褪黑素通过调控 GDF15 促进胚胎着床：机制新解与生育希望

为探究褪黑素对胚胎着床的影响，研究人员发现其经 GDF15 通路促进滋养层细胞 EMT 及抵抗氧化损伤，意义重大。

　　在生命的奇妙旅程中，胚胎着床是一个至关重要的环节，它就像种子在土壤中扎根，标志着新生命的正式开始。然而，现实却很残酷，研究表明，约三分之二的流产是由着床失败导致的，而且着床异常还可能引发不孕、胎儿宫内生长受限、子痫前期等不良妊娠结局。这不仅给无数家庭带来了痛苦，也成为了生殖医学领域亟待攻克的难题。

在这样的背景下，郑州大学第一附属医院等机构的研究人员开展了一项关于 “Melatonin affects trophoblast epithelial-to-mesenchymal transition and oxidative damage resistance by modulating GDF15 expression to promote embryo implantation” 的研究。该研究成果发表在《Communications Biology》上，为我们理解胚胎着床机制以及改善妊娠结局带来了新的希望。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是构建体外胚胎培养模型，通过培养人及小鼠的胚胎来观察褪黑素对胚胎着床的影响；其次，采用转录组测序技术，分析褪黑素处理后滋养层细胞的基因表达变化，探寻其潜在的分子机制；此外，还运用了免疫印迹（Western blot）等技术，检测相关蛋白的表达水平，进一步验证基因调控通路。

研究结果如下：

• 褪黑素增强胚胎着床率：研究人员利用人及小鼠的体外胚胎着床模型，发现 10 μM 褪黑素处理组的胚胎着床率显著高于对照组。在人胚胎模型中，处理组着床率达 70.00%，对照组仅 47.50%；小鼠 E5.5 胚胎模型中，处理组着床率为 70.00% ，对照组为 35.00%，这表明褪黑素能够有效促进胚胎着床。
• 褪黑素促进人滋养层细胞功能：通过对人滋养层细胞系 HTR-8/SVneo 的研究发现，褪黑素受体 MT1 和 MT2 在该细胞系中均有表达。进一步实验表明，褪黑素能显著促进 HTR-8/SVneo 细胞的迁移、增殖，抑制其凋亡，并提高细胞的抗氧化应激能力。例如，10 μM 褪黑素处理后，细胞划痕愈合率显著增加，细胞增殖能力增强，凋亡细胞比例减少，细胞内活性氧（ROS）水平显著降低。
• 褪黑素通过 GDF15–SMAD3 通路调节 HTR-8/SVneo 细胞的 EMT：转录组测序结果显示，褪黑素处理后，HTR-8/SVneo 细胞中有 864 个差异表达基因（DEGs）。深入研究发现，褪黑素可通过促进生长分化因子 15（GDF15）的表达，激活 SMAD2/3 通路，调节上皮 - 间质转化（EMT）相关分子 E-CAD 和 N-CAD 的表达，从而诱导细胞发生 EMT，促进滋养层细胞的迁移和胚胎着床。敲低 GDF15 或抑制 SMAD3 蛋白磷酸化后，褪黑素对 EMT 的促进作用被显著抑制。
• 褪黑素通过 GDF15 通路参与小鼠胚胎体内着床：在小鼠体内实验中，给怀孕小鼠注射褪黑素及其受体抑制剂后发现，褪黑素受体抑制剂组的胚胎着床位点明显减少。免疫组化染色结果显示，GDF15 在蜕膜和胚胎各胚层均有表达，且褪黑素可上调 GDF15、p-SMAD3、SMAD2/3、N-CAD 和 GPX4 等蛋白的表达，下调 E-CAD 的表达，进一步证实了褪黑素通过 GDF15 通路参与胚胎着床的调控。
• 褪黑素通过 GDF15–GPX4 通路减轻氧化损伤并抑制凋亡：研究表明，褪黑素可通过 GDF15 通路上调抗氧化蛋白 GPX4 的表达，增加细胞内谷胱甘肽（GSH）水平，减少 ROS 积累，减轻线粒体膜电位的下降，保护线粒体形态，从而抑制细胞凋亡。敲低 GDF15 后，褪黑素的这些抗氧化和抗凋亡作用均被显著削弱。

研究结论和讨论部分指出，该研究创新性地揭示了褪黑素通过 GDF15-SMAD2/3 信号通路影响滋养层细胞的 EMT，并阐明了 Mel-GDF15-GPX4 轴在抵抗氧化应激中的关键作用。这不仅丰富了褪黑素的抗氧化机制，也突出了 GDF15 在胚胎着床过程中的重要地位。该研究为进一步理解胚胎着床的分子机制提供了新的视角，有望为改善自然妊娠率和辅助生殖技术成功率提供新的理论依据和潜在治疗靶点，在生殖医学领域具有重要的理论和临床意义。