經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜干細(xì)胞治療宮腔粘連的研究進(jìn)展

任志帥，馬沈倩，王瑞雅，劉暢，楊舒文，黃慧寧，岑娟，郭玉琪

(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院 河南省人民醫(yī)院婦產(chǎn)科，鄭州 450003)

宮腔粘連是最常見的后天性子宮內(nèi)膜疾病之一，常繼發(fā)于創(chuàng)傷、刮宮、感染和子宮先天性異常等導(dǎo)致的子宮內(nèi)膜損傷[1]。此外，近年來宮內(nèi)節(jié)育器使用的增加也大大增加了宮腔粘連的發(fā)生率[2]。宮腔粘連的主要病理特征是無血管纖維結(jié)締組織帶，且具有月經(jīng)量減少、閉經(jīng)、不孕、反復(fù)流產(chǎn)、早產(chǎn)和胎盤植入等多種典型的臨床表現(xiàn)，嚴(yán)重危害婦女的生殖健康[2]。重度宮腔粘連的治療仍然是臨床上較為棘手的問題。

目前，宮腔粘連治療的常規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)化方法是宮腔鏡下宮腔粘連分離術(shù)[3-7]。但是宮腔鏡手術(shù)對于嚴(yán)重宮腔粘連患者的處理較為困難[8-9]。此外，宮腔粘連患者在接受宮腔鏡手術(shù)后的高復(fù)發(fā)率也是臨床上面臨的較為棘手的問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，宮腔粘連患者在接受宮腔鏡治療后的復(fù)發(fā)率為3.1%～23.5%，而嚴(yán)重宮腔粘連患者(3期或4期)的復(fù)發(fā)率更是高達(dá)63%[10-13]。因此，尋找更加有效的治療宮腔粘連的方法以及降低其復(fù)發(fā)率是目前亟待解決的問題。干細(xì)胞治療是近幾十年來新興的、具有廣闊前景的治療方法。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)顯示，胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞(包括骨髓干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞和臍帶干細(xì)胞等)對宮腔粘連的動(dòng)物模型具有顯著的治療作用，可減輕子宮內(nèi)膜纖維化，增加子宮內(nèi)膜厚度[14-15]。但由于這些類型干細(xì)胞的獲取相對較為困難，大大限制了其在臨床上的應(yīng)用。

經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜干細(xì)胞(menstrual blood-derived stem cells，MenSCs)作為一種新型的干細(xì)胞群，有來源豐富、可通過非侵入性程序獲取、高增殖率、低免疫原性以及與其他類型的干細(xì)胞相比不涉及倫理問題等優(yōu)點(diǎn)，在宮腔粘連造成的子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)作用中具有巨大的潛力[16-18]。基于這些優(yōu)勢，越來越多的研究者開始關(guān)注MenSCs在子宮內(nèi)膜損傷中的治療潛力和潛在機(jī)制?，F(xiàn)就MenSCs治療宮腔粘連的機(jī)制和創(chuàng)新策略進(jìn)行綜述。

1 MenSCs概述

在2007年以前，研究人員主要關(guān)注子宮內(nèi)膜干細(xì)胞，并沒有考慮到MenSCs的存在[19]。2007年，有研究首先從人類經(jīng)血中鑒定出一種新型的干細(xì)胞，該細(xì)胞具有向心肌細(xì)胞、呼吸上皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成骨細(xì)胞等分化的多向分化潛能，稱為子宮內(nèi)膜再生細(xì)胞，并進(jìn)一步探索了其治療潛力[20-21]。Patel等[22]提取、分離并命名該細(xì)胞為經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜基質(zhì)干細(xì)胞，并證明了該細(xì)胞能夠向中、外兩個(gè)胚層的細(xì)胞系進(jìn)行分化，開辟了MenSCs相關(guān)研究的先河，為之后的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

