胚胎植入與內膜準備的機體調節機制

張學紅，王麗艷

（蘭州大學第一醫院生殖醫學專科醫院，蘭州 730000）

胚胎植入是指受精卵在輸卵管內經過6～7d初步發育，桑葚胚或囊胚進入子宮腔，開始侵入到子宮內膜，也叫著床。這一過程包括胚泡在子宮內膜的定位、粘附、侵入以及子宮內膜蛻膜化反應等。胚胎植入涉及到胚胎與母體子宮內膜細胞多重復雜相互作用，依賴于胚胎發育與子宮內膜容受狀態的同步化過程，受到激素、細胞因子、機體狀態以及精神心理狀態等多種因素的調控。

一、激素及生物活性分子調控

激素及生物活性分子在子宮內膜容受性的調控中起重要作用。雌、孕激素是調節子宮內膜發育的最基本因素，通過其受體調節內膜的發育、合成和分泌功能。適當的雌、孕激素水平可以促進胚胎和內膜的發育同步性，以提高種植率。

雌激素類固醇包括雌素酮（E1）、17β－雌二醇（E2）和雌三醇（E3），雌激素受體主要有α和β兩種亞型，存在于所有雌性生殖組織中，如卵巢、輸卵管、子宮和乳腺。雌性動物雌激素受體缺失可導致不育，并且子宮發育不全、卵巢充血，無明顯黃體形成［1］。孕激素是建立子宮內膜容受環境的必需因素，在植入期，孕激素分泌低下和子宮內膜發育緩慢可能會導致流產。同時孕激素在免疫系統的調控中也有一定作用，主要影響細胞因子的合成以及局部淋巴細胞中大多數的NK細胞的功能。

在生理情況下，子宮內膜僅在一個極短的時間接納胚胎，即種植窗期。此時在黃體分泌的孕激素作用下，內膜由增殖期向分泌期轉變，子宮內膜的成分發生一系列變化，使子宮內膜在功能和形態學上接受胚胎。容受性最佳狀態、內膜的變化是受激素調控的。雌激素的生理作用是使子宮內膜增殖，誘導性激素受體的表達；而孕激素的生理作用是抑制內膜增殖并分化組織［2］。正常月經周期中，雌、孕激素受體是規律的周期性變化，受體在濾泡晚期達高峰，黃體期開始下降，到黃體晚期達最低點。激素受體減少，就會使相應的激素生理功能減弱，激素水平及其受體任何一項非正常表達都將影響子宮內膜向粘附狀態的轉變歷程，降低內膜接受性。

在月經周期中，排卵前E2分泌增加，促進子宮上皮細胞的增殖和分化。排卵后孕激素產量增多，誘導蛻膜基質細胞的增殖和分化［3］。孕激素通過特異性受體作用于子宮內膜，雌激素調控孕激素受體的表達。生理狀態下，雌激素上調雌激素受體（ERs）和孕激素受體（PRs），孕激素下調 ERs和PRs。月經周期的黃體期，黃體是孕激素的主要來源。如果妊娠發生，黃體繼續產生孕激素，直到被滋養層細胞取代。促排卵過程中超生理水平的E2和孕酮（P）會影響內膜的生長，P／E2比值可反映子宮內膜容受狀態。

此外，在移植窗期，某些黏附分子、細胞因子及生長因子等生物活性分子上調或下調，使子宮內膜對胚胎的接受性達到最大，以利于胚胎著床。目前研究較多的有：白血病抑制因子（LIF）、白介素（ILs）、表皮生長因子、整合素等，其它著床相關因子還有瘦素、基質金屬蛋白酶、轉化生長因子（TGF）、同源框基因相關蛋白產物等，這些生物活性分子相互影響、作用，構成一個井然有序的調節網絡，共同參與調節子宮內膜容受性。

