袁苑

（中國中醫(yī)科學院西苑醫(yī)院，北京 100091）

骨形態(tài)發(fā)生蛋白7（BMP-7）是一種屬于轉化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）超家族的分子量為35 kDa的同源二聚糖蛋白，人類BMP-7基因位于第20號染色體上[1]。它最早被發(fā)現(xiàn)作用于骨生成和軟骨形成[2，3]，而后又發(fā)現(xiàn)BMP-7參與了多種器官發(fā)育的細胞過程，如腎臟、眼[4]、棕色脂肪形成[5]和骨骼轉移[6]。近年一系列動物實驗也證明了BMP-7在包括慢性腎病、肥胖、轉移性疾病等多種疾病中有潛在的治療效果[7，8]。目前越來越多的研究表明BMP-7參與到包括卵泡發(fā)育、卵巢甾體激素生成、卵巢細胞因子調控、子宮內膜蛻膜化及容受性改變、胚胎及胎盤發(fā)育等有關女性生殖的生物學過程中，以下對BMP-7在女性生殖過程中發(fā)揮的作用及中醫(yī)藥干預BMP-7的研究進展進行綜述。

1 BMP-7的受體和信號通路

BMPs有兩類跨細胞膜的受體亞型，即高親和性的Ⅰ型受體及低親和性的Ⅱ型受體，這兩類受體亞型在結構上相似，且都具有絲∕蘇氨酸激酶活性。至今，有7種Ⅰ型受體（ALK1-7，也叫激活素受體樣激酶）和5種Ⅱ型受體（BMPR2，ACVR2A，ACVR2B，TβR2和AMHR2ALK）在哺乳動物中被發(fā)現(xiàn)。在人類卵巢中，BMP-7主要與Ⅰ型受體中的ALK2、ALK3、ALK6及Ⅱ型受體中的BMPR2、ACVR2A親和力較高。

1.1 BMP-7及其受體在卵巢中的表達 BMP-7主要通過在卵巢基質細胞和膜細胞中表達，再進一步調控顆粒細胞的功能。Abir R等[9]采用免疫組化和原位雜交的方法研究人類成人和胎兒卵巢，結果發(fā)現(xiàn)：BMP-7的mRNA在胎兒卵母細胞及顆粒細胞、成人和胎兒膜細胞中有表達；Ⅰ型受體BMPR-IA的mRNA在成人及胎兒的卵母細胞和膜細胞中及胎兒顆粒細胞中有表達；BMPR-IB的mRNA在胎兒卵母細胞中有表達。相對地，BMP-7和BMPR2的mRNA在成人卵母細胞中表達缺失，BMP-7的其他受體的mRNA在成人顆粒細胞中表達亦缺失。就蛋白水平而言，BMP-7及其Ⅰ、Ⅱ型受體的蛋白在卵母細胞、膜細胞和顆粒細胞中均有表達。這可能是因為這些蛋白的初始合成是在其他類型的細胞中完成，而后轉移到相應位置，也有可能是因為實驗中DNA探針對低含量DNA的轉錄靈敏度較低所導致的。Erickson G F等[10]在大鼠實驗中利用原位雜交技術測得：與主要分布在外膜細胞和內膜細胞外層的BMP-4相比，BMP-7的表達主要分布在內膜細胞內層及靠近基底層位置。這樣的分布形式說明BMP-7主要在局部調控顆粒細胞功能方面發(fā)揮作用，而BMP-4更多的是通過自分泌∕旁分泌的形式調控膜細胞功能。

1.2 BMP-7的信號通路 Ⅰ型和Ⅱ型受體分別可以與BMP配體結合，但是他們之間的信號轉導需要通過與Ⅰ、Ⅱ型受體間形成異源二聚體復合物來實現(xiàn)。一般而言，BMP先與Ⅰ型受體結合，結合后的復合體再與Ⅱ型受體結合。在與BMP配體結合的基礎上，有激酶活性的Ⅱ型受體磷酸化并激活Ⅰ型受體，再激發(fā)下游的BMP信號通路[11]。在人卵巢中，BMP-7配體與受體結合后，主要激活經典的 SMAD1∕5∕8蛋白群，再結合 SMAD4，隨后這一復合體遷移到核中發(fā)揮基因調控的作用。除了經典的SMAD通路外，許多研究表明BMP還可激活其他獨立于SMAD外的信號通路，包括PI3K、ERK、PKA、PKC、PKD（PKCμ）等。例如在1項對于牛卵巢顆粒細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，BMP-7可通過激活PI3K∕PDK-1∕PKC信號通路來抑制顆粒細胞凋亡[12]。根據(jù)配體—受體結合和相互作用，BMP激活后，其下游通路過程依靠其他細胞作用、細胞外環(huán)境和與其他信號通路的對話而實現(xiàn)[13]。

