干细胞治疗宫腔内膜粘连相关分子信号通路的研究进展

马国慧 黄艳红

1.陕西中医药大学第一临床医学院中西医临床医学系，陕西咸阳 712046；

2.西安国际医学中心医院生殖内分泌科，陕西西安 710100

宫腔粘连（intrauterine adhesion，IUA），又称Asheman 综合征，其发生与子宫内膜的创伤、感染、激素、遗传和先天子宫畸形等因素相关，导致宫腔部分或完全粘连。临床表现包括月经不调、闭经、不孕、胚胎植入困难，一些妊娠成功的IUA 患者甚至会出现胎盘粘连、胎盘植入、早产、复发性流产和胎盘发育异常等症状，也存在无症状的宫腔粘连[1-2]。所有这些临床症状都严重影响育龄妇女的月经状况和生育需求，导致不孕不育率逐年增长。目前国内的主要治疗方案是宫腔镜下粘连分离术及激素治疗，但此方法复发率高且妊娠率低。又因为IUA 的具体发病机制仍不清楚，目前国内外许多治疗方法均不尽如人意。所以近几年干细胞治疗IUA 成为一个新兴的研究方向，并取得了一定的成绩。本综述对目前已经发现的干细胞治疗IUA 的分子机制进行了总结，并讨论了干细胞治疗I UA 的前景。

1 IUA 发生发展的研究进展

子宫内膜纤维化和子宫内膜再生障碍是IUA 形成的关键。有研究表明，上皮间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）是IUA 的一个可能致病因素，该过程与子宫内膜基底层损伤进展为子宫内膜纤维化后的上皮细胞再生障碍相关[3-4]。ΔNp63α 通过DUSP4/GSK-3β/SNAI1 途径可驱动子宫内膜上皮细胞（endometrial epithelial cells，EECs）向上皮-间质转化，从而促进子宫内膜纤维化[5]。研究发现，转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β1 能够促使子宫内膜上皮细胞转化为肌成纤维细胞，从而诱导子宫内膜纤维化[6-7]。研究表明，TGF-β1 在IUA 动物模型和人类子宫内膜样本中均升高，并可能通过Smad3 信号传导增强IUA 纤维化[8]。综合以上研究，只有更加明确IUA 的发病机制，才能对疾病进程进行更准确的治疗。

2 干细胞治疗IUA 的相关研究

干细胞最初是未分化的细胞，没有明显的形态学特征，具有广泛的分化潜能及自我更新再生能力。研究表明，利用间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）治疗IUA 能够修复受损的子宫内膜损伤及减少子宫内膜纤维化等现象[9]。研究发现，干细胞在治疗IUA 主要表现为其旁分泌作用促使IUA 病灶部位的新生血管重塑，显著地抑制炎症反应。人脐带间充质干细胞[10]、脂肪间充质干细胞衍生的外泌体[11]及人羊膜上皮细胞[12]都被证实了，能够有效治疗IUA 的大鼠，并且研究中均未发现干细胞的不良反应。目前，大量的研究致力于挖掘干细胞在治疗IUA 过程中的相关分子机制，为了更好地开发干细胞疗法在IUA 中的治疗前景。接下来，将从干细胞及其衍生的外泌体在IUA 治疗中的相关信号通路及机制进行阐述。

2.1 抑制DUSP4/GSK-3β/SnaI1 信号

破坏上皮稳态的常见表型是EMT，即上皮细胞的表型改变且失去极性，继而获得间质表型和活动性[13]。ΔNp63α 是上皮细胞中p63 的主要形式[14]。在子宫内膜上皮细胞中，ΔNp63α 可以使具有促进EMT功能基因的转录水平提高，在IUA 患者中，ΔNp63α会诱导SNAI1 信号的激活，同时诱导EMT 促进分子DUSP4 的表达，从而下调子宫内膜中SNAI1 的抑制剂GSK-3β 的表达水平[15]。同时，研究报道，在IUA 患者宫腔内注射自体骨髓干细胞能够减少了ΔNp63α+谱系，恢复子宫内膜对性激素的响应，减轻子宫内膜纤维化，从而获得了成功妊娠，并最终分娩了足月婴儿[16]。碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）被认为能够逆转ΔNp63α 的高表达激活的DUSP4/GSK3β/SnaI1 通路的信号转导，促使子宫内膜的功能得以重建，因此自体骨髓干细胞可能通过逆转ΔNp63α 的高表达造成的DUSP4/ GSK-3β/Snal1 信号通路的信号转导，从而有效治疗IUA。

2.2 TGF-β1/Smad 信号通路治疗IUA

TGF-β1/Smad 途径被证明在诱导各种器官纤维化的分子网络中起主导作用[17]。TGF-β1 在诱导和促进间充质细胞分化和增殖、分泌细胞外基质相关成分方面起着关键作用，是启动和终止TGF-β1/Smad 信号通路下游组织修复的主要细胞因子。TGF-β1 通过与其受体结合，激活Smad 途径，将外环境中的信号传递到细胞中，然而在不受控制的纤维化反应的组织中，TGF-β1 的表达会出现明显上调。

骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）衍生的外泌体（exosome，Exo）能够抑制局部抗炎作用，可逆转EMT[18]。Liu 等[19]发现，Exo可能通过阻断TGF-β1/Smad 信号通路并促进IUA的子宫内膜修复。此外，脐带来源的间充质干细胞（umbilical cord-derived MSCs，UC-MSCs）可以通过减少IUA 大鼠模型中纤维化标志物α-SMA 和TGF-β的表达，来修复子宫内膜的损伤[20]。以上研究表明，抑制TGF-β1/Smad 信号通路是治疗IUA 潜在的靶点。

