干細胞治療薄型子宮內膜的研究進展

余璐萍，劉英

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·綜述·

干細胞治療薄型子宮內膜的研究進展

余璐萍，劉英△

在輔助生殖技術中，子宮內膜厚度可以反映內膜功能狀態，薄型子宮內膜是指子宮內膜厚度不足以獲得胚胎著床及臨床妊娠。雖然臨床對薄型子宮內膜治療的方式較多，但總體治療效果欠佳。干細胞因具有多向分化和自我更新的潛能而展現出廣闊的發展前景，包括胚胎干細胞、成體干細胞和誘導多能干細胞，隨著對干細胞研究的深入，目前有研究誘導干細胞向子宮內膜細胞定向分化并增生，以促進子宮內膜生長，進而用于治療薄型子宮內膜。現主要就骨髓間質干細胞（BMSCs）、子宮內膜干細胞（EDSCs）、人胚胎干細胞（hESCs）及人臍帶華通膠間充質干細胞（WJ-MSCs）在薄型子宮內膜治療的研究進展以及這4種細胞用于臨床治療的優缺點進行綜述。

薄型子宮內膜；子宮內膜；干細胞；干細胞移植；治療

【Abstract】In assisted reproductive technology（ART），the endometrial thickness is a common index of the endometrial function.When the endometrium is too thin to suit for embryonic implantation and clinical pregnancy，it is defined as the thin endometrium.Although there are many treatments for thin endometrium，the effects are not satisfied.Stem cells，including embryonic stem cells（ES），adult stem cells and induced pluripotent stem cells （iPS），with the ability of self-renewal and differentiation，have been applied inmany clinical trials.Studies showed that stem cells can be induced to endometrial cells，and that stem cells can promote the endometrial growth of endometrium，which means that stem cellsmay be used to treat thin endometrium.In this review，we discussed the research progress on the application of bonemarrow mesenchymal stem cells（BMSCs），endometrial stem cells （EDSCs），human embryonic stem cells（hESCs）and human wharton′s jellymesenchymal stem cells（WJ-MSCs）in the treatment of thin endometrium，and compared their advantages and disadvantages.

【Keywords】Thin endometrium；Endometrium；Stem cells；Stem cell transplantation；Therapy

（JIntReprod Health/Fam Plan，2016，35：331-334）

基金項目：國家自然科學基金（81471520），國家留學基金項目（20119 11033），北京市自然科學基金（5122015），北京市衛生系統高層次衛生技術人才培養項目（2014-3-075）

作者單位：100026北京，首都醫科大學附屬北京婦產醫院生殖醫學科通信作者：劉英，E-mail：yingliubj@hotmail.com

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審校者

子宮內膜過薄是導致婦女不孕和宮腔粘連的常見原因之一，目前，國際上對薄型子宮內膜的評價標準尚未統一，最新的一項Meta分析認為子宮內膜厚度超過7mm的患者妊娠率明顯高于不足7mm者［1］。薄型子宮內膜的病因尚未明確，有研究發現，薄型子宮內膜形成主要與子宮內膜雌、孕激素效能下降［2］、宮腔刮宮等操作史［3］、長期（≥5年）服用復方口服避孕藥等有關［4］。Miwa等［5］首次提出薄型子宮內膜的發生機制為血管內皮生長因子（VEGF）低表達、血流高阻力和腺上皮生長緩慢。其主要臨床表現為月經周期正常，但經量過少（小于30mL）和不孕。薄型子宮內膜的治療方法主要有藥物治療、搔刮刺激治療、宮腔內注射粒細胞集落刺激因子治療等。雖然薄型子宮內膜的治療方式較多，但總體治療效果欠佳。

干細胞是具有自我更新和多向分化潛能的未分化細胞群體，按發生學來源可分為胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs）、成體干細胞（adultstem cells，ASCs）和誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。因干細胞在再生醫學上突顯出其獨特的優勢而快速發展，已有研究報道用干細胞成功修復子宮內膜并妊娠［6］。現從干細胞的角度總結薄型子宮內膜治療的研究進展，為薄型子宮內膜的治療提供新思路。

