干細胞治療宮腔內膜粘連相關分子信號通路的研究進展

馬國慧 黃艷紅

1.陜西中醫藥大學第一臨床醫學院中西醫臨床醫學系，陜西咸陽 712046；

2.西安國際醫學中心醫院生殖內分泌科，陜西西安 710100

宮腔粘連（intrauterine adhesion，IUA），又稱Asheman 綜合征，其發生與子宮內膜的創傷、感染、激素、遺傳和先天子宮畸形等因素相關，導致宮腔部分或完全粘連。臨床表現包括月經不調、閉經、不孕、胚胎植入困難，一些妊娠成功的IUA 患者甚至會出現胎盤粘連、胎盤植入、早產、復發性流產和胎盤發育異常等癥狀，也存在無癥狀的宮腔粘連[1-2]。所有這些臨床癥狀都嚴重影響育齡婦女的月經狀況和生育需求，導致不孕不育率逐年增長。目前國內的主要治療方案是宮腔鏡下粘連分離術及激素治療，但此方法復發率高且妊娠率低。又因為IUA 的具體發病機制仍不清楚，目前國內外許多治療方法均不盡如人意。所以近幾年干細胞治療IUA 成為一個新興的研究方向，并取得了一定的成績。本綜述對目前已經發現的干細胞治療IUA 的分子機制進行了總結，并討論了干細胞治療I UA 的前景。

1 IUA 發生發展的研究進展

子宮內膜纖維化和子宮內膜再生障礙是IUA 形成的關鍵。有研究表明，上皮間質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）是IUA 的一個可能致病因素，該過程與子宮內膜基底層損傷進展為子宮內膜纖維化后的上皮細胞再生障礙相關[3-4]。ΔNp63α 通過DUSP4/GSK-3β/SNAI1 途徑可驅動子宮內膜上皮細胞（endometrial epithelial cells，EECs）向上皮-間質轉化，從而促進子宮內膜纖維化[5]。研究發現，轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β1 能夠促使子宮內膜上皮細胞轉化為肌成纖維細胞，從而誘導子宮內膜纖維化[6-7]。研究表明，TGF-β1 在IUA 動物模型和人類子宮內膜樣本中均升高，并可能通過Smad3 信號傳導增強IUA 纖維化[8]。綜合以上研究，只有更加明確IUA 的發病機制，才能對疾病進程進行更準確的治療。

2 干細胞治療IUA 的相關研究

干細胞最初是未分化的細胞，沒有明顯的形態學特征，具有廣泛的分化潛能及自我更新再生能力。研究表明，利用間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）治療IUA 能夠修復受損的子宮內膜損傷及減少子宮內膜纖維化等現象[9]。研究發現，干細胞在治療IUA 主要表現為其旁分泌作用促使IUA 病灶部位的新生血管重塑，顯著地抑制炎癥反應。人臍帶間充質干細胞[10]、脂肪間充質干細胞衍生的外泌體[11]及人羊膜上皮細胞[12]都被證實了，能夠有效治療IUA 的大鼠，并且研究中均未發現干細胞的不良反應。目前，大量的研究致力于挖掘干細胞在治療IUA 過程中的相關分子機制，為了更好地開發干細胞療法在IUA 中的治療前景。接下來，將從干細胞及其衍生的外泌體在IUA 治療中的相關信號通路及機制進行闡述。

