西安市第一医院 山西西安 710000
【摘 要】 多能蛋白聚糖（versican）属于外源凝集素家族的大分子硫酸软骨素蛋白聚糖。Versican结构复杂，功能也复杂多样，包括细胞增殖、迁移及黏附等。十余年来，人们对其在雌性生殖方面的功能研究也不断增多。该综述论述了versican在雌性生殖器官卵巢和子宫中的分布、versican表达的调控及功能的研究进展。
【关键词】 多能蛋白聚糖；卵巢；子宫；卵泡；激素
Progress and Advance in Research on the Functions of Versican in Female Reproductive System CHEN Mei，ZHANG Ling．Family Planning Research Institute，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Hubei Provincial Wuhan430030
Corresponding author：ZHANG Ling， E-mail：zhling312@163.com
【ABSTRACT】Versican is one member of the lectins family, which is a chondroitin sulfate proteoglycan macromolecule. Versican has a complex structure and thus it has various and very complex functions, including cellular proliferation, migration and adhesion. Also, there are increasing studies on its functions in the field of female reproduction over the past decade. In this review, we reviewed its distribution in female reproductive organs such as ovary and uterine, the regulation and control of its expression and the research progress of its related functions.
【Key words】versican；ovary；uterine；ovarian follicles；hormone
多能蛋白聚糖（versican）属于外源凝集素家族的大分子硫酸软骨素蛋白聚糖；其在细胞外与透明质酸相互结合，联系紧密，因此，也被归类为透明质酸结合蛋白家族成员[1]，因其具有多种功能而被命名为多能蛋白聚糖。
Versican在哺乳动物体内广泛分布于心血管、软骨、皮肤和肌腱等组织中[2-6]，是心脏瓣膜、心肌、软骨等发育过程中必需的物质。近年来，人们发现versican也分布于哺乳动物的卵巢和子宫中[7-10]，在生殖方面的功能研究也越来越多。本文对versican在雌性生殖器官卵巢和子宫中的分布、versican表达的调控及功能进行综述。
1 Versican分子结构及功能
Versican是一种大分子的硫酸软骨素蛋白聚糖，由蛋白核心和连接在其上的12至15条硫酸软骨素侧链构成[11]。目前，多数研究认为versican mRNA的选择性剪切产生四种亚型，即V0、V1、V2和V3[2,12]；但最近，有研究者提出versican可能存在V0、V1、V2、V3及V4五种亚型[13,14]。
Versican具有多种功能，包括细胞增殖、迁移及黏附等[1]。也与胚胎发育以及多种疾病的发生发展密切相关[13,15,16]，且不同的亚型具有独特的功能，如Wu等通过转染细胞等研究发现V1可促进海马神经元突起的生长并通过增强表皮生长因子受体、整合素的表达而诱导神经元分化，但V2无此功能[17]。Sheng等发现V1具有促进细胞增殖和抗凋亡作用，而V2则抑制细胞增殖，且无抗凋亡功能[18]。
2 Versican在卵巢中的表达及功能
2.1 Versican在卵巢中的表达
Eriksen等在早期利用western blot在人的卵泡液中检测到versican-like的大分子蛋白聚糖，并应用电镜技术明确此物质为versican[１9]。随后，McArthur等研究者采用免疫组化方法在牛的小窦状卵泡膜内膜层发现versican，并通过ELISA检测到牛卵泡液中的versican[20]。Irving-Rodgers等的研究显示[21]，versican 定位于牛卵泡的细胞外基质和mGC的胞浆。而Russell等研究者[7]采用原位杂交及western blot等方法分别在mRNA和蛋白水平检测到小鼠和大鼠卵巢组织中的V0、V1、V3三种亚型。同时，他们的免疫组化检测结果显示，versican不仅在扩张的卵丘-卵母细胞复合物（cumulus -oocyte complexes, COCs）的细胞外基质和壁层颗粒细胞(mural granulosa cells, mGC)中富集，也存在于卵丘细胞（cumulus cells, CC）。目前，versican在人卵巢中的具体亚型类别及分布特点尚未见文献报道。
Versican在卵巢的表达受促性腺激素的调控。Richards等人[22]分别对小鼠的COCs 及mGC进行培养，结果显示，加入了卵泡刺激素（Follicle-stimulating hormone, FSH）后，versican在COCs和mGC的表达量分别是未加FSH组的6.5和3倍。Versican不仅受FSH调控，同时受到黄体生成素（Luteinizing hormone，LH）和人绒毛膜促性腺激素（Human chorionic gonadotropin, HCG）的调控。Russell等[7]发现诱导排卵的LH峰之后的4至12h是versican表达的最高时段。Dunning等研究者通过RT-PCR及western blot方法发现[8]，小鼠注射HCG后，CC及mGC中versican mRNA在6h达到高峰，12h开始下降，16h则显著降低。而体外成熟的COCs，即使添加FSH或表皮生长因子，与体内发育成熟的卵泡相比，其versican mRNA均呈低水平表达。
