间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的研究进展▲

张思雯 王厚梅 邢明月 肖子文

(1 贵州医科大学临床医学研究生院,贵州省贵阳市 550004;2 贵州医科大学附属医院妇产科,贵州省贵阳市 550004)

【提要】 宫腔粘连是多种病因引起子宫内膜基底层损伤而导致的子宫腔或宫颈管粘连,病理学表现为子宫内膜纤维化,可导致患者月经改变及不孕。目前临床上治疗宫腔粘连的主要方法为宫腔粘连分解术,但该治疗方案对于中重度宫腔粘连患者的治疗效果欠佳,亟须寻找一种有效的新型治疗方法。间充质干细胞可促进子宫内膜再生修复,在治疗宫腔粘连中具有重要意义,但间充质干细胞存在存活力低及种植失败率高等局限性,容易导致宫腔粘连复发。近年来,随着间充质干细胞治疗方案的不断优化,初步发现间充质干细胞联合雌激素应用或可更有效地增加子宫内膜厚度、促进月经恢复正常、提高胚胎着床率及妊娠率,具有重要的临床意义。本文对间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制,以及间充质干细胞与雌激素的相互作用机制的研究进展进行综述,旨在为宫腔粘连的临床治疗提供新的思路。

宫腔粘连是指由多种病因引起的子宫内膜基底层损伤而导致的子宫腔或宫颈管粘连,病理学表现为子宫内膜纤维化。宫腔粘连主要诱因包括流产、反复宫腔操作、子宫肌瘤切除术和感染等,常见的临床表现为月经量减少、盆腔炎、复发性流产、不孕及胎盘异常等[1-2]。宫腔镜下宫腔粘连分解术及术后联用生物屏障防止粘连复发,或联合口服雌激素类药物促进子宫内膜生长,是目前临床上治疗宫腔粘连的常用方案[3-4]。然而,中重度宫腔粘连患者术后的复发率极高[5],反复循环的“宫腔镜-观察-宫腔镜”治疗模式给患者带来巨大的经济与身心压力,严重影响患者的生活质量。间充质干细胞具有自我更新和分化为多种细胞类型的能力,其来源丰富,主要包括脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cell,UCMSC)、脂肪组织源性基质细胞(adipose tissue-derived stromal cell,ADSC)、骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)、人羊膜间充质干细胞、胎盘间充质干细胞等。研究发现,间充质干细胞具有促进损伤组织修复的功能,其作用机制可能包括细胞分化、旁分泌以及合成外泌体等[6]。目前,间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连在多种动物实验研究以及临床研究中被证实具有良好的治疗效果[2,7-13],但其具体的作用机制尚不明确。本文对各类间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制,以及间充质干细胞与雌激素的相互作用机制的研究进展进行综述,旨在为宫腔粘连的临床治疗提供新的思路。

