慢性子宮內(nèi)膜炎影響胚胎植入的機制研究進展*

許靈波,劉海飛，王麗艷，2,張學(xué)紅

(1蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心，蘭州 730000)

慢性子宮內(nèi)膜炎(chronic endometritis,CE)是以子宮內(nèi)膜間質(zhì)區(qū)漿細胞浸潤為特征的慢性子宮內(nèi)膜炎癥，臨床表現(xiàn)無特異性。近年來，隨著胚胎反復(fù)種植失敗、反復(fù)妊娠丟失及不明原因不孕等問題，有效診治CE在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到高度重視。CE診斷的金標準是基于子宮內(nèi)膜活組織的病理檢查。近年來，宮腔鏡因其直視宮腔狀態(tài)特有的優(yōu)勢，為CE的診斷提供了有力支持，臨床上將草莓樣充血點，直徑小于1mm微小息肉，間質(zhì)水腫而內(nèi)膜增厚、蒼白等也視為CE的臨床表現(xiàn)。大量研究表明[1]，抗生素治療可改善CE對輔助生殖助孕結(jié)局的影響。

胚胎植入是一個復(fù)雜精細的生理過程，是輔助生殖技術(shù)(assisted reproductive technology,ART)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其包含著胚胎與子宮內(nèi)膜間一系列同步協(xié)調(diào)的變化。胚胎植入始于游離胚泡與子宮內(nèi)膜上皮細胞的識別、定位和黏附，隨后黏附在子宮內(nèi)膜的滋養(yǎng)層穿透子宮內(nèi)膜上皮層，使上皮細胞間的橋粒和頂端復(fù)合體解離，侵入到基膜，胚泡植入完成后，這才算是一個完整的胚胎植入過程[2]。研究表明，胚胎反復(fù)著床失敗(repeated implantation failure,RIF)主要與母體因素、胚胎因素、遺傳因素、環(huán)境因素等相關(guān)，在能找到病因并且行相關(guān)干預(yù)措施后胚胎植入率得到改善的情況下，仍有一部分患者無法用上述病因解釋。最近研究發(fā)現(xiàn)[3]，55.6%的不孕癥婦女患有慢性子宮內(nèi)膜炎,RIF患者中慢性子宮內(nèi)膜炎占比高達67.5%。大量文獻表明，改善慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮內(nèi)膜微生物群穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)母胎界面細胞及免疫因子、促進子宮內(nèi)膜蛻膜化可能有助于胚胎植入，優(yōu)化助孕結(jié)局。

1 慢性子宮內(nèi)膜炎子宮內(nèi)膜微生物群紊亂對胚胎植入的影響

子宮內(nèi)膜是受精卵種植和發(fā)育的場所。傳統(tǒng)觀點認為，子宮腔是區(qū)別于陰道的無菌環(huán)境；現(xiàn)代觀點則認為，子宮內(nèi)膜中存在數(shù)百種菌群，動態(tài)調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜的微生態(tài)，保障母胎界面微環(huán)境的形成。

