間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的研究進展▲

張思雯 王厚梅 邢明月 肖子文

(1 貴州醫科大學臨床醫學研究生院,貴州省貴陽市 550004;2 貴州醫科大學附屬醫院婦產科,貴州省貴陽市 550004)

【提要】 宮腔粘連是多種病因引起子宮內膜基底層損傷而導致的子宮腔或宮頸管粘連,病理學表現為子宮內膜纖維化,可導致患者月經改變及不孕。目前臨床上治療宮腔粘連的主要方法為宮腔粘連分解術,但該治療方案對于中重度宮腔粘連患者的治療效果欠佳,亟須尋找一種有效的新型治療方法。間充質干細胞可促進子宮內膜再生修復,在治療宮腔粘連中具有重要意義,但間充質干細胞存在存活力低及種植失敗率高等局限性,容易導致宮腔粘連復發。近年來,隨著間充質干細胞治療方案的不斷優化,初步發現間充質干細胞聯合雌激素應用或可更有效地增加子宮內膜厚度、促進月經恢復正常、提高胚胎著床率及妊娠率,具有重要的臨床意義。本文對間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制,以及間充質干細胞與雌激素的相互作用機制的研究進展進行綜述,旨在為宮腔粘連的臨床治療提供新的思路。

宮腔粘連是指由多種病因引起的子宮內膜基底層損傷而導致的子宮腔或宮頸管粘連,病理學表現為子宮內膜纖維化。宮腔粘連主要誘因包括流產、反復宮腔操作、子宮肌瘤切除術和感染等,常見的臨床表現為月經量減少、盆腔炎、復發性流產、不孕及胎盤異常等[1-2]。宮腔鏡下宮腔粘連分解術及術后聯用生物屏障防止粘連復發,或聯合口服雌激素類藥物促進子宮內膜生長,是目前臨床上治療宮腔粘連的常用方案[3-4]。然而,中重度宮腔粘連患者術后的復發率極高[5],反復循環的“宮腔鏡-觀察-宮腔鏡”治療模式給患者帶來巨大的經濟與身心壓力,嚴重影響患者的生活質量。間充質干細胞具有自我更新和分化為多種細胞類型的能力,其來源豐富,主要包括臍帶間充質干細胞(umbilical cord mesenchymal stem cell,UCMSC)、脂肪組織源性基質細胞(adipose tissue-derived stromal cell,ADSC)、骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)、人羊膜間充質干細胞、胎盤間充質干細胞等。研究發現,間充質干細胞具有促進損傷組織修復的功能,其作用機制可能包括細胞分化、旁分泌以及合成外泌體等[6]。目前,間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連在多種動物實驗研究以及臨床研究中被證實具有良好的治療效果[2,7-13],但其具體的作用機制尚不明確。本文對各類間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制,以及間充質干細胞與雌激素的相互作用機制的研究進展進行綜述,旨在為宮腔粘連的臨床治療提供新的思路。

