胚胎植入—子宫内膜容受性是关键

徐慧颖，李娜，张云山

（天津市中心妇产科医院，天津 300100）

1978年7月世界第一例试管婴儿Louise Brown诞生至今，试管婴儿技术经历近四十年，已取得突飞猛进的发展。但是，其临床妊娠率只维持在30%～40%左右。这其中影响其成功率的一个关键因素就是胚胎反复植入失败（repeated implantation failure，RIF）。子宫内膜容受性降低是胚胎RIF的主要原因。

一、胚胎植入过程

胚胎植入是一个连续动态过程。在此过程中，子宫内环境会发生一系列改变。这些变化均为胚胎植入提供良好的环境［1］。胚胎植入过程分三个阶段［2，3］：（1）定位（apposition），即漂浮的囊胚和具有容受性的子宫内膜发起对话，囊胚透明带溶解消失，随后以其内细胞团所在的滋养层细胞接触子宫内膜；（2）黏附（adhesion），即囊胚滋养层细胞黏附到子宫内膜上皮细胞的胞饮突。囊胚产生层粘连蛋白（laminin）与子宫内膜上的受体蛋白结合，促使囊胚黏附到子宫内膜。此过程中，胚胎与子宫内膜之间的交流主要依靠特殊的配体－受体间的相互作用（主要是整合素）来完成；（3）侵入（invasion），即囊胚黏附之后，合体滋养层细胞分泌蛋白水解酶消化其接触的内膜组织，滋养层细胞穿透基膜侵入基质到达子宫血管旁，从而使胚胎和母体之间建立血液联系。此过程还需要不同的金属蛋白酶（MMPs，如MMP9、MMP2等）参与。

囊胚植入过程中，蜕膜组织发出信号促使囊胚进一步发育［4］。子宫源性信号物质如降钙素（calcitonin）、胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP-1）以及溶血磷脂酸（LPA）等可维持胚胎发育速度并使其与子宫内膜的发育保持同步化［5］。

胚胎完全植入内膜组织内是在妊娠第9天末，这时侵入的缺口封闭。缺口愈合过程中有多种细胞因子参与，如白介素-6（IL-6）、白介素-8（IL-8）、白血病抑制因子（LIF）和肿瘤坏死因子α（TNFα）等［6］，它们能够将免疫细胞募集到蜕膜部位。同时，自然杀伤细胞（NK）和树突状细胞（DC）在胚胎植入过程中也起重要作用。人类和小鼠模型研究显示，在胚胎植入部位有大量免疫细胞聚集，其中65%～75%是子宫特异性自然杀伤细胞（uNK），10%～20%是抗原提呈细胞（APC），如巨噬细胞和树突状细胞［7］。这些细胞会在局部产生一系列抗炎细胞因子，并且能够分泌促进组织重建及血管再生所需酶类［8］。同时，巨噬细胞还可以在妊娠过程中的各个阶段清除滋养细胞凋亡后残存的碎片。此外，蜕膜组织中的巨噬细胞和树突状细胞能够在母体－胎盘接触部位起到关键性作用［9］。

二、胚胎RIF原因

胚胎RIF是指在经过多次体外受精－胚胎移植（IVF-ET）治疗后，移植胚胎不能着床。但是，对于移植周期数及在这些移植周期中移植胚胎的总数并没有统一标准。因此，不同生殖中心采用的RIF定义并不相同。有学者建议将RIF定义为：至少连续三个IVF治疗周期胚胎植入失败，且每一周期中有一或两个高质量胚胎［10］。

胚胎RIF原因包括胚胎发育潜能异常、子宫内膜容受性降低以及胚胎和子宫内膜同步化异常［11］。染色体异常是胚胎发育异常的主要因素。胚胎染色体异常率随着母体年龄增大而升高，且不育夫妇中胚胎异常率的发生明显高于正常夫妇。子宫内膜容受性在胚胎植入过程中起主导作用，是胚胎反复植入失败最主要的原因。

三、子宫内膜容受性

1．概念：子宫内膜容受性是指子宫内膜对囊胚的接受能力。1986年，Psychoyos［12］在小鼠模型中首次开展子宫内膜容受性研究，之后子宫内膜容受性在胚胎植入过程中的重要性也在其他动物中得到证实。研究表明，在人类和啮齿类动物中，只有在短暂的特定时期内子宫内膜才允许胚胎着床，这一特定时期称为“着床窗口期”，在人类相当于月经周期第20～24天或排卵后6～8d［2］。在这个时期，卵巢分泌的雌激素及孕激素促使子宫内膜细胞增殖、分化，并且还会分泌一些影响滋养层细胞发育的分子［13］。在此之后，子宫内膜不再接受胚胎植入。因此，胚胎准确及时到达子宫内膜是其成功着床的关键。