1 间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制

1.1 UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制 UCMSC作为一类较为原始的干细胞,具有易获取、取材无创、免疫反应低等优点,且其取材不涉及伦理问题,目前被广泛应用于临床再生治疗相关领域的研究中。研究发现,UCMSC对宫腔粘连模型大鼠的子宫内膜具有一定的修复作用,而UCMSC联合雌激素能更好地降低子宫内膜的纤维化程度,提示UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连具有一定的疗效[11]。目前关于UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的作用机制尚不清晰。Ebrahim等[10]的研究发现,UCMSC联用雌激素可以增加宫腔粘连大鼠的子宫内膜厚度(子宫内膜 ≥7 mm)及子宫内膜腺体数,其作用机制可能为,雌激素可增加子宫内膜组织中炎性因子白细胞介素(interleukin,IL)-1、IL-6及转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β、胶原蛋白1、β肌动蛋白纤维化标志物的表达,而UCMSC通过外泌体能明显降低子宫内膜组织中炎症因子和纤维化标志物水平以及上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和抗纤维化标志物Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)的表达。Salamonsen等[14]发现,UCMSC来源的外泌体可能可以下调子宫内膜的炎性反应,为雌激素发挥生物效应提供适宜的微环境。上述研究结果表明,UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连可以减少子宫内膜纤维化,增加子宫内膜局部血流,进而促进子宫内膜修复。此外,Zhang等[13]将胶原支架/UCMSC移植到16名难治性宫腔粘连并发不孕女性的宫腔中,术后给予雌激素治疗,结果显示患者的子宫内膜厚度和子宫内膜微血管密度增加,子宫内膜组织中增殖标志物Ki-67、雌激素受体α(estrogen receptor α,ERα)和黄体酮受体的表达均上调,其中4名宫腔粘连患者经治疗后成功妊娠,说明UCMSC联合雌激素治疗可恢复宫腔粘连患者的子宫内膜功能,改善妊娠结局,提高妊娠率。除临床研究及动物实验研究外,目前已有学者通过体外细胞实验探讨UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的作用机制。如Shi等[15]采用不同浓度的雌激素联合UCMSC处理子宫内膜上皮样细胞,结果显示雌激素浓度达1×10-6mol/L时,可促进UCMSC分化为子宫内膜上皮样细胞,提示UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的作用原理可能是雌激素促进UCMSC分化为子宫内膜上皮样细胞,从而达到修复子宫内膜的目的。综上所述,UCMSC联合雌激素治疗宫腔粘连具有良好的效果,其作用机制可能是UCMSC通过免疫调节、血管增殖、降低子宫内膜纤维化程度以及上调性激素受体来改善宫腔粘连的子宫内膜微环境,使雌激素能更有效地增加子宫内膜厚度和子宫内膜腺体数,并且在适量浓度的雌激素影响下,UCMSC可分化为子宫内膜上皮样细胞,进而有效修复宫腔粘连子宫内膜,改善子宫内膜容受性,提高临床妊娠率,这为治疗子宫内膜损伤提供了新的理论依据。

1.2 ADSC联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制 ADSC的细胞表型与BMSC相似,都具有分化为多谱系的潜力,但ADSC的增殖速度更快,且具有易获取的优势[16],因此备受研究者的青睐。Kilic等[8]将ADSC移植到宫腔粘连模型大鼠的宫腔和腹腔中,发现宫腔粘连大鼠的子宫内膜纤维化及炎症评分均明显降低,且VEGF、Ki-67以及增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表达均显著升高,当联用雌激素治疗后,宫腔粘连大鼠的子宫内膜纤维化及炎症评分更低,血管增殖评分更高,Ki-67及PCNA表达升高,表明ADSC联合雌激素治疗能更有效地降低子宫内膜纤维化程度,促进血管内皮细胞增殖,并抑制大鼠子宫内膜的局部炎性反应,从而促进子宫内膜修复。此外,有研究发现,相较于单纯使用雌激素或间充质干细胞治疗,采用ADSC移植+雌激素治疗宫腔粘连大鼠模型能更好地减轻大鼠子宫内膜淋巴细胞浸润及纤维化,同时上调VEGF和胰岛素样因子(insulin-like growth factor,IGF)的表达[2],说明ADSC联合雌激素可以更有效地减轻子宫内膜的炎症反应及纤维化程度,并通过促进血管生长来发挥修复子宫内膜的作用。除动物实验研究外,不少学者开展了有关ADSC移植联合雌激素治疗宫腔粘连的临床效果研究。如Lee等[17]对6例常规治疗失败的重度宫腔粘连患者实施自体ADSC移植+雌激素治疗,治疗期间患者均未出现不良反应,治疗后患者子宫内膜厚度均显著增加,其中2例闭经患者恢复月经,3例患者月经量增加,临床效果显著。可见,ADSC联合雌激素治疗宫腔粘连的效果主要表现为降低宫腔炎症反应和子宫内膜纤维化程度,促进子宫内膜血管增生和子宫内膜细胞增殖,其机制可能是ADSC与雌激素共同参与VEGF及IGF形成的相关通路并发挥协同作用,从而更有效地修复宫腔粘连患者的子宫内膜。