2.2 Versican在COCs体外成熟中的作用
Dunning等发现体外成熟的COCs，其versican mRNA呈持续低水平这一现象后，进行深入研究[23]，结果显示，添加外源性versican可以促进小鼠体外成熟的COCs的扩张，表现为随着versican量的增加，卵丘扩展指数逐渐变大。而且，versican与添加表皮生长因子有相似的作用，即两者均可促进卵丘扩张相关基因的表达，这些基因包括前列腺素合成酶-2、透明质酸合成酶-2、肿瘤坏死因子-α-诱导蛋白-6等。而添加表皮生长因子受体拮抗剂后，versican诱导基因表达的功能被阻断，由此证明versican是通过介导表皮生长因子受体而发挥作用的。进而他们提出猜想：体外培养成熟的COCs，卵母细胞发育能力降低可能与versican持续处于低表达水平有关；而添加versican后，COCs生长和扩展改善，可能versican或versican介导的分子参与了这一过程，而利于卵母细胞的发育及成熟。
2.3 Versican与卵母细胞体内成熟及发育能力的关系
目前，有较多的文献报道CC或mGC中versican mRNA表达水平与卵母细胞成熟及发育能力有关。Adriaenssens等通过研究63名接受卵胞浆内单精子注射治疗的患者，发现其CC的versican mRNA表达水平与卵子成熟负相关[24]。Wathlet等研究者发现CC中versican mRNA水平与临床妊娠存在正相关关系[25]。Gebhardt等人[26]在转录水平对单胚胎移植的试管婴儿患者卵泡CC进行了研究，发现versican mRNA在活产组表达水平显著高于未妊娠组，提示CC中versican mRNA可能与卵子的发育能力正相关，但依据第二天胚胎评分将胚胎分为高质量组和对照组，两组相应卵母细胞对应的CC中versican mRNA表达量无统计学差异。最近，另有研究发现[27]，牛卵泡的卵泡膜细胞中versican mRNA的表达量与卵母细胞的发育能力呈正相关，但CC及mGC中versican mRNA与牛卵母细胞的发育能力之间无关联性。
CC中versican的mRNA表达水平可能与卵母细胞成熟及发育能力存在密切的联系，但尚需大样本研究证实两者的关系。
2.4 Versican在维持卵泡结构及卵泡液形成方面的作用
在卵泡内，versican是由mGC合成并分泌到细胞外基质，是构成COCs基质的主要成份[7，8]。Versican在COCs的胞外基质中与透明质酸结合并相互交联成网状结构，而起支架作用；同时，versican也是构成卵泡壁基质的主要成份，为卵泡提供相对稳定的环境[28]。另外，versican也参与卵丘扩张中伴随的卵泡基质重排过程[21]。而且，Russell等人[7]发现versican定位于排卵后形成的黄体和新生血管内，由于versican可促进细胞迁移，因此他们推断versican可能参与了排卵后损伤的修复和黄体的新血管形成过程。
卵泡液通过渗透压作用而形成，这一渗透作用主要依赖于versican、透明质酸、α-胰蛋白酶抑制剂等大分子[29-31]。它们共同形成的渗透压，在维持卵泡的不断扩大及卵泡液聚集方面有重要作用。
2.5 Versican在排卵中的作用
在排卵过程中，构成卵泡基质的versican的降解是卵泡结构重排及排卵的必需过程[32]，基质的降解可能更有利于成熟卵母细胞的排出。早期的研究认为小鼠卵泡基质中的versican被含血小板凝血酶敏感素基序的金属蛋白酶-1（ADAMTS-1）和ADAMTS-4降解。但近年来，研究发现小鼠卵泡中versican还可被基质蛋白酶ADAMTS-5降解 [28]。且文献报道 [14]，versican被降解的位点位于V0的Glu1428-Ala1429 、Glu405-Gln406和V1的Glu441-Ala442以及V2的Glu405-Gln406。而且，V0和V2被降解后的片段仍可结合透明质酸，故被称为胶质透明质酸结合蛋白，V1被降解后产生的片段可能具有功能活性，被命名为versikine或DPEAAE [5,14]。而在人排卵前卵泡基质中versican主要被哪种酶降解目前尚未明确。
3 Versican在子宫的表达及功能
Versican在育龄女性子宫中的亚型和组织分布目前尚存在争议。有研究显示[33]，在人的子宫组织主要是V2亚型；而Dours-Zimmermann和Zimmermann应用PCR在成人的子宫肌层检测到versican V0和V1[34]。Salgado等研究者通过qPCR发现[9]，小鼠子宫组织表达V0、V1和V3三种亚型，他们的免疫组化结果显示，在小鼠动情前期及间期，子宫内膜层的胞外基质versican呈网状分布，不存在于子宫肌层；但在动情期及动情后期，内膜层和肌层均可检测到versican,且主要为V0和V1，而V3则呈动态变化，即于动情期消失而在其它期出现。进而他们推断子宫中的versican，尤其是V0和V1可能与胚胎着床相关。
Salgado等发现卵巢切除小鼠的子宫内膜层及肌层均无versican免疫印迹反应，而卵巢切除并分别注射雌、孕激素或两者联合的替代组小鼠的子宫内膜层则出现印迹反应[9]，可能versican在小鼠子宫的表达受卵巢激素的调控。2012年，他们通过进一步研究证明[10]，雌激素以剂量和时间依赖的方式调控versican mRNA及蛋白在小鼠子宫组织的表达，即在低剂量雌二醇注射组，小鼠子宫组织versican mRNA水平在注射后3h及随后的数小时呈现显著的提高，并在12h达高峰；而在较高剂量组，versican mRNA和蛋白在处理后3h表达达到高峰。
4 小结
Versican在哺乳动物卵巢及子宫均有表达，卵泡中versican表达受FSH、LH和HCG调控，而子宫中versican表达受卵巢雌孕激素的调控，很多具体的机制仍不清楚。CC或mGC中versican可能与卵母细胞的成熟及发育能力存在联系，卵泡基质versican的降解可能与复杂而精密调控的排卵过程有关，这些均有待进一步系统的研究，进而阐明versican在雌性生殖系统中的详细功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
参考文献：
1.Wight TN．Versican：a versatile extracellular matrix proteoglycan in cell biology [J]．Current Opinion in Cell Biol，2002，14：617-623．