2．子宫内膜容受性的调节机制：子宫内膜容受性的建立机制极其复杂，此过程需要卵巢性激素、子宫内膜局部分子以及胚胎及其分泌的胚胎性因子等参与。

卵巢分泌的雌激素和孕激素在子宫内膜容受性形成方面发挥重要作用。在胚胎植入过程中，孕激素不仅能促使子宫内膜基质发生蜕膜化，而且能调节子宫内膜容受性相关因子表达［14］。排卵前足够的雌激素刺激和排卵后孕激素对内膜的持续影响是子宫内膜容受性建立的必要条件。在着床窗口期，雌、孕激素分泌达到高峰，此时期正是子宫内膜容受性最好的时期。此外，子宫内膜上雌激素受体和孕激素受体的比例也影响宫内膜容受性，当子宫内膜雌激素受体数量降低时，即使卵巢分泌的雌、孕激素水平正常，也会导致子宫内膜容受性形成缺陷。

在着床窗口期，成纤维细胞样的子宫内膜基质细胞转变成大而圆的蜕膜细胞［15］，子宫内膜上皮细胞顶端出现胞饮突［16］。同时，子宫内膜在雌、孕激素调节下产生许多容受性相关因子，包括细胞因子、生长因子和粘附分子等，这些均在胚胎成功着床过程中起关键作用。

细胞因子通过与细胞表面受体结合，在母体－胚胎间起到信号转导作用。参与调节子宫内膜功能的细胞因子主要有 LIF、IL-6和IL-1等。LIF是IL-6家族成员，是影响子宫内膜容受性最关键的细胞因子之一［17］，主要影响子宫内膜接受囊胚植入的能力。1994年，Stewart等［18］首次证实了LIF在胚胎植入过程中的重要性，该研究结果表明，LIF缺乏时胚胎移植成功率相对于补充LIF后明显低下。一般认为，IL-1在启动胚胎着床过程中具有重要作用。

粘附分子的功能主要是介导细胞与细胞间的粘附、细胞与细胞外基质的粘附以及信号转导等。现已证明其中的整合素和选择素等在子宫内膜上的表达有高度的时间和组织特异性，能够调节子宫内膜的结构和粘附能力，并促进子宫内膜对囊胚的接受性。这些因子比例失调会引起胚胎着床失败。在胚胎植入前期，人囊胚分泌的整合素增加，此阶段中整合素对于囊胚分裂和发育以及粘附到子宫内膜上皮表面起到重要作用［5］。

四、子宫内膜容受性临床评估

目前，临床上评估子宫内膜容受性的方法主要有：

1．阴道B超：子宫内膜在卵巢激素作用下发生周期性变化，这种变化在超声上主要用子宫内膜厚度、体积、形态及回声强弱性等参数来评估。临床上最常用的是测量子宫内膜厚度和观察子宫内膜形态。目前认为，当子宫内膜厚度在10～14mm、形态为三线型时，子宫内膜容受性好，对胚胎种植的接受力强，胚胎着床成功率高。

2．血液中雌、孕激素水平测定：一般认为，血液中雌激素和孕激素水平共同达到高峰时，子宫内膜的容受性最好。

3．子宫内膜活检组织学分期：1950年，Noyes等描述了排卵后子宫内膜的时相变化，这一研究当时被认为是评估子宫内膜分化和成熟程度的“金标准”，临床上一般选择月经周期第21～23天的子宫内膜。然而，此项技术在评估子宫内膜容受性和不育原因方面的临床价值具有一定的局限性。此外，该技术是一种侵入性检查方法，会对内膜造成一定创伤，因此目前临床上应用较少［19］。

五、子宫内膜容受性生物标记物研究新进展

随着内膜因素在RIF中的作用越来越受到重视，对子宫容受性有诊断潜力的生物标记物的研究也日益增多。主要有以下几个方面：

1．着床窗口期表达的整合蛋白。

2．内膜基因组学：目前已被证实与RIF密切相关的基因有14个。

3．蛋白组学：对蛋白质进行极微量的定量检测。2009年，Domínguez等［20］在同一月经周期尿LH峰后的第2天和第7天（月经周期的第16天和第21天）收集8名育龄妇女的子宫内膜组织进行活检，并运用Cydye荧光差异凝胶电泳法（DIGE）提取和标记蛋白质，最后采用双向凝胶电泳法进行分离。结果显示，在着床窗口期人子宫内膜存在不同蛋白组学的表达，其中膜联蛋白A2（annexinA2）和stathmin 1蛋白（也称原癌基因蛋白18）表达增加，表明此两种蛋白质对子宫内膜容受性具有一定作用。