另有研究發(fā)現(xiàn)，盡管MenSCs和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞具有相似的表型和特征，但是這兩種細(xì)胞的治療效果和機(jī)制不同[16,23]。由于MenSCs和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞是相關(guān)但不同的兩種細(xì)胞類型，MenSCs不應(yīng)被認(rèn)為是子宮內(nèi)膜干細(xì)胞中的一種。Chen等[24]首次提出了MenSCs的定義和特性：①獲得來源應(yīng)是經(jīng)血而不是子宮內(nèi)膜；②陽性表達(dá)表面標(biāo)志物CD9、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105、CD166、人類白細(xì)胞抗原-ABC和八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4，對CD19、CD34、CD45、CD133和人類白細(xì)胞抗原-DR的表達(dá)均為陰性；③MenSCs可在貼壁容器中培養(yǎng)傳代，在適當(dāng)條件下可以有效分化為骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及軟骨細(xì)胞等。

2 MenSCs在宮腔粘連治療中的應(yīng)用

由于倫理的限制，目前對于MenSCs的研究大部分停留在臨床前階段。研究發(fā)現(xiàn)MenSCs移植可有效促進(jìn)宮腔粘連大鼠子宮內(nèi)膜損傷的修復(fù)以及恢復(fù)其生育能力[25]。此外，MenSCs不僅可以在體內(nèi)向子宮內(nèi)膜細(xì)胞成功分化，還可在體外分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞，并最終在非肥胖糖尿病/嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠模型的腋窩皮下組織成功創(chuàng)建了子宮內(nèi)膜組織[26]。除動(dòng)物模型研究外，近年的研究將MenSCs移植到12例難治性宮腔粘連女性患者的體內(nèi)，明顯增加了其子宮內(nèi)膜的厚度，提高了妊娠率，并且無不良反應(yīng)發(fā)生[27]。但月經(jīng)量少或閉經(jīng)是宮腔粘連患者的典型表現(xiàn)之一，導(dǎo)致部分嚴(yán)重宮腔粘連患者難以獲得經(jīng)血樣本，因此，安全有效的干細(xì)胞替代療法對促進(jìn)子宮內(nèi)膜再生具有重要意義。Zhang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，MenSCs來源的細(xì)胞外囊泡移植可有效恢復(fù)宮腔粘連大鼠模型的子宮形態(tài)，促進(jìn)受損子宮內(nèi)膜的腺體再生和血管生成，并逆轉(zhuǎn)子宮內(nèi)膜的纖維化。

總之，現(xiàn)有的研究表明，基于MenSCs的細(xì)胞/非細(xì)胞療法在臨床前研究及臨床研究中均成功實(shí)現(xiàn)了子宮內(nèi)膜重建，改善了宮腔粘連的不良結(jié)局?？梢?，基于MenSCs的治療是改善宮腔粘連的有效手段，具有深遠(yuǎn)意義。但目前關(guān)于MenSCs的臨床研究還相對較少，需要更多的臨床研究對MenSCs的治療效率和安全性提供更多的支持。

3 MenSCs治療宮腔粘連的相關(guān)機(jī)制

MenSCs的修復(fù)潛力已經(jīng)在子宮內(nèi)膜損傷或?qū)m腔粘連小鼠模型中進(jìn)行了探索。根據(jù)目前的研究，MenSCs主要通過以下機(jī)制參與子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)，見圖1。①分化作用，直接分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞。②旁分泌作用，分泌多種細(xì)胞因子，如血小板反應(yīng)蛋白-1(thrombospondin-1，TSP-1)、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)、胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、波形蛋白、角蛋白、血小板衍生生長因子(platelet derived growth factor，PDGF)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)-3和MMP-10等。MenSCs可通過分泌這些細(xì)胞因子促進(jìn)血管產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，從而與免疫調(diào)節(jié)相互作用。同時(shí)，一些分化因子也是通過旁分泌效應(yīng)經(jīng)血管釋放出來，促進(jìn)分化作用。③免疫調(diào)節(jié)作用，與各種免疫細(xì)胞相互作用發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，如抑制T淋巴細(xì)胞(T細(xì)胞)、自然殺傷細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的增殖，促進(jìn)調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的增殖。④歸巢和植入，MenSCs通過CXC趨化因子受體4(CXC motif chemokine receptor 4,CXCR4)等趨化因子受體實(shí)現(xiàn)向靶向損傷部位的歸巢和植入。