2.3 Akt-ERK 信号通路

子宫内膜间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MenSCs）是一种非侵入性获得的、符合伦理要求的自体干细胞来源，其在血管生成、血管生成、增殖和迁移等方面发挥重要作用[21]。研究发现，在小鼠子宫内膜损伤模型中，MenSCs 移植促进血管形成显著高于对照组，表明MenSCs 可以在子宫内膜修复期间促进受损子宫内膜的血管重建和血管生成[22]。Zhang 等[23]发现MenSCs-CM 可以促进人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）的血管生成，这一观察部分可以解释为MenSCs-CM 对细胞增殖、凋亡和细胞迁移的影响。Akt 和ERK 的激活在Men-SCs-CM 诱导的血管生成中至关重要，同时，Men SCs-CM 诱导的血管生成可被Akt-ERK 抑制剂逆转。MenSCs-CM 通过激活HUVECs 中的Akt-ERK 通路，诱导eNOS、VEGFA、VEGFR1、VEGFR2 和Tie2 的过表达，促进细胞增殖、迁移和血管生成[24]，这说明激活Akt-ERK 信号通路能够诱导血管生成以治疗IUA。

2.4 炎症抑制

由于MSCs 的免疫原性低，仅表达低水平的MHCⅠ类分子，而且不表达MHCⅡ类或刺激分子，被广泛用于临床治疗[25]。研究认为，IUA 伴随着炎症反应和炎症因子的激活。在MSC 的急性炎症旁分泌效应中，炎症细胞因子的一个亚群是白细胞介素（interleukin,IL）-1ra。IL-1ra 以IL-1 依赖的方式抑制辅助性T 淋巴细胞系统的细胞因子刺激，以及巨噬细胞中炎症细胞因子肿瘤坏死因子-α 的产生[26]。MSC 可以抑制B和T 细胞的增殖，并进一步阻止T 细胞增殖和分化为促炎性TH1 和TH17 辅助性T 细胞[27]。此外，MSC 可以促进T 细胞分化为耐受的Treg 细胞，并可以通过分泌趋化因子调节单核细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞的作用，如IGF-1、TGF-b、bFGF、HGF、IL-6、SDF-1、M-CSF、VEGF、PIGF 和MCP-1[28-29]。人脐带来源的MSC 与单核细胞和巨噬细胞共培养时，HLA-DR/DP/DQ 和CD86 的表达减少，单核细胞和巨噬细胞的吞噬作用和抗原呈递能力降低[26]。这表明，与普通干细胞比较，人脐带来源的MSC 可以减少异基因移植引起免疫排斥的机会。从脐带来源的间充质干细胞提取的外来体可以抑制CD8+T 细胞和Th1 细胞，减少促炎细胞因子IFN-g 和肿瘤坏死因子-α 的分泌，诱导调节T 细胞，同时加速IL-10 的合成分泌[30]。

树突状细胞（dendritic cell，DC）是抗原呈递细胞，可以诱导T 细胞产生免疫反应。MSC 可以通过调节HLA-DR、CD40、OX40L、CD80 和CD83 的表达以及上调PD-L1 的表达来抑制树突状细胞的成熟，从而降低其激活T 细胞的能力[31-32]。此外，当DC 与MSC共培养时，CD1c+DC 分泌的促炎细胞因子减少，浆细胞样DC 分泌的抗炎细胞因子IL-10 增加。此外，研究表明，脂肪来源的MSC 衍生的Exo 可以抑制IL-6，并增加抗炎细胞因子IL-10 和TGFb 的表达[33]。以上研究表明，干细胞用于IUA 治疗中的免疫调节发挥着重要作用，能够有效抑制炎症因子的表达。

2.5 非编码RNA

Exo 携带的生物分子中，非编码RNA（miRNA）在调节基因表达中具有重要作用。miRNA 是一类长度为21～25 nt 的，高度保守的内源性小分子非编码单链RNA，通过与其靶mRNA 分子中的互补序列结合而下调该mRNA 编码蛋白的表达水平[34]。Tan 等[35]发现，骨髓间充质干细胞分泌的外泌体可在体外促进细胞增殖和迁移，修复受损的子宫内膜，其中的miR-29a能够减少α-SMA，胶原蛋白I，SMAD2 和SMAD3，是干细胞修复IUA 子宫内膜抗纤维化的重要性原因。骨髓间充质干细胞分泌的Exo 中的miR-340 转移增加了子宫内膜基质细胞，并且能够抑制TGF-β1 和α-SMA 的表达，以防止子宫内膜纤维化[36]。

3 讨论

IUA 患者人数不断增多，带给育龄妇女和家庭严重的心理负担。考虑到子宫内膜在生殖和母体健康中的重要作用，故维持子宫内膜正常的生理结构、消除缺陷并在损伤后的恢复是极其重要的，但是目前临床上的手术及药物治疗无法从根本上治疗疾病。目前对于IUA 发生的具体分子机制研究尚不清楚，越来越多的研究者致力于挖掘IUA 的发生发展机制。干细胞是一类具备增殖及分化潜能的细胞群体，并且其容易获得，伦理争议少，具有自我免疫调节等功能，在再生医学中的研究越来越深入，同时也被应用于IUA的治疗中，临床用于治疗的干细胞主要来自骨髓、子宫内膜、经血和脐血等。但是，该治疗技术尚处于初步研究阶段，有很多问题需要考虑，诸如干细胞种类的选择、移植的部位及方式、移植后的干细胞的存活率及分化比例等，仍需要大量研究去解决。明确IUA 的发病机制及干细胞作用的具体机制，才能有效地克服这些问题，才能实现干细胞用于IUA 患者的临床治疗。