機(jī)械刺激對(duì)小鼠子宮內(nèi)膜組織形態(tài)及ICAM-1的影響

羅國(guó)群，馬文敏，陳孟循，葉泉英，趙 軍，朱 莉

(1.佛山市婦幼保健院生殖醫(yī)學(xué)中心，廣東 佛山 528000；2.佛山市科技學(xué)院藥理教研室，廣東 佛山 528000)

機(jī)械刺激對(duì)小鼠子宮內(nèi)膜組織形態(tài)及ICAM-1的影響

羅國(guó)群1，馬文敏1，陳孟循1，葉泉英2，趙 軍1，朱 莉1

(1.佛山市婦幼保健院生殖醫(yī)學(xué)中心，廣東 佛山 528000；2.佛山市科技學(xué)院藥理教研室，廣東 佛山 528000)

目的 探討機(jī)械刺激對(duì)子宮內(nèi)膜容受性影響的機(jī)理。方法 將96只雌性小白鼠隨機(jī)分成對(duì)照組和刺激組。對(duì)照組在小鼠動(dòng)情前期不刺激子宮內(nèi)膜，在動(dòng)情期刮取子宮內(nèi)膜。刺激組在小鼠動(dòng)情前期先接受特制小號(hào)刮匙刺激子宮內(nèi)膜1次，在動(dòng)情期刮取子宮內(nèi)膜。對(duì)兩組的子宮內(nèi)膜進(jìn)行圖像分析，并采用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)的表達(dá)。結(jié)果 子宮內(nèi)膜ICAM-1免疫組化陽(yáng)性著色主要分布于子宮內(nèi)膜腔上皮、腺上皮和基質(zhì)細(xì)胞的胞漿中。刺激組子宮內(nèi)膜腺/間比值較對(duì)照組高，差異有極顯著性意義(t=18.36，P<0.01)。刺激組ICAM-1表達(dá)較對(duì)照組的ICAM-1表達(dá)強(qiáng)，差異有極顯著意義(t=11.63，P<0.01)。結(jié)論 推測(cè)機(jī)械刺激提高子宮內(nèi)膜的容受性與促使子宮內(nèi)膜腺體發(fā)育、增加子宮內(nèi)膜容受性標(biāo)志物的表達(dá)有關(guān)。

機(jī)械刺激；子宮內(nèi)膜；容受性；細(xì)胞間黏附分子-1

胚胎著床是從胚泡植入子宮內(nèi)膜開(kāi)始的一系列細(xì)胞、分子信號(hào)傳遞過(guò)程，成功的著床不僅取決于胚胎的質(zhì)量，而且取決于子宮內(nèi)膜的容受性。子宮內(nèi)膜容受性是指子宮內(nèi)膜對(duì)胚胎的接受能力，即允許胚胎黏附其上直至植入完成的特定階段，它受?chē)?yán)格的時(shí)空限制。體外受精-胚胎移植(IVF-ET)著床失敗的病例中約有2/3是由于子宮內(nèi)膜容受性不良導(dǎo)致的，因此，提高子宮內(nèi)膜容受性對(duì)提高胚胎著床率及臨床妊娠率非常重要。

對(duì)子宮內(nèi)膜回聲紊亂或子宮內(nèi)膜異常增厚的患者，采用機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜可以提高患者胚胎著床率、臨床妊娠率和活產(chǎn)率，但對(duì)其機(jī)理尚缺少理論研究。本研究將用動(dòng)物模型，比較未接受機(jī)械刺激和機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，從組織形態(tài)結(jié)構(gòu)探討機(jī)械刺激對(duì)子宮內(nèi)膜的影響，尋找調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜胚胎著床的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，為人工調(diào)控子宮內(nèi)膜接受性提供可靠的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物分組

2013年2至6月選取清潔級(jí)、體重為20～25g的雌性8周齡昆明小白鼠(購(gòu)于中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)。雌性小白鼠動(dòng)情周期為4～5d，分為4期：動(dòng)情前期、動(dòng)情期、動(dòng)情后期和動(dòng)情間期。每日上午9:00時(shí)取小白鼠陰道分泌物涂片行HE染色檢查，確定其動(dòng)情周期，連續(xù)2個(gè)動(dòng)情周期均正常，將小白鼠編號(hào)，用Excel分析工具中隨機(jī)數(shù)字發(fā)生器產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字，對(duì)應(yīng)隨機(jī)數(shù)字將小白鼠分成對(duì)照組和刺激組，每組48只。

