雌激素和女性生殖道神经支配：自主神经可塑性的细胞和分子机制M. Mónica Brauer a, *和 Peter G. Smith b, ** 作者信息 版权和许可信息 免责声明 细胞生物学实验室，Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable，蒙得维的亚 11600，乌拉圭 b堪萨斯大学医学中心分子与综合生理学系和神经发现研究所，堪萨斯城，KS 66160 M. Mónica Brauer：moc.liamg@9002reuarb
 女性生殖道经历了与循环、受孕和怀孕相关的显着功能和结构变化，改变生殖组织和神经支配之间的关系可能对个体和物种都有利。
繁殖能力对所有物种的生存都至关重要。即使在最简单的有机体中，繁殖也是一种高度复杂的现象。随着我们沿着进化光谱前进，挑战和复杂性变得更大。随着子宫内的有机体发育变得更加先进，可能需要越来越复杂的稳态机制。就人类而言，高度发达的神经系统，在必须维持子宫环境的精确度以及系统，必须快速适应的程度，以从维持妊娠转变为完成分娩方面带来了特殊挑战。就女性生殖道而言，维持环境需要神经和激素的动态相互作用。 女性生殖道充满了丰富的自主神经地丛，可调节血管和非血管平滑肌的收缩活动、腺体分泌物、免疫细胞相互作用，并向中枢神经系统 (CNS) 传递有关内部环境和潜在有害刺激的信息。在从非妊娠状态过渡到妊娠状态时，生殖道神经支配以适应生殖需求的方式改变其特性是有利的。例如，虽然在战斗或逃跑反应期间，激活兴奋性子宫交感神经通路可能对未怀孕的女性有益，但在妊娠晚期这样做可能会导致流向胎盘的血流剥夺或早产。 这篇综述涵盖了大约 40 年的研究，始于 Owman 及其同事关于妊娠期间子宫交感神经支配变化的报告（Owman 等，1976）。在此期间，我们对自主神经支配随生殖状态变化的程度的了解显着增加。此外，我们现在对生殖道神经可塑性发生的激素、细胞和分子机制有了更深入的了解。除了这个过程对物种生存的重要性之外，雌性生殖道还为理解生理神经可塑性的过程提供了一个独特的模型。虽然现在普遍接受的是成年哺乳动物的中枢神经系统和外周神经系统都在进行重塑，但这些过程通常在很长一段时间内异步且随机地发生。 在这篇综述中，我们首先概述了女性生殖道的神经支配。然后，我们研究了在青春期、月经或发情周期、怀孕等正常生理条件下以及荷尔蒙操作后，这种神经支配是如何被调节的。最后，我们总结了关于介导目标神经支配变化的分子机制的已知信息。虽然图片仍然不完整，但结果表明生殖道神经支配受到调节的多因素过程令人惊讶地复杂。
图1：示意图主要生殖道结构并显示相关神经支配的“共识”描述。为了简单起见，单纯子宫（例如，人类）用于说明目的。神经分布基于对各种哺乳动物的观察，包括猪、豚鼠、大鼠和人类。左侧描绘了低雌激素状态，并显示了交感神经轴突（蓝色）、副交感神经轴突（红色）和感觉肽能伤害感受器纤维（紫色）的分布和相对丰度。右侧显示高雌激素条件下或足月妊娠时的轴突分布。 女性生殖道的神经支配：概述2.1 卵巢卵巢通过内脏神经纤维从上腰椎节段接受交感神经支配，并通过迷走神经接受副交感神经支配。自主神经轴突通过卵巢神经丛和卵巢上神经到达卵巢（Papka 和 Traurig，1993；Traurig 和 Papka，1993）。交感神经支配似乎在卵巢功能的青春期前发育中发挥重要作用（Albuquerque-Araujo 等人，1995 年；Lara 等人，1990 年）。卵巢也充满了含有降钙素基因相关肽 (CGRP) 以及其他神经肽的感觉轴突 ( Ghatei et al., 1985) 并且可能参与血管舒缩调节。Uchida（本期）更详细地讨论了卵巢神经支配的组织和功能。 2.2 输卵管许多输卵管功能受自主神经和感觉神经的控制，这些神经支配肌肉层、脉管系统，并在较小程度上支配输卵管黏膜（Owman 等，1986a；Owman 和 Stjernquist，1988；Papka 和 Traurig，1993；Traurig 和 Papka , 1993 年)。源自胸腰椎交感链和椎前神经节的交感神经密集地支配输卵管。在猪中，宫颈旁神经节也为输卵管提供交感神经支配 ( Czaja et al., 2001a , b )，而在大鼠中，该神经丛不支配上生殖道 ( Hondeau et. al., 1998a）。输卵管交感神经支配显示出区域差异；大多数神经与壶腹中的血管相关，而峡部中的纤维主要支配突出的环形肌层并参与括约肌的神经控制。有趣的是，在输卵管积水的女性中，峡部会出现肾上腺素能神经的丧失，并导致输卵管远端充满液体的扩张，从而导致不孕（Zhu et al., 2013）。 输卵管中的副交感神经相对稀少，主要局限于脉管系统和肌层（Wrobel 和 Kujat，1993；Jankovic 等，2004）。这些神经在输卵管-子宫连接处特别发达，表明在括约肌控制中发挥作用（Moustafa 等人，1987 年）。输卵管传出神经表达一系列神经肽，包括神经肽 Y (NPY) 和血管活性肠多肽 (VIP) 和肽组氨酸异亮氨酸 (PHI)，（Helm 等人，1982；Papka 等人，1985；Kannisto 等人，1986；Owman 等人，1986b；Czaja 等人，1996）。 输卵管的传入神经支配有助于调节输卵管血流、非血管肌张力和上皮分泌。在大鼠中，传入感觉神经从 T13 到 L2 背根神经节 (DRG) 发出，并跟随卵巢上神经和卵巢丛神经 ( Nance et al., 1988 )。在猪中，感觉神经从 T10 到 L3 出现（Czaja 等人，2001b）。输卵管的传入神经元对 P 物质 (SP) 和 CGRP 具有免疫反应性，而一小部分显示出 VIP 和一氧化氮合酶的组合 (NOS, Czaja, 2000 )。此外，一些神经元对 SP 和 NOS 显示出免疫反应性 (ir)，仅对 SP 或仅对 NOS。在猪输卵管中也可以看到 NOS/VIP 和 NOS/SP 的共同标记（Majewski 等，1995）。 2.3 子宫：子宫肌层子宫由主要支配血管和子宫肌层平滑肌的交感神经、副交感神经和感觉神经供应（Owman 等人，1967；Marshall，1970；Haase 等人，1997；Zoubina 等人，1998；Bae 等人。，2001 年；Gnanamanickam 和 Llewellyn-Smith，2011 年）。在大鼠中，支配子宫角上部的 90% 的交感神经纤维起源于肾上腺和 T10-L3 交感链神经节中的神经元，而子宫下部和子宫颈的神经支配起源于椎旁神经节，主要位于 L2- L4级。宫颈旁神经节对大鼠子宫下部神经支配的贡献非常有限。Houdeau 等人，1995 年；1998a )。相比之下，在豚鼠和人类中，子宫体和子宫颈的相当一部分交感神经支配来自位于子宫阴道交界处的盆腔神经丛中的神经元（Owman，1981）。神经支配的整体密度在不同物种之间有很大差异。此外，子宫角和子宫颈的输卵管末端的神经支配密度比子宫角/身体的主要部分重（Owman 等人，1967 年；Adham 和 Schenk，1969 年；Melo 和 Machado，1993 年）。 通往子宫的胆碱能神经主要起源于宫颈旁神经节，通过盆腔神经丛进入子宫（Papka et al., 1999）。子宫胆碱能神经的密度存在相当大的种间差异，在小鼠和人类中发育良好，但在豚鼠中几乎没有（Moustafa et al., 1987）。NPY 与支配子宫颈的宫颈旁神经节的神经元中的乙酰胆碱 (Ach) 共定位 ( Traurig 和 Papka, 1993 )。大多数大鼠子宫和宫颈的副交感神经是 NOS 阳性的（Papka 和 McNeill，1992；Papka 等人，1995 a，b）。 肌层由对一系列共递质具有免疫反应性的传入纤维支配，包括 SP、CGRP、VIP、NOS、神经激肽 A、甘丙肽 (GAL) 和分泌神经素（Papka 和 McNeil，1992；Majewski 等，1995；Collins 等., 2000 年）。