從子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞（eMSC）角度看婦科再生醫(yī)療

喬聯(lián)橋，隋曉馨，吳曉梅，席曉薇 （上海交通大學(xué)附屬上海市第一人民醫(yī)院，上海201600）

0 引言

在21世紀(jì)，干細(xì)胞治療和再生醫(yī)療在改善人類健康方面日益凸顯出巨大的潛力。日益普遍的慢性退行性疾病和器官衰竭，使用僅有的藥物治療已不能治愈。雖然藥物治療可以達(dá)到部分癥狀的緩解，并可能釋放必需的營養(yǎng)因子來有助于組織修復(fù)，但他們不能直接取代在疾病過程中死亡的細(xì)胞［1－2］。目前，移植整個器官，包括心臟、腎臟、胰腺、肺和肝臟，已經(jīng)應(yīng)用于臨床。但是可移植器官的有限性與低可用性極大限制了該領(lǐng)域的發(fā)展，所以亟需研究人員開發(fā)恢復(fù)組織功能的新方法［3］。干細(xì)胞治療已成為一種可行的選擇，因為它可以替換在各種疾病過程中死亡或損傷的細(xì)胞。1957年報道國際首例造血干細(xì)胞（hemo?poietic stem cell， HSC）成功移植［4］，目前數(shù)以千計的與干細(xì)胞相關(guān)的臨床試驗正在進(jìn)行之中［5］。

人類子宮內(nèi)膜是一種高度動態(tài)的組織，具有在育齡期循環(huán)再生的能力。子宮內(nèi)膜干細(xì)胞（endometri?um stem cell，EnSC）在2004年首次被發(fā)現(xiàn)，是從子宮內(nèi)膜組織中分離出來的成體干細(xì)胞。EnSC由一群上皮干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和側(cè)群干細(xì)胞組成［6］。胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ESC）、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cell， iPSC）、來源于體細(xì)胞的干細(xì)胞細(xì)胞核轉(zhuǎn)移和成人間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）在再生醫(yī)學(xué)中都有廣泛的研究。然而，ESC或iPSC移植后和基因操縱后造成的腫瘤形成風(fēng)險和圍繞使用ESC的倫理爭議阻礙了二者潛在的臨床應(yīng)用。但是，對于自體和異源細(xì)胞替代治療來說，MSC 是有前途的醫(yī)療工具［2，7］。其中，子宮內(nèi)膜間充質(zhì)干細(xì)胞（endometrium mesen?chymal stem cell，eMSC）因其容易獲取和顯著的分化能力，成為有吸引力的，新穎的成人間充質(zhì)干細(xì)胞來源［3，7］。

1 eMSC

Schwab等通過體外培養(yǎng)的方法對子宮內(nèi)膜成體干細(xì)胞進(jìn)行了研究［7－9］，結(jié)果顯示內(nèi)膜中也存在MSC樣細(xì)胞，即eMSC，并且可以應(yīng)用于臨床上，使內(nèi)膜或者其他組織再生［7－8］。 研究［10］顯示，eMSC 分布在子宮內(nèi)膜功能層和基底層的血管周圍。有學(xué)者［11］通過流式細(xì)胞儀和磁珠分選的方法鑒定出了血管周圍的蛋白質(zhì)W 5 C 5（SUSD2）可作為純化的eMSC標(biāo)志物，包含有MSC的子宮內(nèi)膜功能層可以通過活檢來取樣。如此一來，eMSC可以被很容易地收集、純化、培養(yǎng)擴(kuò)展和分化［12］。這些特點都展示了eMSC較其他干細(xì)胞在臨床應(yīng)用中具有更大的優(yōu)越性和潛力。2017 最新文獻(xiàn)［13］報道，eMSC 為CD140b＋， CD146＋細(xì)胞，對eMSC表面標(biāo)志物的確認(rèn)更加促進(jìn)了其向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

