Science：新研究揭示分娩时的拉伸和压力调节子宫收缩机制

分娩启动时，子宫必须协调有节律且时机恰当的收缩，以确保婴儿安全娩出。虽然孕酮和催产素等激素在这一过程中起关键作用，但科学家们长期以来一直怀疑物理力——在此处指伴随怀孕和分娩过程的拉伸和压力——也扮演着重要角色。

现在，斯克里普斯研究所发表在《科学》杂志上的一项新研究揭示了子宫如何在分子水平上感知并响应这些力。这些发现可能有助于科学家更好地理解诸如产程停滞和早产等情况的生物学根源，指导未来开发改善孕产保健的治疗方法。

"随着胎儿生长，子宫会显著扩张，这些物理力在分娩过程中达到顶峰，"该研究的资深作者、霍华德休斯医学研究所研究员、斯克里普斯研究所神经生物学Presidential Endowed Chair Ardem Patapoutian说。"我们的研究表明，身体依靠特殊的压力传感蛋白来解读这些信号，并将其转化为协调的肌肉活动。"

Patapoutian因发现让细胞能够感知触碰和压力的传感蛋白而分享了2021年诺贝尔生理学或医学奖。这些传感蛋白是由PIEZO1和PIEZO2蛋白质形成的特殊离子通道，帮助身体检测并响应物理力。

压力传感蛋白如何引导宫缩

在这项新研究中，Patapoutian和他的团队发现这两种蛋白质在分娩过程中也扮演着独特且互补的角色：PIEZO1主要在子宫平滑肌中活跃，在宫缩增强时感知压力；而PIEZO2存在于宫颈和阴道的感觉得经中，在那里它被下降胎儿的拉伸激活，并通过神经反射增强子宫收缩。

这两种蛋白质协同工作，将物理拉伸和压力转化为电信号和化学信号，帮助子宫以协调的节律收缩。每一种都可能部分补偿另一种的功能，确保即使一条通路受阻，分娩也能继续进行。

研究团队使用小鼠模型，选择性地从小鼠的子宫或宫颈和阴道周围的感觉得经中删除了PIEZO1和PIEZO2。植入怀孕小鼠体内的压力传感蛋白记录了自然分娩过程中宫缩的强度和节律。

缺失这两种蛋白质的小鼠表现出子宫压力降低和分娩延迟——这表明基于平滑肌的感知和基于神经的感知是协同工作的，并且失去这两条通路会显著损害分娩过程。

细胞协调及对人类的意义

进一步分析揭示，PIEZO活性调节连接蛋白43的表达，这种蛋白质形成间隙连接：即连接相邻平滑肌细胞的微观通道，使它们能够同步收缩。没有PIEZO信号传导，连接蛋白43的水平下降，平滑肌细胞之间的协调性受损。

"连接蛋白43是让所有肌肉细胞协同工作的'线路'，"该研究的第一作者、Patapoutian实验室的博士后研究助理Yunxiao Zhang说。"当这种连接减弱时，宫缩就会失去力量。"

此外，人类子宫组织样本显示出与小鼠相似的PIEZO1和PIEZO2表达模式，这表明类似的力传感机制可能也在人类中运作。这可能有助于解释某些分娩并发症，例如导致产程延长的微弱或不规则宫缩。

这些发现与临床观察结果一致，即完全的感觉得经阻滞会导致分娩过程中产程延长。

"在临床实践中，硬膜外麻醉是严格控制剂量的，因为完全阻断感觉得经会使产程大大延长，"Zhang指出。"我们的数据反映了这一现象；当我们移除感觉PIEZO2通路时，宫缩减弱了，这表明某种神经反馈促进了分娩。"

新型分娩治疗的潜力

该研究团队的结果为更精细的分娩管理和镇痛方法开辟了可能性。如果科学家能够找到可以安全调节PIEZO活性的分子，那么未来或许能够根据需要抑制或增强子宫收缩。

对于有早产风险的产妇，一种PIEZO1阻滞剂（如果开发出来）可以减缓宫缩，作为现有通过限制钙离子进入细胞来放松肌肉组织的药物的补充。相反，一种激活PIEZO通道的化合物可能有助于加强产程停滞时的宫缩。

尽管此类临床应用仍很遥远，但基础科学正在逐步成形。该研究团队目前正在研究PIEZO信号传导如何与调节怀孕的激素通路相互作用。

激素相互作用与未来研究方向

先前的研究表明，孕酮——一种在怀孕期间保持子宫松弛的激素——即使在PIEZO通道活跃时也能抑制连接蛋白43的表达，确保宫缩不会过早开始。当临近足月孕酮水平下降时，PIEZO驱动的钙信号可能有助于启动导致分娩的一系列生物学事件。

"PIEZO通道和激素信号是同一系统的两个方面，"Zhang指出。"激素搭建了舞台，而压力传感蛋白则帮助决定子宫何时以及以多强的力度收缩。"

未来的工作将更深入地研究涉及的神经通路，因为并非子宫周围的所有感觉纤维都含有PIEZO2。一些纤维可能响应其他刺激，并在PIEZO2缺失时作为备用。了解哪些感觉得经促进分娩，哪些传递疼痛，最终可能带来更精确的疼痛控制形式，且不会减慢分娩过程。

就目前而言，这些研究结果确立了身体感知力的能力并不仅限于触觉或平衡感——它对于生命中最基本的生物学事件之一也至关重要。

"分娩是一个协调和时机决定一切的过程，"Patapoutian说。"我们现在开始理解子宫如何同时作为肌肉和节拍器，确保分娩遵循身体自身的节奏。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Yunxiao Zhang et al, PIEZO channels link mechanical forces to uterine contractions in parturition, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady3045.