1　骨髓間充質干細胞（bonemarrow m esenchymal stem cells，BMSCs）

1.1BMSCs應用于子宮內膜修復的研究現狀BMSCs是骨髓中除造血干細胞外，另一類具有多項分化潛能的細胞群體，其在特定的誘導條件下可以向3個胚層的組織細胞分化。

Du等［7］研究發現子宮缺血/再灌注損傷導致子宮內膜可募集到更多BMSCs，其數量達未損傷時的2倍，參與損傷后子宮內膜的修復，但在子宮內膜生理周期中并無此現象，這為將BMSCs用于薄型子宮內膜的治療提供了可能。Zhao等［8］將BMSCs注入薄型子宮內膜的SD大鼠宮腔，發現大鼠子宮內膜顯著增厚，推測BMSCs在子宮腔可直接分化為子宮內膜細胞，或通過分泌細胞因子和免疫調節作用刺激子宮內膜細胞增殖。該研究的另一個新發現是移植BMSCs后，整合素αγβ3、白血病抑制因子（LIF）的含量與正常鼠的含量相近，整合素和LIF是子宮內膜容受性的標志物，對胚胎著床有重要作用，提示干細胞灌注不僅提高了子宮內膜的再生能力，還提高了內膜的容受性。

以上研究表明，BMSCs直接輸注薄型子宮內膜的宮腔促進子宮內膜細胞再生，為治療薄型子宮內膜提供了新思路。

1.2BMSCs應用于薄型子宮內膜治療的優越性和局限性BMSCs是最早發現可分化為子宮內膜細胞的多能間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs），其可從骨髓中成功分離，較易在體外培養、誘導和擴增，臨床應用無免疫排斥反應和倫理問題。但其獲取過程有創，可能會造成機體的傷害及增加感染的風險；同時所含MSCs數量較少，只占骨髓有核細胞的0.001%～0.01%；分化潛能也隨年齡增長而顯著降低，這些缺點使其在薄型子宮內膜治療的應用受到了限制。

2　子宮內膜干細胞（endometrialstem cells，EDSCs）

2.1EDSCs的存在依據和分離鑒定方法早在1978年Prianishnikov［9］就提出可能存在EDSCs。子宮內膜具有再生修復功能，發生在經期、分娩、流產和其他原因造成的內膜損傷后。子宮內膜還具有遠處轉移和種植等類似于腫瘤的生物學行為，子宮內膜異位癥就提示了EDSCs的存在。目前用于分離鑒定EDSCs的方法如下。

2.1.1集落生成法（colony-formingunit，CFU）CFU

是最經典的方法，通過制備單細胞懸液，以極低密度種植后形成克隆性集落，可用于分離與鑒定EDSCs［10］。

2.1.2標簽滯留細胞群法（label retaining cells， LRCs）將5-溴-2-脫氧尿嘧啶核苷（5-bromo-2-deoxyuridine，BrdU）染料注射入小鼠體內，在有絲分裂的DNA復制期，BrdU染料與DNA發生融合，一段時間后，已分化細胞因代謝快，BrdU染料逐漸消失，而未分化干細胞仍穩定保留BrdU，采用組織切片化學染色原理對EDSCs進行分離鑒定及空間定位［11］。

2.1.3Hoechst33342——SP法是目前最為常用的方法，Hoechst33342是一種通過三磷酸腺苷結合轉運蛋白G超家族成員2（ATP-binding cassette transporter sub-family Gmember 2，ABCG2）轉運的DNA染料。側群細胞（SP細胞）通過ABCG2可快速排除DNA染料Hoechst33342，而呈現著色較淺甚至不著色，通過流式細胞儀可將其分選出來［12］。

2.1.4細胞表面標記篩選法正常子宮內膜或高或低表達13種作為干細胞標記的特性基因（SOXZ，SOX15，ERAS，SALL4，OCT4，NANOG，UTFI，DPPAZ，BMI1，GDF3，ZFP42，KLF4，TCLI）［13］以及目前新發現的W5C5［14］，可用于分選子宮內膜干細胞群。