2 BMP-7在女性生殖系統(tǒng)中的作用

2.1 BMP-7對卵泡發(fā)育的影響 Lee W S等[14]將重組BMP-7注射進大鼠卵巢囊中，結果發(fā)現(xiàn)原始卵泡數(shù)量減少，而初級卵泡、竇前卵泡和竇狀卵泡數(shù)量增多，因此認為BMP-7可以促進原始卵泡向發(fā)育期卵泡的轉變，也可以增加竇卵泡中顆粒細胞的DNA合成和增殖；另一方面，BMP-7表現(xiàn)出顯著的通過下調血清孕酮含量而對排卵率的抑制性。同一團隊的另1項研究[15]表明，膜細胞分泌的BMP-7可以在不影響c-Kit表達的情況下抑制顆粒細胞中Kit配體（KL）的表達，從而引起負反饋性的BMP-15表達增加，BMP-15又和BMP-7共同刺激顆粒細胞有絲分裂和增殖，從而促進原始卵泡向初級卵泡轉變。以上結果均表明BMP-7可能是卵泡生長啟動的影響因子之一。對于山羊卵泡[16]和牛卵泡[17]的研究顯示，若在卵泡發(fā)育時期膜細胞大量表達BMP-2、BMP-4、BMP-6、BMP-7，此卵泡最終會發(fā)育成排卵卵泡，若卵泡中無以上表達，則最終會走向卵泡閉鎖的結局。Kayamori T等[17]對牛卵泡的研究證明，BMP-7有較強的抑制顆粒細胞凋亡的能力，其抑制凋亡的機制是通過提高Survivin和XIAP表達來抑制caspase活性，進而阻止胱天蛋白酶激活的脫氧核糖核酸酶及其抑制劑的復合物的分裂而實現(xiàn)的，此途徑獨立于線粒體凋亡途徑。Onagbesan O M等[18]對雞卵巢的研究結果顯示，BMP-7可以單獨誘導細胞增殖，也會在添加胰島素樣生長因子-1（IGF-1）和∕或促性腺激素的情況下增加誘導細胞增殖的能力，且BMP-7和BMP-4共同干預也可促進細胞的分化，這說明BMP-7具有促進卵泡生成的作用。

2.2 BMP-7對卵巢甾體激素的影響 Shi J等[19]發(fā)現(xiàn)在人類黃素化顆粒細胞（LGCs）中，BMP-7一方面顯著地增加了促卵泡激素受體（FSHR）的mRNA表達，另一方面又顯著地抑制了黃體生成素受體（LHR）的mRNA表達，且這種FSHR的表達增加與激活素（activin）無關；BMP-7預處理LGCs對環(huán)磷酸腺苷（cAMP）生成并沒有影響。但是BMP-7的預處理使得促卵泡激素（FSH）誘導的cAMP水平顯著升高，這證明BMP-7的干預可增加功能性FSHR表達，進而說明BMP-7可能通過增加顆粒細胞對FSH的敏感度來促進卵泡生成。同一團隊利用體外受精—胚胎移植（IVF）患者的顆粒細胞進行體外研究[20]發(fā)現(xiàn)，BMP-7在人類黃素化顆粒細胞中增加了FSHR的基因表達，降低了LHR的基因表達。BMP-7同時增加了顆粒細胞中FSH誘導的cAMP的生成，預示著上調了細胞對FSH的反應。雖然BMP-7增加了activin-βA和βB的基因表達，但activin功能的抑制并沒有影響到BMP-7誘導FSHR基因表達。

