Macrophage to Myocyte Mitochondrial Transfer in the Myometrium: A Novel Mechanism for the Initiation of Labor
这项研究揭示了 M1 型巨噬细胞通过隧道纳米管将线粒体转移至子宫肌层肌细胞，从而通过上调 20α-HSD 来促进 ATP 产生并触发孕酮撤退，进而启动分娩。
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分娩是自然界中最复杂的生理事件之一，是身体从静止稳定状态转向强有力、协调性运动的时刻。为了让子宫收缩并将婴儿排出，构成其壁的平滑肌细胞必须“苏醒”，改变其化学性质，并产生巨大的能量。科学家早已知道免疫系统在这一转变中发挥着作用，但免疫细胞与肌肉细胞之间是如何进行交流的，一直是一个谜。特别是，研究人员一直试图理解身体是如何在血液中孕酮水平在整个怀孕期间保持高水平的情况下，设法停止孕酮对子宫的镇静作用，而这是启动分娩的必要步骤。答案隐藏在两种截然不同的细胞之间一场微观的对话中。
多伦多卢嫩费尔德-塔南鲍姆研究所（Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute）的一个研究小组发现，免疫细胞与子宫肌肉细胞之间存在一种直接的物理联系，从而触发了这一过程。他们发现，被称为巨噬细胞的特定免疫细胞会伸出细长的、管状的桥梁来接触肌肉细胞。通过这些桥梁，免疫细胞将它们自己的“发电厂”——线粒体，移交给肌肉细胞。这种转移并非随机发生；它是一条单行道，只有一种特定的炎症性免疫细胞（即M1型巨噬细胞）会将线粒体交给肌肉细胞。肌肉细胞转而利用这些新获得的能量在局部分解孕酮，从而有效地关闭了让子宫保持静止的“刹车”，允许分娩开始。
研究人员首先在实验室培养皿中将人类肌肉细胞和免疫细胞共同培养。他们利用高倍显微镜观察了这些细胞在数小时内的相互作用。他们观察到，炎症性免疫细胞向外延伸，并与肌肉细胞形成了长而细的连接。这些被称为“隧道纳米管”的连接就像微观桥梁，允许细胞共享其内部物质。团队看到，免疫细胞正积极地将它们的线粒体通过这些桥梁传输到肌肉细胞中。至关重要的是，这仅发生在炎症型免疫细胞身上；另一种有助于减轻炎症的免疫细胞则不会形成这些桥梁或发送任何“发电厂”。这种转移是严格单向的，即从免疫细胞移动到肌肉细胞，绝不会反向移动。
为了理解这种能量转移究竟产生了什么作用，科学家们测量了肌肉细胞内部的化学变化。他们发现，当肌肉细胞接收到来自免疫细胞的线粒体时，其能量水平显著上升。这种能量的涌入引发了一场连锁反应：肌肉细胞开始产生一种能够分解孕酮的酶。这解释了怀孕科学中一个长期存在的谜题。尽管母亲的血液中充满了孕酮，但子宫内的肌肉细胞可以在局部破坏它，从而使肌肉变得活跃。研究表明，这一过程还改变了细胞内孕酮受体的行为，使其从抑制分娩的状态转变为促进分娩的状态。肌肉细胞也开始产生更多有助于它们粘合在一起并同步收缩的蛋白质。
研究人员并未止步于实验室培养皿；他们想看看这在活体中是否也会发生。他们使用了一种特殊的实验小鼠，其细胞中的线粒体会发出绿光，从而可以对其进行追踪。他们将带有发光特性的免疫细胞提取出来，注射到不具备该发光特性的怀孕小鼠体内。随着怀孕进程的推进，他们观察到免疫细胞进入子宫并转化为炎症类型。就在小鼠即将分娩前，研究人员看到了发光的线粒体出现在子宫肌肉细胞内。这证实了免疫细胞确实渗透进了子宫，改变了它们的行为，并在分娩开始前将它们的“发电厂”移交给肌肉细胞。
研究还测试了这一过程的脆弱程度。当研究人员使用一种常见的药物阻断免疫细胞产生能量的能力时，微观桥梁的形成停止了，线粒体也不再被转移。这证明了该过程需要主动的能量支持才能运作。研究结果表明，身体使用一种精确且定时的方法，通过免疫细胞与肌肉细胞进行物理连接，以传递启动分娩所需的能量。这一发现为研究为何某些妊娠会过早结束提供了一个新视角，即如果这种连接发生得过早，可能会引发早产。通过了解这些细胞究竟如何连接和共享能量，科学家最终可能找到控制这一过程的方法，为预防早产提供新的希望。
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