1.3 BMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制 BMSC具有来源丰富、功能多样化、增殖速度快等优势,同时还具有良好的迁移能力,并且其免疫排斥反应弱,但需经有创操作才能获取。研究发现,BMSC联合雌激素具有良好的组织修复效果,在骨质疏松症、脊髓损伤等疾病的治疗中发挥着重要作用[18]。Wang等[19]的研究结果显示,与宫腔粘连模型组大鼠相比,采用经尾静脉或子宫内注射BMSC的治疗组大鼠子宫内膜的腺体数量显著增加,纤维化面积减少,雌激素受体表达上调,此时加用生理剂量的雌激素可能更有利于子宫内膜的修复,表明BMSC联合雌激素治疗宫腔粘连大鼠可以促进子宫内膜的修复,这或许可为宫腔粘连的临床治疗提供新的思路。为进一步探究BMSC联合雌激素治疗宫腔粘连的作用机制,Yuan等[20]将BMSC移植到宫腔粘连模型新西兰兔的宫腔中,结果显示兔子的子宫内膜腺体数量增加,纤维化面积减少,而BMSC移植与雌激素联合使用后,兔子的子宫内膜纤维化的改善效果更为显著,且兔子子宫内膜组织中的上皮细胞标志物细胞角蛋白7表达明显上调,而上皮间质转化标志物N-钙粘蛋白、纤维化标志物波形蛋白和锌指转录因子1的表达则下调,表明BMSC联合雌激素治疗宫腔粘连可能通过促进子宫内膜上皮细胞再生以及抑制宫腔粘连的子宫内膜纤维化而发挥作用。Nagori等[7]报告了1例重度宫腔粘连患者在多次宫腔镜下宫腔粘连分解术失败后,接受自身骨髓干细胞移植并联合口服戊酸雌二醇治疗,治疗1个月后发现子宫内膜厚度明显增加,经体外受精-胚胎移植术后成功妊娠。另外,有研究报告,6例重度宫腔粘连患者接受自身骨髓干细胞移植联合口服雌激素治疗后,其中5例患者月经恢复[9]。上述研究结果均表明,BMSC联合雌激素能更有效地促进宫腔粘连患者子宫内膜增殖及功能恢复,改善妊娠结局。

1.4 子宫内膜间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的效果及作用机制 来自子宫内膜的子宫内膜间充质干细胞(endometrial mesenchymal stem cell,enMSC)与其他干细胞一样,具有体外高增殖性、低免疫性、易获取、无创、无伦理限制等优点。Zheng等[21]将从正常人的子宫内膜提取到的enMSC进行体外培养,并在培养基中添加雌激素和生长因子,结果发现enMSC可分化为子宫内膜上皮细胞及子宫内膜基质细胞,提示enMSC联合雌激素可促进子宫内膜修复。此外,该研究从重度宫腔粘连患者的子宫内膜中分离enMSC,在进行enMSC体外培养时发现,与正常enMSC相比,重度宫腔粘连患者的enMSC扩增效率显著下降,干细胞标志物中八聚体结合转录因子4、分化抗原146、上皮细胞黏附因子/分化抗原326及血小板-内皮细胞黏附因子/分化抗原31的表达明显下调,表明重度宫腔粘连患者的enMSC受损且自我更新能力下降;为验证enMSC体内移植的效果,研究团队将正常人子宫内膜的enMSC移植至非肥胖/糖尿病/严重联合免疫缺陷小鼠腋窝皮下组织中,并联合雌激素和孕激素治疗,结果发现小鼠腋窝皮下组织中有子宫内膜相关分子细胞角蛋白和性激素受体等的表达;体内和体外实验研究均表明,enMSC移植联合雌激素治疗具有修复子宫内膜功能的潜力,并且异体移植的安全性高[21]。Ma等[22]采用enMSC宫内移植联合口服雌激素治疗12例宫腔粘连不孕女性患者,2个月经周期后,患者月经量均较治疗前增加,子宫内膜厚度明显增厚至(7.5±0.6)mm,患者均具备胚胎移植的子宫内膜条件,其中5例患者成功妊娠。Tan等[23]报告7例重度宫腔粘连患者接受体外培养良好的自体enMSC宫内移植并联合口服戊酸雌二醇治疗的研究,结果显示5例患者子宫内膜形态恢复正常且子宫内膜厚度显著增加(子宫内膜厚度≥7 mm),其中3例患者成功妊娠。综上,在雌激素刺激下,enMSC更易发挥自身组织特性,直接分化为子宫内膜细胞,可改善子宫粘连患者的子宫内膜容受性,提高胚胎移植率。