在大鼠中，支配子宫角颅骨区域的纤维来自 T13-L1 DRG，而 L6 和 S1 神经节中的神经元支配子宫角和子宫颈的尾部区域（Nance 等，1988）。通过迷走神经的结节神经节有助于大鼠子宫的传入神经支配（Ortega-Villalobos 等人，1990）。 2.4 子宫：子宫内膜和子宫内膜异位症在大多数哺乳动物物种中，子宫内膜受自主神经和传入神经纤维的支配很差，并且存在的那些主要与血管有关。在大鼠中（Gnanamanickam 和 Llewellyn-Smith，2011 年），由血管周围肌层血管产生的交感神经穿透到子宫内膜，但只是偶尔到达上皮。含有 NPY 的交感神经纤维接近子宫腺体，表明在子宫内膜分泌中起作用。副交感神经很少深入子宫内膜，并且不与子宫内膜腺体相关联。相反，在豚鼠中，基底层和功能性子宫内膜层都含有乙酰胆碱酯酶阳性神经，这些神经可能参与控制子宫内膜分泌（Hammarström 和 Sjöstrand，1980）。许多 CGRP-ir 神经纤维深入靠近子宫腺体的大鼠子宫内膜。传入神经纤维的密度明显大于交感神经或副交感神经支配的密度。 在正常的人类子宫内膜中，神经纤维仅限于基底层，而功能层没有神经支配（Tokushige 等，2006）。近年来，在子宫内膜异位症患者中描述了子宫内膜功能层存在异常神经支配。这种神经支配由交感神经、副交感神经和传入神经纤维组成（Tokushige 等，2006；2007）。已经提出子宫内膜功能层中神经纤维的异常存在作为诊断这种病理的半侵入性方法（Al-Jefout 等人，2007 年，2009 年；Bokor 等人，2009 年）。 2.5 宫颈子宫颈接受来自下腹神经的显着交感神经支配和通过骨盆和迷走神经的副交感神经投射。通往宫颈的下腹神经和盆腔神经通路与胸腰椎脊髓中的感觉和自主区域相连，这些区域与脑干和下丘脑的综合中心有上行连接（Kirby 等人，2005 年；Yellon 等人，2010 年）。此外，含有 CGRP 的感觉纤维还支配大鼠宫颈旁神经节、副神经节和腹下神经丛中的胆碱能子宫和宫颈投射副交感神经元（Houdeau 等人，2002 年）。 宫颈神经支配在宫颈成熟中起着至关重要的作用。在啮齿动物中，子宫颈的神经支配在分娩前一天显着增加（Kirby 等人，2005；Boyd 等人，2009），SP 和 CGRP 的合成和释放显着升高（Mowa 等人，2003a , b )。大鼠盆腔神经感觉支的横断延迟分娩（Mackay 等人，2009 年），而下腹交感神经的横断对宫颈成熟或分娩没有影响（Kirby 等人，2005 年；Boyd 等人，2009 年））。副交感神经通路（骨盆和迷走神经）的横断会延迟出生，影响包括巨噬细胞迁移在内的局部炎症过程，并阻止孕酮从循环中正常退出（Clyde 等人，2011 年）。相反，盆腔和迷走神经副交感神经切除术不参与足月宫颈的最终重塑。 2.6 阴道和外生殖器在大鼠中，阴道神经支配由交感神经、胆碱能副交感神经、对囊泡乙酰胆碱转运蛋白 (VAChT)、NOS-ir 轴突和 NPY-、VIP-和 PACAP-ir 末端具有免疫反应性组成 ( Polak et al., 1984 ; Huang et al.等人，1984 年；Giraldi 等人，2002 年；Ting 等人，2004 年）。在猪和牛中，NOS 经常与 SP 和 VIP 共定位（Majewski 等，1995）。在大鼠阴道的中央区域，对酪氨酸羟化酶 (TH)、CGRP 和 VAChT 具有免疫反应性的神经以相似的比例存在 ( Ting et al., 2004）。这些纤维与突出的阴道平滑肌层和血管密切相关。CGRP-ir 纤维来源于骨盆神经和下腹神经 ( Ghatei et al., 1985 )，交感神经在 L2-L4 腰内脏神经和下腹神经中传播，而副交感神经在骨盆神经中传播 ( Giuliano et al., 2002 ) . 据报道，大鼠的整体阴道神经支配密度向远端阴道口增加（Giraldi 等人，2002 年），而人体研究报告整个阴道的密度一致（Pauls 等人，2006 年）。 功能研究提供的证据表明，交感神经对阴道非血管平滑肌有兴奋作用（Gunn 等人，1922 年），而 NOS-ir 神经似乎介导大鼠的肌肉松弛和血管舒张（Calka 等人，1988 年；Giraldi 等人， 2001 年，2002 年；Giuliano 等人，2002 年；Munarriz 等人，2003 年）。CGRP-ir 感觉神经也抑制阴道平滑肌 ( Giraldi et al., 2001 )，以及可能调节与阴道刺激或扩张相关的不适感 ( Berkley et al., 1995)）。虽然在阴道口处存在一些上皮内神经纤维，但在大鼠和人类中，阴道上皮在阴道口附近似乎基本上没有任何神经支配（Hilliges et al., 1995 ; Ting et al., 2004）。 阴蒂还受到穿过阴蒂背神经和阴蒂丛的感觉、交感和副交感神经纤维的支配。交感神经被认为通过血管收缩来减少阴蒂勃起组织的肿胀，而副交感神经的氮能神经支配增加血流量和肿胀（Giuliano et al., 2002 ; Munarriz et al., 2003 ; Vachon et al., 2000）。阴蒂纤维还含有一系列神经肽，包括 NPY、VIP 和 SP（Hauser-Kronberger 等人，1999）。阴蒂表现出一种特殊的机械感受器排列，与 CGRP-ir 假定的伤害感受器纤维复合（Vilimas et al., 2011）。人类阴道前庭的阴道外阴组织也含有丰富的神经支配，包括上皮内对 CGRP、SP、VIP 和甘丙肽具有免疫反应性的纤维，而上皮下还含有 NPY-ir 纤维（Bohm-Starke 等人，1999；Tympanidis 等人., 2003 年）。 性激素对生殖道神经支配的重塑（图。1) 3.1 卵巢神经支配发育中的大鼠卵巢的交感神经支配经历了快速发展，大约在青春期时功能成熟（Ricu et al., 2008）。在年轻的成年雌性猪中，以超生理水平长期服用 17β-雌二醇 16 天会减少尾部肠系膜和椎旁神经节中交感神经元的数量（Koszykowska 等人，2011a，b）。同样，该方案减少了 L2 和 L3 DRG 中的卵巢投射感觉神经元的数量和改变的表型（Jana 等人，2012），它还减少了标记的宫颈旁神经节神经元的数量（Jana 等人，2013 年））。相反，对于泛神经标记蛋白基因产物 9.5 (PGP9.5)、多巴胺-β-羟化酶 (DβH)、NPY 和 GAL 免疫染色的卵巢末端纤维的数量均因慢性雌激素治疗而增加（Koszykowska 等人， 2013 年）。同样，接受戊酸雌二醇的新生大鼠成年后卵巢 NA 含量增加，这表明生命早期异常暴露于雌激素可以“印记”卵巢神经支配，从而永久改变其与卵巢目标的关系（Sotomayor-萨拉特等人，2008）。虽然尚不清楚雌激素的生理波动是否通常会影响卵巢神经支配，但显然卵巢投射神经元在某些条件下会产生激素反应，这增加了自主神经影响卵巢雌激素分泌的反馈机制的可能性（见 Uchida，本期），在反过来影响卵巢神经支配。 3.2 子宫神经支配3.2.1 青春期 交感神经在出生后的早期进入发育中的子宫，并在婴儿期和青春期前阶段逐渐生长。在青春期第一次发情后，肌层交感神经的密度显着降低，这反映在 NA 浓度的降低上（Brauer 等，1992）。总NA含量没有变化，表明交感神经未能与肌层肥大平行生长；然而，不能忽视在青春期过渡期间发生部分轴突变性的另一种可能性。青春期对供应子宫动脉及其子宫内分支的交感神经的密度没有影响（Corbacho 等，1997）。 3.2.2 月经和发情生殖周期 卵巢性激素循环水平的周期性变化强烈影响子宫神经支配，交感神经最容易受到影响。图 2）。早期研究表明，NA 水平随性周期波动（例如，Adham 和 Schenk，1969；Sjöberg，1968；Falk 等，1975；Owman 等，1976；Thorbert 等，1978；Van Orden 等。, 1980）。解释这种波动的一个潜在机制是 NA 含量在固定数量的其他完整的交感神经轴突中消耗和补充。另一种可能性是发生神经纤维数量的实际减少，涉及轴突末端分支的回缩或退化。1978 年，Sporrong 等人。推测轴突变性可能发生在非妊娠子宫中，指出“在处女动物的子宫肌层标本中也观察到分散的退行性变化，但可能反映了轴突的正常连续更新”（Sporrong 等人，1978 年）。然而，在大鼠发情周期中结构重塑的证据在另外 20 年内没有得到证实（Zoubina 等人，1998 年；Latini 等人，2008 年））。使用定量光显微形态测量方法，作者表明，对 PGP9.5 和 DβH 免疫反应的肌层神经密度在发情前期和发情期间降低，并在接下来的 2-3 天在发情期和发情间期恢复到相对较高的密度。即使在对伴随的肌层大小变化进行校正后，神经支配密度的变化仍然存在，这表明发生了真正的交感神经纤维损失。