二、免疫調控

子宮自然殺傷細胞（uNK）、巨噬細胞、樹突狀細胞（DCs）以及T細胞是胚胎種植過程中最重要的免疫調控因子。B細胞和中性粒細胞也會起到一定的作用。

每個月經周期中子宮內膜中均存在uNK細胞，在妊娠早期發揮重要作用［4］。在分泌后期和“種植窗時期”子宮內膜中的免疫細胞最為豐富［5］。uNK細胞可能是啟動蛻膜或月經周期的重要決定因素［5］，uNK細胞可能控制著母體對子代同種異體移植的免疫響應，同時通過調控細胞因子的表達來調控滋養層細胞的侵入以及胎盤的形成［6］。uNK細胞對子宮內膜血管形成也起到一定的調節作用，小鼠缺乏uNK細胞（或任何類型的NK細胞）會導致種植位點的異常［7］。有一種假說認為小鼠uNK細胞產生血管內皮生長因子（VEGF）介導子宮內膜的血管再生，當血流建立后，不再需要uNK細胞的功能，因此uNK細胞減少，在人類中也有類似的假設［4］。uNK細胞受到多種因子的調控，如雌、孕激素水平、巨噬細胞炎性蛋白（MIP-1β）、VEGF以及白介素（IL）家族等，在子宮內膜中uNK細胞受到多種免疫過程的調控［6，8］。

T細胞是目前研究的熱點。在生殖領域中，輔助T細胞TH1、TH2一直以來最受關注。TH1細胞主要為對抗細胞內細菌及原蟲的免疫反應，其主要為白介素12（IL-12）所驅動誘發，其主要的執行細胞因子是伽馬干擾素（IFNγ）；TH2輔助細胞主要為對抗細胞外多細胞寄生蟲的免疫反應，其主要為白介素4（IL-4）所驅動誘發，其主要的執行細胞因子是IL-4、IL-5和IL-13。起初的觀點認為 T細胞通過TH1／TH2平衡來影響胚胎種植［9］，妊娠是由TH2來介導的，TH1與不孕和流產有關。然而，隨著調節性T細胞（Tregs）以及更為復雜的T細胞亞基細胞因子模式的發現，T細胞的作用遠沒有最初認為的那樣簡單。目前，越來越多的證據開始懷疑TH1／TH2假說的正確性，或者說這一假說不足以解釋胚胎種植過程中的免疫機制。在人或小鼠中，在妊娠的幾個階段中均需要TH1的活性，尤其是在著床期早期［10］。在這一時期，眾多細胞因子如IL-1、腫瘤壞死因子（TNF）-α等為建立妊娠做準備，如刺激LIF的產生、血管生成等。此時，TH1的內環境刺激TH2細胞因子的產生。盡管在小鼠的研究中認為過量的IFN-γ對于妊娠的建立是有害的，但是uNK細胞產生的IFN-γ卻可以建立正常妊娠，并且促進了動脈血流的重建［11］。有許多證據證實IL-4、IL-10基因敲除小鼠仍然可育，這也就推翻了妊娠時需要TH2優勢的觀點［12］。因此，細胞因子的歸類不能簡單地通過它是TH1相關或TH2相關來認定其好壞。總之，胚胎種植這個復雜過程不可僅通過TH1／TH2的比例來衡量。

Tregs也與胚胎種植中的一些現象有關。Tregs是CD4＋CD25＋細胞［13］，在胚胎種植中發揮作用，是建立免疫耐受所必需的，它抑制T細胞的反應［14］。TGF-β是發揮 Tregs功能的重要細胞因子，它介導著CD4＋T細胞向Tregs轉化。妊娠過程的蛻膜中均存在CD4＋CD25＋T細胞，妊娠早期外周血中水平最高［15］。此外，在妊娠期間及產后，自身免疫性均明顯改善［16］。Jasper等［17］通過對不孕婦女和可生育婦女的內膜活檢，比較了決定T細胞分化的轉錄因子的表達，結果發現不孕婦女Foxp3（Treg發育和功能必需因子）的表達明顯低于可生育婦女，但是兩組之間T-bet和GATA-3（分別為TH1和TH2相關因子）的表達卻無顯著差異。