1 間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制

1.1 UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制 UCMSC作為一類較為原始的干細胞,具有易獲取、取材無創、免疫反應低等優點,且其取材不涉及倫理問題,目前被廣泛應用于臨床再生治療相關領域的研究中。研究發現,UCMSC對宮腔粘連模型大鼠的子宮內膜具有一定的修復作用,而UCMSC聯合雌激素能更好地降低子宮內膜的纖維化程度,提示UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連具有一定的療效[11]。目前關于UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的作用機制尚不清晰。Ebrahim等[10]的研究發現,UCMSC聯用雌激素可以增加宮腔粘連大鼠的子宮內膜厚度(子宮內膜 ≥7 mm)及子宮內膜腺體數,其作用機制可能為,雌激素可增加子宮內膜組織中炎性因子白細胞介素(interleukin,IL)-1、IL-6及轉化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β、膠原蛋白1、β肌動蛋白纖維化標志物的表達,而UCMSC通過外泌體能明顯降低子宮內膜組織中炎癥因子和纖維化標志物水平以及上調血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和抗纖維化標志物Runt相關轉錄因子2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)的表達。Salamonsen等[14]發現,UCMSC來源的外泌體可能可以下調子宮內膜的炎性反應,為雌激素發揮生物效應提供適宜的微環境。上述研究結果表明,UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連可以減少子宮內膜纖維化,增加子宮內膜局部血流,進而促進子宮內膜修復。此外,Zhang等[13]將膠原支架/UCMSC移植到16名難治性宮腔粘連并發不孕女性的宮腔中,術后給予雌激素治療,結果顯示患者的子宮內膜厚度和子宮內膜微血管密度增加,子宮內膜組織中增殖標志物Ki-67、雌激素受體α(estrogen receptor α,ERα)和黃體酮受體的表達均上調,其中4名宮腔粘連患者經治療后成功妊娠,說明UCMSC聯合雌激素治療可恢復宮腔粘連患者的子宮內膜功能,改善妊娠結局,提高妊娠率。除臨床研究及動物實驗研究外,目前已有學者通過體外細胞實驗探討UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的作用機制。如Shi等[15]采用不同濃度的雌激素聯合UCMSC處理子宮內膜上皮樣細胞,結果顯示雌激素濃度達1×10-6mol/L時,可促進UCMSC分化為子宮內膜上皮樣細胞,提示UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的作用原理可能是雌激素促進UCMSC分化為子宮內膜上皮樣細胞,從而達到修復子宮內膜的目的。綜上所述,UCMSC聯合雌激素治療宮腔粘連具有良好的效果,其作用機制可能是UCMSC通過免疫調節、血管增殖、降低子宮內膜纖維化程度以及上調性激素受體來改善宮腔粘連的子宮內膜微環境,使雌激素能更有效地增加子宮內膜厚度和子宮內膜腺體數,并且在適量濃度的雌激素影響下,UCMSC可分化為子宮內膜上皮樣細胞,進而有效修復宮腔粘連子宮內膜,改善子宮內膜容受性,提高臨床妊娠率,這為治療子宮內膜損傷提供了新的理論依據。

1.2 ADSC聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制 ADSC的細胞表型與BMSC相似,都具有分化為多譜系的潛力,但ADSC的增殖速度更快,且具有易獲取的優勢[16],因此備受研究者的青睞。Kilic等[8]將ADSC移植到宮腔粘連模型大鼠的宮腔和腹腔中,發現宮腔粘連大鼠的子宮內膜纖維化及炎癥評分均明顯降低,且VEGF、Ki-67以及增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表達均顯著升高,當聯用雌激素治療后,宮腔粘連大鼠的子宮內膜纖維化及炎癥評分更低,血管增殖評分更高,Ki-67及PCNA表達升高,表明ADSC聯合雌激素治療能更有效地降低子宮內膜纖維化程度,促進血管內皮細胞增殖,并抑制大鼠子宮內膜的局部炎性反應,從而促進子宮內膜修復。此外,有研究發現,相較于單純使用雌激素或間充質干細胞治療,采用ADSC移植+雌激素治療宮腔粘連大鼠模型能更好地減輕大鼠子宮內膜淋巴細胞浸潤及纖維化,同時上調VEGF和胰島素樣因子(insulin-like growth factor,IGF)的表達[2],說明ADSC聯合雌激素可以更有效地減輕子宮內膜的炎癥反應及纖維化程度,并通過促進血管生長來發揮修復子宮內膜的作用。除動物實驗研究外,不少學者開展了有關ADSC移植聯合雌激素治療宮腔粘連的臨床效果研究。如Lee等[17]對6例常規治療失敗的重度宮腔粘連患者實施自體ADSC移植+雌激素治療,治療期間患者均未出現不良反應,治療后患者子宮內膜厚度均顯著增加,其中2例閉經患者恢復月經,3例患者月經量增加,臨床效果顯著。可見,ADSC聯合雌激素治療宮腔粘連的效果主要表現為降低宮腔炎癥反應和子宮內膜纖維化程度,促進子宮內膜血管增生和子宮內膜細胞增殖,其機制可能是ADSC與雌激素共同參與VEGF及IGF形成的相關通路并發揮協同作用,從而更有效地修復宮腔粘連患者的子宮內膜。