图 2：描述子宫轴突密度的变化与大鼠发情周期中雌激素水平波动的关系。 在电子显微镜水平上获得了 DBH-ir 神经支配的减少代表轴突退化而不是回缩的证据，其中在发情期观察到许多完整的轴突，而在发情期，完整轴突的数量随着数量的显着增加而减少。退化的轴突残余物 ( Zoubina et al., 2000）。与肌层神经支配相比，血管神经支配在光镜和电子显微镜分析水平上都相对不受影响。具有生长锥特征的轴突结构的出现证明了轴突再生代表了肌层交感神经支配恢复的机制。这些结果有力地表明，肌层交感神经支配密度的变化导致了先前在周期的雌激素主导阶段中描述的 NA 水平和周转率的降低。 肌层交感神经密度的周期性变化也发生在人类身上（Barcena de Arellano 等人，2013 年）。有趣的是，患有子宫腺肌症的女性的肌层交感神经密度降低，并且在健康女性中观察到的增殖期和分泌期之间没有差异。与交感神经相比，大鼠（Zoubina 等人，1998 年；Houdeau 等人，2003 年）和人类（Barcena de Arellano 等人，2013 年）的副交感神经和感觉神经密度没有明显的周期性变化。 3.2.3 雌激素的作用几条证据表明，循环雌激素的变化是动情周期和青春期子宫交感神经支配变化的主要决定因素。在发情周期中，从发情后期开始的雌激素水平升高先于发情前期子宫交感神经的消失（Zoubina 等人，1998 年；Zoubina 等人，2000 年）（图 2）。交感神经对雌激素水平变化的反应是通过雌激素受体α (ERα) 介导的 ( Zoubina et al., 2001b )。通过同源重组破坏ERα功能的小鼠的子宫在发情间期和发情期都表现出相对于野生型小鼠的交感神经过度神经支配；当骑自行车的野生型小鼠处于发情期时，这种差异变得更加明显。此外，虽然对去卵巢的野生型小鼠补充雌激素显着降低了总子宫神经支配，但卵巢切除术 (OVX) 和急性雌激素补充都不会影响突变小鼠的子宫神经密度。副交感神经和感觉神经在 ERα 敲除动物中没有显示出显着变化。 子宫和节后交感神经元都表达 ERα，这表明雌激素可能通过对神经元的直接影响或神经元与靶标相互作用的变化来调节子宫交感神经的可塑性。ERα 是子宫组织中的主要受体 ( Wang et al., 1999 )。在节后交感神经元中，92% 表达 ERp 蛋白，而 ERα 仅在 29% 中表达。有趣的是，子宫投射神经元中表达 ERα 的神经元比例几乎是交感神经元的三倍（Zoubina 等，2001b)，这表明子宫相关的交感神经元可能选择性地受到雌激素的影响。在子宫腺肌病患者中，芳香化酶在肌层平滑肌细胞中的表达升高，ERα 表达在支配交感神经元中占主导地位。这些结果表明，雌激素合成在子宫腺肌层局部增加，这种升高可能是在这些患者中观察到的肌层交感神经支配减少的部分原因（Barcena de Arellano 等，2013）。 3.2.3.1 卵巢切除对交感神经支配的影响在成年大鼠中，在 OVX 后 1 周和 3 周观察到的交感神经密度与在发情间期的完整大鼠中观察到的相同，这表明在发情间期雌激素水平的降低足以实现最大的肌层神经支配（Zoubina 等人，2001a） . 相比之下，青春期前大鼠（4 周龄）的 OVX 会引起子宫神经支配密度的普遍增加，并增加 NA 的总含量（Chávez-Genaro 等人，2002 年）。这些结果表明，在未成熟的大鼠中，支配子宫的交感神经元保留了强大的轴突生长能力，随后随着动物的成熟而降低。 3.2.3.2 急慢性雌激素治疗对交感神经支配的影响对成年 OVX 大鼠急性单剂量 10mg/k 的 17β-雌二醇在 24 小时时引起肌层交感神经密度降低 85%。在肌肉大小变化正常化后，这种减少仍然存在（69%），这表明神经的总数减少了（Zoubina 等人，2001a）。在青春期前大鼠中，用 40 μg 环戊丙酸 17β-雌二醇进行急性治疗在很大程度上模仿了自然青春期的影响，因为它在 24 小时后降低了子宫角中肌层交感神经的密度。神经密度的降低伴随着 NA 浓度的下降 ( Brauer et al., 1995）。这些结果表明，雌激素的急剧升高足以减少子宫交感神经支配，其时间范围与青春期和发情周期期间自然发生的时间框架相似。 在成年 OVX 大鼠中，植入雌激素释放颗粒会产生接近足月妊娠的雌激素升高（高生理范围，Zoubina 等人，2001a）会减少肌层交感神经的总数（Zoubina 等人，2000）。降低程度与急性治疗后观察到的相似。在完整的婴儿大鼠中，在青春期前长期长期暴露于超生理水平的雌激素会导致肌层交感神经纤维完全丧失。图 3)，这表明未成熟的神经纤维更容易受到雌激素水平升高的影响。在大鼠子宫动脉中，神经支配密度和 NA 的总含量和浓度保持不变（Corbacho 等，1997）。
图 3：大鼠子宫角头部区域的横向低温恒温器组织切片显示青春期前动物（a）和雌激素急性治疗后的酪氨酸羟化酶免疫反应性交感神经（b）。bv，血管；CML，圆形肌层；LML，纵向肌层。改编自 Brauer，2000。Auton。神经科学。 3.2.3.3 慢性雌激素治疗幼鼠对子宫胆碱能神经的影响在对未成熟大鼠进行慢性雌激素治疗后，大鼠子宫内仍保留有强大的胆碱能血管周围和子宫肌层神经丛（Richeri 等人，2002 年），从而证实了在发情周期中的观察结果（Zoubina 等人，1998 年）。在治疗结束时，胆碱能束和神经纤维的直径明显增加，形态学研究显示大中型胆碱能束的密度增加。有趣的是，这种增加并未反映在较细的肌层神经纤维中，其密度在肥大的肌层中降低。位于大鼠宫颈旁神经节中的子宫突出的节前和节后副交感神经元表达对雌激素受体 α 和 β 的免疫反应性（Williams 和 Papka 1996; 帕普卡等人。1997 年，2001 年；威廉姆斯等人。1997；帕普卡和莫瓦，2003 年）。此外，未成熟的和成年的胆碱能神经元可以接受几种营养和轴突引导因子（即，Laurikainen 等人，2000；Nangle 和 Keast，2001；Hasan，2013；Simpson 等人，2013）。因此，雌激素可能通过对神经元的直接影响以及通过改变神经元-靶标相互作用来调节未成熟胆碱能神经的可塑性。 3.2.3.4 慢性雌激素治疗幼鼠对子宫传入神经的影响婴儿/青春期前慢性雌激素治疗后，肌层感觉神经的密度降低（Chalar 等，2003）。然而，在校正子宫肌层大小的变化后，这种减少不会持续存在，这表明早期暴露于雌激素会阻止感觉神经与随着子宫增大而增加的目标体积相匹配。同样，CGRP-ir 感觉神经的密度不受发情周期（Zoubina 等人 1998）或 ERα 失活（Zoubina 等人，2001b）的影响。子宫相关的 DRG 神经元表达 ERα 和 ERβ（Papka 等人，1997，2001 ； Papka和 Mowa，2003 ） ，脊髓背角神经元也表达 ER（威廉姆斯和帕普卡，1996 年）。感觉神经元可以接受各种目标衍生信号（即，Sohrabji 等人，1994；Reza 等人，1999；Chalar 等人，2003），这表明雌激素诱导的这些分子产生的改变也可以调节子宫感觉神经的可塑性。 