肥胖影響子宮內膜蛻膜化機制的研究進展

王夢瑤，宮政，夏天，竇真，趙志梅

子宮內膜蛻膜化是胚胎植入、胎盤形成以及維持妊娠的必要條件之一，狹義的子宮內膜蛻膜化指子宮內膜間質細胞（endometrial stromal cell，ESC）轉化為特定的分泌性蛻膜細胞；而廣義的蛻膜化既包括ESC 增殖分化，又包含腺上皮分泌的增加、局部免疫細胞的聚集（以自然殺傷細胞為主），以及血管重塑、細胞外基質改變等[1]。與其他哺乳動物相比，人子宮內膜的蛻膜化不需要胚胎植入，是由排卵后孕激素水平的升高和局部環磷酸腺苷產量的增加所驅動的，自發性蛻膜化引起月經來潮和子宮內膜的周期性再生。子宮內膜蛻膜化缺失或功能受損會破壞胚胎與母體的相互作用，并導致反復妊娠丟失，且與多種不良妊娠結局相關[2]。

肥胖是體內脂肪積聚過多而呈現的一種狀態，臨床上常用體質量指數（body mass index，BMI）來界定肥胖。中國超重/肥胖醫學營養治療專家共識（2016年版）中將肥胖定義為BMI≥28 kg/m2。隨著社會發展與人們生活水平的提高，肥胖人群顯著增多，研究發現肥胖對健康有不同程度損害，與2型糖尿病、脂肪肝、高血壓、心肌梗死、中風、癡呆、骨關節炎、阻塞性睡眠呼吸暫停和多種惡性腫瘤等疾病密切相關[3]。而且肥胖是子宮內膜增生及息肉[4]、子宮內膜癌[5]、多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）[6]和復發性流產[7]等多種生殖內分泌疾病發病的危險因素。肥胖對妊娠結局具有負面影響，然而其具體機制不明，目前有多項研究發現肥胖與子宮內膜蛻膜化受損具有密切的關系[8-10]。現對肥胖與蛻膜化受損的相關機制研究進展進行綜述，為進一步探討肥胖與不良妊娠結局的相關性提供依據。

1 蛻膜化標志因子受損

一旦蛻膜化進程開始，ESC 就會分泌許多細胞因子，其中蛻膜催乳素（decidual prolactin，dPRL）、胰島素樣生長因子結合蛋白1（insulin-like growth factor binding protein 1，IGFBP-1）等已被廣泛用來作為評價子宮內膜蛻膜化的標志因子。研究發現在棕櫚酸存在下培養的人類ESC 中，蛻膜標志物PRL 和IGFBP-1 的mRNA 表達明顯降低，證實了飲食誘導的肥胖會損害ESC 蛻膜化[10]。胰島素/胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）軸和慢性低度炎癥被認為是肥胖造成多種疾病的主要途徑。肥胖導致的高胰島素血癥可降低IGFBP-1、IGFBP-2 的合成，同時通過上調肝臟IGF-1 的合成來提高游離的IGF-1 的生物利用度[11]。有研究評估了肥胖型PCOS患者和體質量正常的PCOS 患者在不同周期日內子宮內膜催乳素受體（prolactin receptor，PRLR）mRNA的表達，發現肥胖PCOS 婦女的PRLR mRNA 表達水平低于正常體質量組[12]。

2 蛻膜化基因表達調控異常

蛻膜化的維持過程需要甾體激素、生長因子、細胞因子和轉錄調節因子等多種因子來調控。肥胖狀態下，瘦素水平升高，敏感性下降，對胰島素分泌抑制減弱，出現高胰島素血癥，同時促進脂肪合成，抑制脂肪分解，產生脂代謝紊亂、胰島素抵抗（insulin resistance，IR）等一系列代謝問題。肥胖可通過影響下列相關因子基因表達進而引起蛻膜化受損。

2.1 孕激素及相關蛋白表達孕激素作為蛻膜化啟動和維持的關鍵調節劑，主要通過孕激素受體（progesterone receptor，PR）誘導子宮基質增生，介導形成子宮內膜蛻膜化相關蛋白——骨形態發生蛋白2（bonemorphogen protein 2，BMP2）和無翼型MMTV 集成站點家庭成員4（wingless-type MMTV integration site family member 4，WNT4），隨之啟動基質蛻膜化[13]。研究通過構建高脂肥胖小鼠模型，通過統計早孕小鼠蛻膜化關鍵時間點胚胎著床情況，觀察蛻膜細胞并檢測蛻膜化相關蛋白的表達，結果顯示肥胖小鼠子宮內膜組織的脂質代謝增強，BMP2、基質金屬蛋白酶2 等表達顯著降低，從而促進氧化磷酸化水平的升高和線粒體功能的損傷，進而抑制小鼠子宮的蛻膜化過程[9]。