2.1 抑制DUSP4/GSK-3β/SnaI1 信號

破壞上皮穩態的常見表型是EMT，即上皮細胞的表型改變且失去極性，繼而獲得間質表型和活動性[13]。ΔNp63α 是上皮細胞中p63 的主要形式[14]。在子宮內膜上皮細胞中，ΔNp63α 可以使具有促進EMT功能基因的轉錄水平提高，在IUA 患者中，ΔNp63α會誘導SNAI1 信號的激活，同時誘導EMT 促進分子DUSP4 的表達，從而下調子宮內膜中SNAI1 的抑制劑GSK-3β 的表達水平[15]。同時，研究報道，在IUA 患者宮腔內注射自體骨髓干細胞能夠減少了ΔNp63α+譜系，恢復子宮內膜對性激素的響應，減輕子宮內膜纖維化，從而獲得了成功妊娠，并最終分娩了足月嬰兒[16]。堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）被認為能夠逆轉ΔNp63α 的高表達激活的DUSP4/GSK3β/SnaI1 通路的信號轉導，促使子宮內膜的功能得以重建，因此自體骨髓干細胞可能通過逆轉ΔNp63α 的高表達造成的DUSP4/ GSK-3β/Snal1 信號通路的信號轉導，從而有效治療IUA。

2.2 TGF-β1/Smad 信號通路治療IUA

TGF-β1/Smad 途徑被證明在誘導各種器官纖維化的分子網絡中起主導作用[17]。TGF-β1 在誘導和促進間充質細胞分化和增殖、分泌細胞外基質相關成分方面起著關鍵作用，是啟動和終止TGF-β1/Smad 信號通路下游組織修復的主要細胞因子。TGF-β1 通過與其受體結合，激活Smad 途徑，將外環境中的信號傳遞到細胞中，然而在不受控制的纖維化反應的組織中，TGF-β1 的表達會出現明顯上調。

骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）衍生的外泌體（exosome，Exo）能夠抑制局部抗炎作用，可逆轉EMT[18]。Liu 等[19]發現，Exo可能通過阻斷TGF-β1/Smad 信號通路并促進IUA的子宮內膜修復。此外，臍帶來源的間充質干細胞（umbilical cord-derived MSCs，UC-MSCs）可以通過減少IUA 大鼠模型中纖維化標志物α-SMA 和TGF-β的表達，來修復子宮內膜的損傷[20]。以上研究表明，抑制TGF-β1/Smad 信號通路是治療IUA 潛在的靶點。

2.3 Akt-ERK 信號通路

子宮內膜間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MenSCs）是一種非侵入性獲得的、符合倫理要求的自體干細胞來源，其在血管生成、血管生成、增殖和遷移等方面發揮重要作用[21]。研究發現，在小鼠子宮內膜損傷模型中，MenSCs 移植促進血管形成顯著高于對照組，表明MenSCs 可以在子宮內膜修復期間促進受損子宮內膜的血管重建和血管生成[22]。Zhang 等[23]發現MenSCs-CM 可以促進人臍靜脈內皮細胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）的血管生成，這一觀察部分可以解釋為MenSCs-CM 對細胞增殖、凋亡和細胞遷移的影響。Akt 和ERK 的激活在Men-SCs-CM 誘導的血管生成中至關重要，同時，Men SCs-CM 誘導的血管生成可被Akt-ERK 抑制劑逆轉。MenSCs-CM 通過激活HUVECs 中的Akt-ERK 通路，誘導eNOS、VEGFA、VEGFR1、VEGFR2 和Tie2 的過表達，促進細胞增殖、遷移和血管生成[24]，這說明激活Akt-ERK 信號通路能夠誘導血管生成以治療IUA。

