從子宮內膜間充質干細胞（eMSC）角度看婦科再生醫療

喬聯橋，隋曉馨，吳曉梅，席曉薇 （上海交通大學附屬上海市第一人民醫院，上海201600）

0 引言

在21世紀，干細胞治療和再生醫療在改善人類健康方面日益凸顯出巨大的潛力。日益普遍的慢性退行性疾病和器官衰竭，使用僅有的藥物治療已不能治愈。雖然藥物治療可以達到部分癥狀的緩解，并可能釋放必需的營養因子來有助于組織修復，但他們不能直接取代在疾病過程中死亡的細胞［1－2］。目前，移植整個器官，包括心臟、腎臟、胰腺、肺和肝臟，已經應用于臨床。但是可移植器官的有限性與低可用性極大限制了該領域的發展，所以亟需研究人員開發恢復組織功能的新方法［3］。干細胞治療已成為一種可行的選擇，因為它可以替換在各種疾病過程中死亡或損傷的細胞。1957年報道國際首例造血干細胞（hemo?poietic stem cell， HSC）成功移植［4］，目前數以千計的與干細胞相關的臨床試驗正在進行之中［5］。

人類子宮內膜是一種高度動態的組織，具有在育齡期循環再生的能力。子宮內膜干細胞（endometri?um stem cell，EnSC）在2004年首次被發現，是從子宮內膜組織中分離出來的成體干細胞。EnSC由一群上皮干細胞、間充質干細胞和側群干細胞組成［6］。胚胎干細胞（embryonic stem cell，ESC）、誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cell， iPSC）、來源于體細胞的干細胞細胞核轉移和成人間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）在再生醫學中都有廣泛的研究。然而，ESC或iPSC移植后和基因操縱后造成的腫瘤形成風險和圍繞使用ESC的倫理爭議阻礙了二者潛在的臨床應用。但是，對于自體和異源細胞替代治療來說，MSC 是有前途的醫療工具［2，7］。其中，子宮內膜間充質干細胞（endometrium mesen?chymal stem cell，eMSC）因其容易獲取和顯著的分化能力，成為有吸引力的，新穎的成人間充質干細胞來源［3，7］。

1 eMSC

Schwab等通過體外培養的方法對子宮內膜成體干細胞進行了研究［7－9］，結果顯示內膜中也存在MSC樣細胞，即eMSC，并且可以應用于臨床上，使內膜或者其他組織再生［7－8］。 研究［10］顯示，eMSC 分布在子宮內膜功能層和基底層的血管周圍。有學者［11］通過流式細胞儀和磁珠分選的方法鑒定出了血管周圍的蛋白質W 5 C 5（SUSD2）可作為純化的eMSC標志物，包含有MSC的子宮內膜功能層可以通過活檢來取樣。如此一來，eMSC可以被很容易地收集、純化、培養擴展和分化［12］。這些特點都展示了eMSC較其他干細胞在臨床應用中具有更大的優越性和潛力。2017 最新文獻［13］報道，eMSC 為CD140b＋， CD146＋細胞，對eMSC表面標志物的確認更加促進了其向臨床應用的轉變。

2 eMSC與婦科再生醫療

2．1 eMSC與復發性流產 人類子宮內膜是一種高度動態的組織，具有在育齡期循環再生的能力。eM?SC有助于子宮內膜再生，貫穿于整個子宮內膜循環周期發揮功能。Xu等［13］研究了月經周期階段中子宮內膜雙層（子宮內膜的淺表和深部）是否對eMSC（CD140b＋，CD146＋細胞）的干細胞活性有影響。 通過檢測，月經周期的各個階段（月經，增殖和分泌）eMSC的百分比和克隆形成能力是不變的。然而，來自月經期子宮內膜的eMSC經歷了更多輪次的自我更新，并且能夠比分泌期的細胞總產量更高。與子宮內膜相比，研究人員在子宮內膜深部檢測到更多的eMSC，但其克隆形成和自我更新能力與eMSC保持相似水平。該研究結果認為，eMSC在月經期被激活，用于子宮內膜的周期性再生。婦科的多種疾病都與子宮內膜存在密不可分的關系，后面將會陸續提及。