以上研究均提示子宮內膜組織中可能存在干細胞，但是通過以上4種方法并沒有篩選出完全重疊的細胞群。

2.2EDSCs應用于子宮內膜修復的研究現狀EDSCs作為一種ASCs，已被證實具有高增殖潛力和多向分化潛力。

Masuda等［15］將人類子宮內膜上皮和基質混合細胞群移植到NOD/SCID小鼠腎包膜下進行異種移植研究，混合細胞群能在小鼠體內存活并增殖，再生出含有腺體和基質的子宮內膜樣結構，并隨著激素變化而發生增生、分化、脫落的周期性改變。混合細胞群能分化并生長出血管，侵入宿主的脈管系統而建立血管網。證實部分子宮內膜細胞在異種移植體系中能夠自我更新，具有高增殖能力和一定的分化潛力，符合干細胞的特性。

有報道通過研究子宮內膜SP細胞凋亡模式和大鼠子宮內膜缺血模型證實：在缺血缺氧的條件下，SP細胞的端粒酶、c-kit以及pou5fl表達降低，而Caspase-3（促進細胞凋亡）表達增加，細胞凋亡增多［16］。推測在缺血條件下大鼠子宮內膜變薄與SP細胞的凋亡增加有關，據此認為在無法通過藥物、手術等改善子宮內膜血流的情況下，通過增強EDSCs活性，增加其數量或減少凋亡可治療薄型子宮內膜。

鑒于ASCs在調節組織穩態和再生中的重要作用，推測EDSCs位置、數量或功能異常可能是子宮內膜異常的原因［17］。EDSCs缺乏可能引起子宮內膜組織的缺乏，從而導致宮腔粘連［18］；EDSCs活性減弱可能引起子宮內膜過薄（小于7mm）而無法支持胚胎著床。據此新觀點，EDSCs在細胞水平治療子宮內膜功能不良具有可行性［19］。

2.3EDSCs應用于薄型子宮內膜治療的可能性和局限性EDSCs是一種ASCs，致瘤風險低，操作簡單，取材便利，可從月經血、切除的子宮內膜及蛻膜［20］等很多組織中提取、純化、培養，在良好的臨床指導下可大規模生產，因此，EDSCs是理想的種子細胞，可用于治療因宮腔粘連、子宮內膜過薄、生長不良等導致的胚胎無法著床或子宮內膜容受性差等引起的不孕［17］。

但是EDSCs用于治療薄型子宮內膜還存在以下問題：①由于缺乏EDSCs特異性表面標志物造成EDSCs分離困難；②子宮內膜有幾種類型的干/祖細胞仍待確定，它們如何分化成不同表型和功能的細胞，以及各類型之間是否有層次關系并不明確；③EDSCs在臨床中的應用可能存在潛在風險，根據目前的臨床觀察及基礎研究，EDSCs數量、定位以及分化能力的改變均有可能引發子宮內膜疾病，如子宮內膜異位癥、子宮內膜癌等。

3人胚胎干細胞（human embryonic stem cells，hESCs）

3.1hESCs的研究進展hESCs是人體內最原始的細胞，由原始生殖細胞（primordialgerm cells，PGCs）或者囊胚的內細胞團（inner cellmass，ICM）分離，具有發育全能性，在合適的培養條件下，在體內外均可以被誘導分化成各種類型的細胞，如神經細胞、胰島分泌細胞、生殖細胞、心肌細胞［21］等。這一特性使其成為學者們的研究熱點。

目前，hESCs誘導分化的方法有：①添加法，即向細胞培養基中添加細胞分化所必需的因子，如17β-雌二醇、維生素C、地塞米松等，該法操作簡便；②共培養法，即與目標細胞共培養營造目標細胞生長微環境，如Park等［22］將hESCs與PGCs在體外共培養后，顯著促進hESCs分化為PGCs；③轉基因法，通過基因轉染技術使與分化相關的關鍵基因在干細胞中高表達或者低表達，從而調控細胞分化。

Yu等［23］通過實驗證實，hESCs與小鼠子宮內膜基質細胞共培養，可誘導其分化為子宮內膜樣上皮，其表面可表達雌、孕激素受體、細胞角蛋白、上皮細胞連接分子EPCAM、CA125、β-微管蛋白，上述實驗證實了hESCs可以向子宮內膜樣細胞分化，為