2.Kern CB，Twal WO，Mjaatvedt CH， et al． Proteolytic Cleavage of Versican During Cardiac Cushion Morphogenesis [J]．Dev Dyn，2006，235(8)： 2238–2247．
3.Dupuis LE，McCulloch DR， McGarity JD， et al． Altered versican cleavage in ADAMTS5 deficient mice；A novel etiology of myxomatous valve disease [J]．Dev Biol，2011， 357：152-164．
4.Choocheep K，Hatano S，Takagi H，et al．Versican Facilitates Chondrocyte Differentiation and Regulates Joint Morphogenesis [J]．Biol Chem，2010，285( 27)：21114 –21125．
5.Zimmermann DR，Dours-Zimmermann MT，Schubert M，et al．Versican is expressed in the proliferating zone in the epidermis and in association with the elastic network of the dermis [J]． Cell Biol，1994，124(5)：817-825.
6.McCulloch DR，Nelson CM，Dixon LJ，et al．ADAMTS metalloproteases generate active versican fragments that regulate interdigital web regression [J]．Dev Cel，2009 November 17，17(5)：687–698．
7.Russell DL，Ochsner SA，Hsieh M，et al．Hormone-regulated expression and localization of versican in the rodent ovary [J]．Endocrinol，2003，144(3)：1020-1031．
8.Dunning KR，Lane M，Brown HM，et al．Altered composition of the cumulus-oocyte complex matrix during in vitro maturation of oocytes [J]．Hum Reprod，2007， 22(11)：2842-2850．
9.Salgado RM，Capelo LP，Favaro1 RR，et al．Hormone-regulated expression and distribution of versican in mouse uterine tissues [J]．Reprod Biol and Endocrinol，2009，7(60)：1-25．
10.Salgado RM，Covarrubias AC，Favaro RR，et al．Estradiol induces transcriptional and posttranscriptional modifications in versican expression in the mouse uterus [J]．Mol Histol，2013，44(2)：221-229．
11.杜蓉，盛望，曾毅．Versican基因的生物活性及其相互作用的生物分子 [J]．医药论坛，2008，29(7)
：123-127.
12.Cattaruzza S， Schiappacassi M，Ljungberg-Rose A，et al． Distribution of PG-M/versican variants in human tissues and de Novo expression of isoform V3 upon endothelial cell activation，migration，and neoangiogenesis in vitro [J]．Biol Chem，2002，277(49)：47626-47635．
13.Nandadasa S，Foulcer S，Apte SS．The multiple，complex roles of versican and its proteolytic turnover by ADAMTS proteases during embryogenesis [J]．Matrix Biol，2014，35：34-41．
14.Foulcer SJ，Day AJ，Apte SS．Isolation and purification of versican and analysis of versican proteolysis [J]．Methods Mol Biol，2015，1229：587-604．
15.Andersson-Sjöland A， Hallgren O，Rolandsson S，et al． Versican in inflammation and tissue remodeling：The impact on lung disorders [J]．Glycobiol，2015，25(3)：243–251．
16.Desjardins M，Xie J， Gurler H， et al． Versican regulates metastasis of epithelial ovarian carcinoma cells and spheroids [J]． Ovarian Res，2014，7：70．
17.Wu YJ，Sheng W，Chen LW，et al．Versican V1 isoform induces neuronal differentiation and promotes neurite outgrowth [J]．Molecular Biology of the Cell，2004，15：2093-2104.
