間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)子宮內(nèi)膜修復(fù)的研究進(jìn)展
——從理論到臨床

蔣芷荷,孫冬巖

子宮解剖結(jié)構(gòu)的內(nèi)層,即子宮內(nèi)膜,對(duì)正常的生殖周期、母體對(duì)妊娠的識(shí)別及母體與胚胎的相互作用起著重要作用[1]。育齡期婦女子宮內(nèi)膜的嚴(yán)重?fù)p傷通常伴隨著薄型子宮、內(nèi)膜纖維化或?qū)m腔粘連(interuterine adhension,IUA)的形成[2],表現(xiàn)為無(wú)癥狀的條索狀粘連、月經(jīng)減少及閉經(jīng)。研究表明IUA患者中大約50%有繼發(fā)性不孕或習(xí)慣性流產(chǎn)史[3]。目前IUA的主要治療方法是宮腔粘連分離術(shù)(trans-cervical resection of adhesion,TCRA),對(duì)于輕中度患者療效尚可,但部分重度IUA則難以修復(fù)且容易發(fā)生再次粘連,導(dǎo)致胚胎移植不易著床、再次自然流產(chǎn)、胚胎停育等。因此,需要尋找一個(gè)治療IUA的新的、可行有效的方法。文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn),間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)有向子宮內(nèi)膜遷移、分化的潛能,這為受損子宮內(nèi)膜修復(fù)提供了新思路。因此,筆者檢索了中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、Pubmed等數(shù)據(jù)庫(kù)中近10年的MSCs治療IUA的研究進(jìn)展并進(jìn)行歸納整理。

1 子宮內(nèi)膜的修復(fù)

1.1 子宮內(nèi)膜的生理修復(fù)

育齡期女性在正常生理情況下,受下丘腦-垂體-卵巢的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)軸的雌孕激素序貫作用,發(fā)生子宮內(nèi)膜功能層的周期性修復(fù)與剝脫,為妊娠做好前期準(zhǔn)備。其中子宮內(nèi)膜腔上皮修復(fù)是非雌激素依賴性的,而間質(zhì)血管修復(fù)則是雌激素依賴性的。通過(guò)以上過(guò)程子宮內(nèi)膜在正常生理下達(dá)到完全無(wú)痕化修復(fù),即完全再生[4]。

1.2 子宮內(nèi)膜的損傷后修復(fù)

宮腔操作、感染及某些藥物的使用等,一旦導(dǎo)致子宮內(nèi)膜基底層受損,使細(xì)胞和腺體再生障礙、新生血管形成受損,子宮內(nèi)膜就難以實(shí)現(xiàn)完全再生[5]。臨床上可表現(xiàn)為:① 再生不良,例如薄型子宮,子宮內(nèi)膜厚度≤7 mm;② 纖維性修復(fù),導(dǎo)致宮腔粘連,子宮失去正常形態(tài)和功能,甚至造成宮腔封閉。

TCRA,即宮腔鏡下經(jīng)宮頸電刀或冷刀機(jī)械性分離宮腔內(nèi)粘連帶,目前是診斷和治療IUA公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn),術(shù)后可放置宮內(nèi)節(jié)育器、Foley導(dǎo)管或生物材料,常聯(lián)合使用一些輔助藥物治療方法,主要涉及兩方面:一是促進(jìn)子宮內(nèi)膜再生修復(fù),如雌激素[6];二是增加子宮內(nèi)膜血流,如阿司匹林及西地那非[7]。對(duì)于輕中度IUA具有較好療效,但重度IUA復(fù)發(fā)率高達(dá)62.5%[8]。

近年來(lái),在探尋IUA治療新方法的過(guò)程中,許多研究者認(rèn)為子宮內(nèi)膜損傷后修復(fù)困難,可能與子宮內(nèi)膜基底層的干細(xì)胞數(shù)量減少、缺失,或功能受損有關(guān)[9]。

2 間充質(zhì)干細(xì)胞

干細(xì)胞是一組具有多向分化和自我更新潛能的未成熟原始細(xì)胞群,可分為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells,ESCs)和成體干細(xì)胞(adult stem cell)。人類(lèi)胚胎干細(xì)胞具有致瘤性、免疫排斥性,且涉及醫(yī)學(xué)倫理和法律方面的問(wèn)題。而非造血成體干細(xì)胞中的MSCs,具有低免疫原性、自我更新能力和多向分化能力,能在PDGF、FGF-2、TGF-b、EGF、SDF-1和Dkk-1等刺激條件下,在體外增殖[10]、分化為間充質(zhì)細(xì)胞(MC)及各種組織細(xì)胞[11],遷移到受損區(qū)域與細(xì)胞相融合,分泌多種因子和趨化因子來(lái)支持組織修復(fù),表現(xiàn)出血管生成、抗凋亡、抗炎等作用[12],因此被大量用于受損后子宮內(nèi)膜修復(fù)相關(guān)研究。