3.2.4 怀孕的影响在包括人类在内的大多数物种中，怀孕会导致子宫内肌层和血管周围神经基本上完全丧失。虽然最初认为仅限于交感神经（Owman 等人，1976 年；Sporrong 等人，1978 年，1981 年；Marshall，1981 年；Owman，1981 年；Owman 和 Stjernquist，1988 年），但妊娠也会影响胆碱能神经和传入神经。子宫（Stjerquist 等人，1985 年；Traurig 和 Papka，1993 年；Haase 等人，1997 年）。 妊娠引起的神经变性很可能归因于激素改变、机械应变和子宫肌层肥大，以及胎盘的局部影响（Marshall，1981）。黄体酮的局部升高会导致子宫神经的退化，因为在处女豚鼠的管腔中植入黄体酮颗粒在很大程度上模拟了怀孕的效果，而全身给药则没有效果（Bell 和 Malcolm，1978 年，1988 年）。平滑肌的机械拉伸和肥大也会影响肌层神经支配 ( Chávez-Genaro et al., 2006）。对豚鼠单侧妊娠的观察表明，在没有子宫角的胎儿中，NA 水平的降低是由完整神经的功能障碍引起的，而不是由轴突变性引起的（Owman 和 Stjernquist，1988 年）。子宫肌层机械拉伸的相关性通过以下观察得到加强：在处女豚鼠子宫角腔内植入瓷丸会导致部分神经变性，而妊娠期荷尔蒙环境会进一步加剧这种变性（Lundberg 等人，1989 年）。）。分娩后神经支配恢复，豚鼠需要数周，而大鼠只需几天（Moustafa，1988；Haase 等，1997；Klukovits 等，2002）。这种差异似乎与子宫系膜（Alm 等人，1988 年；Bianchimano 等人，2007 年）以及宫内血管（Haase 等人，1997 年；Bianchimano 等人）中外在神经支配的退化程度相关。 ., 2007 年）。 在大鼠子宫动脉中，交感神经退化的迹象也出现在妊娠 15 天，并且在足月时神经几乎完全消失（Klukovits 等人，2002 年）。在豚鼠中，子宫动脉中神经支配的表观密度和 NA 水平降低，但这种降低与轴突变性无关（Mione 等，1990）。事实上，电子显微镜显示，在该物种中，交感神经、副交感神经和传入神经的数量在怀孕期间增加，因此与动脉肥大相匹配（Mione 和 Gabella，1991 年；Mione 等人，1993 年）。 3.3 阴道轴突重塑与子宫不同，阴道神经支配不受血清雌激素水平短期变化的明显影响。因此，血清雌激素的周期性变化不会导致成年未产大鼠的任何阴道轴突群发生可检测的变化（Liao 等人，2011），并且单次急性注射足以耗尽子宫神经支配的 17β-雌二醇不会改变成年 OVX 大鼠的阴道神经支配（未发表）。因此，相对于子宫，阴道神经支配显然更能抵抗雌激素升高的短期影响。 然而，与子宫一样，长期雌激素升高会导致交感神经耗竭。因此，给 OVX 大鼠植入雌激素释放颗粒，产生接近足月妊娠的雌激素升高（Zoubina 等人，2001a），相对于 OVX 大鼠，TH 和 PGP9.5-ir 免疫反应的轴突数量显着减少。在校正目标大小的变化后，这些减少仍然存在，表明阴道轴突的真正损失。然而，与子宫不同，长期暴露于雌激素还伴随着阴道 VAChT-ir 胆碱能轴突和 CGRP-ir 伤害性传入神经的消耗（Ting 等，2004）。在足月妊娠 (d21) 大鼠的阴道神经支配中观察到类似的耗竭，与雌激素水平低的交配后 10 天的妊娠大鼠相比，血清雌激素已升高数天 ( Liao et al., 2011 )。因此，似乎阴道神经支配在其响应雌激素的时间过程中显示出与子宫神经支配的明显差异，并且在受影响的轴突群体的选择性方面。 雌激素水平改变对阴道神经支配的影响不仅可以在实验模型中得到证实，也可以在人类身上得到证实。在绝经后妇女中，激素替代疗法 (HRT) 导致整体阴道神经支配密度降低。受影响的人群包括 TH-ir 交感神经、VIP-ir 假定的副交感神经轴突和可能代表肽能（即 CGRP-ir）和非肽能传入纤维的非肾上腺素能、非胆碱能 (NANC) 纤维。有趣的是，局部 HRT 在减少阴道神经支配方面明显比全身 HRT 更有效（Griebling 等，2012)，这与雌激素的作用是由于对目标组织的直接作用而不是继发于作用的观点是一致的。应该注意的是，阴道神经支配的一些指标确实会随着生殖激素水平的周期性变化而变化，包括伤害感受阈值 ( Cason et al., 2003 ) 和神经肽受体转录物 ( Dangoor et al., 2005 )。 其他激素系统也可能有助于阴道神经可塑性。据报道，睾酮会增加小 NA 神经纤维的数量（Pessina 等，2006），而对幼年大鼠施用黄体酮 7 天会导致 PGP-和 CGRP-ir 阴道神经支配密度增加，并持续到成年期（Liao 和 Smith ，正在审查中）。显然，阴道神经支配会受到激素环境的强烈影响，一些绝经后症状似乎不仅是由于靶组织激素营养支持的丧失，而且是交感神经、副交感神经和内脏传入阴道的结果。由于雌激素水平降低而引起的神经支配。 生殖道神经可塑性的分子机制 先前的讨论说明了女性生殖道神经支配模式的显着活力，主要是由于雌激素的影响。因此，该系统已成为一个非常易于处理的模型，帮助我们了解身体如何引发与生物体和物种生存所必需的正常功能相关的神经支配（“生理可塑性”）的巨大变化。以下部分解决了有关介导生理可塑性机制的核心问题，包括起始激素的作用位点是什么，以及介导这些显着效应的信号分子是什么？ 4.1 目标的作用妊娠和周期对子宫交感神经支配的影响经典地解释为性激素对供应子宫的“短”肾上腺素能神经元系统的选择性作用（Falk 等人，1969 年；Owman 和 Stjernquist，1988 年）。然而，随后的研究提供的证据表明，可塑性可能不是由性激素直接作用于短肾上腺素能神经元产生的，而是通过神经元与靶点相互作用的变化产生的。前眼房移植方法已被证明是一种很好的方法，用于确定怀孕是否通过目标介导的作用影响交感神经支配模式（Brauer 等，1998；Brauer，2008）。在这些实验中，将来自初产和产后早期豚鼠的子宫肌层外植体移植到完整的环状豚鼠的前眼房。移植后三周，来自未产供体的子宫肌层在器官上被颈上神经节 (SCG) 的虹膜交感神经纤维重新支配。相比之下，交感神经未能重新激活产后供体的子宫肌层移植物。这些结果表明，妊娠晚期子宫交感神经的退化以及分娩后它们的缓慢再生是由靶肌层的变化引起的，而不是“短”肾上腺素能神经元对妊娠引起的激素变化的特殊敏感性。 进一步利用前眼房移植方法来评估雌激素在导致子宫交感神经去神经支配的神经元-靶标相互作用中的作用（Brauer 等人，2000a；Brauer，2008）。在这些研究中，将青春期前大鼠的子宫肌层外植体移植到成年 OVX 宿主大鼠的前眼房中，并分析了全身慢性雌激素治疗对移植神经再支配的影响。来自青春期前供体的子宫肌层显示出一种器官型的神经支配模式（图 4a），而来自雌激素治疗供体的移植物几乎完全没有神经支配（图 4b）。由于宿主虹膜的神经支配密度和 NA 水平不受雌激素的影响，因此该数据与雌激素的作用对短肾上腺素能神经元系统既不是选择性也不是直接的结论是一致的，而是相互作用的结果。交感神经和雌激素刺激的子宫肌层之间。