Zhang H等[21]首次證明了在人類顆粒細胞中BMP-7可以抑制激素合成急性調節(jié)蛋白（StAR）的表達，也會抑制孕酮的累積，且這種下調作用是通過ALK3和SMAD1∕5∕8-SAMD4信號通路來實現(xiàn)的。而有關大鼠[14]、綿羊[22]和奶牛[23]顆粒細胞的實驗也證實了BMP-7對孕酮生成的抑制作用。以上結果都證明BMP-7可能在排卵前后扮演了顆粒細胞黃素化抑制者的角色，可阻止卵泡過早黃素化的發(fā)生。

2.3 BMP-7對其他細胞因子的影響 激活素（activin）、抑制素（inhibin）、連接素（connexin）和穿透素（pentraxin）在調節(jié)卵巢功能方面如卵泡生成、甾體激素生成、促性腺激素反應機制、卵母細胞成熟和黃體功能中扮演了重要的角色。Chang H M等[24]的研究發(fā)現(xiàn)外源性的BMP-7可以通過下調connexin 43來抑制人顆粒細胞的細胞間隙對話。這提示了膜細胞可通過其分泌的BMPs的旁分泌機制顆粒調控顆粒細胞的功能。此團隊的第2個研究[25]發(fā)現(xiàn)在人類顆粒細胞中，重組BMP-7可以通過同時上調inhibin βA的產生和蛋白水解過程來制造更多的具有生物活性的成熟activin A。inhibin βA的增多，也通過上調SMAD蛋白轉換酶furin而對SMAD通路的激活有貢獻。這些發(fā)現(xiàn)為卵巢內膜細胞調控相鄰的顆粒細胞功能提供了可能的機制。同一團隊的第3個研究[26]則發(fā)現(xiàn)BMP-7的干預可降低穿透素3（PTX3）的mRNA和蛋白表達水平。另外，還發(fā)現(xiàn)BMP-7可以通過激活整合素β2、Akt、AFK而直接上調人類真核細胞的黏附和遷移[27]。

血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）被證明在哺乳動物中與卵泡發(fā)育和卵巢血管分布有關[28]。Shimizu T等[12]的另1項研究證明BMP-7可以通過SMAD5信號通路顯著升高VEGF mRNA和蛋白的表達，進而再與BMP-4、VEGF通過串擾，影響旁分泌∕自分泌，從而決定顆粒細胞凋亡的結局，以及促進卵泡發(fā)育。

2.4 BMP-7對蛻膜化、子宮內膜容受性和胎盤發(fā)育的影響 成功的胚胎植入需要有發(fā)育能力的孕囊和有容受性的子宮內膜的相互協(xié)調作用。在母體與發(fā)育的胚胎第一次接觸時，子宮內膜容受性對于后續(xù)生殖過程的成功至關重要。Paria B C等[29]的研究證明了BMP-2、BMP-5、BMP-7在妊娠早期的子宮內膜中有表達。Kodama A等[30]的研究表明，BMP-7在月經周期的分泌中、后期于內膜組織中的表達很低。在體外培養(yǎng)的子宮內膜基質細胞（endometrial stromal cells，ESC）中，BMP-7幾乎可以完全抑制ESC的蛻膜化。BMP-7抑制了ESC中BrdU的吸收，說明BMP-7對ESC有抗增殖的作用。Monsivais D等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，BMP-7在大鼠蛻膜化和著床期子宮及人類女性增殖期的子宮內膜中呈高表達，且其表達會隨著蛻膜化的進程而減少，這些數(shù)據(jù)提示了BMP-7參與了妊娠的子宮內膜轉化為有容受性的內膜及胎盤發(fā)育過程。對雌性大鼠進行條件性BMP-7敲除會引起蛻膜化缺陷和胎盤發(fā)育異常，導致生育力下降，包括腔壁滋養(yǎng)層巨細胞的異常擴張、胎盤成熟層的消失和胚胎吸收。相似的胎盤損害也發(fā)生在條件性滅活BMPR-Ⅱ的雌性大鼠中，這說明BMP-7可能是通過BMPR-Ⅱ在妊娠中期發(fā)揮作用[31]。