1.5 其他间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连的效果 一项临床荟萃分析结果显示,多种间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连在改善子宫内膜厚度、月经时间及妊娠结局方面均具有较好的治疗效果,且安全性较高[24]。目前也有不同来源的间充质干细胞治疗宫腔粘连的相关研究,如胎盘间充质干细胞[25]、羊膜间充质干细胞[12]等。间充质干细胞联合雌激素可明显改善宫腔粘连患者的子宫内膜炎症反应、纤维化程度、子宫内膜腺体数、子宫内膜厚度、子宫内膜容受性及妊娠结局,并且效果优于单独使用间充质干细胞[8,20],推测间充质干细胞与雌激素可能存在相互作用的内在机制,使得两者联合使用治疗宫腔粘连的疗效更为显著。

2 间充质干细胞与雌激素相互作用机制

雌激素是女性主要的性激素之一,可以直接促进子宫内膜的增殖及修复,并且在血管生成、调节炎症因子等方面发挥作用[26]。间充质干细胞具有减少组织纤维化、刺激血管生成、促进子宫内膜上皮分化和增殖等作用,在修复子宫内膜缺损、损伤、粘连等过程中起到重要作用[27]。鉴于间充质干细胞与雌激素联合应用在子宫内膜修复治疗中具有较好的疗效,近年来有学者开始探索间充质干细胞与雌激素之间的相互作用,初步发现雌激素具有促进间充质干细胞增殖生长、抑制其凋亡、增强其迁移能力、诱导其分化为子宫内膜上皮细胞以及增加子宫内膜血管生成等作用[28-32],而雌激素联合间充质干细胞发挥子宫内膜修复作用的具体机制可能与间充质干细胞刺激子宫内膜雌激素受体表达有关,进而增强雌激素效应[33-34],雌激素受体可以直接调节间充质干细胞的存活、分化等[29,35-37]。

雌激素可能具有维持间充质干细胞生长活力的作用,从而使间充质干细胞在治疗宫腔粘连子宫内膜损伤时发挥作用的时间延长。已有研究发现,雌激素可促进间充质干细胞增生,有效改善间充质干细胞的功能和活性,且雌激素对间充质干细胞增殖的促进作用随时间的延长而增强[36]。此外,Chen等[28]在过氧化氢诱导间充质干细胞凋亡的实验中添加雌激素,结果显示间充质干细胞的凋亡率明显下降,说明雌激素可能具有促进间充质干细胞增殖及抑制间充质干细胞凋亡的作用。Cha等[38]提出雌激素可通过ERα参与间充质干细胞粒酶活性和端粒酶催化亚基的激活而促进间充质干细胞的增殖,并认为这可能与17-雌二醇对线粒体死亡途径和Jun N-末端激酶通路的抑制有关[28],也可能与雌激素上调抗凋亡基因蛋白B细胞淋巴瘤XL和B细胞淋巴瘤2的表达水平进而发挥BMSC抗凋亡作用有关[39]。