肥胖是發生IR 最常見的危險因素，研究發現高胰島素水平會顯著降低胚胎著床部位和子宮內膜蛻膜標志物PR、BMP2、雌激素受體的數量，且用胰島素處理后的小鼠ESC 和人類ESC 的人工蛻膜化誘導均受到損害[14]，并且高水平的胰島素會導致內膜細胞產生自噬，影響蛻膜化過程中子宮內膜血管的生成[15]。

2.2 胰島素受體底物 2（insulin receptor substrate，IRS2）表達IRS2 為蛻膜化過程中PR 直接調節的因子，在體外蛻膜化過程中，ESC 誘導了IRS2 表達，而IRS2 表達下調可導致蛻膜化過程減弱。IRS2 對于胰島素信號通路的表達及提高葡萄糖利用率至關重要，起到支持蛻膜化的作用，從而有利于妊娠[16]。有研究將100 只雄性SD 大鼠隨機分為2組，分別以普通飲食和高脂飲食喂養16 周，結果顯示高脂飲食喂養的肥胖小鼠在第12 周時IRS-1 和IRS-2 mRNA 的表達顯著降低，提示長期高脂飲食喂養會導致IR，干擾IRS 的表達和胰島素代謝[17]。

2.3 信號轉導與轉錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）表達STAT3 家族廣泛存在于細胞質中，其中STAT3 是ESC 蛻膜化過程中的重要調節因子。細胞因子信號抑制物（suppressor of cytokine signaling，SOCS）是JAK/STAT 通路的關鍵負調控因子。研究發現SOCS3過度表達，減弱了pSTAT3 的表達，使蛻膜化過程受損[18]。產后早期營養過剩（early overnutrition，EO）是子代成年后肥胖和代謝綜合征的危險因素。有研究通過誘導EO 小鼠模型探討停止母乳喂養后和成年后的身體成分、內分泌水平和瘦素信號傳導途徑的變化，結果顯示EO 會導致子代肥胖、成年后脂代謝異常以及中央瘦素抵抗，且STAT3 和激活的酪氨酸激酶JAK2 表達降低，SOCS3 表達升高，可能導致蛻膜化受損[19]。

2.4 Wnt 蛋白信號表達β-連環蛋白依賴性途徑也稱為Wnt/β-catenin 或經典Wnt 信號通路，胞質蛋白β-catenin 進入細胞核以激活靶基因轉錄，Wnt 信號傳導對于蛻膜化來說是必不可少的，β-catenin 在細胞質中的較強表達與Wnt4 驅動的蛻膜化密切相關。Almario 等[20]研究發現Wnt5 與肥胖癥和IR 呈負相關，推測Wnt 信號和Wnt 抑制劑與脂肪形成、IR、胰腺功能和炎癥的調節有關。Gong 等[21]研究發現肥胖小鼠Wnt/β-catenin 途徑中腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）的mRNA 水平降低，TNF-α是一種參與細胞分化和脂質代謝調控的脂肪因子，TNF-α 的缺乏抑制了肥胖小鼠白色脂肪組織的Wnt/β-catenin 信號傳導和脂肪因子的表達。

3 蛻膜免疫異常

圍種植期窗口及妊娠早期，大量免疫細胞從外周血進入子宮內膜，形成蛻膜免疫細胞，包括自然殺傷（natural killer，NK）細胞、樹突狀細胞（dendritic cell，DC）、巨噬細胞及T 淋巴細胞等。