2.5 BMP-7對卵巢外生殖調控的影響 BMP-7主要由卵巢中卵泡膜細胞分泌來影響顆粒細胞功能及卵泡發(fā)育。另外，BMP-7在其他組織中亦有表達。Takeda M等[32]對小鼠垂體促性腺激素細胞LβT2的研究發(fā)現(xiàn)，BMP-7能夠提高促性腺激素釋放激素（GnRH）誘導的FSHβ的mRNA表達量，也可與BMP-6共同提高FSHβ促進者（FSHβpromoter）的活性，且呈量效關系，而以上功能的發(fā)揮是通過ERK信號通路得以實現(xiàn)的。也有報道[33]指出，在下丘腦中，BMP-7和BMP-6可以通過控制雌二醇-ERK信號通路來增加GnRH分泌。這說明BMP-7乃至BMPs體系不僅可以通過自分泌∕旁分泌的方式局部調控卵巢功能和卵泡發(fā)育，還可以調控整個下丘腦—垂體—卵巢（HPO）軸的功能。

3 中醫(yī)藥干預BMP-7的研究進展

近年越來越多的基礎和臨床研究證實了中醫(yī)藥以BMP-7為治療靶點，對多種疾病都有顯著的治療效果，可抑制疾病病理過程的發(fā)生發(fā)展。目前來看，這些研究多集中在對腎臟疾病和骨病的治療中。

3.1 中醫(yī)藥治療腎臟疾病中對BMP-7的干預作用

3.1.1 基礎研究 楊魯瑩等[34]進行自發(fā)性高血壓大鼠造模，再用主要由川黃連、生大黃、制水蛭加四妙散等中藥組成的連黃降濁顆粒（具有祛濕降濁、健脾補腎、活血通絡之效）干預，以觀察其對腎組織轉化生長因子（TGF）-β1∕SMADs信號傳導通路的影響。結果發(fā)現(xiàn)，經過連黃降濁顆粒干預后，大鼠腎臟組織的BMP-7、SMAD7表達上調，其通過干預BMP-7∕TGF-β1∕SMADs信號轉導通路抑制了TGF-β1在腎組織的表達，從而對腎間質纖維化起到了治療作用。大黃在傳統(tǒng)中醫(yī)中具有瀉熱毒，破積滯，行瘀血的功效，而現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)其可抗腎纖維化，對腎臟細胞的增殖及凋亡均能產生影響。孫祿等[35]為探討中藥大黃的主要有效單體大黃素對腎間質纖維化模型中BMP-7表達的影響，以大黃素干預行輸尿管結扎術的大鼠，發(fā)現(xiàn)大黃素可顯著上調大鼠腎小管間質中BMP-7的表達，進而抑制腎纖維化進程。扶腎降濁方是由山茱萸、生黃芪、白花蛇舌草、鬼箭羽、丹參、益母草組成的配方顆粒，全方可扶腎固本，瀉瘀化濁，可延緩腎功能衰竭的病理進程。李春雨等[36]為了探討該方對腎小管間質損害的療效機制，采用了系膜增生性腎小球腎炎大鼠模型，并予以扶腎降濁方干預。結果表明，與對照組相比，扶腎降濁方可顯著改善BMP-7的mRNA和蛋白低表達，干預TGF-β1∕SMADs∕ILK 信號轉導通路，從而發(fā)揮其保護腎小管間質的作用機制。

3.1.2 臨床研究 血府逐瘀湯的基本組方為紅花、桃仁、赤芍、川芎、柴胡、枳殼、懷牛膝、桔梗、甘草，該方是中醫(yī)經典的理血劑，有活血化瘀行氣之功。康潔[37]在血府逐瘀湯對人腎小管上皮細胞的BMP-7表達影響的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，相較于單用常規(guī)降糖西藥的對照組，血府逐瘀湯聯(lián)合常規(guī)降糖西藥對糖尿病腎病患者腎小管上皮細胞中BMP-7的表達水平有顯著提高，進而減少炎癥因子的表達和分泌。在對血清BMP-7的干預方面，張興坤等[38]觀察了益元軟堅法對糖尿病腎病患者血清TGF-β1、BMP-7表達的影響，結果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，有益元扶正、軟堅散結、利濕祛邪功效的益元軟堅方（湯劑藥物組成：生黃芪、川芎、車前子、車前草、半枝蓮、大黃炭、浙貝母、煅牡蠣）治療糖尿病腎病可顯著提高血清BMP-7的表達，從而拮抗TGF-β1所致的致纖維化，保護腎臟。朱斐斐等[39]采用氯沙坦聯(lián)合泄?jié)峄鲲嬛委熢缰衅诼阅I衰竭，并利用酶聯(lián)免疫吸附法測定BMP-7水平。結果發(fā)現(xiàn)，試驗組患者治療后BMP-7水平顯著高于治療前及對照組。BMP-7水平上升可激活BMP-7∕SMAD-6信號轉導通路，促進纖維化腎臟細胞轉化，從而抑制腎纖維化進程。泄?jié)峄鲲嬛饕墒齑簏S、黃芪、葫蘆巴、王不留行、莪術等組成，全方泄?jié)?、補氣、化瘀藥同用，攻補兼施以治療早中期慢性腎衰竭。