2 eMSC與婦科再生醫(yī)療

2．1 eMSC與復(fù)發(fā)性流產(chǎn) 人類子宮內(nèi)膜是一種高度動態(tài)的組織，具有在育齡期循環(huán)再生的能力。eM?SC有助于子宮內(nèi)膜再生，貫穿于整個子宮內(nèi)膜循環(huán)周期發(fā)揮功能。Xu等［13］研究了月經(jīng)周期階段中子宮內(nèi)膜雙層（子宮內(nèi)膜的淺表和深部）是否對eMSC（CD140b＋，CD146＋細(xì)胞）的干細(xì)胞活性有影響。 通過檢測，月經(jīng)周期的各個階段（月經(jīng)，增殖和分泌）eMSC的百分比和克隆形成能力是不變的。然而，來自月經(jīng)期子宮內(nèi)膜的eMSC經(jīng)歷了更多輪次的自我更新，并且能夠比分泌期的細(xì)胞總產(chǎn)量更高。與子宮內(nèi)膜相比，研究人員在子宮內(nèi)膜深部檢測到更多的eMSC，但其克隆形成和自我更新能力與eMSC保持相似水平。該研究結(jié)果認(rèn)為，eMSC在月經(jīng)期被激活，用于子宮內(nèi)膜的周期性再生。婦科的多種疾病都與子宮內(nèi)膜存在密不可分的關(guān)系，后面將會陸續(xù)提及。

子宮內(nèi)膜樣干細(xì)胞（包括MSC和上皮祖細(xì)胞）是月經(jīng)結(jié)束后子宮內(nèi)膜循環(huán)再生所必需的。新的證據(jù)［15］表明，eMSC構(gòu)成動態(tài)的細(xì)胞群，使得子宮內(nèi)膜能夠應(yīng)對妊娠失敗風(fēng)險。復(fù)發(fā)性流產(chǎn)（recurrent preg?nancy loss，RPL）與eMSC的相對消耗有關(guān)，這不僅降低了eMSC應(yīng)對生殖失敗的內(nèi)在能力，也影響子宮內(nèi)膜蛻膜化，胚胎植入的必要轉(zhuǎn)化過程。這些新的研究結(jié)果為更有效地篩查有妊娠前懷孕失敗風(fēng)險的婦女帶來規(guī)避風(fēng)險的有效途徑。

Lucas等［14］研究發(fā)現(xiàn)人類子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞（human endometrial stromal cell， hESC）對蛻膜信號的異常反應(yīng)與RPL密切相關(guān)，這提示了蛻膜細(xì)胞在成熟過程中存在的缺陷與hESC可能存在密切關(guān)聯(lián)。盡管在體內(nèi)失調(diào)的基因中觀察到數(shù)量差異，但是hESC的 MeDIP?seq分析并未發(fā)現(xiàn) RPL培養(yǎng)物中CpG甲基化的總體變化。然而，RPL與整個基因組中富含CA基序的甲基化明顯減少相關(guān)，但在端粒附近富集。非CpG甲基化是細(xì)胞多能性的標(biāo)志。同樣，他們證明RPL與子宮內(nèi)膜克隆形成細(xì)胞群體的缺陷有關(guān)。表觀遺傳干細(xì)胞特征的喪失也與基因內(nèi)CpG低甲基化和HMGB2表達(dá)降低相關(guān)，編碼高遷移率族蛋白2。他們發(fā)現(xiàn)在hESC中敲低該序列獨立的蛋白相關(guān)染色質(zhì)可促進(jìn)衰老并且損害蛻膜化，例如通過鈍化時間依賴性的分泌蛋白體組可以導(dǎo)致上述情況發(fā)生。由此，該研究結(jié)果表明，干細(xì)胞缺陷和加速的基質(zhì)衰老限制了子宮內(nèi)膜的分化能力，并易于導(dǎo)致妊娠失敗。