1.2 機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜方法及標(biāo)本的采集

對(duì)照組在小鼠動(dòng)情前期將刮匙放進(jìn)子宮但不刺激內(nèi)膜，在動(dòng)情期刮取子宮內(nèi)膜；刺激組在小鼠動(dòng)情前期用特制小號(hào)刮匙刺激子宮內(nèi)膜，動(dòng)情期刮取子宮內(nèi)膜。將兩組所刮取的新鮮子宮內(nèi)膜用生理鹽水反復(fù)沖凈后放入4%多聚甲醛中固定，制成石蠟切片(4μm)，所有子宮內(nèi)膜標(biāo)本常規(guī)固定、脫水、石蠟包埋、切片后行HE染色，用作圖像分析及免疫組化檢測(cè)細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)。

1.3 標(biāo)本制備與分析

1.3.1 圖像分析

將子宮內(nèi)膜切片置于OLYM-PUS顯微鏡下，用MIAS多功能圖像分析儀在高倍鏡下(×100)采集圖像，每張切片選擇10個(gè)視野進(jìn)行測(cè)量，選取其中具代表性的5幀，每例標(biāo)本的結(jié)果為5幀畫(huà)面的平均值。

視野選擇及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)待測(cè)視野腺體數(shù)不少于3個(gè)。為了避免所測(cè)腺體因測(cè)量切面不同產(chǎn)生誤差，統(tǒng)一對(duì)腺體的橫切面進(jìn)行測(cè)量(腺體縱橫徑之比不超過(guò)3∶1)。待測(cè)視野經(jīng)攝像系統(tǒng)掃描后顯示于電腦熒光屏上，用鼠標(biāo)分別勾畫(huà)被測(cè)腺體基底面(外側(cè)輪廓)和腺腔面(內(nèi)腔輪廓)，計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)測(cè)量并計(jì)算每個(gè)視野腺體面積/間質(zhì)面積比(簡(jiǎn)稱(chēng)腺/間比值，反映腺體密度)。

計(jì)算公式：每個(gè)視野腺體(腺上皮細(xì)胞)面積(%)=每個(gè)視野腺體面積之和/每個(gè)視野固定面積×100%。每個(gè)視野間質(zhì)面積(%)=(每個(gè)視野固定面積-每視野腺體總面積)/每個(gè)視野固定面積×100%。

1.3.2 免疫組化檢測(cè)

采用免疫組化SP法，標(biāo)本經(jīng)固定、包埋、制成蠟塊、切片、脫蠟至水、高壓修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)免疫組織化學(xué)操作程序，DAB顯色，采用鼠ICAM-1 IgG單克隆抗體和免疫組織化學(xué)試劑盒(均購(gòu)自北京中山試劑公司)，每批免疫組化均設(shè)有用PBS代替一抗的陰性對(duì)照。ICAM-1均以細(xì)胞漿內(nèi)出現(xiàn)明確的棕黃色顆粒為陽(yáng)性細(xì)胞。

根據(jù)Watanabe等的免疫組織化學(xué)半定量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，每張切片任意選5個(gè)視野，觀察其陽(yáng)性細(xì)胞胞漿表達(dá)強(qiáng)度，無(wú)表達(dá)為陰性(-)記0分、陽(yáng)性顆粒呈淺黃色為可疑陽(yáng)性(±)記1分、淺棕色為弱陽(yáng)性(+)記2分、棕黃色為陽(yáng)性(++)記3分、棕褐色為強(qiáng)陽(yáng)性(+++)記4分。

計(jì)算陽(yáng)性細(xì)胞百分?jǐn)?shù)(5個(gè)視野的平均數(shù))，無(wú)表達(dá)為陰性記0分、1%～15%為可疑陽(yáng)性記1分、16%～50%為弱陽(yáng)性記2分、51%～85%為陽(yáng)性記3分、86%～100%為強(qiáng)陽(yáng)性記4分。

