-Corninget al.,2013)。此外，如果生存環境壓力增大，如生活環境擁擠或者引入新的雄性競爭者，激發了動物的本能應激反應，也會誘發嚙齒動物的兼性滯育(Marois, 1982)。光周期是專性滯育的重要調控因素。如春分后，白晝的延長會誘導北半球的鼬科(Mustelidae) 動物終止胚胎滯育(Pear‐son and Enders, 1944)。然而，光周期調控對不同物種的作用也可能相反，如隨著日照時間逐漸減少，海豹科動物則會選擇終止其胚胎滯育(At‐kinson, 1997)。也有研究證明，光周期調控與松果體密切相關，松果體(分泌褪黑激素，抑制垂體促卵泡激素和黃體生成素的分泌) 的活動隨著光照的變化表現出明顯的周期性。Bonnefond 等(1990) 通過切除松果體并人為控制褪黑素持續時間的實驗證實了松果體在維持美洲水貂胚胎滯育中具有重要作用。同時，溫度在調控翼手目胚胎滯育中具有顯著作用(Wimsatt, 1975)；而食物營養則會對歐洲獾(Meles meles) 的滯育時間產生影響(Fergusonet al., 1996)。

2 胚胎滯育的激素調控

通過大量研究，科研人員已初步建立滯育物種的激素調控網絡，認為胚胎滯育的發生、維持和再激活取決于催乳素、孕酮或者雌激素的相對水平。但存在一個特殊案例——歐洲狍，其胚胎滯育不受催乳素、孕酮和雌激素相對水平的調節(Drewset al., 2019)。不同哺乳動物物種間胚胎滯育的激素調控方式存在明顯差異，下面本文通過模式物種來討論兩種滯育類型的調控機制。

2.1 兼性滯育的激素調控

兼性滯育在嚙齒動物中較為常見(表1)，研究的模式物種為小鼠和大鼠(Rattus norvegicus)。雌性小鼠通常會在分娩后繼續與雄性交配，受精卵在交配后的第4 天發育至囊胚階段(Mclaren,1968;Harper, 1982)，母鼠哺乳會引起催乳素水平升高，催乳素的增加會抑制懷孕小鼠雌激素的激增，導致囊胚進入滯育(Psychoyos, 1974; Renfree and Fe‐nelon,2017)(圖2)。

圖2 小鼠兼性滯育的激素調控Fig.2 Hormone regulation of facultative diapause in mouse

在懷孕小鼠雌激素激增之前，人工切除卵巢和注射雌激素受體抑制劑都會導致囊胚延遲著床(Weitlauf and Greenwald, 1968; Pariaet al., 1993) 。小鼠囊胚的再活化(終止胚胎滯育) 也可通過人工手段實現，有3 種方式：(1) 通過注射多巴胺激動劑溴隱亭(Bromocriptine)，抑制催乳素的釋放，使囊胚再活化(Flint and Renfree,1981)；(2)通過移除幼仔使卵巢中出現短暫的雌激素激增，刺激囊胚再活化(Psychoyos, 1974; Deyet al., 2004)；(3) 注射雌二醇也能使囊胚再活化(Yoshinaga and Adams,1966;Mclaren,1968)。雖然催乳素和雌激素都是小鼠和大鼠胚胎滯育的重要調控因子，但只有雌激素能激活滯育的囊胚。

2.2 專性滯育的激素調控

專性滯育在食肉動物中較為常見(表1)。專性滯育研究的模式物種是美洲水貂(Fenelonet al.,2017a,2017b)。美洲水貂為馴化物種，相比其他專性滯育的食肉動物，如海豹科、熊科(Ursidae) 動物和野生鼬等，更容易獲得實驗樣本，控制實驗操作。

在迄今發現的大多數專性滯育動物中，胚胎滯育主要受光周期的季節性變化調控(Pearson and Enders, 1944; Mead, 1971;Atkinson, 1997)。美洲水貂的交配時間大約在每年2 月底到3 月初，此時晝短夜長，而夜間動物褪黑激素水平較高，導致催乳素水平低，囊胚進入滯育；春分后隨著日照時間增加，褪黑激素水平降低，催乳素增加，隨后卵巢孕酮合成增加，滯育終止(Murphy and James,1974;Murphyet al.,1981)(圖3)。研究發現只有催乳素能實驗性終止美洲水貂滯育，孕酮和雌二醇不具有相同效果(Papkeet al.,1980;Murphyet al.,1981; Stouffletet al., 1989)。由此說明，催乳素是控制美洲水貂胚胎滯育的關鍵激素。