慢性子宮內(nèi)膜炎實際上是定植在子宮內(nèi)膜微生物菌群與宿主免疫系統(tǒng)之間的平衡發(fā)生了改變，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜炎癥反應(yīng)并激活相關(guān)免疫因子及細胞因子，影響子宮內(nèi)膜的容受性。大量研究表明，健康狀態(tài)的子宮內(nèi)膜以乳酸桿菌屬為優(yōu)勢菌群。Liu等[4]收集了種植窗時期的子宮內(nèi)膜組織和宮腔灌洗液進行了16S rRNA基因擴增子測序，發(fā)現(xiàn)慢性子宮內(nèi)膜炎組的子宮內(nèi)膜微生物群乳酸桿菌相對豐度遠低于非慢性子宮內(nèi)膜炎組(1.89% vs 80.7%)，而包括雙歧桿菌屬、普雷沃菌屬、加德納菌屬和厭氧球菌屬等在內(nèi)的非乳桿菌屬類群表達豐度則較非慢性子宮內(nèi)膜炎組高。另有學(xué)者[5-6]通過檢測慢性子宮內(nèi)膜炎患者宮腔灌洗液微生物含量，進一步證實慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮內(nèi)膜菌群并非以乳酸桿菌為主，且慢性子宮內(nèi)膜炎組臨床妊娠率明顯低于非慢性子宮內(nèi)膜炎組。2021年Chen等[7]研究結(jié)果第一次揭示了慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮內(nèi)膜異于正常子宮內(nèi)膜的菌群還有葉狀桿菌和鞘氨醇單胞菌，慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮內(nèi)膜中這兩種菌群表達豐度顯著增加，與浸潤在子宮內(nèi)膜間質(zhì)區(qū)的B細胞呈正相關(guān),與在子宮內(nèi)膜容受性的建立中發(fā)揮重要作用的巨噬細胞負相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)[4,7]，其異常活動由子宮內(nèi)膜微生物群與其代謝活動之間的異常串?dāng)_干預(yù)和調(diào)節(jié)。深究其機制[7]為慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮內(nèi)膜中有兩條代謝途徑是高度活躍的：蔗糖生物合成Ⅲ途徑PWY-7347和蔗糖生物合成Ⅰ途徑SUCSYN-PWY。PWY-7347是葡萄糖-6-磷酸和UDP-α-D葡萄糖生產(chǎn)蔗糖的過程，中間產(chǎn)物是磷酸鹽和UDP；SUCSYN-PWY是磷酸甘油和3-磷酸-D-甘油酸生成蔗糖的過程，中間產(chǎn)物包括UDP-α-D葡萄糖，而囊胚中超過50%的葡萄糖代謝是在有氧條件下轉(zhuǎn)化生成乳酸，乳酸酸化的子宮微環(huán)境可能有利于胚胎種植[7]，此發(fā)現(xiàn)也與“乳酸桿菌學(xué)說”相呼應(yīng)。因此，葉狀桿菌和鞘氨醇單胞菌這兩個種屬可能在CE中發(fā)揮重要作用，并推測活性微生物群通過消耗糖酵解及脂代謝的中間產(chǎn)物來競爭宿主的能量物質(zhì)(子宮內(nèi)膜細胞和免疫細胞)，導(dǎo)致子宮內(nèi)膜ATP及乳酸生成減少，影響胚胎植入。

2 慢性子宮內(nèi)膜炎介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)對胚胎植入的影響

除了微生物對子宮內(nèi)膜穩(wěn)態(tài)和代謝功能的干擾外，另一個潛在影響因素是炎癥反應(yīng)。慢性子宮內(nèi)膜炎通常是感染革蘭氏陰性菌株，如大腸桿菌和陰道加德納菌，除了其內(nèi)毒素直接損害人類植入前階段的胎卵裂率、胚泡形成率和妊娠率之外[8]，促炎因子白介素(IL)-1、IL-6、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等介導(dǎo)的細菌表面脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)也對胚胎植入有負面生物學(xué)效應(yīng)。

IL-1在胚胎和子宮內(nèi)膜中的表達為胚胎和子宮內(nèi)膜之間的“對話”提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，其配體-受體-拮抗劑系統(tǒng)表明IL-1形成的自分泌及旁分泌系統(tǒng)在早期胚胎著床過程中起重要作用。Okada等[9]發(fā)現(xiàn)，IL-1β促進人體外蛻膜化并刺激uNK細胞和巨噬細胞分泌趨化因子，允許胚胎在黏附到子宮內(nèi)膜表面之前先附著于滋養(yǎng)外胚層。Montazeri等[10]推測其影響機制可能是IL-1受體拮抗劑通過TLR-3的活化使滋養(yǎng)層細胞與子宮內(nèi)膜細胞結(jié)合異常，影響胚胎和子宮內(nèi)膜上皮的黏附。

子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis,EMs)[11]是一種子宮內(nèi)膜異位到正常位置以外的疾病，其發(fā)生發(fā)展與多種炎癥因子、細胞因子和趨化因子的表達異常有關(guān)。內(nèi)異癥病灶形成以后，也會誘發(fā)盆腔腹膜、腹腔液中免疫炎癥細胞和各種炎癥因子的異常，導(dǎo)致無菌性子宮內(nèi)膜炎癥，誘導(dǎo)漿細胞的間質(zhì)浸潤。Almasi等[12]在EMs患者中觀察到TLR-3的級聯(lián)反應(yīng)中IL-6和IL-8細胞因子發(fā)生了顯著變化，表明EMs處于強烈的炎癥狀態(tài)。Orazov等[13]通過隊列研究發(fā)現(xiàn)，EMs患者子宮內(nèi)膜標本(血管內(nèi)皮生長因子,VEGF-A)的免疫標記低于有自然生育史婦女，表明EMs引起的子宮內(nèi)膜血管合成過程受阻，導(dǎo)致上皮-間質(zhì)的時間或空間不同步轉(zhuǎn)換進而引發(fā)胚胎植入失敗。