標(biāo)本的陽(yáng)性指數(shù)=(陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)強(qiáng)度×陽(yáng)性細(xì)胞百分?jǐn)?shù))/2。每份標(biāo)本都由固定的2人同時(shí)觀察完成。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 組織形態(tài)特征

對(duì)照組的子宮內(nèi)膜表現(xiàn)為腺腔輕度擴(kuò)大、彎曲較小，腺上皮細(xì)胞整齊地排列成一圈，高柱狀，核卵圓形，位于細(xì)胞中部，見(jiàn)核下空泡；間質(zhì)水腫不明顯，見(jiàn)圖1。

刺激組的子宮內(nèi)膜表現(xiàn)為子宮內(nèi)膜腺體彎曲、腺腔大，腺體間靠近，腺腔內(nèi)有分泌物，腺上皮細(xì)胞柱狀單層排列，核圓形，位于細(xì)胞基底部，核質(zhì)均勻略深，頂漿分泌旺盛；間質(zhì)輕度水腫，細(xì)胞呈卵圓形或星形，核卵圓形，見(jiàn)圖2。

刺激組子宮內(nèi)膜腺/間比值較對(duì)照組高，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)表1。

圖2 刺激組的子宮內(nèi)膜組織形態(tài)(HE×100)

Fig.2 Endometrial histomorphology of the stimulation group(HE×100)

2.2 分子生物學(xué)標(biāo)志

小白鼠子宮內(nèi)膜ICAM-1免疫組化陽(yáng)性著色主要分布于子宮內(nèi)膜腔上皮、腺上皮和基質(zhì)細(xì)胞的胞漿中，對(duì)照組ICAM-1蛋白呈陽(yáng)性(++)表達(dá)，刺激組ICAM-1蛋白呈強(qiáng)陽(yáng)性(+++)表達(dá)，見(jiàn)圖3、圖4。

刺激組ICAM-1蛋白表達(dá)較對(duì)照組的ICAM-1蛋白表達(dá)強(qiáng)，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)表1。

圖3 對(duì)照組ICAM-1蛋白的陽(yáng)性(++)表達(dá)(SP×200)Fig.3 Positive expression of ICAM-1 protein in the control group(SP×200)

圖4 刺激組ICAM-1蛋白的強(qiáng)陽(yáng)性(+++)表達(dá)(SP×200)

Fig.4 Strong-positive expression of ICAM-1 protein in the stimulation group(SP×200)

3 討論

3.1 提高子宮內(nèi)膜容受性的意義

正常子宮內(nèi)膜僅在一個(gè)極短的關(guān)鍵時(shí)期內(nèi)允許胚胎著床，這一時(shí)期代表著子宮內(nèi)膜對(duì)胚胎的接受性達(dá)到最高，稱(chēng)為“著床窗”(nidation window)，或稱(chēng)“種植窗”(implantation window，IW)，又稱(chēng)為“著床窗期”(peri-implantation period)。人類(lèi)的此期通常在正常月經(jīng)周期排卵后的6～8d，或受精后5～7d，持續(xù)不超過(guò)48h；在大鼠、小鼠等嚙齒類(lèi)動(dòng)物中，種植窗在受精后4d，持續(xù)約24h。胚胎只有在這一時(shí)期才能植入，在種植窗開(kāi)放前或后，胚胎都不能植入。

IVF-ET失敗的原因有1/3歸因于胚胎質(zhì)量欠佳，另外2/3歸因于子宮內(nèi)膜容受性差。內(nèi)膜不成熟或不處于著床窗口期，即使移植優(yōu)質(zhì)的胚胎，也會(huì)導(dǎo)致很低的著床率。胚胎著床的成功與否在很大程度上還取決于胚胎與可容受性子宮內(nèi)膜間的相互作用，即雙方建立“對(duì)話(huà)”機(jī)制，胚胎才可以在子宮內(nèi)膜中正常著床[1]。