图 4：来自青春期前大鼠的肌层移植物 (T) 的交感神经再神经支配（乙醛酸技术）的一个例子。（ a ）在成年卵巢切除大鼠宿主5 周后的子宫肌层移植。在平滑肌和血管中可以看到一些前末端和末端纤维。（ b ）慢性雌激素治疗后卵巢切除大鼠宿主的子宫肌层移植。注意没有神经纤维。改编自 Brauer 等人，2000. J. Anat。196、347-355。 子宫肌层与 SCG 外植体的共培养证实了靶标在雌激素诱导的子宫交感神经可塑性中的重要性（Krizsan-Agbas 和 Smith，2002）。来自成年 OVX 供体的神经节外植体在单独培养时会延伸神经突，并且这种生长不受在培养基中添加雌激素的影响。当神经节外植体与卵巢切除成年大鼠的肌层组织共培养时，神经突的生长显着增加。向子宫肌层组织供体施用 17β-雌二醇以及添加 10 -8可消除子宫肌层诱导神经突生长的能力将雌二醇加入培养基。这些结果表明，雌激素直接作用于肌层以消除其促进神经突的作用，可能是通过影响体外肌层中生长调节扩散因子的释放。值得注意的是，这些研究还表明，雌激素可以通过直接作用于体内神经节来调节神经突的生长。因此，虽然从未经治疗的 OVX 供体获得的神经节在体外对雌激素没有反应，但从体内用雌激素治疗的 OVX 雌性获得的神经节在体外显示出减少的神经突生长。并且向培养基中添加雌激素增强了这种抑制作用。这些结果表明，除雌激素外，整个动物中存在的因素也参与其中。事实上，去除垂体使 SCG 对雌激素的神经突抑制作用敏感，体外研究表明催乳素是最可能的候选者。 4.2 神经营养因子及其神经元受体的作用4.2.1 肌层交感神经可塑性中的神经营养因子最早的研究旨在解释怀孕或雌激素引发的子宫肌层支持交感神经支配的能力降低，重点是神经生长因子 (NGF) 的作用。NGF 对中枢和外周神经系统中肾上腺素能和感觉神经元的发育和存活至关重要（Skaper，2012 年）。据报道，NGF 水平与出生后发育过程中外周目标的神经支配密度之间存在密切相关性（Korsching 和 Thoenen，1993；Shelton 和 Reichard，1984）。在成人中，交感神经元失去了对 NGF 生存的依赖；然而，神经元生理学的其他方面，例如轴突生长，仍然受到 NGF 的影响（Orike 等人，2001；Cowen，2002）。因此，如果这种神经营养因子的撤出是导致子宫交感神经支配减少的原因，预计在怀孕期间和雌激素给药后会发生 NGF 合成和含量的减少。妊娠子宫的研究提供了一些支持这一假设的证据，因为大鼠中期和足月妊娠时 NGF 蛋白和 mRNA 的浓度降低（Varol 等，2000）。同样，在足月妊娠的豚鼠中观察到 NGF 蛋白的下降（Brauer 等人，2000b）。 然而，与 NGF 假设相矛盾的是，在妊娠以外的条件下，NGF 水平与神经支配密度无关的几项研究的结果。例如，对青春期前大鼠施用雌激素在抑制交感神经轴突生长方面比在成熟大鼠中更有效；然而，这与子宫 NGF 水平无关（Chávez-Genaro 等人，2002 年）。此外，由于雌激素会消耗交感神经，因此可以预期它会减少子宫肌层 NGF。事实上，所有可用的证据表明，在啮齿动物中，外源性雌激素的施用会增加NGF 蛋白水平。在成年小鼠中，OVX 后的低雌激素水平会增加小鼠子宫交感神经支配（Zoubina 和 Smith，2001b); 这与 NGF 蛋白含量降低有关，这可以通过雌激素和黄体酮给药来逆转（Bjorling 等人，2002 年）。同样，通过 ELISA 进行的原位杂交和蛋白质定量表明，在高雌激素、过度神经支配的状态下，大鼠子宫 NGF 基因表达和蛋白质水平增加（Krizsan-Agbas 等人，2003 年）。在向青春期前大鼠施用雌激素后获得一致的 NGF mRNA 发现（Chalar 等，2003）。 显然，雌激素诱导的子宫交感神经轴突耗竭是由于 NGF 退出（并且交感神经靶点密度与 NGF 水平严格相关）的假设是不正确的。同样，可以排除另一种交感神经原蛋白神经营养因子-3 (NT-3) 的减少可能解释交感神经耗竭的可能性，因为这种神经营养因子的水平在向成年 OVX 大鼠施用雌激素后 24 小时保持不变（Krizsan-Agbas 等人） ., 2003 年）。总之，这些结果表明交感神经促神经发生蛋白 NGF 和 NT-3 水平的降低不能解释雌激素在子宫中引起的去神经支配。 然而，必须注意的是，存在多种 NGF 同种型。虽然已知“成熟”的 13.5 kD 形式可促进生长，但 pro-NGF 对 NGF trkA 受体的亲和力低于对促退行性 p75 NTR的亲和力（见下文）。因此，虽然成熟的 NGF 促进交感神经元的存活和发芽，但已提出 pro-NGF 诱导细胞凋亡和交感神经轴突修剪（Bamji 等人，1998 年；Kaplan 等人，2000 年；Majdan 等人，2001 年；Al-Shawi等人，2008 年）。有趣的是，在怀孕的大鼠中，NGF 异构体之间存在不平衡，因此原始 NGF 与成熟 NGF 的比例增加（Lobos 等，2005)，提高了 proNGF 升高可能导致子宫交感神经耗竭的尚未经过检验的可能性。还值得注意的是，成熟的促轴突型 NGF 的子宫肌层表达，以及成熟与 pro-NGF 的比例，在产后增加，这可能有助于这一时期发生的大量交感神经再神经支配（Varol 等人） 。等人，2000；Brauer 等人，2000b；Lobos 等人，2005）。 虽然 NGF 的促神经发生作用的退出似乎无法解释子宫交感神经轴突的丧失，但有直接证据表明 p75 NTR的激活参与其中。神经营养蛋白，脑源性神经营养因子 (BDNF) 与 trkA 受体没有明显的相互作用，但会刺激 p75 NTR。检查 BDNF 蛋白和 mRNA 的研究表明，雌激素是子宫肌层 BDNF 合成的有效刺激物（Krizsan-Agbas 等，2003）。此外，使用共培养的功能研究表明，添加到培养基中的 BDNF 消除了通常由成年 OVX 大鼠的子宫肌层促进的 SCG 神经突生长。为了证明 BDNF 是由雌激素引发的子宫肌层合成的，使用了 BDNF 功能阻断抗体。雌激素治疗使子宫外植体相对不能诱导神经节发芽，但 BDNF 中和在很大程度上恢复了这种能力。图 5）。使用 BDNF 敲除小鼠的补充研究表明，在纯合子和杂合子敲除中 BDNF 合成的减少消除了雌激素减少向子宫外植体发芽的交感神经轴突的能力。这些研究被解释为表明雌激素影响啮齿动物子宫的神经发生特性，部分是通过调节 BDNF 的合成，BDNF 通过 p75 NTR对交感神经突产生排斥作用。这一结论得到了以下发现的支持：在缺乏功能性 p75 NTR受体的小鼠中，肌层交感神经支配未能经历正常的雌激素诱导的重塑（ Selfridge 等人，2010）。
图 5：不同培养条件下颈上神经节 (SCG) 外植体产生的神经突的定量分析。卵巢切除 (OVX) 大鼠的 SCG，在特定培养基中单独培养 (n=14)。SCG+MYO，OVX 大鼠的颈上神经节，用 OVX 大鼠的子宫肌层外植体培养 (n=20)。SCG+MYO-NGF，OVX 大鼠的颈上神经节，存在针对 NGF 的功能阻断抗体 (n=14)。SCG+MYO+BDNF，OVX 大鼠的颈上神经节，在 50ng/mL BDNF (n=20) 存在的情况下，用来自 OVX 大鼠的子宫肌层外植体培养。SCG+MYO+E 2，OVX 大鼠的颈上神经节，用 OVX 大鼠的子宫肌层外植体培养，培养基中加入 17β-雌二醇。SCG+MYO+ E 2+αBDNF，OVX 大鼠宫颈上神经节，与 OVX 大鼠子宫肌层外植体一起培养，培养基中加入 17β-雌二醇和 BDNF 功能阻断抗体（n=15）。1，P = 0.03 与 SCG。2，P = 0.006 与 SCG。3，P = 0.002 与 SCG+MYO。4，P = 0.042 与 SCG+MYO。5，P = 0.023 与 SCG+MYO+ E 2。改编自 Krizsan-Agbas 等人，2003 年。欧元。J.神经科学。18, 2760-2768。 4.2.2 子宫内膜和子宫内膜异位症中的神经营养因子神经营养素由人类子宫内膜原位合成。免疫组化研究表明，子宫内膜异位症女性子宫内膜的功能层包含异常神经支配，这与 NGF 免疫反应性的存在相关（Tokushige 等人，2006 年，2007 年；Al-Jefout 等人，2007 年；Bokor 等人。, 2009 年）。其他研究声称，患有子宫腺肌症和患有子宫腺肌症加子宫内膜异位症的女性都表现出未改变的子宫内膜神经支配以及相似的 NGF 和 NT-3 表达水平（Barcena de Arellano 等，2012）。