然而也有學(xué)者把胚胎的種植模擬為腫瘤的生長，認為一定程度的炎癥反應(yīng)對于胚胎植入有利，其觀點是胚胎的植入也需要類似炎癥增生所致的一定數(shù)量血管增生和擴張的條件。一項包含1770例實驗組和1943例對照組不孕癥患者的meta分析表明[14]，在輔助生殖促排卵前機械性搔刮可以改善不明原因RIF女性的植入情況。這與炎癥導(dǎo)致胚胎植入的觀點相悖，但倘若把炎癥對胚胎種植的作用視做像Th1/Th2和Th17/Treg平衡一樣，或許可解釋這種爭議并且能給未來的科學(xué)研究提供思路。

3 慢性子宮內(nèi)膜炎免疫與細胞因子及其代謝失衡對胚胎植入的影響

人類滋養(yǎng)層細胞表達多種免疫細胞及細胞因子來調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜容受性及胚胎植入。多項研究表明[15]，先天性免疫細胞和適應(yīng)性免疫細胞在免疫微環(huán)境中的良好平衡是成功妊娠的基礎(chǔ)，不僅提供胎兒生長發(fā)育所需的物質(zhì)場所外，還起到調(diào)節(jié)免疫狀態(tài)的作用，在子宮內(nèi)建立“免疫耐受”微環(huán)境，實現(xiàn)母胎“和平共處”。

自然殺傷(natural killer,NK)細胞[16-17]是胚胎著床過程中子宮內(nèi)膜含量最豐富的免疫細胞，占黃體中期免疫細胞的50%～90%，參與調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細胞侵襲及螺旋動脈的重塑，誘導(dǎo)T細胞的凋亡，促進母-胎界面的免疫耐受。子宮自然殺傷細胞(uterine natural killer cells,uNK cells)上的CD56分子密度更高，而外周自然殺傷細胞(peripheral NK cells,pNK cells)上典型的CD16分子則不在uNK細胞上表達。流式細胞技術(shù)的出現(xiàn)進一步將NK細胞根據(jù)表型不同分為CD56dimCD16+以及CD56brightCD16-兩種細胞，前者主要表達于pNK細胞，后者多聚集于子宮內(nèi)膜[18]。多項研究報告[19-20]指出，NK細胞比例失衡是損害CE患者子宮內(nèi)膜容受性的關(guān)鍵免疫因素，與非CE患者相比，CE患者分泌期子宮內(nèi)膜uNK細胞比例顯著下降。后續(xù)研究證實[21]，uNK細胞的分泌功能在胚胎著床過程中發(fā)揮重要生理作用，其分泌的多種生長因子以及細胞因子，如血管內(nèi)皮生長因子-C(Vascular endothelial growth factor,VEGF-C)、IL-2和IL-8均在胚胎植入和蛻膜化過程中發(fā)揮重要作用。

巨噬細胞(macrophage,Mφ)是子宮內(nèi)膜中第二大免疫細胞群，在黃體中期約占免疫細胞的30%，其表面的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)是抵制病原體入侵細胞的第一道防線。Mφ根據(jù)其激活狀態(tài)分為經(jīng)典激活的M1型和替代激活的M2型。M1型分泌TNF-α和一氧化氮等，促進炎癥反應(yīng)發(fā)生，主要由無氧糖酵解提供動力，提供瞬時和快速的能量以消除侵入體內(nèi)的微生物。M2型釋放轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、VEGF，促進血管重構(gòu)并抑制炎癥反應(yīng)，由線粒體氧化磷酸化(OXPHOS)為M2 Mφ提供能量。胚胎著床早期，Mφ以M1巨噬細胞為主，隨后發(fā)生代謝重編程，更多的Mφ極化成M2巨噬細胞，防止胎兒排斥反應(yīng)的發(fā)生[16]。研究表明，子宮內(nèi)膜受到炎癥因子LPS和IFN-γ刺激時，Mφ的線粒體功能受損或受到抑制，OXPHOS水平下降，無氧糖酵解使巨噬細胞極化為M1型，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))代謝物累計，上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor-1 α，HIF-1α)[22]，影響Mφ的生物學(xué)功能，進一步驗證了Mφ的生物學(xué)效應(yīng)對母胎界面免疫代謝的影響。