子宮內膜樣干細胞（包括MSC和上皮祖細胞）是月經結束后子宮內膜循環再生所必需的。新的證據［15］表明，eMSC構成動態的細胞群，使得子宮內膜能夠應對妊娠失敗風險。復發性流產（recurrent preg?nancy loss，RPL）與eMSC的相對消耗有關，這不僅降低了eMSC應對生殖失敗的內在能力，也影響子宮內膜蛻膜化，胚胎植入的必要轉化過程。這些新的研究結果為更有效地篩查有妊娠前懷孕失敗風險的婦女帶來規避風險的有效途徑。

Lucas等［14］研究發現人類子宮內膜間質細胞（human endometrial stromal cell， hESC）對蛻膜信號的異常反應與RPL密切相關，這提示了蛻膜細胞在成熟過程中存在的缺陷與hESC可能存在密切關聯。盡管在體內失調的基因中觀察到數量差異，但是hESC的 MeDIP?seq分析并未發現 RPL培養物中CpG甲基化的總體變化。然而，RPL與整個基因組中富含CA基序的甲基化明顯減少相關，但在端粒附近富集。非CpG甲基化是細胞多能性的標志。同樣，他們證明RPL與子宮內膜克隆形成細胞群體的缺陷有關。表觀遺傳干細胞特征的喪失也與基因內CpG低甲基化和HMGB2表達降低相關，編碼高遷移率族蛋白2。他們發現在hESC中敲低該序列獨立的蛋白相關染色質可促進衰老并且損害蛻膜化，例如通過鈍化時間依賴性的分泌蛋白體組可以導致上述情況發生。由此，該研究結果表明，干細胞缺陷和加速的基質衰老限制了子宮內膜的分化能力，并易于導致妊娠失敗。

所以，通過目前研究表明，針對部分RPL患者，可以通過彌補eMSC的基因缺陷來改善患者子宮內膜情況，達到成功妊娠的目的。

2．2 eMSC與Asherman綜合征 Asherman綜合征又稱人工流產后宮頸或宮腔粘連，由Asherman 1948年首次報道，是由于刮宮時損傷宮頸管粘膜或子宮內膜基底層、肌層，局部創面形成而導致粘連。隨著頻繁的宮腔操作及宮腔鏡內手術的普及，宮腔粘連的發病率和檢出率逐年攀升，成為了女性繼發性不孕的第二大病因［16］。由于宮腔粘連影響胚胎的著床及生長，即便是輕度的宮腔粘連也可引發原發或繼發不孕不育。嚴重的子宮內膜損傷導致重度子宮腔粘連，也曾被認為是導致不孕的“絕癥”。臨床治療的目的是恢復宮腔正常形態，預防粘連復發，修復損傷的內膜，恢復正常的生育功能。目前，宮腔粘連傳統的治療策略包括宮腔粘連分離、預防再粘連、修復子宮內膜以及術后評估。然而傳統的治療方法如宮腔鏡手術、宮內節育器、子宮球囊支架、生物膠類、雌激素等均存在臨床局限性。尤其是對于重度或者廣泛內膜損傷的患者，子宮內膜再生和功能恢復已經成為了臨床上的棘手問題［17］。