最近的蛋白质组学研究表明，子宫内膜异位症病例活检中 NT-4/5 和 BDNF 的水平高于对照组，而神经生长因子水平相似。这些结果表明，NT-4/5 和 BDNF 水平的改变可能会刺激不同的神经纤维生长并导致与子宫内膜异位症相关的疼痛（Browne 等人，2012 年；Kobayashi 等人，2014 年）。神经营养因子也与异位子宫内膜病变的神经支配发展有关。NGF 和 NT-3 的高表达已在腹膜子宫内膜异位症病变（Anaf 等人，2002；Mechsner 等人，2007；Wang 等人，2009）和子宫内膜异位症（Borghese 等人，2010）。此外，患有子宫内膜异位症的女性的腹膜液中会出现 NGF 而不是 BDNF 的过度表达（Barcena de Arellano 等人，2011）。 4.2.3 交感神经中的神经营养因子受体除了神经营养因子可用性的变化，神经营养因子受体的表达或其调节也可能有助于神经元的可塑性（Cowen et al. 2002）。NGF 的神经营养作用通过两种细胞表面受体介导：高亲和力原肌球蛋白相关酪氨酸激酶受体 TrkA 和 75 kDa 低亲和力神经营养素受体 p75 NTR ( Skaper, 2012 )。NGF 或 NT3 与 TrkA 结合介导交感神经元存活和轴突生长（Kohn 等人，1999；Brennan 等人，1999）。p75 NTR另一方面，在交感神经元对神经营养因子的反应中，它在神经营养因子剥夺后诱导细胞凋亡或保护神经元免受细胞凋亡，这与环境相关（Miller 和 Kaplan，2001）。p75 NTR与受体 sortilin 一起介导 proNGF 的神经毒性作用（Nykjaer 等人，2004 年；Al-Shawi 等人，2008 年）。BDNF 通过 p75 NTR发出信号以介导神经元凋亡 ( Kohn et al., 1999 )。此外，BDNF 通过交感神经轴突上的 p75 NTR受体激活鞘磷脂酶并增加细胞内神经酰胺的水平，从而阻碍交感神经的生长（Krizsan-Agbas 等，2003）。 结合逆行追踪和定量测量胸腰椎交感神经链足月妊娠大鼠子宫投射神经元的荧光强度（光密度）显示，p75 NTR水平降低，而 TrkA 没有变化（Richeri 等，2005）。p75 NTR水平的降低会导致p75 NTR与 TrkA的比例失衡，这可能会对 TrkA 激活和/或 NGF 逆行转运产生不利影响。或者，考虑到 p75 NTR的减少可能有助于短期内缺乏 NGF 的交感神经元的存活（Zhou and Rush 1996），减少 p75 NTR可能代表对妊娠晚期缺乏 NGF 的子宫投射交感神经元的保护性反应。 青春期前大鼠的慢性雌激素治疗也影响子宫突出的交感神经元中的神经营养因子受体平衡（Richeri 等，2005）。事实上，雌激素治疗降低了 TrkA 水平而不影响 p75 NTR水平。由于 NGF 和 NT3 的促生长作用是由 TrkA 激活介导的，因此 TrkA 水平的降低可能有助于雌激素对子宫交感神经的抑制作用。此外，p75 NTR与 TrkA 比率的改变可能有利于 BDNF 的抑制作用（Krizsan-Agbas 等，2003）。 与投射子宫的交感神经元相比，青春期前慢性雌激素治疗不会引起SCG 神经元中TrkA 或 p75 NTR水平的显着变化（ Richeri 等，2005）。然而，对成年 OVX 大鼠 SCG 的研究 ( Hasan et al., 2005 ) 表明，急性雌激素给药可显着降低 TrkA 蛋白而不影响 p75 NTR表达。相反，雌激素的长期治疗不会改变成人 SCG 神经元中的神经元 TrkA 表达，但会降低 p75 NTRmRNA和蛋白表达明显。有趣的是，在急性雌激素给药后，ERα 转录物表达增加了 35%，尽管这并没有长期维持。这些发现被解释为表明雌激素可以影响交感神经元神经营养因子受体的表达以及 SCG 神经元中的 ERα。此外，急性雌激素后 TrkA 表达的降低被认为会暂时使神经元易发生退行性事件，而慢性雌激素给药导致的 p75 NTR表达降低可能对交感神经元的存活或轴突生长产生长期影响（Hasan 等，2005） . 4.2.4 传入感觉神经元中的神经营养因子受体未成熟大鼠长期暴露于雌激素会导致投射到子宫的背根神经节神经元中 TrkA 水平发生变化（Chalar 等人，2003 年）。在小直径神经元中，雌激素增加了 TrkA 标记的强度，而它降低了中型神经元的标记，这些神经元代表了供应子宫角上部的绝大多数 DRG 神经元。有趣的是，免疫荧光强度的降低在所有中等大小的子宫投射神经元中并不均匀，但仅限于一个亚群。这种差异可以通过雌激素受体表达的特定模式来解释（Papka et al. 2001) 以及与子宫中选定区域或组织（即血管、子宫内膜和子宫肌层）的不同相互作用。这些结果表明，雌激素可能通过改变神经元对神经营养因子的反应来影响子宫感觉神经支配的生理方面。 4.3 神经调节素Neurotrimin (Ntm) 是一种糖磷脂酰肌醇 (GPI) 锚定的细胞粘附分子，属于 IgLON 蛋白家族，还包括边缘系统相关蛋白、阿片类药物结合细胞粘附分子和千元 ( Salzer et al., 1996 )。Ntm 通过吸引和排斥机制调节神经元投射的发育，这些机制是细胞类型特异性的，由嗜同性和嗜异性相互作用介导。在背根神经节神经元中，Ntm 通过 Ntm 在膜平面上形成非共价同源二聚体促进神经突生长。相反，Ntm 通过异嗜性相互作用抑制交感神经元中的神经突生长，因为交感神经元不表达 Ntm（Rosen 等人，1992；Struyk 等人，1995）。2008年，克里桑-阿格巴斯和合著者发表了一项关于 Ntm 参与雌激素重塑子宫神经支配的详尽研究，证明这种细胞粘附分子在大鼠子宫肌层中表达并受雌激素的调节（Krizsan-Agbas 等人，2008 年）。 作者用 10μg/k 的 β-雌二醇苯甲酸酯治疗成年 OVX 大鼠，并使用微阵列和生物信息学方法发现介导神经可塑性的新候选物。发现 Ntm mRNA 在治疗后 6 小时在子宫肌层上调，并在 24 小时下降，这通过实时 RT-PCR 测定得到证实。在 OVX 大鼠的子宫肌层中，Ntm 免疫印迹显示两条不同的条带（58 和 65 kDa），它们可能代表糖基化同种型。Ntm 蛋白水平在雌激素处理后 6 小时和 24 小时逐渐增加，65-kDa 带在 6 小时时上调，两种亚型在 24 小时时升高。最后，免疫组织化学显示圆形和纵向层以及血管周围组织、管腔上皮和子宫内膜腺中都有 Ntm-ir。当雌激素水平低且交感神经轴突密度高时，肌层的 Ntm 染色低。相反，当交感神经密度处于最低点时，Ntm 染色在发情期显着增加。 为了确定改变的 Ntm 水平是否影响交感神经支配，交感神经元在肌层平滑肌细胞单层上共培养，这允许评估 Ntm 作为接触和分泌的信号剂。OVX 大鼠分离的平滑肌细胞表达 65kDa Ntm 同种型，用雌激素处理 24 小时可增加细胞 Ntm 蛋白水平。有趣的是，在肌层平滑肌培养的条件培养基中也检测到了 Ntm，并且雌激素显着增加了培养基中的量。这是相关的，因为 GPI 锚定和可溶性 Ntm 形式都对神经突生长产生类似的影响（Gil 等人，1998 年；Lodge 等人，2001 年））。在没有补充雌激素的肌层细胞培养物中，交感神经元会延伸出强健的神经轴，而在培养基中添加雌激素会显着减少神经突的生长。图 6）。为了评估 Ntm 是否介导这种效应，使用 RNAi 下调其合成。在低雌激素条件下，Ntm 敲低对神经突的生长没有影响。然而，在雌激素处理的条件下，既没有观察到 Ntm 蛋白的增加，也没有观察到交感神经突起生长的减少。总的来说，这些结果表明雌激素直接作用于肌层平滑肌细胞以增加 Ntm 合成和分泌，并支持 Ntm 有助于由雌激素引起的交感性肌层神经变性的假设。