注：MenSCs為經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜干細(xì)胞，CXCR4為CXC趨化因子受體4，TSP-1為血小板反應(yīng)蛋白-1，SDF-1為基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1，IGF-1為胰島素樣生長因子-1；+表示促進(jìn)作用，-表示抑制作用，實(shí)線箭頭表示現(xiàn)有研究支持的作用，虛線箭頭表示可能參與的潛在作用

3.1分化作用 多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，MenSCs具有分化能力，能夠分化為軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、心肌細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)樣細(xì)胞、卵母細(xì)胞樣細(xì)胞、呼吸道上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞等[22,24,29]。除此之外，MenSCs也可向子宮內(nèi)膜細(xì)胞有效轉(zhuǎn)化[26,30]。有研究顯示，MenSCs在含有轉(zhuǎn)化生長因子-β1、17-β-雌二醇、PDGF-BB和表皮生長因子的培養(yǎng)基中生長時(shí)，可在體外有效分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞，并且該移植的MenSCs可以在促性腺激素釋放激素激動(dòng)劑誘導(dǎo)的宮內(nèi)粘連小鼠模型中重建子宮內(nèi)膜結(jié)構(gòu)[26]。研究表明，分化體系中17-β-雌二醇的應(yīng)用，也可誘導(dǎo)MenSCs向子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞分化[30]。此外，7例重型宮腔粘連患者在接受自體MenSCs移植后，實(shí)現(xiàn)了MenSCs向子宮內(nèi)膜細(xì)胞成功分化，患者子宮內(nèi)膜結(jié)構(gòu)重建以及子宮內(nèi)膜厚度明顯增加，部分患者最終成功受孕[31]。

體內(nèi)外試驗(yàn)以及相關(guān)臨床研究證明，MenSCs可在體內(nèi)外特定條件下向子宮內(nèi)膜細(xì)胞成功轉(zhuǎn)化，這也是其發(fā)揮受損子宮內(nèi)膜修復(fù)功能的基礎(chǔ)和先決條件。

3.2歸巢和植入 間充質(zhì)干細(xì)胞與生物體中的其他細(xì)胞進(jìn)行通信，從而對受損的細(xì)胞做出反應(yīng)，這被稱為細(xì)胞歸巢和植入[32]。MenSCs也同樣具有遷移到損傷部位的能力，促進(jìn)受損組織的修復(fù)和再生。歸巢和植入有助于MenSCs參與組織再生和信號(hào)分子向目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)傳遞。研究表明，MenSCs的歸巢和植入作用是通過受損組織的CXCR4和SDF-1的表達(dá)可促進(jìn)MenSCs的遷移能力[33-34]。已有研究發(fā)現(xiàn)MenSCs能顯著提高受損子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞的增殖和遷移能力，為子宮內(nèi)膜相關(guān)損傷的治療提供了重要基礎(chǔ)[35]。歸巢和植入有助于MenSCs參與受損組織再生和信號(hào)分子向目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)傳遞，這在MenSCs靶向治療中的作用是不可替代的。

3.3免疫調(diào)節(jié)作用 目前關(guān)于MenSCs在宮腔粘連治療中參與免疫調(diào)節(jié)作用的研究還相對較少。但有研究指出，與其他類型的間充質(zhì)干細(xì)胞相比，MenSCs有更強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)功能，可通過限制發(fā)揮免疫抑制功能的T淋巴細(xì)胞促進(jìn)組織損傷的修復(fù)[36]。同時(shí)，MenSCs可通過阻止樹突狀細(xì)胞的生成和成熟來調(diào)節(jié)局部子宮的免疫系統(tǒng)[37]。除此之外，通過MenSCs的免疫調(diào)節(jié)，可促進(jìn)調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的增殖以及白細(xì)胞介素-10和CXCR4的表達(dá)，進(jìn)而修復(fù)組織中的異常病理學(xué)改變[38-39]。由此可見，MenSCs具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)功能，可以通過對T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞增殖的抑制作用以及對調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的促進(jìn)作用參與子宮耐受性微環(huán)境的維持以及子宮內(nèi)膜損傷的修復(fù)。盡管目前關(guān)于MenSCs在組織修復(fù)中涉及的免疫調(diào)節(jié)作用取得了很大進(jìn)展，但MenSCs是否還涉及其他免疫因子以及免疫調(diào)節(jié)機(jī)制需要更多的研究去揭示。