2.4 炎癥抑制

由于MSCs 的免疫原性低，僅表達低水平的MHCⅠ類分子，而且不表達MHCⅡ類或刺激分子，被廣泛用于臨床治療[25]。研究認為，IUA 伴隨著炎癥反應和炎癥因子的激活。在MSC 的急性炎癥旁分泌效應中，炎癥細胞因子的一個亞群是白細胞介素（interleukin,IL）-1ra。IL-1ra 以IL-1 依賴的方式抑制輔助性T 淋巴細胞系統的細胞因子刺激，以及巨噬細胞中炎癥細胞因子腫瘤壞死因子-α 的產生[26]。MSC 可以抑制B和T 細胞的增殖，并進一步阻止T 細胞增殖和分化為促炎性TH1 和TH17 輔助性T 細胞[27]。此外，MSC 可以促進T 細胞分化為耐受的Treg 細胞，并可以通過分泌趨化因子調節單核細胞、樹突狀細胞和自然殺傷細胞的作用，如IGF-1、TGF-b、bFGF、HGF、IL-6、SDF-1、M-CSF、VEGF、PIGF 和MCP-1[28-29]。人臍帶來源的MSC 與單核細胞和巨噬細胞共培養時，HLA-DR/DP/DQ 和CD86 的表達減少，單核細胞和巨噬細胞的吞噬作用和抗原呈遞能力降低[26]。這表明，與普通干細胞比較，人臍帶來源的MSC 可以減少異基因移植引起免疫排斥的機會。從臍帶來源的間充質干細胞提取的外來體可以抑制CD8+T 細胞和Th1 細胞，減少促炎細胞因子IFN-g 和腫瘤壞死因子-α 的分泌，誘導調節T 細胞，同時加速IL-10 的合成分泌[30]。

樹突狀細胞（dendritic cell，DC）是抗原呈遞細胞，可以誘導T 細胞產生免疫反應。MSC 可以通過調節HLA-DR、CD40、OX40L、CD80 和CD83 的表達以及上調PD-L1 的表達來抑制樹突狀細胞的成熟，從而降低其激活T 細胞的能力[31-32]。此外，當DC 與MSC共培養時，CD1c+DC 分泌的促炎細胞因子減少，漿細胞樣DC 分泌的抗炎細胞因子IL-10 增加。此外，研究表明，脂肪來源的MSC 衍生的Exo 可以抑制IL-6，并增加抗炎細胞因子IL-10 和TGFb 的表達[33]。以上研究表明，干細胞用于IUA 治療中的免疫調節發揮著重要作用，能夠有效抑制炎癥因子的表達。

2.5 非編碼RNA

Exo 攜帶的生物分子中，非編碼RNA（miRNA）在調節基因表達中具有重要作用。miRNA 是一類長度為21～25 nt 的，高度保守的內源性小分子非編碼單鏈RNA，通過與其靶mRNA 分子中的互補序列結合而下調該mRNA 編碼蛋白的表達水平[34]。Tan 等[35]發現，骨髓間充質干細胞分泌的外泌體可在體外促進細胞增殖和遷移，修復受損的子宮內膜，其中的miR-29a能夠減少α-SMA，膠原蛋白I，SMAD2 和SMAD3，是干細胞修復IUA 子宮內膜抗纖維化的重要性原因。骨髓間充質干細胞分泌的Exo 中的miR-340 轉移增加了子宮內膜基質細胞，并且能夠抑制TGF-β1 和α-SMA 的表達，以防止子宮內膜纖維化[36]。

3 討論

IUA 患者人數不斷增多，帶給育齡婦女和家庭嚴重的心理負擔。考慮到子宮內膜在生殖和母體健康中的重要作用，故維持子宮內膜正常的生理結構、消除缺陷并在損傷后的恢復是極其重要的，但是目前臨床上的手術及藥物治療無法從根本上治療疾病。目前對于IUA 發生的具體分子機制研究尚不清楚，越來越多的研究者致力于挖掘IUA 的發生發展機制。干細胞是一類具備增殖及分化潛能的細胞群體，并且其容易獲得，倫理爭議少，具有自我免疫調節等功能，在再生醫學中的研究越來越深入，同時也被應用于IUA的治療中，臨床用于治療的干細胞主要來自骨髓、子宮內膜、經血和臍血等。但是，該治療技術尚處于初步研究階段，有很多問題需要考慮，諸如干細胞種類的選擇、移植的部位及方式、移植后的干細胞的存活率及分化比例等，仍需要大量研究去解決。明確IUA 的發病機制及干細胞作用的具體機制，才能有效地克服這些問題，才能實現干細胞用于IUA 患者的臨床治療。