18.Sheng W，Wang GZ，Wang YL，et al．The roles of versican V1 and V2 isoforms in cell proliferation and apoptosis [J]．Molecular Biol of the Cell，2005，16：1330-1340．
19.Eriksen GV，Carlstedt I，Morgelin M，et al．Isolation and characterization of proteoglycans from human follicular fluid [J]．Biol Chem，1999，340：613-620．
20.McArthur ME，Irving-Rodgers HF，Byers S，et al．Identification and immunolocalization of decorin，versican，perlecan，nidogen，and chondroitin sulfate proteoglycans in bovine small antral ovarian follicles [J]．Biol Reprod，2000，63：913-924．
21.Irving-Rodgers HF，Catanzariti KD，Aspden WJ，et al．Remodeling of extracellular matrix at ovulation of the bovine ovarian follicle [J]．Mol Reprod Dev，2006，73(10)：1292-1302．
22.Richards JS，Hernandez-Gonzalez I，Gonzalez-Robayna I，et al．Regulated expression of ADAMTS family members in follicles and cumulus oocyte complexes: evidence for specific and redundant patterns during ovulation [J]．Biol Reprod，2005，72(5) 1241-1255．
23.Dunning KR，Watson LN， Zhang VJ， et al． Activation of mouse cumulus-oocyte complex maturation in vitro through EGF-like activity [J]．Biol Reprod，2015，in press．
24.Adriaenssens T，Wathlet S，Segers I．Cumulus cell gene expression is associated with oocyte developmental quality and influenced by patient and treatment characteristics [J]．Hum Reprod，2010，25(5)：1259-1270．
25.Wathlet S，Adriaenssens T，Segers I，et al．Cumulus cell gene expression predicts better cleavage - stage embryo or blastocyst development and pregnancy for ICSI patients [J]．Hum Reprod，2011，26(5)
：1035–1051．
26.Gebhardt KM，Feil DK，Dunning KR，et al．Human cumulus cell gene expression as a biomarker of pregnancy outcome after single embryo transfer [J]．Fertil Steril，2011，96(1)：47-52．
27.Matoba S，Bender K，Fahey AG，et al．Predictive value of bovine follicular components as markers of oocyte developmental potential [J]．Reprod，Ferti and Dev，2014，26：337-345．
28.Russell DL，Doyle KMH，Ochsner SA，et al．Processing and localization of ADAMTS-1 and proteolytic cleavage of versican during cumulus matrix expansion and ovulation [J]．Biol Chem，2003，278 (43)
：42330-42339．
29.Clarke HG，Hope SA，Byers S，et al．Formation of ovarian follicular fluid may be due to the osmotic potential of large glycosaminoglycans and proteoglycans [J]．Reprod，2006，132：119-131．
30.Irving-Rodgers HF，Rodgers RJ．Extracellular matrix of the developing ovarian follicle [J]．Semin Reprod Med，2006，24(4)：195-203．
31.Rodgers RJ，Irving-Rodgers HF．Formation of the ovarian follicular antrum and follicular fluid [J]．Biol Reprod，2010，82：1021-1029．
32.Brown HM，Dunning KR，Robker RL，et al．ADAMTS1 cleavage of versican mediates essential structural remodeling of the ovarian follicle and cumulus-oocyte matrix during ovulation in mice [J]．Biol Rroprod，2010，83：549-557．
33.Iozzo RV，Naso MF，Cannizzaro LA，et al．Mapping of the versican proteoglycan gene(CSPG2) to the long arm of human chromosome 5(5q12-5q14) [J]．Genomics，1992，14(4)：845-851．
34.Dours-Zimmermann MT，Zimmermann DR．A novel glycosaminoglycan attachment domain identified in two alternative splice variants of human versican [J]．Biol Chem，1994，269(52)：32992-32998．
论文作者:陈梅 张玲
论文发表刊物:《临床医学教育》2017年5月
论文发表时间:2017/5/16
标签：卵泡论文; 细胞论文; 基质论文; 小鼠论文; 卵巢论文; 蛋白论文; 功能论文; 《临床医学教育》2017年5月论文;