图 6：雌激素减少平滑肌-神经元共培养中的神经突生长。子宫肌层平滑肌细胞生长为单层，交感神经元接种在肌肉细胞上并生长 3 天。平滑肌细胞对 α-平滑肌肌动蛋白 (Cy2) 进行免疫染色，对神经元进行外周蛋白 (Cy3) 免疫染色。A：低放大率图像（左）显示交感神经元将神经突延伸到平滑肌细胞。方框插入对应于右侧描绘的区域。这张放大倍数更高的图像显示交感神经突分支并与培养的平滑肌细胞发生末端接触。比例尺 = 100 μm。B：交感神经元与平滑肌共培养3天，外周蛋白染色。在缺乏雌激素的培养物中，神经元形成了许多神经突（左）。在 3 × 10 -8的存在下M 17β-雌二醇，神经突生长大大减少（右）。比例尺 = 200 μm。改编自 Krizsan-Agbas 等人，2008 年。J.神经科学。水库。第 86 页，第 3086-3095 页。 4.4 信号素和神经纤维蛋白信号素是一个大的、系统发育保守的蛋白质家族，包括分泌的、跨膜的和膜锚定的指导蛋白（Raper，2000；Kumanogoh 和 Kikutani，2010）。这些分子通过由神经纤维蛋白 (NRP) 和丛蛋白家族成员组成的受体复合物结合并发出信号（Chen 等人，1998 年；Grunwald 和 Klein，2002 年）。信号素最初被认为是令人厌恶的指导线索，在发育过程中对神经系统的模式很重要（Kolodkin 1998 , Raper, 2000 ; Paterkamp, 2012）。一些信号素在产后和成年生活中被重复使用，当它们调节神经元可塑性和再生的各个方面时（Pasterkamp 和 Verhaagen，2001；Pasterkamp 和 Giger，2009）。研究表明，信号素参与调节生理和病理条件下自主神经的可塑性（Brauer 和 Richeri，2013 年）。 2004 年，Marzioni 和合著者报告说，未怀孕的人类子宫肌层对分泌的信号素 3A (Sema3A) 表现出低水平的免疫反应性。在妊娠中期和足月期间，Sema3A 免疫染色显着增加，因此与子宫神经的退化有关。此外，这项研究表明，非妊娠子宫中存在的一些神经纤维对 NRP1 和 Plexin-A1 呈阳性，从而使这些神经可能对 Sema3A 的神经排斥作用产生反应（Marzioni 等，2004）。 2011 年，第一个证据表明信号素 3F (Sema3F) 表达的模式和动力学与雌激素诱导的子宫交感神经退化呈正相关（Richeri 等人，2011 年）。Sema3F 是脊椎动物 3 类分泌信号素的成员，已被证明对交感神经具有驱避作用（Fassold 等人，2009 年；Ieda 和 Fukuda，2009 年；Fassold 和 Straub，2010 年））。RT-PCR 测定表明，在对照和雌激素治疗的青春期前大鼠的子宫中都存在编码 Sema3F 的 mRNA，根据定量实时 RT-PCR，雌激素治疗使 Sema3F 基因表达增加了 5 倍。原位杂交表明，在对照组中，Sema3F mRNA 几乎不明显，主要局限于外肌层隔室。雌激素治疗后，在分离肌层平滑肌束和周围肌层内主要血管的肥大结缔组织中检测到 Sema3F 的表达增加。图 7a、c）。在结缔组织中，Sema3F mRNA 在成纤维细胞中选择性表达（图 7b) 和浸润的嗜酸性白细胞 (图 7d, e）。在子宫内膜基质中，在雌激素处理的动物中观察到一种微妙但明显的诱导，并且标记的细胞被识别为嗜酸性白细胞。
图 7：原位杂交（假色）显示 Sema3F mRNA 在产后发育的第 10、15、20 和 25 天用四剂 10 μg β-雌二醇 17-环戊丙酸治疗的青春期前大鼠的子宫角横截面中的定位，并在28 天。（ a ）围绕肌层束（星号）的肥大结缔组织（箭头）中的 Sema3F 杂交信号。（b）图a中标记的区域的更高放大倍数，现在显示用苏木精和伊红染色的杂交切片。在成纤维细胞样细胞 (FCs) 和肠系膜细胞 (MCs) 的细胞质中观察到强烈的标记。(c) 说明与肌层内主要血管 (bv) 周围的结缔组织相关的 Sema3F 信号。箭头指向强烈标记的细胞。图 d 显示了与图 c 相同的字段，现在用天狼星红染色（嗜酸性白细胞特异性，箭头）。在 e 中，高倍放大图像显示 Sema3F 转录物的存在与两个嗜酸性粒细胞白细胞的细胞质重叠。改编自 Richeri 等人，2011 年。自动。神经科学。164、43-50。 Sema3F 对神经的排斥是由存在于交感神经轴突末端表面的神经纤毛蛋白 2 (NRP2) 和丛蛋白受体介导的 ( Fassold et al., 2009）。在子宫中，免疫组织化学显示在慢性雌激素治疗结束时存在精细的 NRP2-ir 神经分布，而在青春期前对照中不存在染色。NRP2-ir 纤维分布在肌层区室中，主要位于显示 Sema3F 转录物的结缔组织区域。同时标记显示 NRP2-ir 神经不显示 TH-ir。这表明雌激素下调子宫交感神经中 TH 的表达，从而使它们无法通过免疫组织化学证实。据报道，退化的交感神经是 NRP2 阳性，但在受类风湿性关节炎影响的滑膜组织中缺乏 TH-ir ( Fassold et al., 2009）。因此，在雌激素诱导的变性后期，当 TH 不再存在时，NRP2 可能在子宫交感神经中富集。尽管本质上是相关的，但这些结果表明 Sema3F 可能有助于雌激素对子宫神经支配的负调节。 4.5 底物结合信号除了可扩散的信号外，轴突生长和寻路还利用了与底物结合的线索。这些信号在神经系统的发育过程中起着至关重要的作用，在产后和成年生活中，它们以依赖于环境的方式促进或抑制再生和可塑性（Myers et al., 2011 ; Alberti et al., 2014）。组织切片培养方法（冷冻培养）已被广泛用于评估与靶组织正在进行的神经突生长促进和生长抑制因子合成无关的底物结合信号的贡献（Crutcher，1993）。使用这种方法，分析了底物结合信号对雌激素对子宫交感神经重塑的贡献（Richeri 等人，2010 年）。 4.5.1 子宫肌层使用成人对照 OVX 的肌层组织切片的冷冻培养实验表明，这种底物支持新生儿和成人神经节外植体的神经突生长。图 8）。有趣的是，在肌层的纵向切片中，神经突遵循纵向切片肌肉细胞主轴的方向，并且在横向切片的平滑肌上表现出有限的生长。神经突生长的模式和程度不受迁移的神经节非神经元细胞数量减少的影响。无花果。8a、b）。这些研 在用雌激素治疗的供体大鼠的肌层切片上，新生和成年 OVX 神经节供体的神经突生长明显减少。无花果。8c, e）。这些结果表明雌激素改变了肌层底物的特性，因此它不太支持交感神经突的生长。仍然未知的是，除了交感神经之外的子宫轴突群是否能接受肌层底物结合线索，以及底物结合线索在多大程度上影响它们的生长。
图 8：荧光素标记的冷冻培养物的代表性图像显示在新生儿 (ac) 和成人 (d, e) 交感神经颈上神经节外植体 (G) 在未固定组织切片上培养 3 天后神经突生长和非神经元细胞迁移的模式用载体（a，b）或3次皮下注射50μgβ-雌二醇17-环戊丙酸（c，d）处理的成年卵巢切除大鼠的纵向肌层。在 b 中，显示了迁移的非神经元细胞数量的减少（丝裂霉素-C 处理）对神经突生长的模式和程度的影响。请注意，在雌激素化的子宫肌层（c，e）的切片上，新生儿和成人神经节的神经突生长明显减少。改编自 Richeri 等人，2010 年。细胞组织研究。340、287–301. 在子宫肌层中，雌激素引起单个肌肉细胞周围胶原原纤维的剧烈重新定向，这种变化可能会对子宫肌层底物支持神经突生长的能力产生负面影响（Martínez 等人，2009 年；Richeri 等人，2010 年））。其他对交感神经轴突具有抑制作用的 ECM 信号也可能参与其中。例如，硫酸软骨素蛋白聚糖最近已被证明可预防心脏缺血再灌注损伤后的交感神经再神经支配（Gardner 和 Habecker，2013）。还不清楚其他雌激素调节的抑制信号，如细胞粘附分子、跨膜信号和锚定到 ECM 的可扩散信号是否仍然存在于冷冻的子宫肌层组织切片中，以及这些信号是否可能导致子宫肌层底物的能力减弱。支持体外交感 神经突 生长. 4.5.2 子宫内膜卵巢切除大鼠的子宫内膜冷冻组织支持新生 SCG 神经元的广泛神经突生长（Richeri 等人，2010 年）。