所以，通過目前研究表明，針對部分RPL患者，可以通過彌補(bǔ)eMSC的基因缺陷來改善患者子宮內(nèi)膜情況，達(dá)到成功妊娠的目的。

2．2 eMSC與Asherman綜合征 Asherman綜合征又稱人工流產(chǎn)后宮頸或?qū)m腔粘連，由Asherman 1948年首次報道，是由于刮宮時損傷宮頸管粘膜或子宮內(nèi)膜基底層、肌層，局部創(chuàng)面形成而導(dǎo)致粘連。隨著頻繁的宮腔操作及宮腔鏡內(nèi)手術(shù)的普及，宮腔粘連的發(fā)病率和檢出率逐年攀升，成為了女性繼發(fā)性不孕的第二大病因［16］。由于宮腔粘連影響胚胎的著床及生長，即便是輕度的宮腔粘連也可引發(fā)原發(fā)或繼發(fā)不孕不育。嚴(yán)重的子宮內(nèi)膜損傷導(dǎo)致重度子宮腔粘連，也曾被認(rèn)為是導(dǎo)致不孕的“絕癥”。臨床治療的目的是恢復(fù)宮腔正常形態(tài)，預(yù)防粘連復(fù)發(fā)，修復(fù)損傷的內(nèi)膜，恢復(fù)正常的生育功能。目前，宮腔粘連傳統(tǒng)的治療策略包括宮腔粘連分離、預(yù)防再粘連、修復(fù)子宮內(nèi)膜以及術(shù)后評估。然而傳統(tǒng)的治療方法如宮腔鏡手術(shù)、宮內(nèi)節(jié)育器、子宮球囊支架、生物膠類、雌激素等均存在臨床局限性。尤其是對于重度或者廣泛內(nèi)膜損傷的患者，子宮內(nèi)膜再生和功能恢復(fù)已經(jīng)成為了臨床上的棘手問題［17］。

子宮內(nèi)膜是人體內(nèi)再生能力最強(qiáng)的組織之一，對生育能力至關(guān)重要，易發(fā)病。骨髓干細(xì)胞已被廣泛報道轉(zhuǎn)分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞［18］。2011年，發(fā)表在《J Hum Reprod Sci》雜志上的一則案例利用自體骨髓干細(xì)胞來實現(xiàn)子宮內(nèi)膜再生的目的，宮腔粘連患者接受干細(xì)胞治療后成功受孕。骨髓HSC產(chǎn)生多種造血和免疫細(xì)胞類型。已經(jīng)報道HSC或其子代跨越譜系障礙并轉(zhuǎn)分化為包括肺、肝、腎、心臟、腦、肌肉和子宮內(nèi)膜的幾種器官的組織特異性細(xì)胞類型［18，19－25］。 但是HSC轉(zhuǎn)分化的概念是有爭議的，來自世界領(lǐng)先水平的干細(xì)胞實驗室出現(xiàn)了相互矛盾的報道［18，26－32］。由此可以鑒定HSC轉(zhuǎn)分化產(chǎn)物的技術(shù)難度，其中一個最難且容易發(fā)生爭論的點就是大多數(shù)器官含有大量骨髓來源的浸潤免疫細(xì)胞［18，20，29，33］。 Ong 等［18］通過在小鼠模型中研究，沒有發(fā)現(xiàn)骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為子宮內(nèi)膜特異性細(xì)胞類型的證據(jù)。他們認(rèn)為：骨髓干細(xì)胞不可能轉(zhuǎn)分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞，以前有關(guān)這種發(fā)生的報道涉及免疫細(xì)胞的錯誤鑒定。在子宮內(nèi)膜再生中，干／祖細(xì)胞可以從子宮內(nèi)膜活檢或經(jīng)血中分離出來，并且可以在Asherman綜合征中自體地用于再生子宮內(nèi)膜［34］。

顯然，目前對于骨髓干細(xì)胞治療宮腔粘連這種說法存在爭議，需要后續(xù)更多的基礎(chǔ)及臨床研究驗證。但是干細(xì)胞作為治療宮腔粘連的有效途徑，這一觀點是業(yè)界普遍認(rèn)同的，也是有廣泛基礎(chǔ)及臨床案例支持的。對于輕度的宮腔粘連，eMSC可以活檢或從經(jīng)血中提取，對于無法自身獲取子宮內(nèi)膜干細(xì)胞的重度粘連，利用骨髓干細(xì)胞或其他干細(xì)胞進(jìn)行治療將是一個繼續(xù)深入研究的課題。

