责编
酶美
输卵管是连接女（雌）性卵巢和子宫的管状结构，是女性生殖系统的重要组成部分，由早期胚胎中苗勒氏管/副中肾管头段发育而来。生理结构上，从子宫端至卵巢端分为4个部分，分别为：子宫-输卵管结合部（Utero-tubaljunction）、峡部（Isthmus）、壶腹部（Ampulla）和伞部（Infundibulum）。输卵管具有输送精子、拾取卵子和转运受精卵以及为精子储存、获能、顶体反应发生和受精完成提供场所等生理功能。输卵管管壁主要包含平滑肌层细胞（Smoothmusclecells）、纤毛细胞（Ciliatedcells）和分泌细胞（Secretorycells）等组成。然而，输卵管中的各类细胞对输卵管生理功能的相对贡献在领域内仍然存在争议，特别是有关输卵管内运动纤毛的摆动与输卵管肌细胞收缩蠕动效应在卵母细胞抓取、早期胚胎的转运过程中的功能调控一直存在很大争议。
早期的研究普遍认为输卵管内的运动纤毛摆动在卵子和受精卵转运中发挥主要的作用，例如：有研究在体外使用异丙肾上腺素抑制输卵管平滑肌收缩后，发现并不影响输卵管中卵子及受精卵的转运，表明平滑肌收缩对输卵管的运输功能并不是必需的，从而间接证明了是纤毛发挥转运卵子的功能。但这些研究存在争议的地方在于，研究中使用的异丙肾上腺素同时也会加强输卵管内运动纤毛的摆动能力，这就很难完全排除输卵管运动纤毛对卵子转运的作用。并且令人困惑的是，患有纤毛运动障碍的小鼠和患有Kartagener综合征（一种纤毛运动障碍疾病）的妇女仍然可以正常怀孕，这一事实似乎又支持了平滑肌收缩，而并非纤毛摆动，是卵子和早期胚胎运输的主要动力来源。可见，针对是由平滑肌收缩还是由运动纤毛摆动来调节输卵管内卵子和早期胚胎的转运功能，领域内还未达成共识。
年5月26日，华中科技大学同济医学院袁水桥教授和美国加州大学洛杉矶分校医学院闫威教授合作在PNAS杂志上发表题为Oviductalmotileciliaareessentialforoocytepickup,butdispensableforspermandembryotransport的研究论文。该论文利用输卵管运动纤毛发育异常的基因敲除小鼠模型，首次在动物体内证实输卵管运动纤毛对卵母细胞的抓取是必需的，但对精子和早期胚胎的转运并非必需的，从而回答了领域内长期以来对输卵管是如何转运精子和早期胚胎这一生物学功能的争议问题。此外，该研究还揭示了调控输卵管运动纤毛发育的潜在机理。
研究人员利用课题组前期构建好的miR-34/家族整体性基因双敲除小鼠，发现雌性双敲除小鼠（miR-dKO）输卵管内运动纤毛发生异常，敲除小鼠输卵管伞端、壶腹部和峡部纤毛细胞数量显著下降，并且伞端纤毛的运动减弱（图1）。进一步利用纤毛细胞特异性Cre（Foxj1-Cre）介导的条件性敲除miR-34/家族，研究人员验证了整体性敲除小鼠的表型的确是由于纤毛发育障碍造成的。
图1.miR-34/敲除导致输卵管纤毛细胞发育障碍。有趣的是，研究人员在促排卵后的敲除小鼠的输卵管中未发现排卵后的卵母细胞，而在卵巢囊腔隙（Ovarianbursacavity）中却意外发现了很多卵母细胞（图2）。这一结果显示，输卵管伞端运动纤毛发育不良直接导致输卵管的拾卵功能障碍。这也是首次利用动物模型在体证实了输卵管运动纤毛拾取卵母细胞的功能。
图2.miR-34/敲除输卵管不能成功抓取卵母细胞。通过观察交配后输卵管不同部位精子的运动和数量，研究人员发现精子在没有运动纤毛的miR-dKO小鼠输卵管里也能在特定的时间里达到壶腹部，只是在相对数量上有所减少。更有趣的是，研究人员将正常受精卵移植到miR-dKO小鼠输卵管壶腹部后，发现受精卵可以正常转运至子宫腔中着床，并能发育成个体，但效率略有降低（图3）。通过进一步对敲除小鼠输卵管蠕动波进行电生理检测，研究人员发现输卵管中运动纤毛的发育异常并不会影响输卵管转运精子和早期胚胎的能力，说明输卵管的转运功能主要是通过肌肉细胞节律性收缩完成的，纤毛细胞的贡献并不是必须的。这些发现不但回答了领域内长期争议的问题（图4），也为由运动纤毛发生或功能障碍引起的女性不孕症的诊断和治疗提供了新思路，同时也为宫外孕的发生以及女性非激素避孕药的开发提供了一定的理论基础。
图3.输卵管中纤毛缺失并不影响精子和受精卵的转运。机制方面，研究人员分离WT和miR-dKO小鼠输卵管中的纤毛细胞和平滑肌细胞，分别进行了高通量测序，结合生物信息学分析发现miR-34/通过调控与纤毛发生相关靶基因的转录来调控输卵管运动纤毛的生成，并发现miR-34/可以直接靶向调控Tubb4a的表达，进而影响输卵管运动纤毛的发生。
图4.输卵管抓取卵母细胞和转运精子和早期胚胎模式图。据悉，华中科技大学同济医学院袁水桥教授为论文的第一兼共同通讯作者，加州大学洛杉矶分校闫威教授为共同通讯作者。该项工作是继袁水桥/伍静文/徐晨/闫威教授合作于年在PNAS上解析输出小管运动纤毛在男性梗阻性无精子症发生中的新功能（详见BioArt：这座“独木桥”很重要，中美科学家解密男性输出小管转运精子的功能）之后，闫威教授课题组的又一新发现。值得一提的是，这两篇PNAS的工作均是利用基因敲除动物模型，通过最基本的形态学分析和分子细胞生物学检测手段，回答了生殖医学/生殖生物学领域内的两个最基本生物学问题。这两篇PNAS论文提示我们，从事基础科学研究，不仅要紧跟最“热门”前沿课题，更要注意解决领域内“冷门”的基础科学问题，要能够沉下心来探究最基本的生物学功能。
原文链接：