1.3 BMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制 BMSC具有來源豐富、功能多樣化、增殖速度快等優勢,同時還具有良好的遷移能力,并且其免疫排斥反應弱,但需經有創操作才能獲取。研究發現,BMSC聯合雌激素具有良好的組織修復效果,在骨質疏松癥、脊髓損傷等疾病的治療中發揮著重要作用[18]。Wang等[19]的研究結果顯示,與宮腔粘連模型組大鼠相比,采用經尾靜脈或子宮內注射BMSC的治療組大鼠子宮內膜的腺體數量顯著增加,纖維化面積減少,雌激素受體表達上調,此時加用生理劑量的雌激素可能更有利于子宮內膜的修復,表明BMSC聯合雌激素治療宮腔粘連大鼠可以促進子宮內膜的修復,這或許可為宮腔粘連的臨床治療提供新的思路。為進一步探究BMSC聯合雌激素治療宮腔粘連的作用機制,Yuan等[20]將BMSC移植到宮腔粘連模型新西蘭兔的宮腔中,結果顯示兔子的子宮內膜腺體數量增加,纖維化面積減少,而BMSC移植與雌激素聯合使用后,兔子的子宮內膜纖維化的改善效果更為顯著,且兔子子宮內膜組織中的上皮細胞標志物細胞角蛋白7表達明顯上調,而上皮間質轉化標志物N-鈣粘蛋白、纖維化標志物波形蛋白和鋅指轉錄因子1的表達則下調,表明BMSC聯合雌激素治療宮腔粘連可能通過促進子宮內膜上皮細胞再生以及抑制宮腔粘連的子宮內膜纖維化而發揮作用。Nagori等[7]報告了1例重度宮腔粘連患者在多次宮腔鏡下宮腔粘連分解術失敗后,接受自身骨髓干細胞移植并聯合口服戊酸雌二醇治療,治療1個月后發現子宮內膜厚度明顯增加,經體外受精-胚胎移植術后成功妊娠。另外,有研究報告,6例重度宮腔粘連患者接受自身骨髓干細胞移植聯合口服雌激素治療后,其中5例患者月經恢復[9]。上述研究結果均表明,BMSC聯合雌激素能更有效地促進宮腔粘連患者子宮內膜增殖及功能恢復,改善妊娠結局。

1.4 子宮內膜間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的效果及作用機制 來自子宮內膜的子宮內膜間充質干細胞(endometrial mesenchymal stem cell,enMSC)與其他干細胞一樣,具有體外高增殖性、低免疫性、易獲取、無創、無倫理限制等優點。Zheng等[21]將從正常人的子宮內膜提取到的enMSC進行體外培養,并在培養基中添加雌激素和生長因子,結果發現enMSC可分化為子宮內膜上皮細胞及子宮內膜基質細胞,提示enMSC聯合雌激素可促進子宮內膜修復。此外,該研究從重度宮腔粘連患者的子宮內膜中分離enMSC,在進行enMSC體外培養時發現,與正常enMSC相比,重度宮腔粘連患者的enMSC擴增效率顯著下降,干細胞標志物中八聚體結合轉錄因子4、分化抗原146、上皮細胞黏附因子/分化抗原326及血小板-內皮細胞黏附因子/分化抗原31的表達明顯下調,表明重度宮腔粘連患者的enMSC受損且自我更新能力下降;為驗證enMSC體內移植的效果,研究團隊將正常人子宮內膜的enMSC移植至非肥胖/糖尿病/嚴重聯合免疫缺陷小鼠腋窩皮下組織中,并聯合雌激素和孕激素治療,結果發現小鼠腋窩皮下組織中有子宮內膜相關分子細胞角蛋白和性激素受體等的表達;體內和體外實驗研究均表明,enMSC移植聯合雌激素治療具有修復子宮內膜功能的潛力,并且異體移植的安全性高[21]。Ma等[22]采用enMSC宮內移植聯合口服雌激素治療12例宮腔粘連不孕女性患者,2個月經周期后,患者月經量均較治療前增加,子宮內膜厚度明顯增厚至(7.5±0.6)mm,患者均具備胚胎移植的子宮內膜條件,其中5例患者成功妊娠。Tan等[23]報告7例重度宮腔粘連患者接受體外培養良好的自體enMSC宮內移植并聯合口服戊酸雌二醇治療的研究,結果顯示5例患者子宮內膜形態恢復正常且子宮內膜厚度顯著增加(子宮內膜厚度≥7 mm),其中3例患者成功妊娠。綜上,在雌激素刺激下,enMSC更易發揮自身組織特性,直接分化為子宮內膜細胞,可改善子宮粘連患者的子宮內膜容受性,提高胚胎移植率。