圖3 食肉動物專性滯育的激素調控(參考自Lopes et al., 2004；Murphy,2012；Deng et al.,2018，有修改)Fig.3 Hormone regulation of obligate diapause in carnivore(referred and modified from Lopes et al., 2004; Murphy, 2012; Deng et al.,2018)

2.3 兩種滯育模式同時存在的激素調控

與其它有袋動物不同，生活在南半球的尤金袋鼠(Macropus eugenii) 是有袋動物胚胎滯育中最特殊的物種，同時具有兼性滯育和專性滯育2種類型，這2 種類型的滯育分布在不同的時間段(Tyn‐dale-Biscoe and Renfree, 1987)。尤金袋鼠2 種類型的滯育都是由高濃度水平的催乳素引起(Hinds,1989;Hinds and Tyndale-Biscoe,2013)。滯育時，首先啟動的是兼性滯育。尤金袋鼠通常在1月(南半球)交配和妊娠，哺乳幼仔會促進母體催乳素的釋放，高水平的催乳素會抑制黃體分泌孕酮，囊胚進入滯育。若在1—5 月幼仔丟失，這種催乳素抑制作用消除，黃體釋放孕酮重新激活胚胎(Hinds and Tyndale-Biscoe, 1982, 2013; Hinds, 1989)。兼性滯育結束后，胚胎仍會處于滯育狀態，此時進入光周期誘導的專性滯育模式，直到南半球夏至日(12月21—22日)之后，日照時間慢慢縮短，褪黑素濃度增加，催乳素濃度受到抑制，孕酮抑制解除，囊胚再激活，滯育時間長達11 個月(Renfree,1994)(圖4)。

圖4 尤金袋鼠滯育模式的激素調控(參考自Lopes et al., 2004 和Deng et al.,2018，有修改)Fig.4 Hormone regulation of embryonic diapause in tammar wallaby(referred and modified from Lopes et al.,2004;Deng et al.,2018)

盡管催乳素在美洲水貂和尤金袋鼠的胚胎滯育中起關鍵調控作用，但在2 個物種中的作用卻相反。在美洲水貂中，催乳素在滯育期間刺激黃體分泌孕酮；而在尤金袋鼠中，催乳素抑制黃體分泌孕酮(Murphy and James, 1974; Murphyet al.,1981; Hinds, 1989; Hinds and Tyndale-Biscoe,2013)。

3 胚胎滯育的分子調控

3.1 概述

胚胎滯育的分子調控主要涉及子宮內膜和囊胚之間多種因素和信號通路的協調，非常復雜。目前胚胎滯育研究大部分停留在生化層面，分子調控方面的研究有限，胚胎滯育的啟動、維持和囊胚再激活的分子機制尚不明確(Shaw and Ren‐free, 1986; Renfree and Shaw, 2000, 2014; Murphy,2012;Fenelonet al.,2014a)，不足以系統闡述胚胎滯育的調控機制。最新研究表明，子宮分泌物中的多種小蛋白，包括營養物質、蛋白酶、激素、細胞因子、生長因子和轉錄因子，都有可能調控胚胎發育，使胚胎進入或退出滯育(Renfree and Fenelon, 2017)。隨著轉錄組學開始應用于胚胎滯育分子機制研究，Hamatani 等(2004) 分析了小鼠囊胚在滯育期和胚胎再激活時的基因差異表達情況，結果表明在20 000個基因中，存在229個差異表達基因，其中有80個基因在滯育期高表達，149個基因在囊胚激活時高表達，這些差異性表達基因的功能主要跟細胞周期、細胞信號和能量代謝途徑有關；研究還發現了一些特定信號通路，如肝素結合表皮生長因子(heparin-binding epidermal growth factor, HB-EGF) 信號通路。在對美洲水貂胚胎滯育和早期再激活兩個時期轉錄組比較中，發現了94 個基因在囊胚激活時高表達(Fenelonet al.,2016)。