4．胚胎移植时抽吸内膜分泌物：基因组和蛋白组学的临床局限性在于：第一，胚胎种植期间不能进行活检；第二，无法确定与种植相关的蛋白；第三，无法观察到胚胎种植前子宫内膜情况。因此，2009年，Boomsma等［21］对210名进行体外受精（IVF）的育龄妇女在胚胎移植时抽吸内膜分泌物，对其中的17种因子进行分析，胚胎移植后收集每日尿液样本并测定其HCG浓度，采用多变量逻辑回归分析方法分析数据。结果表明单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和干扰素诱导蛋白-10（IP-10）水平与胚胎植入关系密切，IL-1β和TNF-α与临床妊娠关系密切。监测子宫内膜分泌的细胞因子为研究子宫内膜在人类胚胎植入过程中的作用提供了一种新型、无创方法。

5．子宫内膜容受性芯片：子宫内膜容受性芯片是依据人类子宫内膜容受性转录组学标记基因而定制的芯片，通过比较检测样本的基因谱，从而可以评价子宫内膜容受性。该芯片在临床上最重要的贡献在于其能够客观诊断移植窗口期，从而产生了“个体化胚胎移植”这一新的理念。同时，该方法具有准确性高、稳定性好等特点，相对常规组织学检查具有明显优势，具有广阔应用前景［22］。

六、改善子宫内膜容受性方法

RIF主要是由子宫内膜对胚胎的接受力降低所致。因此，临床上改善子宫内膜容受性就显得极其重要。

对于子宫内膜过薄的患者可以用药物适当增加其内膜厚度。子宫内膜器质性病变可以通过手术等去除。目前，主要研究的是在孕前对子宫内膜进行搔刮后子宫内膜容受性的变化。早在1907年，Loeb等［23］就通过研究发现，在孕前对豚鼠的子宫内膜进行搔刮有利于蜕膜的形成。这是因为损伤介导的炎症反应有助于内膜充分发育从而支持胚胎着床。此外，据Raziel等［24］报道，对多次移植失败患者进行子宫内膜活检，与未接受治疗的患者相比，其临床妊娠率分别为30%和12%，植入率分别为11%和4%。也有研究发现对反复植入失败妇女进行宫腔镜治疗后的IVF周期中其临床妊娠率得到大幅度提高。

此外，有研究表明宫腔灌注有助于改善子宫内膜容受性。2011年Gleicher等［25］报道，对雌激素和血管扩张药物治疗抵抗的4名子宫内膜过薄患者，宫腔灌注粒细胞集落刺激因子（GCS-F）后患者的子宫内膜厚度增加到7mm以上，之后4名患者均移植胚胎并成功妊娠。子宫内膜厚度可在灌注GCS-F后的48h内增加到适合胚胎植入的厚度。对于目前大部分雌激素治疗抵抗的子宫内膜过薄患者，宫腔灌注GCS-F是一种有效方法。2011年，Mansour等［26］对302名不孕女性进行了一项随机对照试验，实验组移植前宫腔内灌注500UHCG，对照组不给予HCG，结果显示实验组胚胎植入率和妊娠率显著高于对照组（分别为75%vs．60%和41．6%vs．29．5%），表明移植前宫腔内灌注 HCG可提高植入率和妊娠率。研究表明，HCG可以显著增强子宫内膜营养蛋白（trophinin）表达，进而使植入前胚胎绒毛顶端细胞与子宫内膜上皮细胞之间的粘附更加牢固，使胚胎植入过程能够顺利进行［27］；HCG可诱导子宫内膜上皮细胞产生更多的前列腺素E2（PGE2）［28］，而PGE2具有促进子宫内膜细胞增殖、分化和增强血管渗透性的作用，从而促进子宫内膜重塑化进程以及早期胚胎的粘附过程［29］；HCG还具有延迟子宫内膜蜕膜化进程、延长子宫内膜种植窗等功能，从而有助于提高胚胎的种植率和妊娠率［30］。

以上资料说明，诊断性刮宫、宫腔镜检查以及宫腔灌注［31］等在一定程度上可以改善子宫内膜容受性。

七、小结

胚胎植入失败是目前辅助生殖技术面临的严峻考验，直接影响IVF-ET成功率，而子宫内膜容受性又是影响胚胎成功着床最关键的因素。因此，探讨子宫内膜容受性形成机制、分析其相关影响因素以及深入研究各因素之间的相互作用，仍然是目前研究人员的工作重点。随着一些新型的对子宫内膜容受性有诊断潜力的标记物的发现，研究者应该共同合作以确认最有效的诊断标记物，并重新理解内膜在种植中的作用以及进一步研究新的更有效的治疗方法。相信，在对子宫内膜容受性相关内容有全面掌握之后，胚胎反复植入失败这一问题在临床上一定能够得以解决。

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