3.1 子宮自然殺傷（uterine natural killer cell，uNK）細胞NK 細胞是固有免疫的組成細胞之一，外周血與子宮內膜、蛻膜中均含有NK 細胞，是妊娠早期最大的免疫細胞群。而蛻膜免疫細胞以uNK 數量最多，約占70%，其中90%表型為CD56+CD16-。在正常妊娠早期，uNK 細胞聚集出現于母胎界面，是維持妊娠的一個重要因素[22]。

uNK 細胞衍生的γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）是觸發妊娠誘導的螺旋動脈重塑過程中必不可少的，有助于維持胎盤的關鍵變化，在輔助蛻膜化和內膜血管生成中發揮重要作用，同時可能參與調節ESC 增殖分化及促進內膜-蛻膜轉化。研究者用高脂飲食培養肥胖小鼠，發現懷孕后其uNK 細胞比例及活性顯著降低，導致IFN-γ 表達降低，造成胎盤血管發育受損[23]。Baltayeva 等[24]采用高脂/高糖飲食（high fat/high sugar diet，HFD）構建肥胖小鼠模型，觀察母體肥胖對uNK 細胞組成和母胎界面建立的影響，結果顯示HFD 小鼠全身炎癥反應加強，胚胎吸收率加快，導致表達uNK 細胞的天然細胞毒性受體-1 增加，影響uNK 細胞活性的表達。另有研究發現，從肥胖女性中分離的uNK 細胞改變了細胞外基質重塑，并且與生長因子信號傳導相關的基因和途徑的表達也有所改變，嚴重損害內膜蛻膜化及胎盤發育[25]。研究發現肥胖孕婦通過改變人類白細胞抗原C2 和TNF-α 釋放反應，進而改變了uNK 細胞的活性，表現出更強的uNK 細胞激活傾向，從而影響子宮內膜血管生成與重塑[26]。

3.2 巨噬細胞肥胖會導致脂肪組織中促炎性巨噬細胞數量增加，巨噬細胞占所有脂肪組織細胞的50%，導致全身的炎癥反應。而巨噬細胞是蛻膜中主要和穩定的白細胞群體，除了作為蛻膜中主要抗原提呈細胞外，還積極參與妊娠早期滋養細胞組織的侵襲和血管重塑，這些細胞在妊娠的不同階段具有不同的表型[27]。根據其功能和表型的不同，可分為促炎M1型和抗炎M2型。M1型巨噬細胞是由脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）激活，由IFN-γ 和TNF-α等炎性因子誘導的，具有較強的促炎及抗原提呈能力，參與正向免疫應答，并在Th1型免疫應答中起重要作用；M2型巨噬細胞與母體對胎兒的耐受性有關，并通過產生抗炎性因子來發揮免疫調節作用。在胚胎種植期，母胎界面巨噬細胞以M1型激活為主；滋養細胞侵入到肌層時，為M1、M2型共同調節；胎盤-胚胎血液供應系統建立完整直至臨產期，以M2型激活為主。

Kim 等[28]研究發現與正常體質量的妊娠患者相比，肥胖患者妊娠后期胎盤巨噬細胞激活增加，促炎性細胞因子基因表達升高，造成胎盤炎癥反應狀態發生了變化。Challier 等[29]對20 例肥胖女性（孕前BMI＞30 kg/m2）和15 例偏瘦女性的胎盤巨噬細胞和母體外周血單核細胞進行功能和表型分析，結果顯示，與偏瘦女性相比，肥胖女性胎盤中的巨噬細胞群具有明顯的表型異質性，胎盤中的白細胞介素1（interleukin-1，IL-1）、TNF-α 和IL-6 等促炎因子的表達增加，且常駐細胞CD68+和CD14+細胞數量增加了2～3 倍，證明妊娠前肥胖導致的慢性炎癥狀態正在向子宮內蔓延，胎盤內聚集了異質性巨噬細胞和促炎介質。然而Laskewitz 等[30]對無并發癥足月分娩孕婦的胎盤組織進行研究，從BMI＜25 kg/m2和BMI＞30 kg/m2的孕婦基底蛻膜和頂葉蛻膜中分離出巨噬細胞，進行定性和定量檢測，結果顯示BMI＞30 kg/m2的孕婦M1型巨噬細胞水平明顯低于BMI＜25 kg/m2孕婦，推測肥胖孕婦這些較低水平的M1 巨噬細胞可能是炎性狀態加重的補償機制，進而確保健康妊娠，但尚需要進一步研究證明。

4 結語

子宮內膜蛻膜化是激素、細胞和分子信號之間相互作用的精密且復雜的過程，越來越多的研究發現肥胖與子宮內膜蛻膜化受損相關，肥胖導致蛻膜化過程中多種因子及信號通路異常以及蛻膜免疫細胞的異常，造成了蛻膜化受損。肥胖對蛻膜化的影響成為改善肥胖型女性妊娠結局的突破點，應進一步開展相關研究，指導肥胖女性的健康管理，為診治反復妊娠丟失的肥胖患者提供新思路。