目前胚胎滯育分子機制的研究主要集中在3個物種：小鼠、美洲水貂和尤金袋鼠，分別代表了3 種不同類型的滯育方式。下面本文將從誘導和維持滯育、囊胚再激活和著床兩個方面分別闡述已有研究結果中不同分子因素的調控作用。

3.2 誘導和維持滯育

許多基因在胚胎的發育和滯育中起著重要作用。研究發現在小鼠、美洲水貂和尤金袋鼠中都存在兩個潛在的候選基因：叉頭框O(forkhead box O,FOXOs) 亞家族和周期素依賴性激酶抑制因子1A (cyclin dependent kinase inhibitor 1A,CDKN1A)(圖5) (Hamataniet al., 2004; Fenelonet al., 2017b;Renfree and Fenelon,2017)。Lopes等(2004)推測細胞周期調控機制是通過有絲分裂阻滯控制哺乳動物囊胚進入滯育狀態，并通過有絲分裂的重新啟動控制滯育的激活，滯育的啟動和維持由CD‐KN1A表達引起，這種抑制因子會干擾細胞周期蛋白(E-cdk2) 的形成，可能誘導細胞在G0 或G1 期停止有絲分裂，并且FOXOs亞家族轉錄因子通過上調CDKN1A的表達維持這種作用。

圖5 胚胎滯育激活時子宮與囊胚之間分子信號的變化. 黃色區域的分子只在小鼠實驗中驗證，藍色和紅色區域的分子在小鼠和美洲水貂中已實驗驗證；綠色箭頭表示上調，紅色箭頭表示下調(參考Liu et al., 2012, 2017; Cha et al., 2013; Diao et al., 2015; Scog‐namiglio et al., 2016; Fenelon et al., 2017b; Li et al., 2017; Renfree and Fenelon,2017)Fig. 5 Changes in molecular signals between uterus and blastula dur‐ing activation of embryonic diapause. Molecules in the yellow region have been tested only in mice, while those in the blue and red regions have been tested in mice and minks. The green arrow means up-regula‐tion and the red arrow means down-regulation (referred from Liu et al., 2012, 2017; Cha et al., 2013; Diao et al., 2015; Scognamiglio et al., 2016; Fenelon et al., 2017b; Li et al., 2017;Renfree and Fenelon,2017)

古老又高度保守的肌節同源盒基因Msx1和Msx2是調控滯育的兩個關鍵因素，Msx1和Msx2基因的表達與子宮腔上皮細胞極性改變有關，并通過Wnt5a(wnt family menber 5A) (Wnt 家族中的重要成員之一，Wnt 信號通路參與成體細胞增殖、分化和凋亡過程)的介導來影響鈣粘附蛋白(E-cad‐herin)和b-連環蛋白(b-catenin)的形成，從而影響子宮接受能力(Daikoku,2011)。在小鼠、美洲水貂和尤金袋鼠胚胎滯育期間，Msx1或Msx2基因在胚胎滯育期持續表達，囊胚再激活和著床后表達量迅速下調(圖5)，并且小鼠子宮中Msx1和Msx2基因被條件性敲除后，小鼠將不能進入滯育和再次激活(Chaet al.,2013)。

miRNA 通過與mRNA 的交互作用間接影響基因表達，因此也可能參與調控胚胎滯育。研究發現在小鼠胚胎滯育期間和重新激活后至少有45 個miRNA 差異表達，其中38 個miRNA 在滯育期表達上調(Liuet al., 2012)。值得注意的是小鼠通過增加Mirlet7a-1(microRNA let7a-1) 的豐度來調控Dicer 酶(核酸內切酶) 和整合素b3 (Integrin-b3) 的表達，從而達到抑制囊胚著床的目的(Liuet al.,2012; Cheonget al., 2014) (圖5) ，并且Mirlet7a-1的靶基因參與調控細胞增殖(Gurtanet al.,2013)。

溶血磷脂酸受體3 蛋白(LPAR3) 是溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid, LPA) 的第三個G 蛋白偶聯受體，研究顯示Lpar3基因的缺失會導致孕酮信號(雌激素信號) 的比例增加，使小鼠囊胚延遲著床(Diaoet al.,2015)(圖5)。