3.2 中醫(yī)藥治療骨病中對BMP-7的干預作用

3.2.1 基礎研究 中藥三角草主要分布于嶺南地區(qū)，有清熱解毒、消腫止痛之功效。劉琳娜等[40]觀察三角草對腎性骨病的治療作用及機制，采用三角草浸膏干預腎性骨病模型大鼠，發(fā)現(xiàn)三角草可顯著增加椎骨組織中的BMP-7表達水平，增加骨密度值、骨小梁數(shù)量和平均厚度，高劑量組藥效優(yōu)于低劑量組。這證實了三角草可升高大鼠椎骨中的BMP-7表達，從而誘導間充質細胞向軟骨、成骨細胞分化，增加Ⅰ型膠原和骨鈣素合成，進而修復重建軟骨和骨的缺損。由淫羊藿、黃芪、丹參、牛膝等藥物組成的健腰密骨片具有補腎健脾、益氣化瘀功效，可達“鎖住骨丟失，逆轉骨松防骨折，前期研究證實此方可顯著增加椎體和前臂尺骨的骨量。唐德志等[41]用不同濃度的健腰密骨片干預昆明小鼠，發(fā)現(xiàn)試驗組的高劑量組與生理鹽水對照組相比，可明顯上調BMP-7的基因表達，增加腰椎BMP-7蛋白陽性染色數(shù)，并增加椎體骨量、改善椎體三維結構。

3.2.2 臨床研究 楊君等[42]觀察中醫(yī)手法松解聯(lián)合壯骨活血中藥（組方：黃芪、當歸、熟地黃、山藥、杜仲、川續(xù)斷、川牛膝、骨碎補、川芎、丹參、紅花）促進下肢骨折術后康復的療效，結果發(fā)現(xiàn)，與單純采用西醫(yī)對癥干預的對照組相比，中醫(yī)手法松解聯(lián)合壯骨活血中藥的實驗組的BMP-7水平顯著升高。BMP-7通過上調骨髓間充質干細胞轉錄因子的基因表達，促進成骨細胞分化成熟，這可能是中藥內服聯(lián)合手法松解具有良好臨床療效重要機制之一。加味八珍湯由熟地黃、白芍、當歸、茯苓、白術、川芎、雞血藤、人參、黃芪、黃精、炙甘草組成，有補益氣血、濡養(yǎng)筋骨的作用。高嵩等[43]采用加味八珍湯治療氣血不足型的骨折不愈合患者，結果發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，試驗組患者血清的BMP-7水平顯著升高，各項癥狀體征評分顯著下降，提示加味八珍湯干預可以提高BMP-7在血清中的表達，進而發(fā)揮其成骨作用，在促進骨折斷端愈合和修復中有明顯優(yōu)勢。

4 總結

多項實驗證明了BMP-7參與了卵泡發(fā)育、卵巢甾體激素生成、卵巢細胞因子調控、子宮內膜蛻膜化及容受性改變、胚胎及胎盤發(fā)育等一系列有關女性生殖的生物學過程，這些研究結果有助于理解女性生殖系統(tǒng)異常及女性不孕不育的機制。中醫(yī)藥干預BMP-7目前還只局限于腎臟疾病和骨病的研究中，尚未見報道中醫(yī)藥通過干預BMP-7來研究中醫(yī)藥治療女性生殖系統(tǒng)疾病的療效機制。中醫(yī)認為，女性生殖系統(tǒng)疾病與腎密切相關，因此在未來的研究中，從中醫(yī)藥干預BMP-7來探討女性生殖系統(tǒng)疾病中醫(yī)藥療效機制，這將對拓展中醫(yī)婦科疾病發(fā)病機制的認識及開發(fā)治療思路有不可忽視的意義。