1.5 其他間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連的效果 一項臨床薈萃分析結果顯示,多種間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連在改善子宮內膜厚度、月經時間及妊娠結局方面均具有較好的治療效果,且安全性較高[24]。目前也有不同來源的間充質干細胞治療宮腔粘連的相關研究,如胎盤間充質干細胞[25]、羊膜間充質干細胞[12]等。間充質干細胞聯合雌激素可明顯改善宮腔粘連患者的子宮內膜炎癥反應、纖維化程度、子宮內膜腺體數、子宮內膜厚度、子宮內膜容受性及妊娠結局,并且效果優于單獨使用間充質干細胞[8,20],推測間充質干細胞與雌激素可能存在相互作用的內在機制,使得兩者聯合使用治療宮腔粘連的療效更為顯著。

2 間充質干細胞與雌激素相互作用機制

雌激素是女性主要的性激素之一,可以直接促進子宮內膜的增殖及修復,并且在血管生成、調節炎癥因子等方面發揮作用[26]。間充質干細胞具有減少組織纖維化、刺激血管生成、促進子宮內膜上皮分化和增殖等作用,在修復子宮內膜缺損、損傷、粘連等過程中起到重要作用[27]。鑒于間充質干細胞與雌激素聯合應用在子宮內膜修復治療中具有較好的療效,近年來有學者開始探索間充質干細胞與雌激素之間的相互作用,初步發現雌激素具有促進間充質干細胞增殖生長、抑制其凋亡、增強其遷移能力、誘導其分化為子宮內膜上皮細胞以及增加子宮內膜血管生成等作用[28-32],而雌激素聯合間充質干細胞發揮子宮內膜修復作用的具體機制可能與間充質干細胞刺激子宮內膜雌激素受體表達有關,進而增強雌激素效應[33-34],雌激素受體可以直接調節間充質干細胞的存活、分化等[29,35-37]。

雌激素可能具有維持間充質干細胞生長活力的作用,從而使間充質干細胞在治療宮腔粘連子宮內膜損傷時發揮作用的時間延長。已有研究發現,雌激素可促進間充質干細胞增生,有效改善間充質干細胞的功能和活性,且雌激素對間充質干細胞增殖的促進作用隨時間的延長而增強[36]。此外,Chen等[28]在過氧化氫誘導間充質干細胞凋亡的實驗中添加雌激素,結果顯示間充質干細胞的凋亡率明顯下降,說明雌激素可能具有促進間充質干細胞增殖及抑制間充質干細胞凋亡的作用。Cha等[38]提出雌激素可通過ERα參與間充質干細胞粒酶活性和端粒酶催化亞基的激活而促進間充質干細胞的增殖,并認為這可能與17-雌二醇對線粒體死亡途徑和Jun N-末端激酶通路的抑制有關[28],也可能與雌激素上調抗凋亡基因蛋白B細胞淋巴瘤XL和B細胞淋巴瘤2的表達水平進而發揮BMSC抗凋亡作用有關[39]。