2．3 eMSC 與盆腔臟器脫垂（pelvic organ prolapse，

POP） POP是婦女常見的疾病。網(wǎng)狀組織復(fù)合體治療曾被認(rèn)為是最正規(guī)的治療方法。在POP修復(fù)中使用臨床合成網(wǎng)格，可在體內(nèi)導(dǎo)致不良的機(jī)械順應(yīng)性，由于異物反應(yīng)導(dǎo)致過度瘢痕組織形成［36］。因此需要更加新穎的方法來解決這些并發(fā)癥的限制。

Ulrich等［37］使用的組織工程方法顯著減少了植入網(wǎng)格周圍的炎性細(xì)胞數(shù)量，并促進(jìn)了新血管形成。細(xì)胞接種到聚酰胺／明膠網(wǎng)格上改善了網(wǎng)狀物的生物相容性與eMSC一起發(fā)揮抗炎作用并促進(jìn)傷口修復(fù)，具有新的組織生長和最小的纖維化，并產(chǎn)生具有更大延展性的網(wǎng)狀物。Edwards等［35］同樣做了類似的研究。證明在植入之前播種MSC可以減少異物反應(yīng)，并改善網(wǎng)狀組織復(fù)合體的生物力學(xué)性能。這項研究同時分析了植入人eMSC對新型明膠包被聚酰胺支架的影響，以確定支架／組織生物力學(xué)性能和新組織生長的差異。 Shoae?Hassani等［38］從事 EnSC 到用于再生重建膀胱的平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cell，SMC）的分化研究。該研究發(fā)現(xiàn)來自婦女子宮內(nèi)膜的EnSC，開辟了將這些細(xì)胞用于組織工程應(yīng)用的可能性，例如建立天然組織修復(fù)脫垂骨盆底以及建設(shè)膀胱壁。

陰道平滑肌異常在POP的發(fā)病機(jī)制中起作用，表明SMC可能是潛在的治療靶點。Chen等［36］通過從人類經(jīng)血中獲得eMSC，并用相差顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)來表征eMSC的形態(tài)和表型。用含轉(zhuǎn)化生長因子β1的細(xì)胞培養(yǎng)基誘導(dǎo)MSC分化，并對誘導(dǎo)條件進(jìn)行優(yōu)化。通過各種檢測手段定義了誘導(dǎo)細(xì)胞的eMSC特征的形態(tài)學(xué)和標(biāo)記物表達(dá)。研究結(jié)果表明，eMSC可能是細(xì)胞治療的一個有效途徑，旨在調(diào)節(jié)陰道壁和骨盆底的SM功能，以治療POP。

所以，對于POP患者來說，無論采用組織工程結(jié)合合成網(wǎng)的方法，還是采用對ERCs進(jìn)行誘導(dǎo)為陰道平滑肌細(xì)胞的方法，兩種措施都將可能是未來POP患者擺脫病痛，提高生活質(zhì)量的有效途徑。

2．4 子宮內(nèi)膜干細(xì)胞與卵巢早衰 對于卵巢早衰的治療，eMSC并未存在太多優(yōu)勢，結(jié)合目前現(xiàn)有臨床基礎(chǔ)研究來看，胎盤來源干細(xì)胞及生殖干細(xì)胞治療相較于子宮內(nèi)膜干細(xì)胞具有更多優(yōu)勢。

以往統(tǒng)計顯示，大約1%的女性患有卵巢早衰。大多數(shù)情況下，卵巢早衰由化療、自身免疫性疾病、卵巢／子宮或輸卵管手術(shù)引起。其并發(fā)癥不僅包括生育能力喪失、性欲減退和閉經(jīng)，還包括生活質(zhì)量的嚴(yán)重惡化、心理障礙、骨質(zhì)疏松以及心血管疾病和中風(fēng)相關(guān)死亡率增加［41］。雖然可以通過激素補(bǔ)充來治療卵巢早衰，但目前難有根治的方法。卵巢早衰的傳統(tǒng)激素治療需要持續(xù)攝入藥物，這種方法有一定的局限性，并不能恢復(fù)生育能力，也不能糾正靶器官的病變。干細(xì)胞治療卵巢早衰已被研究多年。近期，科學(xué)家們通過比較不同組織和細(xì)胞療法對卵巢早衰的治療功效，證實了胎盤來源的外植體、提取物以及間充質(zhì)干細(xì)胞能最快速地促進(jìn)生殖系統(tǒng)、肝臟和腎臟功能的完整恢復(fù)［39］。