3.3 囊胚再激活和著床

表皮生長因子(epidermal growth factor, EGF)家族在囊胚的再激活過程中起著重要作用。肝素結合表皮生長因子(HB-EGF) 是EGF 家族成員之一，已有研究顯示HB-EGF在小鼠滯育后激活時期的子宮內膜中有表達(Daset al., 1994)。近幾年，新的研究發現EGF 和HB-EGF 都會在美洲水貂和尤金袋鼠這兩個物種中表達，與滯育狀態相比，在胚胎再激活時HB-EGF 和EGF 的表達水平均顯著上調(Fenelonet al.,2017b)(圖5)。

血小板活化因子(platelet-activating factor,PAF)是一種通過血小板活化因子受體(platelet acti‐vating factor receptor,PTAFR) 發出信號的磷脂(Fe‐nelonet al.,2014b)。PAF普遍存在于已研究的真獸亞綱(Eutheria)動物中，在胚胎著床前通過胚胎合成并釋放，如小鼠、兔子、羊、倉鼠、人和有袋動物(Ammit and O’Neill, 1991; Battyeet al., 1991;Minhaset al., 1993;Velasquezet al., 1995; O’Neill,2005;Fenelonet al.,2014b)。子宮內膜PAF 的釋放受孕酮和雌二醇控制(Chamiet al.,1999)，PAF 和PTAFR可能參與囊胚的再激活(圖5) (Fenelonet al.,2014b)。

血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF) 是一種具有旁分泌機制的細胞生長因子，能特異作用于血管內皮細胞，促進其增殖及新生血管的形成，同時還有增加血管通透性的作用(Kecket al., 1989；Ferrara and Davis-Smyth,1997)。在美洲水貂子宮中VEGF亞型及其受體Flt-1和KDR在滯育激活后期和著床時表達量會顯著上調(圖5)，而且VEGF 的激活受前列腺素E2(PGE2)的調控(Lopeset al.,2003,2006)。VEGF 在小鼠囊胚著床前胚胎發育過程中起著關鍵作用，對囊胚細胞數量、著床率及胎兒肢體發育均有積極的影響(Binderet al.,2014)。

子宮內膜蛻膜化和胚胎著床是成功生殖的關鍵。絲氨酸蛋白酶基因(Prss56) 在滯育期間不表達，僅在胚胎再激活時在子宮蛻膜化位置高表達(圖5)，HB-EGF 可在蛻膜化過程中通過表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)通路誘導Prss56基因的活化，參與小鼠子宮的蛻膜化(Liuet al.,2017)。

小鼠子宮中高遷移率族核小體結合結構域2(high mobility group nucleosomal binding domain 2,Hmgn2) 是非組蛋白Hmgn 家族成員，與Prss56相似，Hmgn2基因在著床過程中表達增加(圖5)。在子宮腔上皮細胞中，通過特異性siRNA 沉默Hmgn2基因可降低黏附分子鈣粘蛋白1(Cdh1)、神經鈣黏附蛋白(Cdh2)和β-連環素(Ctnnb1)的表達，而構建性激活Hmgn2則表現出相反的效果，提示Hmgn2參與胚胎著床過程中的粘附反應(Liet al.,2017)。此外，高遷移率族蛋白b1 (Hmgb1) (Aika‐waet al.,2019)、可溶性抗性相關鈣結合蛋白(Sor‐cin) (Guptaet al., 2018)、促微管蛋白聚合蛋白3(TPPP3) 和β-連環蛋白(β-catenin) (Shuklaet al.,2018)也是著床和建立妊娠所需的重要蛋白。

著床窗口期開關的調節是哺乳動物成功妊娠的關鍵因素。孕酮通過上調轉錄因子Hand2(心臟和神經嵴衍生物表達轉錄本2)的表達通過一系列反應最終抑制小鼠子宮腔上皮細胞增殖，使小鼠子宮對囊胚具有接受性。囊胚附著在子宮腔上皮后，子宮內膜蛻膜化開始，著床部位開始局部產生雌激素，然后通過胰島素樣生長因子結合蛋白3(Igfbp3) 的作用進一步加強胰島素樣生長因子1(Igf1)的功效，促進子宮腔上皮細胞增殖，使小鼠子宮轉變為非接受態，著床窗口關閉(Kobayashiet al.,2017)。