利用hESCs的分化全能性，誘導其向子宮內膜方向分化，以解決薄型子宮內膜這一臨床問題提供實驗依據。目前認為干細胞在增殖和分化成女性生殖系統過程中，Wnt4、5a、7a等基因發揮重要作用［24］。

3.2hESCs應用于薄型子宮內膜治療的可能性和局限性hESCs具有發育全能性，更易于誘導分化。目前，限制hESCs應用于再生醫學有以下幾方面：①成瘤性，組織器官中未分化干細胞形成畸胎瘤是影響實驗成功的障礙，Nussbaum等［25］將ESCs（5×105）移植到心肌梗死小鼠模型的梗死心肌及邊緣區，3周后處死小鼠發現在ESCs注射區域形成畸胎瘤；②使用hESCs存在倫理問題，但已有學者利用常規體外受精/胞漿內單精子注射（IVF/ICSI）周期中因形態學評分差而不適合用于移植的胚胎，成功建立起hESC系［26］。

4　人臍帶華通膠間充質干細胞（human wharton’s jellymesenchymalstem cell，W J-MSCs）

4.1W J-MSCs的研究進展WJ-MSCs是一種ASCs。人臍帶由3部分構成：羊膜被覆上皮、臍血管和位于兩者之間被稱為華通膠的黏液結締組織［27］，WJ-MSCs是指從臍帶華通膠中分離培養出的一種成纖維樣的MSCs。Boroujeni等［28］將WJ-MSCs進行體外培養并成功誘導，使其分化形成類胰島β細胞，并可分泌胰島素；Yang等［29］將WJ-MSCs移植到肝損傷模型的小鼠中，小鼠的肝功能改善，生存率提高。Yang等［30］初步證實，WJ-MSCs對米非司酮誘導的子宮內膜間質細胞損傷具有一定的修復作用，顯示WJ-MSCs可以修復并保護受損的子宮內膜，從子宮內膜的功能學角度看，還可以改善子宮內膜容受性，有利于胚胎著床，為WJ-MSCs應用于薄型子宮內膜治療提供了依據。

4.2W J-MSCs應用于薄型子宮內膜治療的可能性和局限性WJ-MSCs作為ASCs可修復多種組織器官的損傷，應用于薄型子宮內膜治療具有以下優勢：①取材容易、無創、來源廣泛，臍帶是目前未被利用的組織，可從臍帶中分離出大量具有多向分化潛能的WJ-MSCs，且屬于較年輕的細胞類型，受環境和外界因素引起的DNA損傷較小；②使用WJMSCs不涉及倫理問題；③臍帶來源的WJ-MSCs含有較長的端粒酶，具有較強的自我更新和增殖活性；④臍帶來源的WJ-MSCs免疫原性低，并且無致瘤性；⑤易于轉染外源基因，如將胰島素基因轉染至WJ-MSCs中，再將其移植入Ⅰ型糖尿病小鼠中，發現WJ-MSCs可以分泌胰島素。因此，WJ-MSCs被認為是新型的種子細胞，近年來成為干細胞領域的研究熱點。

5　結語與展望

子宮是維持女性生理功能和生育能力的重要器官，子宮內膜在胚胎著床過程中發揮著重要的作用，因此，適當的子宮內膜厚度及正常的子宮內膜容受性是輔助生殖技術助孕成功的關鍵。子宮內膜過薄可阻礙胚胎在子宮內膜著床和發育，無法獲得臨床妊娠，目前尚無有效的治療方法。隨著干細胞研究的深入，基于干細胞修復與再生能力的再生醫學有望成為繼藥物治療、手術治療后的第3種治療途徑，將干細胞誘導分化為子宮內膜細胞，為子宮內膜過薄的治療提供新的指導方向及理論基礎。

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［本文編輯王昕］

Outlook of Stem Cells for the Treatment of Thin Endometrium

Y
U Lu-ping，LIU Ying.Department of Reproductive Medicine，Beijing Obstetrics and Gynecology Hospital，Capital Medical University，Beijing 100026，China

LIU Ying，E-mail：yingliubj@hotmail.com

（2016-03-04）