通過比較6組小鼠的卵巢功能、性功能、肝臟和腎臟功能的恢復(fù)情況，Kozub等［39］發(fā)現(xiàn)不同組織和細(xì)胞治療化療引起的卵巢早衰具有類似的效果，但胎盤來源的組織和細(xì)胞療法能最快速地恢復(fù)生殖系統(tǒng)、肝臟和腎臟的功能，而脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞治療并未有這樣的效果。

2017 年 5 月，Wu 等［41］在《Molecular Therapy》雜志上發(fā)表重要成果，他們發(fā)現(xiàn)移植異體卵原干細(xì)胞后，早絕經(jīng)的雌性小鼠能夠生育健康幼崽，并且未觀察到任何遺傳缺陷的存在。它證明了移植的生殖干細(xì)胞的卵子發(fā)育機(jī)制與正常卵子的發(fā)育機(jī)制相似，這為干細(xì)胞療法促進(jìn)卵巢早衰患者恢復(fù)生育能力奠定了理論基礎(chǔ)。

3 總結(jié)與展望

子宮內(nèi)膜干細(xì)胞，尤其是eMSC，作為干細(xì)胞治療中的一個分支，展現(xiàn)出強(qiáng)大的治療潛力和廣泛的治療范圍，對eMSC表面標(biāo)志物的確認(rèn)更加促進(jìn)了其向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。本文從再生醫(yī)療角度進(jìn)行了分析。針對部分RPL患者，可以通過彌補(bǔ)eMSC的基因缺陷來改善患者子宮內(nèi)膜情況，達(dá)到成功妊娠的目的。在子宮內(nèi)膜再生中，干／祖細(xì)胞可以從子宮內(nèi)膜活檢或經(jīng)血中分離出來，并且可以在Asherman綜合征中自體地用于再生子宮內(nèi)膜。目前對于骨髓干細(xì)胞治療宮腔粘連這種說法存在爭議，需要后續(xù)更多的基礎(chǔ)及臨床研究驗證。但是干細(xì)胞作為治療宮腔粘連的有效途徑，這一觀點是業(yè)界普遍認(rèn)同的，也是有廣泛的基礎(chǔ)及臨床案例支持的。對于POP患者來說，無論采用組織工程結(jié)合合成網(wǎng)的方法，還是采用對eMSC進(jìn)行誘導(dǎo)為陰道平滑肌細(xì)胞的方法，兩種措施都將可能是未來POP患者擺脫病痛，提高生活質(zhì)量的有效途徑。同時，隨著組織工程的發(fā)展與目前3D打印技術(shù)的日趨成熟，利用二者結(jié)合，為先天性無陰道綜 合 征 （ mayer?rokitansky?küster?hauser syndrome，MRKH綜合征）患者帶來新的治療機(jī)遇。對于卵巢早衰的治療，結(jié)合目前現(xiàn)有臨床基礎(chǔ)研究來看，胎盤來源干細(xì)胞及生殖干細(xì)胞治療相較于子宮內(nèi)膜干細(xì)胞具有更多優(yōu)勢，所以在未來的干細(xì)胞研究中，胎盤來源干細(xì)胞也將成為一個研究熱點。除此之外，eMSC在腫瘤免疫方面的研究也是廣大研究者關(guān)注的焦點，利用干細(xì)胞歸巢功能，其精準(zhǔn)定向?qū)δ[瘤細(xì)胞進(jìn)行殺滅也將是相關(guān)研究人員致力于研究的方向。總之，目前干細(xì)胞對多種疾病的治療具有巨大的潛力和研究價值，仍需醫(yī)學(xué)工作者和研究者進(jìn)行深入的分析和研究。