隨著免疫及免疫代謝研究的相對深入，T細胞在建立和維持妊娠方面的重要作用已被證實。T細胞約占免疫細胞的10%，由CD8+T細胞、CD4+T細胞、Treg細胞參與合成。CD8+T細胞主要在妊娠晚期發(fā)揮作用，故在此不贅述。CD4+T細胞亞群包括輔助性T細胞(Th)和調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)，Th細胞可分為Th1、Th2和Th17[23]。大量研究表明[24]，Th1/Th2細胞介導(dǎo)的免疫平衡是維持母胎免疫耐受的主要機制之一。在正常妊娠條件下，Th1/Th2平衡偏向Th2，因Th2型細胞因子IL-4、IL-5、IL-9和IL-13可抑制炎癥，減少組織損傷，刺激滋養(yǎng)層細胞生長和侵襲，增加子宮內(nèi)膜容受性，一旦這種Th2型免疫優(yōu)勢被打破，便會使Th1/Th2平衡偏向?qū)е麓傺滓蜃拥腡h1。Th17/Treg是繼Th1/Th2之后的另一個獨立的細胞因子網(wǎng)絡(luò)。研究發(fā)現(xiàn)，正常妊娠母胎界面中Treg細胞明顯高于自然流產(chǎn)患者，而Th17和Treg細胞分泌的IL-17共同促進滋養(yǎng)層細胞增殖并促進胚胎植入，在重塑血管方面起著重要作用[25]。同時，妊娠早期母胎界面豐富的Treg也可抑制Th17的過度增殖，并通過旁分泌或自分泌方式減少IL-17產(chǎn)生，一旦Treg細胞數(shù)量減少或功能受損，Th17過度富集會引起過度炎癥，從而導(dǎo)致復(fù)發(fā)性流產(chǎn)或子癇等多種不良孕產(chǎn)結(jié)局。Chen等[7]研究還表明，Th1與Th2及Th17/Treg比值不平衡導(dǎo)致CE患者子宮內(nèi)膜微生物群代謝異常，以菌群紊亂和免疫代謝異常兩條路徑影響胚胎植入。

4 慢性子宮內(nèi)膜炎異常蛻膜化對胚胎植入的影響

蛻膜化是胚胎對母體子宮內(nèi)膜上皮細胞以及滋養(yǎng)細胞與子宮基質(zhì)之間接觸的適應(yīng)，是實現(xiàn)胚胎順利著床和保護胚胎免受母體免疫攻擊的關(guān)鍵，其主要標志[26]是子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞的間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化，與未分化的子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞(endometrial stromal cells，ESCs)相比，蛻膜基質(zhì)細胞(decidual stromal cells,DSCs)對氧化應(yīng)激的抵抗能力明顯增強。DSCs產(chǎn)生特定的分子，如催乳素(prolactin，PRL)和胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-1(insulin-like growth factor-binding protein-1,IGFBP-1)普遍被認為是蛻膜化特有的生物指標。蛻膜分泌的PRL在調(diào)控滋養(yǎng)層細胞的生長和侵襲、促進血管生成、免疫調(diào)節(jié)、控制母體和胎兒間的水液交換和抑制孕酮分解代謝中發(fā)揮重要作用[27]。IGFBP-1則參與調(diào)節(jié)IGF、滋養(yǎng)層侵襲和子宮內(nèi)膜分化。Wu等[20]在人體外培養(yǎng)的ESCs中證實了此機制，Western blot法檢測CE患者ESCs中IGFBP-1蛋白表達降低，RT-PCR證實PRL mRNA和IGFBP-1 mRNA表達降低，提示CE患者通過干擾蛻膜化過程中細胞因子的調(diào)節(jié)，影響子宮內(nèi)膜的容受性及胚胎妊娠的維持。

卵巢產(chǎn)生的類固醇激素和孕酮等是維持子宮內(nèi)膜容受狀態(tài)必不可少的激素，其對靶細胞增殖與分化的作用已得到了充分證實。雌激素(estrogen,E)能促進子宮內(nèi)膜上皮細胞增生，抑制凋亡；孕激素(progestin,P)通過調(diào)節(jié)信號通路中下游因子之間的相互作用控制上皮細胞增殖獲得子宮內(nèi)膜容受性并刺激基質(zhì)細胞分化以促進妊娠的建立[28]。子宮內(nèi)膜的蛻膜化過程主要通過雌、孕激素結(jié)合相應(yīng)受體，誘導(dǎo)ESCs增殖和分化而在胚胎植入和妊娠維持過程中發(fā)揮作用。生理狀態(tài)下，子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞和腺細胞中ER-α、PR-A以及PR-B表達在分泌中期逐漸降低、ER-β在整個分泌期表達基本恒定[29]。Wu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，CE的患者分泌中期ESCs的數(shù)量增多且ER-α、ER-β、PR-A及PR-B的免疫活性增強，腺細胞中ER-α、ER-β的表達顯著增高。進一步的研究發(fā)現(xiàn)[20]，與未經(jīng)E2及P治療的慢性子宮內(nèi)膜炎子宮內(nèi)膜相比，治療組ESCs的數(shù)量顯著升高，推測是慢性子宮內(nèi)膜炎削弱了P對細胞外基質(zhì)的作用，導(dǎo)致分泌期分化潛能降低而增殖潛能增加，不協(xié)調(diào)的時間-空間轉(zhuǎn)化為慢性子宮內(nèi)膜炎阻礙子宮內(nèi)膜正常蛻膜化提供了有力的證據(jù)。