3 間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)子宮內(nèi)膜

3.1 試驗(yàn)及應(yīng)用

從體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到臨床試驗(yàn),從定性實(shí)驗(yàn)到機(jī)制研究,目前已有充分的研究證明MSCs能促進(jìn)子宮內(nèi)膜修復(fù),且具有一定的臨床前景(詳見(jiàn)表1)。

表1 間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)子宮內(nèi)膜的相關(guān)實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用

3.2 安全性

最近十余年間,MSCs治療的潛力和前景被高度期待,目前全球有超過(guò)1 200個(gè)注冊(cè)的MSCs臨床試驗(yàn)。與所有新興的醫(yī)療技術(shù)一樣,患者的安全始終是第一位的。最近的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述和薈萃分析重新評(píng)估了55項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)和2 696例患者,結(jié)果表明MSCs治療持續(xù)表現(xiàn)出良好的安全性[27]。

3.3 治療效果

為了比較MSCs與TCRA治療IUA的效果,表1所述的一期臨床試驗(yàn)中研究者們選擇至少經(jīng)歷過(guò)一次宮腔鏡粘連松解失敗的嘗試,平均2～3次宮腔鏡手術(shù)嘗試的復(fù)發(fā)性IUA導(dǎo)致繼發(fā)性不孕或胚胎移植失敗的患者為納入標(biāo)準(zhǔn)。在這些TCRA失敗的患者中,MSCs的治療取得了較好的療效,平均半數(shù)左的患者右成功妊娠,但標(biāo)準(zhǔn)化治療方法的缺失使得成功率波動(dòng)較大。另外,Liu等[19]研究證明,MSCs治療IUA較雌激素效果更佳,而邵康[28]研究則證明,阿司匹林在中重度IUA術(shù)后的綜合治療中聯(lián)合使用,可有效促進(jìn)子宮內(nèi)膜的恢復(fù),但對(duì)妊娠率并無(wú)明顯影響。

3.4 機(jī)制

已有的實(shí)驗(yàn)和研究表明,MSCs能夠通過(guò)直接和間接兩種方式修復(fù)子宮內(nèi)膜。直接方式包括定向分化等,間接方式則包括調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和旁分泌效應(yīng)[29]。

如表1所示,MSCs具有定向分化成子宮內(nèi)膜上皮和基質(zhì)細(xì)胞的能力。研究表明MSCs在自身免疫和炎癥過(guò)程的治療中具有一定作用,MSCs可以抑制T細(xì)胞增殖和樹(shù)突狀細(xì)胞分化,并調(diào)節(jié)B細(xì)胞功能[30];能抑制促炎細(xì)胞因子的分泌,增加受損細(xì)胞的存活,調(diào)節(jié)樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌,并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抗炎細(xì)胞的轉(zhuǎn)變[31]。MSCs的旁分泌則具有抗炎、抗纖維化、抗凋亡以及促進(jìn)血管再生等效應(yīng)[32]。

為進(jìn)一步研究?jī)?nèi)在機(jī)制,研究者們進(jìn)行了MSCs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的相關(guān)研究。細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指生物學(xué)信息在細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)換和傳遞,并產(chǎn)生生物效應(yīng)的過(guò)程,本質(zhì)上就是細(xì)胞和分子水平的功能調(diào)節(jié),是生理功能調(diào)節(jié)的基礎(chǔ),也是許多人類(lèi)疾病的分子基礎(chǔ)。

(1)PI3K/AKT 信號(hào)通路:Wang等[33]研究表明,人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體(hUCMSC-Exos)能上調(diào)Bcl-2水平,下調(diào)Cleaved Caspase-3水平,激活PTEN-PI3K/AKT信號(hào)通路,調(diào)控細(xì)胞增殖和抗凋亡。

(2)TGF-β1/Smad3 信號(hào)通路:Yao等[34]的研究發(fā)現(xiàn),BMSC衍生的Exo參與損傷子宮內(nèi)膜的修復(fù),其作用與BMSC相似,可能通過(guò)下調(diào)TGF-β1/Smad信號(hào)通路調(diào)控?fù)p傷子宮內(nèi)膜纖維化修復(fù)。

(3)JAK/STAT3信號(hào)通路:Sun等[35]研究證明,UCMSCs過(guò)表達(dá)miR-455-5p通過(guò)調(diào)節(jié)SOCS3介導(dǎo)的JAK/STAT3信號(hào)通路,促進(jìn)ESCs的增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程,減輕子宮內(nèi)膜損傷,促進(jìn)受損子宮內(nèi)膜的修復(fù)。