巨噬細胞同樣參與了胚胎種植和蛻膜化過程。與uNK細胞不同，在整個妊娠過程中，巨噬細胞在種植位點處始終處于高水平［18，19］。IL-1刺激巨噬細胞誘集CCL2、CCL5、CXCL2、CXCL3和 CXCL8等趨化因子，誘導蛻膜轉化［20］。一項體外研究顯示滋養層細胞能夠募集單核細胞／巨噬細胞，并刺激這些細胞產生炎性細胞因子［18］。巨噬細胞的主要功能有：（1）分泌細胞因子，幫助妊娠前內膜的準備，維持適當的細胞因子平衡［19］；（2）清除妊娠各階段滋養層細胞凋亡產生的物質，通過TNF－α調節滋養層細胞的侵入程度［19－21］；（3）可能在對傳染病的響應中具有一定的作用。總之，巨噬細胞在妊娠內膜中具有多種功能，是維持炎性平衡，促進成功妊娠的重要條件。

此外，DC細胞、補體系統等在胚胎植入和妊娠建立的免疫調控中具有重要作用。同時由于胚胎的基因有一半來自父親，因此對于母體免疫系統來說，胚胎屬于“半外源的”，主要組織相容性復合體（MHC）在接受這種“半外源”胚胎并提供相應的細胞因子和免疫環境過程中發揮了重要作用［22］。在胚胎植入過程中，免疫細胞并不是獨立發揮作用的，而是與細胞因子等多種因素相互影響、相互協調進行的。

三、神經調節

女性內生殖器官在大腦皮層的調節下，直接受交感和副交感神經的控制，而外生殖器官則由陰部神經所支配。生殖過程中子宮的神經分布、激素分泌和免疫水平呈周期性變化，并保持動態平衡，維持妊娠的正常發生。大多數研究認為，子宮中交感神經的數量和分布在動物妊娠期間會發生動態變化，例如，在大鼠和家兔妊娠早期，子宮局部具有豐富的交感神經分布，到了妊娠中后期，交感神經明顯退化［23］。交感神經阻滯后，血清E2的濃度升高，但是交感神經對E2的抑制作用與機體的生理狀態相關，可能是交感神經阻斷后引起處于未性成熟卵巢的卵泡增大，增大的卵泡會產生更多的E2，在高濃度E2影響下，“種植窗”快速關閉，影響胚胎著床。在張玉仙等［24］的研究中，交感神經損毀的小鼠著床前血清中孕酮濃度比對照組高，著床后血清中孕酮濃度較對照組降低，不能維持胚胎的發育。趙嬌慧等［25］研究發現，毀損交感神經后，子宮腺結構發生了很大變化，腺上皮排列不規則，與同期對照組相比，子宮腺比例明顯下降，子宮腺發育不良；妊娠早期血管發育受阻，子宮壁血管匱乏，子宮內膜細胞增殖數量顯著降低，說明子宮內膜發育遲緩，在著床前蛻膜化發生不完全，未能使子宮內膜變成能吸附胚泡的表面，影響胚泡著床。阻斷子宮的交感神經后，肥大細胞的數量升高［26］，但交感神經對肥大細胞數量的調節是通過哪些遞質或信息物質發生作用的還有待于進一步的研究。此外，輸卵管壺腹部與峽部連接部、輸卵管與子宮交界處均有豐富的交感神經末梢，交感神經興奮性的改變可影響卵子在輸卵管內的運輸［27］。值得注意的是，支配子宮的交感神經分布和子宮局部免疫水平在妊娠過程中呈規律性變化且變化趨勢一致，子宮局部免疫水平與神經分布有內在的聯系，但機制尚不完全清楚。

總之，胚胎種植是一個非常復雜的過程，這一過程中“半外源”的胚胎需要獲得母體子宮的接受，多種調控系統相互協作才能建立這個容受性的環境，其中激素、細胞因子、免疫因子以及神經調節最為重要。目前并沒有證據直接表明胚胎植入過程是“受邀”還是“侵入性”的過程，大多數人更為認可“控制性侵入”的觀點。不可忽視的是，成功的胚胎植入不僅需要緊密的母－胎聯系，也需要各個調控系統間的協調作用，這是一個動態的、交互進行的連續過程。

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