子宫肌肉收缩的分子生物学：肌肉的基本功能单位是肌原纤维，由肌凝蛋白（或称肌球蛋白，Mosin）和肌动蛋白（或称肌纤蛋白，Actin）所组成，两者相对活动即形成肌肉的收缩，是谓肌肉收缩的滑行学说。此外还有一种重要的调节蛋白称调钙素（Calmodulin），肌肉在静止状态时，调钙素阻碍肌凝蛋白与肌动蛋白之间的联结。当神经冲动传导到肌肉时，细胞内肌质网的膜蛋白发生构型改变，对钙离子（Ca++）通透性大大增加，贮存在肌质网内的Ca++大量释出；当胞浆内Ca++浓度升高至一定程度即与调钙素结合，使调钙素自身发生构型变化，与无活性的肌凝蛋白轻链激酶结合形成有活性的复合物。通过ATP水解，促使肌凝蛋白轻链磷酸化，引起肌凝蛋白与肌动蛋白的结合，两者之间发生相对活动即表现出肌肉收缩现象。
神经冲动停止，肌质网膜蛋白对Ca++通透性降低，胞浆中的Ca++通过肌质网的Ca泵（具ATP酶ATPase，adenosinetriphosphatase活性的蛋白质）输回肌质网贮存；当Ca++浓度恢复到收缩前时，调钙素与肌凝蛋白轻链激酶分离。另有一种磷酸酶将肌凝蛋白轻链上的磷酸根分开，使肌凝蛋白轻链去磷酸化；而肌凝蛋白轻链激酶本身在依赖cAMP的蛋白激酶作用下磷酸化，明显降低了对调钙素的亲和力，从而平滑肌又恢复到松弛状态。
除Ca++与调钙素外，在细胞水平上调节肌凝蛋白轻链激酶功能的还有cAMP。cAMP一面促使前者激酶本身磷酸化抑制其活性，一方面又促进肌质网膜蛋白磷酸化，加强与Ca++的结合和贮存，以降低胞浆Ca++浓度。通过兴奋β-肾上腺素能受体，活化腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP含量提高，故肾上腺素能神经参与平滑肌松弛的机制。
平滑肌的收缩与松弛之间的平衡，主要取决于有活性的肌凝蛋白轻链激酶的水平，此酶的活性是由细胞内Ca++浓度所决定的。
ATP经ATP酶水解释出磷酸及能量，是肌凝蛋白磷酸化及所需能量的直接来源。ATP酶需要镁离子（Mg++）的活化，因而Mg++可通过活化ATP酶而消耗ATP，使子宫肌松弛。当Mg++达到1.6～3mmol/L（3.2～6mEq/L），子宫肌层基础张力显著下降，收缩振幅及频率明显减少。
前列腺素（PGs）在平滑肌收缩中也占重要位置，它作为Ca++载体，以增加Ca++通过肌细胞膜的返流量及促使肌质网库存Ca++的释出，提高细胞内Ca++浓度。PGs还可抑制腺苷酸环化酶，阻断cAMP形成，从而肌质网膜蛋白磷酸化下降，减少与Ca++结合，最后导致胞浆Ca++增加，触发肌原纤维的收缩。
前列腺素（PGs）的周期性改变：PGs与一般内分泌腺的激素不同，它不是由某个专一的内分泌腺所合成，并贮藏在库存中需要时释放，通过血循环作用于靶器官；它在机体需要时通过神经或激素影响，在局部释出前体花生四烯酸，即时合成、释放并发挥作用。因此是一种局部激素。只有PGI2，不像其他PGs在肺中很快代谢。它可作为一种循环激素起作用。
子宫的PGs主要来源于内膜，子宫内膜细胞中的溶酶体受各种刺激而释出磷脂酶A2（PLA2），通过PLA2的催化作用，与细胞膜上磷脂相结合的花生四烯酸被游离出来。作为合成PGs的前体，启动了PGs的生物合成，主要是PGF2α的形成。近年有人报道，在月经周期中内膜内的PGF浓度与子宫静脉血中17β-雌二醇（E2）浓度的对数值呈线性相关，而PGE在月经周期中的浓度基本恒定。从实验得知E2能促进细胞内溶酶体的形成，尤其在孕酮（P）作用的协同下，内膜间质细胞内有大量溶酶体发育。由于PLA2在溶酶体内的积聚，一旦溶酶体退化，PLA2释放，就有更多花生四烯酸游离而促使PGs的合成。
人类子宫内膜中PGs含量，在增生早期PGF2α及PGE2值接近，随着月经周期进展，两者含量渐渐增多，及至排卵后PGF2α值持续升高，月经期达峰值，为增生早期的6倍，明显大于PGE2值，因此PGF2α是黄体期及月经期内膜最主要的PGs。
PGs合成虽然在内膜，可是PGs受体主要在肌细胞。体外实验提示：PGs对人体子宫肌的作用与PGs剂量有关，并随月经周期的时间而不同。PGE2使子宫肌松弛，而PGF2α促使肌肉收缩，振幅增大，频率增多，在月经前期这一作用更为显著。在体试验，给予正常非孕妇女静注或宫腔注入PGF2α，可引起下腹部轻度痉挛性疼痛。应用一根特氟隆制的、带有微型压力传感器的导管，经子宫颈放入宫腔，通过测宫腔内压力变化以记录子宫肌层的收缩，可见子宫肌基本张力（静态压力）增大，宫腔压力增高，收缩频率增多。
PGs对子宫内膜血管亦有重要影响，PGF2α可引起子宫内膜螺旋动脉收缩而导致内膜月经期改变，最后内膜剥脱和排出；而PGE2却起血管扩张作用。PGI2是一强有力的血小板聚集抑制剂和血管扩张剂，提示它可涉及子宫血液动力学的调控，并能控制妊娠子宫肌条的自律性收缩，降低PGF2α诱导的肌紧张度。血栓烷（TXA2）主要来自血小板，有较强的子宫收缩作用，月经期间TXA2含量极高，以加强子宫收缩，防止月经过多。因此，月经期PGF2α与PGE2、PGI2、TXA2的平衡决定了月经量的多少和痛经的严重程度。
痛经与前列腺素（PGs）的关系：应用微型压力传感器测量痛经病人的子宫腔内压，同时测定局部子宫血流量，发现有4项主要异常：①子宫肌层静止状态时，宫腔基础压力＞1.33～6.67kPa（＞15～50mmHg），而正常情况＜1.33kPa；②子宫收缩时宫腔压力升高，＞16～20kPa（＞120～150mmHg）；③收缩频率增多，10min内＞5次；④收缩不协调，节律紊乱，并导致子宫血流量减少和缺O2而致病人剧痛。收缩间隙血流量增加，疼痛减轻。给病人静注250mgβ2受体兴奋剂-间羟舒喘宁（间羟叔丁肾上腺素），子宫收缩消失，局部血流显著改善，疼痛完全缓解。由此可见，原发性痛经的共同特点是子宫肌层活性过强，由于过度收缩引起子宫局部缺血。