多胺(Polyamines)是廣泛存在于哺乳動物組織細胞中的小分子有機化合物，其代謝的變化可能在誘導或維持滯育狀態上發揮作用(Fenelon and Murphy, 2019)。多胺來源豐富，可從氨基酸、腸道細菌、脫落的腸細胞和食物等途徑獲得，包括精胺、亞精胺、胍丁胺和腐胺等，它們都參與調控胚胎滯育。多胺在子宮腔上皮細胞增殖、生長和分化過程中發揮著重要作用。胚胎滯育期間，多胺的產量會受到抑制，從而抑制子宮腔上皮細胞的增殖分化，維持滯育。相反人為降低多胺的含量會使結束滯育的美洲水貂胚胎重新進入滯育狀態(Fenelonet al.,2016;Hussainet al.,2017)?？蒲腥藛T發現參與多胺合成的3 種酶的基因(ODC1、AZIN1和SAT1)在美洲水貂滯育期間的子宮和胚胎中表達水平都較低，從而抑制多胺的產生(Lefevreet al.,2011;Fenelonet al.,2016)，另有研究發現多胺的產生會受到鳥氨酸脫羧酶(ornithine decarbox‐ylase,ODC，是多胺生物合成途徑中的第一個限速酶，能催化細胞內鳥氨酸脫羧轉化成腐胺)的調控(Bachrach, 2010)。用二氟甲基鳥氨酸(difluoro‐methylornithine, DFMO) 抑制ODC1，可導致囊胚重新進入滯育狀態(Lefevreet al., 2011)。在最近的一項美洲水貂研究中，科研人員發現催乳素通過磷酸化信號傳導及轉錄激活因子1 (pSTAT1) 或雷帕霉素靶蛋白(mTOR,一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，mTOR 信號通路具有促進物質代謝、參與細胞凋亡、自噬等功能)來誘導ODC1基因在子宮內表達上調，從而提高子宮中多胺水平來結束滯育(Fe‐nelonet al.,2016)。此外，科研人員通過全局基因表達分析和腐胺離體實驗證實了多胺對胚胎滯育的影響。同時，在小鼠中，科研人員發現通過抑制ODC1基因可以減少多胺合成(Fenelon and Mur‐phy, 2017)，且當雌激素誘導胚胎重新激活時，多胺合成相關基因如ODC1、SAT1、SAMDC、AZI、SMS和SMOX在子宮基質中上調(圖5) (Zhaoet al., 2008)。這些研究結果表明，子宮中多胺的代謝是胚胎滯育的關鍵影響因素。

內源性大麻素(Endocannabinoid) 在調節小鼠胚胎滯育再激活過程中也有重要作用。有證據表明，大麻素(Anandamide/AEA,一種主要的內源性大麻素)可通過大麻素受體(CB1)調節絲裂原激活蛋白激酶信號和鈣離子通道活性來調節囊胚的植入。低水平的大麻素能在不影響鈣離子通道活性的前提下通過絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-acti‐vated protein kinase, MAPK) 信號激活囊胚，而高水平的大麻素則會抑制鈣離子通道活性，不能激活囊胚(圖5)(Wanget al.,2003)。在綿羊(Ovis ari‐es)中大麻素通過CB1控制細胞凋亡并抑制細胞增殖，使綿羊囊胚無法著床(Turcoet al., 2008)。另外大麻素還可以調節白血病抑制因子(leukemia in‐hibitory factor,LIF)水平(Maccarroneet al.,2002)。

LIF 是一種非常重要的細胞因子，該細胞因子參與滯育激活和囊胚著床的調控。在小鼠中，由于LIF的表達受雌激素控制，可以用它代替雌激素注射來誘導胚胎的著床和子宮脫膜化(Chenet al.,2000)。雌激素誘導LIF 調控子宮腔上皮的接受能力，LIF 結合跨膜受體復合物[由白血病抑制因子受體(LIFR) 和糖蛋白130 (GP130) 組成]，從而激活酪氨酸激酶-信號轉導與轉錄激活因子(janus ki‐nase-signal transducer and activator of transcription,JAK-STAT) 信號通路來調控囊胚著床(Rosarioet al., 2014)。同時，LIF 可調控肌段同源盒基因Msx1，誘導一個對生殖至關重要的動態、復雜的調控網絡(Rosarioet al.,2014;Rosario and Stewart,2016)?？蒲腥藛T實驗發現小鼠子宮在缺乏LIF 的情況下，囊胚會進入滯育，而缺乏GP130 的囊胚不能存活(Stewartet al., 1992; Nicholset al.,2001)。子宮內膜的LIF 在滯育期表達水平非常低，但在囊胚再激活期間，LIF 的表達水平會增加(圖5) (Bhattet al., 1991; Stewartet al., 1992; Songet al.,1998;Passavantet al.,2000)。