子宮內膜是人體內再生能力最強的組織之一，對生育能力至關重要，易發病。骨髓干細胞已被廣泛報道轉分化為子宮內膜細胞［18］。2011年，發表在《J Hum Reprod Sci》雜志上的一則案例利用自體骨髓干細胞來實現子宮內膜再生的目的，宮腔粘連患者接受干細胞治療后成功受孕。骨髓HSC產生多種造血和免疫細胞類型。已經報道HSC或其子代跨越譜系障礙并轉分化為包括肺、肝、腎、心臟、腦、肌肉和子宮內膜的幾種器官的組織特異性細胞類型［18，19－25］。 但是HSC轉分化的概念是有爭議的，來自世界領先水平的干細胞實驗室出現了相互矛盾的報道［18，26－32］。由此可以鑒定HSC轉分化產物的技術難度，其中一個最難且容易發生爭論的點就是大多數器官含有大量骨髓來源的浸潤免疫細胞［18，20，29，33］。 Ong 等［18］通過在小鼠模型中研究，沒有發現骨髓干細胞轉分化為子宮內膜特異性細胞類型的證據。他們認為：骨髓干細胞不可能轉分化為子宮內膜細胞，以前有關這種發生的報道涉及免疫細胞的錯誤鑒定。在子宮內膜再生中，干／祖細胞可以從子宮內膜活檢或經血中分離出來，并且可以在Asherman綜合征中自體地用于再生子宮內膜［34］。

顯然，目前對于骨髓干細胞治療宮腔粘連這種說法存在爭議，需要后續更多的基礎及臨床研究驗證。但是干細胞作為治療宮腔粘連的有效途徑，這一觀點是業界普遍認同的，也是有廣泛基礎及臨床案例支持的。對于輕度的宮腔粘連，eMSC可以活檢或從經血中提取，對于無法自身獲取子宮內膜干細胞的重度粘連，利用骨髓干細胞或其他干細胞進行治療將是一個繼續深入研究的課題。

2．3 eMSC 與盆腔臟器脫垂（pelvic organ prolapse，

POP） POP是婦女常見的疾病。網狀組織復合體治療曾被認為是最正規的治療方法。在POP修復中使用臨床合成網格，可在體內導致不良的機械順應性，由于異物反應導致過度瘢痕組織形成［36］。因此需要更加新穎的方法來解決這些并發癥的限制。

Ulrich等［37］使用的組織工程方法顯著減少了植入網格周圍的炎性細胞數量，并促進了新血管形成。細胞接種到聚酰胺／明膠網格上改善了網狀物的生物相容性與eMSC一起發揮抗炎作用并促進傷口修復，具有新的組織生長和最小的纖維化，并產生具有更大延展性的網狀物。Edwards等［35］同樣做了類似的研究。證明在植入之前播種MSC可以減少異物反應，并改善網狀組織復合體的生物力學性能。這項研究同時分析了植入人eMSC對新型明膠包被聚酰胺支架的影響，以確定支架／組織生物力學性能和新組織生長的差異。 Shoae?Hassani等［38］從事 EnSC 到用于再生重建膀胱的平滑肌細胞（smooth muscle cell，SMC）的分化研究。該研究發現來自婦女子宮內膜的EnSC，開辟了將這些細胞用于組織工程應用的可能性，例如建立天然組織修復脫垂骨盆底以及建設膀胱壁。

陰道平滑肌異常在POP的發病機制中起作用，表明SMC可能是潛在的治療靶點。Chen等［36］通過從人類經血中獲得eMSC，并用相差顯微鏡和流式細胞術來表征eMSC的形態和表型。用含轉化生長因子β1的細胞培養基誘導MSC分化，并對誘導條件進行優化。通過各種檢測手段定義了誘導細胞的eMSC特征的形態學和標記物表達。研究結果表明，eMSC可能是細胞治療的一個有效途徑，旨在調節陰道壁和骨盆底的SM功能，以治療POP。

所以，對于POP患者來說，無論采用組織工程結合合成網的方法，還是采用對ERCs進行誘導為陰道平滑肌細胞的方法，兩種措施都將可能是未來POP患者擺脫病痛，提高生活質量的有效途徑。