3.4旁分泌作用 盡管最初的假設(shè)為MenSCs是通過直接分化為靶向細(xì)胞而發(fā)揮干細(xì)胞的功能和作用，從而修復(fù)受損組織。但越來越多的證據(jù)表明，旁分泌作用在MenSCs修復(fù)子宮內(nèi)膜組織損傷和促進(jìn)其功能恢復(fù)中起著不可替代的作用[24]。

Cuenca等[36]證明MenSCs通過分泌PDGF、血管生成素、MMP-3、MMP-10和彈性蛋白等細(xì)胞因子在改善小鼠組織修復(fù)中起著至關(guān)重要的作用。Hu等[40]的研究也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)MenSCs處理的模型小鼠表現(xiàn)出VEGF、波形蛋白和角蛋白的表達(dá)水平提高，子宮內(nèi)膜損傷明顯改善。VEGF作為一種血管生成因子和血管內(nèi)皮細(xì)胞高度特異性促分裂原，對子宮內(nèi)膜的血管生成起著重要作用[35,40]。研究發(fā)現(xiàn)，尾靜脈注射MenSCs的小鼠子宮內(nèi)膜損傷模型新形成的血管明多于尾靜脈注射等量0.9%氯化鈉溶液的小鼠，這表明MenSCs可以促進(jìn)受損子宮內(nèi)膜的血運(yùn)重建和子宮內(nèi)膜修復(fù)過程中的血管生成[41]。波形蛋白負(fù)責(zé)維持細(xì)胞骨架的完整性和穩(wěn)定性，并參與細(xì)胞的有絲分裂、分化、增殖和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[42]。角蛋白是上皮細(xì)胞的蛋白質(zhì)標(biāo)志物，與上皮細(xì)胞的生長有關(guān)，在維持上皮細(xì)胞的完整性中起著重要作用[40]。

更為重要的是，MenSCs的旁分泌作用還與免疫調(diào)節(jié)和歸巢植入密不可分。如Zhang等[25]證明，MenSCs通過促進(jìn)TSP-1、SDF-1和IGF-1的分泌顯著改善宮腔粘連模型大鼠的子宮內(nèi)膜損傷。其中，TSP-1的增強(qiáng)表達(dá)可能是控制免疫反應(yīng)和保護(hù)組織免受過度損傷的一種代償機(jī)制[43]。同時(shí)，SDF-1可與趨化因子CXCR4特異性結(jié)合，在控制MenSCs的歸巢和植入作用中起重要作用[44]。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，IGF-1是子宮內(nèi)膜生長必需的關(guān)鍵因子[45]。

可見，MenSCs通過旁分泌作用促進(jìn)TSP-1、SDF-1、IGF-1、VEGF、波形蛋白、角蛋白、PDGF、MMP-3和MMP-10等旁分泌因子的分泌，可能是MenSCs在子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)治療中潛在的關(guān)鍵機(jī)制，但是以上研究均為動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，是否適用于人體，還需要更進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)去闡釋。