子宮內(nèi)膜的超聲形態(tài)分為3種類(lèi)型：A型為三線(xiàn)型或多層子宮內(nèi)膜，為外層和中部強(qiáng)回聲以及內(nèi)層低回聲或暗區(qū)，宮腔中線(xiàn)回聲明顯；B型為弱三線(xiàn)型，宮腔中線(xiàn)回聲不明顯；C型為均質(zhì)強(qiáng)回聲，無(wú)宮腔中線(xiàn)回聲。人絨毛膜促性腺激素(hCG)注射日子宮內(nèi)膜回聲類(lèi)型和胚胎著床率相關(guān)，子宮內(nèi)膜回聲紊亂或子宮內(nèi)膜異常增厚可能會(huì)影響子宮內(nèi)膜容受性，阻止胚胎著床。

因此，提高子宮內(nèi)膜容受性對(duì)提高胚胎著床率及臨床妊娠率非常重要。

3.2 機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜對(duì)子宮內(nèi)膜容受性的影響

目前已經(jīng)有很對(duì)研究證實(shí)可以通過(guò)對(duì)子宮內(nèi)膜進(jìn)行搔刮，提高子宮內(nèi)膜的著床率。Narvekar等[2]選擇了100例前次移植優(yōu)質(zhì)胚胎而失敗的患者，分為子宮內(nèi)膜機(jī)械刺激組及對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)機(jī)械刺激組其胚胎著床率、臨床妊娠率和活產(chǎn)率均顯著高于對(duì)照組(13.07% vs. 7.1%；32.7% vs. 13.7%；22.4% vs. 9.8%)。Potdar等[3]將7個(gè)對(duì)照研究(4個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)，3個(gè)非隨機(jī)試驗(yàn))進(jìn)行了Meta分析，結(jié)果顯示，在反復(fù)種植失敗(recurrent implantation failure，RIF)患者促排卵周期中行子宮內(nèi)膜機(jī)械刺激，臨床妊娠率在70%左右，說(shuō)明機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜可以提高RIF患者的臨床妊娠率。羅國(guó)群等[4]選取行IVF-ET且其自然月經(jīng)周期卵泡晚期超聲提示子宮內(nèi)膜形態(tài)不良的不育患者63例，隨機(jī)分為研究組和對(duì)照組。研究組在胚胎移植前1～2周對(duì)子宮內(nèi)膜行機(jī)械刺激，對(duì)照組未行機(jī)械刺激，發(fā)現(xiàn)研究組子宮內(nèi)膜形態(tài)及子宮內(nèi)膜和內(nèi)膜下血流均較對(duì)照組有明顯改善(均P<0.01)；研究組的胚胎種植率及臨床妊娠率明顯高于對(duì)照組(P<0.01)，早期流產(chǎn)率明顯降低(P<0.01)。

可見(jiàn)，機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜有助于改善IVF-ET的妊娠結(jié)局，其作為提高胚胎著床率的有效途徑，對(duì)于IVF助孕后的妊娠極具價(jià)值。

3.3 機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜提高子宮內(nèi)膜容受性的作用機(jī)制

機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜能夠提高子宮內(nèi)膜容受性，但其作用機(jī)制不甚明確。

Loeb等在1907年觀察到，局部損傷幾內(nèi)亞豬的子宮內(nèi)膜，能夠促其快速蛻膜化，其蛻膜細(xì)胞的發(fā)育完全等同于正常蛻膜細(xì)胞的發(fā)育。Dekel等[5]研究認(rèn)為，機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜是通過(guò)提高免疫應(yīng)答而增加子宮內(nèi)膜的容受性。Gnainsky等[6]認(rèn)為機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜后，在局部會(huì)產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，使巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)含量增加，兩者在子宮內(nèi)膜的蛻膜化和著床方面起非常重要的作用。羅國(guó)群等[4]，機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜可以促進(jìn)上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的增生和分化，以及調(diào)節(jié)毛細(xì)血管的舒縮活動(dòng)，提高子宮內(nèi)膜的血流量，增加基質(zhì)的水腫和蛻膜化，從而促進(jìn)胚胎著床。Almog等[7]認(rèn)為，機(jī)械刺激子宮內(nèi)膜可以通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)著床起重要作用的相關(guān)因子如層粘連蛋白a4、整合素a6的表達(dá)來(lái)提高子宮內(nèi)膜的容受性。Kalma等[8]認(rèn)為，機(jī)械刺激通過(guò)增加生長(zhǎng)因子的分泌使子宮內(nèi)膜容受性提高。