这是令人惊讶的，因为在大鼠中，子宫内膜基本上没有交感神经。这表明子宫内膜底物的促生长作用被活组织合成的抑制信号覆盖。最近的研究表明，子宫内膜异位症腹膜病变会产生 Sema3F ( Mechsner, 2014 )，并且认为该信号可能导致在这些病变中观察到的交感神经和感觉神经之间的不平衡 ( Arnold et al., 2012)）。来自用雌激素处理的大鼠供体的子宫内膜组织切片的神经突生长明显减少。然而，这种减少仅限于子宫内膜基质，而许多交感神经纤维仍然与子宫内膜腺体相关。这些观察结果表明，虽然通常神经支配很差，但雌激素化的子宫内膜基质会增强对交感神经的排斥。 4.6 骨形态发生蛋白 4虽然我们现在对控制子宫轴突重塑的分子机制有了详细的了解，但慢性雌激素消耗阴道神经支配的过程在很大程度上仍然难以捉摸。似乎有助于雌激素诱导的 CGRP-ir 传入阴道纤维消耗的一个因素是骨形态发生蛋白 4 (BMP4)，它是细胞因子和形态发生素 TGFβ 超家族的成员。虽然 BMP 在神经系统发育中极为重要，但它们作为成人神经系统神经支配的调节剂却很少受到关注。巴塔赫吉等人。(2013)发现 BMP4 在低雌激素条件下在成年 OVX 大鼠阴道平滑肌中表达，但在雌激素存在下基因表达和蛋白质水平均显着降低。投射到阴道和其他地方的 DRG 小直径神经元表达 BMP 受体，这表明它们可能是 BMP4 作用的目标。在培养物中，BMP4 促进了感觉轴突的生长，而抗体中和或 BMP4 的抑制减少了阴道平滑肌细胞上的神经突生长，这与这些细胞产生的神经突一致。虽然向共培养物中添加雌激素会减少轴突形成，但通过添加 BMP4 蛋白可以克服这一问题。巴塔赫吉等人。因此假设雌激素可能会减少阴道感觉神经支配，部分是通过减少合成的组织 BMP4 的量。为了测试这个，在体内表达 BMP4 在 CMV 启动子的控制下，该启动子缺乏雌激素反应元件，因此不受雌激素水平变化的影响。结果发现，在全身性雌激素给药后，只有用 BMP4 构建体成功转导的组织区域（如绿色荧光蛋白标记所显示）显示出正常水平的感觉神经支配，而所有其他区域均已耗尽。交感神经支配密度似乎不受 BMP4 转导的影响。这些发现表明，BMP4 在雌激素存在的情况下在调节阴道感觉耗竭方面发挥着重要作用，并且对它影响的神经元群具有选择性。
图 9：示意图描绘了目标衍生分子信号对供应子宫肌层的交感神经和感觉神经的不同影响。在低雌激素水平下（下图），子宫内同时存在交感神经和感觉神经，可能由神经营养因子和允许的底物支持。当雌激素水平高时（上图），感觉神经在很大程度上保留下来，而交感神经则经历退化事件。虽然 NGF 和 NT3 水平保持不变，但 Ntm、BDNF 和 Sema3F 水平的增加会引起交感神经的退化，而不会影响（甚至可能稳定）感觉神经。此外，底物许可的减少会影响雌激素化的子宫肌层支持交感神经生长的能力。 总结与结论子宫的神经支配是非常动态的，并且在怀孕期间显示出相当大的可塑性以及对全身雌激素水平变化的反应。目前的证据表明，子宫的靶组织在调节这种可塑性方面发挥着重要作用，雌激素和妊娠都将子宫转变为不适合交感神经的环境。 在雌激素的情况下，这种恶劣的环境不是神经营养因子剥夺的结果，因为子宫内的促神经营养因子如 NGF 和 NT3 的水平保持不变。相比之下，雌激素会增加蛋白质的产生，并对交感神经产生排斥作用。迄今为止，BDNF、Neurotrimin、Semaphorin 3F、底物结合信号和可能的 pro-NGF 似乎有助于雌激素诱导的子宫神经支配重塑。为什么会涉及这种明显的分子信号冗余以及它们的串扰的本质是什么，以微调这种可塑性，这仍然很有趣。 这种冗余的一个原因可能是不同的因素在退化和再生过程中的不同时间发挥作用。例如，底物结合信号可能在交感神经和其他轴突的初始模式中很重要（Richeri 等人，2010 年）。暴露于雌激素似乎会改变子宫 ECM 的特性，进而影响交感神经向内生长。在成年 OVX 大鼠慢性雌激素暴露后以及在青春期过渡期间，胶原原纤维排列发生变化（Martínez 和 Brauer，未发表）。底物变化也可能通过影响体内可扩散分子的分布和/或可及性来影响其他轴突相互作用蛋白的呈现主要与组织和ECM成分结合，并且可以通过保留促进退化的蛋白质来维持交感神经排斥。Neurotrimin 和 BDNF 在雌激素治疗后表现出交错上调。Ntm mRNA 水平在成年 OVX 大鼠服用雌激素后 6 小时达到峰值（Krizsan-Agbas 等人，2008 年），而 BDNF mRNA 在 24 小时内保持升高（Krizsan-Agbas 等人，2003 年）。这种不同的表达时间过程表明，Ntm 可能参与神经变性的起始，而 BDNF 可能维持这一过程。最后，Sema3F 受体 NRP2 在退化的交感神经中表达，不再表达酪氨酸羟化酶，这表明该信号可能在神经退化的最后阶段起作用。Richeri 等人，2011 年）。 多种分子信号通路的募集也可能有助于赋予雌激素作用的选择性。在高雌激素水平下，Ntm、BDNF 和 Sema3F 可能协同作用以诱导交感神经的退化，而其他神经群，如感觉神经，则保持保留。Ntm 通过异嗜性相互作用排斥交感神经轴突，因为交感神经元不表达 Ntm。然而，感觉神经元确实合成了 Ntm，因此目标衍生的 Ntm 可以通过同源性相互作用促进感觉纤维的生长（Gil 等，1998）。因此，Ntm 可能代表了一种在子宫中发生交感神经纤维选择性耗竭的方式。 信号素 3F 和 3C 排斥交感神经，而信号素 3A 主要排斥感觉神经纤维。事实上，信号素的差异表达有助于确定外周组织中的感觉和交感神经密度。Sema3F 和 3C 在类风湿性关节炎患者的滑膜组织中表达（Miller 等人，2004；Fassold 等人，2009）。同样，Sema3F 似乎有助于减少子宫内膜异位症病变中的交感神经（Mechsner，2014 年），从而导致有利于感觉神经的失衡，进而导致炎症持续存在并增加疼痛症状（Arnold 等人，2012 年）。 除了靶点衍生分子信号水平的改变外，子宫投射神经元中存在的受体补体可能参与神经可塑性的调节。妊娠和雌激素引起交感神经元中神经营养因子受体 TrkA 和 p75 NTR的相对平衡发生改变（ Richeri 等人，2005 年；Hasan 等人，2005 年）。类似地，TrkA 水平的改变响应于供应子宫的 DRG 感觉神经元中的雌激素而发生（Chalar 等人，2003 年）。TrkA 和 p75 NTR水平的不平衡可能会影响神经元对 NGF 和 NT3 的促神经发生作用的接受性，同时有利于 BDNF 的抑制作用（Krizsan-Agbas 等，2003) 和亲 NGF。有趣的是，Sema3F 可以拮抗交感神经元中 NGF 刺激的 TrkA 信号传导（Atwal 等，2003）。此外，p75 NTR是交感神经元对 Sema3F 的生长锥塌陷反应所必需的；p75 NTR必须与神经营养因子结合才能参与 Sema3 介导的崩溃 ( Naska et al., 2010 )。这可能是相关的，因为雌激素增加了子宫突出的交感神经元中 p75 NTR的表达（ Richeri 等人，2005 年）。 总的来说，40 多年来对子宫神经支配的研究在提供对调节靶器官神经支配密度的复杂多因素过程的理解方面具有显着的指导意义。目前尚不清楚这些过程延伸到女性生殖道以外的组织的程度；然而，至少在某些情况下，存在非常相似的机制，例如 BDNF-p75 NTR介导的梗塞后心肌交感神经耗竭 ( Lorentz et al., 2013)）。同样，虽然我们知道，女性生殖道的其他区域，如卵巢、阴道和外生殖器也经历了显着的重塑；机制和结果似乎各不相同。显然，需要进行额外的研究，这最终将增加我们对周围神经重塑的生物学过程的了解，但也可能导致发现与各种女性生殖道疾病相关的分子机制和有希望的治疗靶点。 参考文献：
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