雌激素可能通過增強間充質干細胞的遷移能力來提升間充質干細胞對宮腔粘連的治療效果,使其對宮腔粘連的修復效果更佳。有學者對宮腔粘連大鼠行UCMSC宮內移植,結果顯示大部分UCMSC能夠遷移至大鼠子宮損傷基質處生長并發揮修復作用[40]。Yuan等[20]發現移植的BMSC在宮腔粘連模型大鼠子宮腔內表現出較強的遷移性,并發揮修復子宮內膜基底層的作用。在一項體外實驗中,研究團隊在移植了BMSC的子宮內膜基質細胞培養液中添加雌激素,結果顯示BMSC的遷移能力增強,且基因測序提示BMSC聯合雌激素可顯著增加基質細胞衍生因子(stromal cell-derived factor,SDF)-1α mRNA的表達,表明雌激素可增強BMSC向子宮內膜基質遷移的能力[31]。孫欣慰等[30]發現,17β-雌二醇可通過上調SDF受體趨化因子受體(chemokine receptor,CXCR)的表達來提高SDF-1的反應性,增強BMSC定向遷移的能力,從而提高BMSC治療的效果。上述研究表明,一定濃度的雌激素可能通過增加SDF-1及其受體CXCR的表達來增強BMSC的遷移能力,使遷移至組織損傷區域的BMSC數量增多,從而提高BMSC對損傷組織的修復效果。此外,不少研究證實了雌激素在體內、體外條件下均可誘導間充質干細胞向子宮內膜細胞分化,明顯增加子宮內膜細胞數,改善子宮內膜的厚度及形態[20,32,35]。因此,我們推測雌激素可能通過不同機制來增強間充質干細胞的遷移能力,進而增強間充質干細胞對宮腔粘連的治療效果。

最新研究表明,子宮內膜血管生成在宮腔粘連修復機制中扮演著重要角色,雌激素對正常子宮內膜血管的生成具有周期性的調節作用[26]。有研究證實,間充質干細胞移植治療具有促進血管生成的作用[41-42],且雌激素在間充質干細胞誘導的血管生成中發揮正向作用[42-43]。體內外實驗研究的蛋白質組學分析結果顯示,在心臟損傷模型大鼠體內,雌激素可增強間充質干細胞介導的血管生成作用,協同促進損傷組織的修復[44]。此外,間充質干細胞可促進雌激素受體表達[33-34],從而增加雌激素的反應性,更有利于提高子宮內膜容受性和胚胎植入率。

綜上所述,雌激素可以增強間充質干細胞的增殖及遷移能力并抑制其凋亡,二者協同可促進損傷組織的血管生成,在宮腔粘連的修復治療中發揮重要作用,為宮腔粘連尤其是中、重度宮腔粘連的臨床治療提供了新的理論依據和治療思路。

3 小 結

宮腔粘連的治療目標是預防疾病發生,減少發病率,改善臨床癥狀,盡量恢復宮腔正常形態以及提高患者的妊娠成功率。由于目前中、重度宮腔粘連患者的臨床治療效果有限,患者復發率高、妊娠率低,因此探索新的宮腔粘連治療策略具有重要意義。間充質干細胞移植在子宮內膜損傷組織修復中發揮著重要作用,但其存在移植后存活率低的不足,雌激素能為間充質干細胞提供適合的微環境,促進其發揮作用,故間充質干細胞聯合雌激素治療宮腔粘連具有較好的臨床應用前景,可為臨床治療宮腔粘連提供新思路。但目前將其應用于宮腔粘連的臨床治療中仍存在一些問題,如間充質干細胞與雌激素最佳聯用劑量、最佳使用時間尚不明確,學界對兩者聯用方式的安全途徑也尚未達成一致,最佳治療方案仍需繼續探究。此外,加入生物屏障如在間充質干細胞與雌激素聯用的基礎上再加入生物支架、間充質干細胞聯合富血小板血漿治療宮腔粘連能否獲得更佳療效值得進一步研究。