雌激素可能通过增强间充质干细胞的迁移能力来提升间充质干细胞对宫腔粘连的治疗效果,使其对宫腔粘连的修复效果更佳。有学者对宫腔粘连大鼠行UCMSC宫内移植,结果显示大部分UCMSC能够迁移至大鼠子宫损伤基质处生长并发挥修复作用[40]。Yuan等[20]发现移植的BMSC在宫腔粘连模型大鼠子宫腔内表现出较强的迁移性,并发挥修复子宫内膜基底层的作用。在一项体外实验中,研究团队在移植了BMSC的子宫内膜基质细胞培养液中添加雌激素,结果显示BMSC的迁移能力增强,且基因测序提示BMSC联合雌激素可显著增加基质细胞衍生因子(stromal cell-derived factor,SDF)-1α mRNA的表达,表明雌激素可增强BMSC向子宫内膜基质迁移的能力[31]。孙欣慰等[30]发现,17β-雌二醇可通过上调SDF受体趋化因子受体(chemokine receptor,CXCR)的表达来提高SDF-1的反应性,增强BMSC定向迁移的能力,从而提高BMSC治疗的效果。上述研究表明,一定浓度的雌激素可能通过增加SDF-1及其受体CXCR的表达来增强BMSC的迁移能力,使迁移至组织损伤区域的BMSC数量增多,从而提高BMSC对损伤组织的修复效果。此外,不少研究证实了雌激素在体内、体外条件下均可诱导间充质干细胞向子宫内膜细胞分化,明显增加子宫内膜细胞数,改善子宫内膜的厚度及形态[20,32,35]。因此,我们推测雌激素可能通过不同机制来增强间充质干细胞的迁移能力,进而增强间充质干细胞对宫腔粘连的治疗效果。

最新研究表明,子宫内膜血管生成在宫腔粘连修复机制中扮演着重要角色,雌激素对正常子宫内膜血管的生成具有周期性的调节作用[26]。有研究证实,间充质干细胞移植治疗具有促进血管生成的作用[41-42],且雌激素在间充质干细胞诱导的血管生成中发挥正向作用[42-43]。体内外实验研究的蛋白质组学分析结果显示,在心脏损伤模型大鼠体内,雌激素可增强间充质干细胞介导的血管生成作用,协同促进损伤组织的修复[44]。此外,间充质干细胞可促进雌激素受体表达[33-34],从而增加雌激素的反应性,更有利于提高子宫内膜容受性和胚胎植入率。

综上所述,雌激素可以增强间充质干细胞的增殖及迁移能力并抑制其凋亡,二者协同可促进损伤组织的血管生成,在宫腔粘连的修复治疗中发挥重要作用,为宫腔粘连尤其是中、重度宫腔粘连的临床治疗提供了新的理论依据和治疗思路。

3 小 结

宫腔粘连的治疗目标是预防疾病发生,减少发病率,改善临床症状,尽量恢复宫腔正常形态以及提高患者的妊娠成功率。由于目前中、重度宫腔粘连患者的临床治疗效果有限,患者复发率高、妊娠率低,因此探索新的宫腔粘连治疗策略具有重要意义。间充质干细胞移植在子宫内膜损伤组织修复中发挥着重要作用,但其存在移植后存活率低的不足,雌激素能为间充质干细胞提供适合的微环境,促进其发挥作用,故间充质干细胞联合雌激素治疗宫腔粘连具有较好的临床应用前景,可为临床治疗宫腔粘连提供新思路。但目前将其应用于宫腔粘连的临床治疗中仍存在一些问题,如间充质干细胞与雌激素最佳联用剂量、最佳使用时间尚不明确,学界对两者联用方式的安全途径也尚未达成一致,最佳治疗方案仍需继续探究。此外,加入生物屏障如在间充质干细胞与雌激素联用的基础上再加入生物支架、间充质干细胞联合富血小板血浆治疗宫腔粘连能否获得更佳疗效值得进一步研究。