子宮內(nèi)膜種植窗出現(xiàn)的一些形態(tài)學(xué)和分泌蛋白等的變化，表現(xiàn)為胞飲突出現(xiàn)，黏附分子、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子以及免疫分子上調(diào)或下調(diào)，這些變化可作為種植窗開(kāi)放的標(biāo)志[9]。ICAM-1是一種跨膜糖蛋白，持續(xù)表達(dá)于所有類(lèi)型細(xì)胞的表面。ICAM-1目前被認(rèn)為是種植窗預(yù)測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)。它在子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞表面、腺體表層細(xì)胞表面或是細(xì)胞外基質(zhì)中呈現(xiàn)時(shí)間、空間的特異性表達(dá)，并被認(rèn)為在胚胎的著床過(guò)程中起重要作用。

本研究應(yīng)用圖像分析技術(shù)對(duì)小鼠子宮內(nèi)膜組織形態(tài)特征進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)刺激組的子宮內(nèi)膜分泌反應(yīng)較對(duì)照組有明顯改善，刺激組子宮內(nèi)膜腺/間比值較對(duì)照組高，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。本研究應(yīng)用免疫組化檢測(cè)小鼠子宮內(nèi)膜ICAM-1的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)ICAM-1免疫組化陽(yáng)性著色主要分布于子宮內(nèi)膜腔上皮、腺上皮和基質(zhì)細(xì)胞的胞漿中。刺激組的ICAM-1表達(dá)較對(duì)照組的ICAM-1表達(dá)強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

本研究結(jié)果認(rèn)為機(jī)械刺激可使子宮內(nèi)膜腺體/間質(zhì)比值增加，增強(qiáng)子宮內(nèi)膜容受性標(biāo)志物如ICAM-1的表達(dá)，推測(cè)機(jī)械刺激提高子宮內(nèi)膜的容受性與促使子宮內(nèi)膜腺體發(fā)育、增加子宮內(nèi)膜容受性標(biāo)志物的表達(dá)有關(guān)。

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[專(zhuān)業(yè)責(zé)任編輯：張忠明]

Effect of mechanical stimulation on mice endometrial histomorphology and ICAM-1 expression

LUO Guo-qun1, MA Wen-min1, CHEN Meng-xun1, YE Quan-ying2, ZHAO Jun1, ZHU Li1

(1.ReproductiveMedicineCenterofFoshanMaternalandChildren’sHospital,GuangdongFoshan528000,China;2.PharmacologyTeachingandResearchSection,FoshanUniversity,GuangdongFoshan528000,China)

Objective To study the effect of mechanical stimulation on endometrial receptivity. Methods A total of 96 female mice were randomly divided into control group and stimulation group. In stimulation group, emdometrium was scraped both in proestrus and estrus, compared with that only in estrus in control group. Endometrial images of two groups were analyzed and the expression of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) protein in endometrium was determined by immunohistochemistry. Results The expression of ICAM-1 was mainly distributed in the cytoplasm of the luminal epithelium, glandular and stroma cells. The ratio of gland/stroma in the stimulation group was significantly higher compared with the control group, and the difference was significant (t=18.36,P<0.01). The expression of ICAM-1 in the stimulation group was significantly higher than that in the control group with significant difference (t=11.63,P<0.01).Conclusion Mechanical stimulating improves the endometrial receptivity by improving the development of endometrial gland and increasing the expression of ICAM-1.

mechanical stimulation；endometrium；receptivity；intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1)

2015-02-01

本課題為佛山市科技局立項(xiàng)資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):201208008)

羅國(guó)群(1968-)，女，主任醫(yī)師，碩士，主要從事生殖醫(yī)學(xué)的研究。

10.3969/j.issn.1673-5293.2015.05.011

R711.5;R361.3

A

1673-5293(2015)05-0941-03