2．4 子宮內膜干細胞與卵巢早衰 對于卵巢早衰的治療，eMSC并未存在太多優勢，結合目前現有臨床基礎研究來看，胎盤來源干細胞及生殖干細胞治療相較于子宮內膜干細胞具有更多優勢。

以往統計顯示，大約1%的女性患有卵巢早衰。大多數情況下，卵巢早衰由化療、自身免疫性疾病、卵巢／子宮或輸卵管手術引起。其并發癥不僅包括生育能力喪失、性欲減退和閉經，還包括生活質量的嚴重惡化、心理障礙、骨質疏松以及心血管疾病和中風相關死亡率增加［41］。雖然可以通過激素補充來治療卵巢早衰，但目前難有根治的方法。卵巢早衰的傳統激素治療需要持續攝入藥物，這種方法有一定的局限性，并不能恢復生育能力，也不能糾正靶器官的病變。干細胞治療卵巢早衰已被研究多年。近期，科學家們通過比較不同組織和細胞療法對卵巢早衰的治療功效，證實了胎盤來源的外植體、提取物以及間充質干細胞能最快速地促進生殖系統、肝臟和腎臟功能的完整恢復［39］。

通過比較6組小鼠的卵巢功能、性功能、肝臟和腎臟功能的恢復情況，Kozub等［39］發現不同組織和細胞治療化療引起的卵巢早衰具有類似的效果，但胎盤來源的組織和細胞療法能最快速地恢復生殖系統、肝臟和腎臟的功能，而脂肪間充質干細胞治療并未有這樣的效果。

2017 年 5 月，Wu 等［41］在《Molecular Therapy》雜志上發表重要成果，他們發現移植異體卵原干細胞后，早絕經的雌性小鼠能夠生育健康幼崽，并且未觀察到任何遺傳缺陷的存在。它證明了移植的生殖干細胞的卵子發育機制與正常卵子的發育機制相似，這為干細胞療法促進卵巢早衰患者恢復生育能力奠定了理論基礎。

3 總結與展望

子宮內膜干細胞，尤其是eMSC，作為干細胞治療中的一個分支，展現出強大的治療潛力和廣泛的治療范圍，對eMSC表面標志物的確認更加促進了其向臨床應用的轉變。本文從再生醫療角度進行了分析。針對部分RPL患者，可以通過彌補eMSC的基因缺陷來改善患者子宮內膜情況，達到成功妊娠的目的。在子宮內膜再生中，干／祖細胞可以從子宮內膜活檢或經血中分離出來，并且可以在Asherman綜合征中自體地用于再生子宮內膜。目前對于骨髓干細胞治療宮腔粘連這種說法存在爭議，需要后續更多的基礎及臨床研究驗證。但是干細胞作為治療宮腔粘連的有效途徑，這一觀點是業界普遍認同的，也是有廣泛的基礎及臨床案例支持的。對于POP患者來說，無論采用組織工程結合合成網的方法，還是采用對eMSC進行誘導為陰道平滑肌細胞的方法，兩種措施都將可能是未來POP患者擺脫病痛，提高生活質量的有效途徑。同時，隨著組織工程的發展與目前3D打印技術的日趨成熟，利用二者結合，為先天性無陰道綜 合 征 （ mayer?rokitansky?küster?hauser syndrome，MRKH綜合征）患者帶來新的治療機遇。對于卵巢早衰的治療，結合目前現有臨床基礎研究來看，胎盤來源干細胞及生殖干細胞治療相較于子宮內膜干細胞具有更多優勢，所以在未來的干細胞研究中，胎盤來源干細胞也將成為一個研究熱點。除此之外，eMSC在腫瘤免疫方面的研究也是廣大研究者關注的焦點，利用干細胞歸巢功能，其精準定向對腫瘤細胞進行殺滅也將是相關研究人員致力于研究的方向。總之，目前干細胞對多種疾病的治療具有巨大的潛力和研究價值，仍需醫學工作者和研究者進行深入的分析和研究。