綜上所述，MenSCs可通過分化為子宮內(nèi)膜細(xì)胞、與各種免疫細(xì)胞相互作用參與免疫調(diào)節(jié)、有效分泌一系列旁分泌細(xì)胞因子以及靶向和植入受損的子宮內(nèi)膜參與宮腔粘連所致的子宮內(nèi)膜損傷修復(fù)。并且這些功能并非獨(dú)立存在，而是存在潛在的相互聯(lián)系，這也是MenSCs的獨(dú)特性和優(yōu)勢所在。盡管目前關(guān)于MenSCs治療宮腔粘連的相關(guān)機(jī)制仍不確定，但隨著對MenSCs研究的深入，其發(fā)揮作用的機(jī)制將會(huì)更加清晰。

4 局限性和安全性

在近十幾年中，與其他來源的間充質(zhì)干細(xì)胞相比，MenSCs具有來源豐富、可通過非侵入性程序獲取、增殖率高、免疫原性低和不涉及倫理問題等優(yōu)點(diǎn)[16-18]，引起了越來越多的再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究人員重視。除了應(yīng)用于宮腔粘連造成的子宮內(nèi)膜損傷的修復(fù)以外，MenSCs還被應(yīng)用于1型糖尿病、肝病、卵巢早衰、骨軟骨缺損、心臟病、軟骨損傷等的治療，并取得了良好的效果[18,46-51]。但是，關(guān)于MenSCs的相關(guān)研究目前仍然存在許多亟待解決的問題。

首先，目前的MenSCs治療研究大多處于臨床前或Ⅰ期臨床研究階段[52]。因此，必須獲得更多的基礎(chǔ)和臨床研究數(shù)據(jù)，以支持MenSCs的進(jìn)一步臨床應(yīng)用。要將MenSCs從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為臨床治療制劑，必須充分考慮與臨床應(yīng)用直接相關(guān)的因素，如適應(yīng)證、給藥途徑和劑量。其次，由于干細(xì)胞本身的高增殖潛力和多能性，MenSCs的毒性和致瘤性也是臨床研究中應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)問題[53]。一項(xiàng)最新的MenSCs移植后的安全性研究顯示，MenSCs移植后宮腔粘連大鼠模型并未出現(xiàn)中毒、感染、腫瘤等一系列安全問題[54]。Zhong等[55]的研究表明，同種異體MenSCs移植可以有效改善患者的多發(fā)性硬化癥。在1年的隨訪中，4例患者均未出現(xiàn)與免疫反應(yīng)和細(xì)胞移植相關(guān)的并發(fā)癥。同樣，另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，接受自體MenSCs移植的7例嚴(yán)重宮腔粘連患者均沒有發(fā)生移植相關(guān)的并發(fā)癥[31]。盡管目前的多種證據(jù)表明，MenSCs的移植對人體是相對安全的，但截至目前，有且僅有2項(xiàng)關(guān)于MenSCs移植的臨床試驗(yàn)，并且臨床試驗(yàn)中的病例數(shù)較少，還不足以充分證明MenSCs對人體確切的安全性，因此還需要納入更多病例的臨床研究的證實(shí)。第三，MenSCs可以通過陰道無侵入獲取，這是其在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢，但這也是MenSCs制備過程中污染的主要來源[54]，因此建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系對于MenSCs的獲取和臨床應(yīng)用也至關(guān)重要。

5 小 結(jié)

基于MenSCs的宮腔粘連的治療在臨床上具有廣泛和深遠(yuǎn)的意義，目前也取得了較大的進(jìn)展。但MenSCs作為一種具有涉及分化、旁分泌和免疫等多種治療特性的成體干細(xì)胞，要實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室向臨床轉(zhuǎn)化或許還需要較長的時(shí)間。進(jìn)一步研究和闡明其作用機(jī)制是MenSCs在未來應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。此外，目前宮腔粘連的發(fā)病機(jī)制還未被完全揭示，對于宮腔粘連發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步研究有助于推動(dòng)MenSCs治療從實(shí)驗(yàn)室向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。另外，目前基于細(xì)胞或動(dòng)物模型的研究不能完全復(fù)制人體獨(dú)特的微環(huán)境，招募更多患者進(jìn)行MenSCs臨床研究是必要的，在進(jìn)行人體研究前，MenSCs的安全性評(píng)估顯得尤為重要。