近些年，科研人員還發現了很多與囊胚發育和著床相關的分子。小鼠胚胎干細胞具有無限增殖而不喪失多能性的能力，而致癌基因Myc的缺失能使小鼠胚胎干細胞進入一種休眠狀態，這讓人聯想到胚胎滯育(Shu and Pei, 2016)。致癌基因Myc在表達時會影響小鼠胚胎發育和胚胎干細胞功能，Myc缺失的小鼠胚胎干細胞表現出可逆的生物合成休眠和增殖停滯，并且在激素誘導的滯育胚胎中Myc表達量顯著降低(圖5)。含有致癌基因Myc突變的小鼠胚胎干細胞與滯育的胚胎有相似的特征，如代謝和生物合成減少等(Scognamiglioet al., 2016)。此外，在人工小鼠滯育模型中，朊病毒蛋白(PrPC)在囊胚著床時表達量顯著提高，PrPC的表達可被孕酮抑制而被雌激素上調，因此PrPC也可能在胚胎著床中起重要作用(Dinget al.,2018)。

4 結論與展望

胚胎滯育的產生機理及激素調控網絡已經比較明確。隨著分子生物學的發展，關于胚胎滯育分子機制的研究越來越多?，F有研究認為哺乳動物胚胎滯育的分子調控是子宮內膜與囊胚之間多種信號分子復雜協調的結果。雖然已經發現了很多與啟動、維持和胚胎再激活相關的候選基因(Hamataniet al., 2004; Lopeset al., 2004; Zhaoet al., 2008; Chaet al., 2013; Fenelonet al., 2014b,2017b; Diaoet al., 2015; Hussainet al., 2017)，但胚胎滯育分子機制研究還處于入門及基礎知識的積累階段。要明確胚胎滯育的分子調控機制，需要有更多的實驗性基因和物種支持。胚胎滯育策略是部分物種對所處生活環境適應的結果，同時也是物種趨同進化的一種體現。物種趨同進化的分子機制一直都是科研工作者研究的熱點，如翼手目和齒鯨(Odontoceti) 的回聲定位策略(Shenet al.,2012;Marcovitzet al.,2019)、海洋哺乳動物的水環境適應策略等(Footeet al., 2015; Liuet al.,2019; McGowenet al., 2020)。但到目前為止，胚胎滯育的研究方向主要集中在胚胎滯育不同時期調控因子的轉錄水平和蛋白水平上(如Hamataniet al., 2004; Zhaoet al., 2008; Lefevreet al., 2011;Rosarioet al.,2014;Fenelonet al.,2016,2017b;Ro‐sario and Stewart,2016)，尚未開展相關分子機制趨同研究。本文在回顧總結歸納哺乳動物胚胎滯育研究現狀的基礎上提出以下幾個較為迫切的研究方向：

(1)研究物種的擴展。胚胎滯育的研究目前主要集中于幾個代表性的模式生物中(小鼠、美洲水貂、尤金袋鼠)，另外還包括兩個特殊類群——歐洲狍和翼手目動物?，F有的激素調控理論及認知是否能夠完全應用于其它物種，尚不可知，因此需要進行更多物種的研究，尤其是大型哺乳動物，如熊科、海豹科動物等。

(2)胚胎滯育趨同進化分子機制研究。表型的趨同往往是基因趨同進化的結果。高通量測序技術的快速發展為生物趨同進化分子機制研究提供了良好的技術支持。研究哺乳動物胚胎滯育分子進化機制及分子趨同，也為揭示物種進化的環境適應機制和分子調控機制提供參考。

(3)實驗驗證。在充分分析、探討、總結歸納胚胎滯育分子調控機制理論的基礎上，找到胚胎滯育各個環節(胚囊發育的停滯、維持、再激活)的關鍵基因及各基因的作用，通過基因編輯或敲除等手段實驗驗證胚胎滯育的分子調控理論，形成完整的理論體系。