(4)Wnt/β-Catenin信號(hào)通路:Yuan等[36]通過(guò)建立兔IUA模型,發(fā)現(xiàn)雌激素支持BMSCs向EECs分化,抑制上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和子宮內(nèi)膜纖維化,增加β-catenin和C-myc的表達(dá)。

(5)EGF/Ras p21通路:Zhao等[37]研究證明,MenSCs能夠誘導(dǎo)EECs的增殖和侵襲,刺激EGF、PDGF、FGF、MMP3、VEGF和TGF-β1的表達(dá),但對(duì)細(xì)胞凋亡沒(méi)有影響。

(6)VEGF 信號(hào)通路:Shi等[38]發(fā)現(xiàn)circ6401能與miR-29b-1-5p結(jié)合,阻止其降低RAP1B的水平,激活VEGF信號(hào)通路,促進(jìn)血管生成并刺激ESCs的增殖。

(7)Notch信號(hào)通路:Zhang等[39]研究表明,Notch信號(hào)的激活能更好地維持子宮內(nèi)膜間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞(eMSC)處于靜止?fàn)顟B(tài),并使其根據(jù)微環(huán)境中的Notch和Wnt活性重新進(jìn)入細(xì)胞周期。

(8)Hippo/TAZ信號(hào)通路:Zhu等[40]研究證明,Hippo信號(hào)能被MenSCs激活,從而導(dǎo)致TAZ磷酸化,使其核輸出和細(xì)胞質(zhì)保留,TGFβ信號(hào)通路被抑制,進(jìn)而下調(diào)纖維化基因的表達(dá)。

(9)p38 MAPK信號(hào)通路:Zhu等[41]發(fā)現(xiàn),MenSCs可顯著恢復(fù)受損ESCs的增殖和遷移能力,抑制ESCs凋亡,上調(diào)P-AKT、P-p38、VEGF和β-catenin蛋白表達(dá)。

(10)NF-κB 信號(hào)通路:Hua等[42]發(fā)現(xiàn)hUCB-MSCs能明顯降低NFKB1 mRNA表達(dá)及NF-κB-p65蛋白水平。

(11)ERK信號(hào)通路:Zhang等[43]研究發(fā)現(xiàn)MenSCs條件培養(yǎng)基可以激活A(yù)KT和ERK通路,促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和血管生成[43]。

綜上所述,實(shí)驗(yàn)證明MSCs能夠通過(guò)上調(diào)或抑制多個(gè)信號(hào)通路,促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)血管的生成、抑制纖維化產(chǎn)生,從而產(chǎn)生修復(fù)子宮內(nèi)膜的效應(yīng)。

4 間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)子宮內(nèi)膜的治療現(xiàn)狀

在目前實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,許多研究者對(duì)于MSCs的具體治療方式進(jìn)行了不同的實(shí)驗(yàn)嘗試。從3D打印細(xì)胞支架、水凝膠復(fù)合物負(fù)載,到雌激素聯(lián)合、中藥聯(lián)合等方式,均證明了聯(lián)合治療較單獨(dú)MSCs治療IUA更具療效。其中中藥聯(lián)合具有容易獲得、種類(lèi)繁多、使用簡(jiǎn)單、安全性高等優(yōu)點(diǎn),且研究證明中藥對(duì)MSCs生物活性有促進(jìn)作用[44],這為下一步研究提供了新的方向。

5 小結(jié)

MSCs修復(fù)子宮內(nèi)膜的研究在基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用方面均已取得了一定進(jìn)展,一方面實(shí)驗(yàn)證明大部分不同來(lái)源的MSCs均能促進(jìn)子宮內(nèi)膜修復(fù),另一方面多個(gè)信號(hào)通路均能作用該過(guò)程,產(chǎn)生定向分化、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和旁分泌效應(yīng)等,從而產(chǎn)生修復(fù)效果。但MSCs的提取存在一定難度,具體的治療方法也缺乏標(biāo)準(zhǔn)化,臨床試驗(yàn)的不足更是讓人對(duì)該治療方法的療效心存疑慮。因此,下一步研究方向可能從以下幾方面入手:① 進(jìn)一步闡明MSCs促進(jìn)子宮內(nèi)膜修復(fù)的機(jī)制;② 研究MSCs的更優(yōu)制備方法及標(biāo)準(zhǔn)化治療;③ 從治療IUA的各種中藥方劑中篩選出聯(lián)合MSCs治療的單方或復(fù)方進(jìn)行臨床推廣。總之,MSCs治療中重度IUA,細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果豐富,臨床應(yīng)用報(bào)道例數(shù)不多,但仍為IUA的治療提供了新方向。

利益沖突作者均聲明不存在任何利益沖突。