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和組織金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMPs)的平衡在蛻膜化過程中也起到重要作用。MMPs具有消化細胞外基質(zhì)膠原的能力，在胚胎植入過程中有利于胚胎入侵；而TIMPs則會抵抗滋養(yǎng)細胞分泌的酶類，調(diào)節(jié)滋養(yǎng)層細胞入侵的程度。兩者在胚胎植入部位發(fā)生有限的、被精細調(diào)控的細胞外基質(zhì)的局部降解和伴隨組織重建和改組的作用。Liu等[30]研究顯示CE患者MMP-9表達較對照組顯著降低。Yoshii等[31]一項回顧性研究表明,MMPs可能與植入失敗相關(guān)炎癥因子的潛在生物標志物有關(guān)，推測CE患者子宮內(nèi)膜腺體反應(yīng)低下導(dǎo)致MMPs表達下降，滋養(yǎng)層細胞僅僅貼附?jīng)]有侵入胚胎發(fā)育生長所需的深度，導(dǎo)致胚胎在子宮內(nèi)膜“扎根”失敗。

5 慢性子宮內(nèi)膜炎影響胚胎植入的異?；蜣D(zhuǎn)錄調(diào)控及其他影響因素

近年來，基因過表達在慢性子宮內(nèi)膜炎中也是一個研究熱點。Cicinelli等[32]利用高通量實時PCR測序評估了子宮內(nèi)膜中16個基因表達譜，發(fā)現(xiàn)CE組的VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、EGF、TNF、TGF-B1、IFNG、TP73、TP73L、BAXva、CDC2、CDC2va、CCND3、CCNB1等表達存在組間差異，表明這些與炎癥、細胞增殖和凋亡過程相關(guān)的基因潛在地促進慢性子宮內(nèi)膜炎患者息肉和增生性病變的發(fā)展。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[33]，單純輸卵管不孕患者植窗期子宮內(nèi)膜中HOXA11-AS減少，而RIF患者升高，從機制上講，長編碼RNA(lncRNA)HOXA11-AS通過與PTBP1(一種RNA結(jié)合蛋白)的競爭性相互作用負調(diào)節(jié)蛻膜化，其削弱PKM1/2選擇性剪接的有效性，導(dǎo)致PKM1增強和PKM2表達減少，從而減弱了蛻膜化。盡管上述機制在胚胎植入過程中研究較透徹，但未在慢性子宮內(nèi)膜炎患者中開展研究。

臨床上其他慢性炎癥可改變許多空腔臟器的收縮模式，如腸和膀胱過度收縮或收縮障礙，將產(chǎn)生一系列病理狀況，如便秘、排尿困難等。最近一份報告顯示[34]，慢性子宮內(nèi)膜炎患者子宮收縮力的改變會導(dǎo)致子宮蠕動不良，這可能是不協(xié)調(diào)的子宮波蠕動對胚胎與蛻膜的接觸產(chǎn)生負面影響。

6 結(jié)語與展望

胚胎植入是輔助生殖過程中關(guān)鍵一步，RIF的發(fā)病機制尚不完全明確。慢性子宮內(nèi)膜炎的子宮內(nèi)膜微生物群、炎癥、細胞及免疫因子在胚胎植入過程中發(fā)揮著重要作用，但其臨床治療僅限于經(jīng)驗性療效，缺乏高級別循證醫(yī)學(xué)依據(jù)和專家共識。因此，研究者仍需在符合倫理的情況下進行更深入研究以及更多高質(zhì)量隨機對照研究，以充分了解慢性子宮內(nèi)膜炎在胚胎植入過程中更精細的細胞和生物分子機制。同時，規(guī)范使用抗生素及免疫抑制劑、確定靶向藥物的安全性和可行性，并了解藥物能否通過上述機制改善助孕結(jié)局是臨床醫(yī)生和科學(xué)研究者亟待解決的問題。