子宫内膜容受性影响因素的研究进展

在辅助生殖技术(ART)中,除胚胎质量外,良好的子宫内膜容受性(ER)成为成功妊娠的必要条件。近年来,ER的影响因素已经成为国内外的研究热点。本文主要从形态学、分子生物学、基因组学等方面综述ER影响因素的研究进展。

人类生殖过程中,受精卵在母体子宫内定位、黏附、着床,最终发育成一个成熟的胎儿,着床过程对成功妊娠具有重要影响,成功的临床妊娠除需要优质的胚胎之外还需要良好的子宫内膜容受性(endometrialreceptivity,ER)、子宫内膜与胚胎的同步发育。随着辅助生殖技术(ART)的发展,胚胎质量得到了进一步改善。由此,ER成为了近几年研究的热点。ER是指子宫内膜对胚胎的接受能力,只有在短暂的特定时期内子宫内膜才允许胚胎着床,这一时期称为“着床窗口期”,在人类相当于月经周期第20~24日或排卵后6~8d。ER的具体机制目前尚不清楚。ER差是导致体外受精-胚胎移植(IVFET)中胚胎着床失败的重要原因之一,因此明确ER的具体机制及相关影响因素显得尤为重要。文章从以下几个方面介绍ER的影响因素。

1子宫内膜厚度及血流在目前IVF-ET中,子宫内膜厚度及形态是ER重要标志之一,子宫内膜厚度是指子宫前、后壁加宫腔间隙,自然月经周期随着卵泡生长,雌激素水平升高,子宫内膜不断增厚,当卵泡达到成熟时,内膜厚度一般可达8~13mm,这样的内膜有利于胚胎着床,当子宫内膜厚度5mm时则妊娠发生的可能性小,子宫内内膜的厚度ER相关。子宫内膜类型是指子宫内膜与肌层相对回声状态的分型,分为三型:A型为三线型子宫内膜,外层和中部强回声以及内层低回声,宫腔中线回声明显;B型为弱三线型,宫腔中线回声不明显;C型为均质强回声,无宫腔中线回声。但越来越多的研究倾向于结合血流分析来预测ER。子宫内膜血流是指通过超声多普勒检测到的参数,目前常用的指标为搏动指数(PI)和阻力指数(RI),PI和RI越低,说明血管阻力越低,卵巢和子宫血供良好;反之,血管阻力越高,子宫动脉血流减少,供血障碍,这将不利于胚胎着床。良好的血供可为胞饮突提供良好的生长发育条件。年Malinova等研究显示,口服或阴道内使用枸橼酸西地那非(sildenafil,商品名“万艾可”)可以改善子宫内膜的血流状态,促进子宫内膜生长,增加ER。万艾可是一氧化氮(nitricoxide,NO)样药物,通过抑制磷酸二脂酶的活性来提高组织中的环磷酸鸟苷,使平滑肌松驰,增加组织局部血流,由于女性的子宫也是由平滑肌组成的肌性器官,有丰富的子宫动脉及其分支,故万艾可可以通过调节子宫内膜血流来治疗子宫内膜生长不良。小剂量阿司匹林则可能通过抑制环氧合酶活性发挥抑制血小板活性的作用,预防微血栓形成,降低子宫动脉血流阻力,改善子宫内膜的血流灌注来促进子宫内膜的生长。目前关于子宫内膜及子宫内膜下血管化评价的研究成果尚存在争议,Kim等研究显示,妊娠组的子宫内膜血流均优于非妊娠组,妊娠组的血管形成指数(VI)、血管指数(FI)、血管形成-血流指数(VFI)均高于非妊娠组,但是妊娠组与非妊娠组的子宫内膜下血流如VI、FI、VFI均无明显统计学差异。

2激素及细胞因子2.1雌激素和孕激素雌激素和孕激素是卵巢甾体激素,对人类的胚胎着床具有重要作用,可调节子宫内膜细胞向有利于胚泡发育和植入的方向分化。雌激素及孕激素促使子宫内膜细胞增殖、分化,并分泌一些分子影响滋养层细胞发育,调节ER,分泌的分子包括一些细胞因子和生长因子,比如白血病抑制因子(LIF)、同源框基因(HOX)10和11、整合素、基质金属蛋白酶(MMP)、降钙素等。在胚胎着床过程中,子宫内膜处于生长动态阶段,着床关键在于子宫内膜和胚胎发育同步性的建立。雌激素启动子宫内膜的增殖,诱导孕激素受体(PR)的产生,而PR产生的黄素化开启着床窗。受雌、孕激素共同作用,子宫仅在很短的窗口期内允许胚胎着床。内膜上皮细胞中存在特异雌激素受体(ERs)和PRs,与细胞信号转导通路发生作用,调节靶细胞的增生、分化。雌二醇/孕酮(E2/P)最适比值决定甾体激素受体最适宜的表达,是保持内膜良好容受性和胚胎种植潜能的关键因素。另外,种植窗开放的时间内受卵巢甾体激素诱导,在胚泡的定位及黏附不同时间内,内膜上皮细胞和间质细胞合成不同类型的分子,作为甾体激素的介导,以自分泌或旁分泌的形式调节子宫状态,包括一些细胞因子和生长因子,有助于胚胎着床。2.2LIFLIF因子是IL-6家族的糖蛋白之一,在小鼠研究中证明,LIF与胚胎着床密切相关,已被证明是胚胎着床的必要因子,且与植入时间紧密相连,在胚胎着床中起重要调节作用,是着床窗口开放所必需的细胞因子。在人类正常月经周期,尤其是黄体期,LIF呈高度表达。LIF因子的出现不完全依赖于滋养层,其分泌可能会受子宫内膜其他分泌因子的影响。在增殖期,LIFmRNA被检测到处于低水平,在分泌期,内膜的腺上皮及腔上皮的LIFmRNA呈高表达。LIF-受体在分泌期及黄体期均有表达,但只有内膜的腔上皮分泌。在不孕患者中,LIF的不表达或者低表达与不孕密切相关。在不明原因的不孕患者的宫腔灌洗液中,LIF浓度非常低。Aghajanova等研究认为,女性子宫内膜上LIF与LIF-受体可能与胞饮突的形成、胚泡的着床有关。目前研究认为,LIF是反映ER的标志性细胞因子,其表达可能受孕激素、MMP、内皮生长因子、转化生长因子(TGF)等的调节,但是具体作用机制尚不清楚。

2.3白细胞介素-1(IL-1)系统目前对IL的研究较多,其中与内膜容受性的形成、胚胎着床密切相关的是IL-1和IL-6。IL-1及其I型受体在整个月经周期的子宫内膜呈规律性表达,分泌中期高表达,与种植窗的开放一致,提示IL-1系统对ER有一定的影响。Gonzalez等研究了瘦素对人类子宫内膜IL-1系统表达的影响,结果表明IL-1系统的表达可能受瘦素的调控,在缺乏IL-1的子宫内膜上,瘦素可以引发ER标志物的表达,证明了在胚胎着床过程中,瘦素可能成为IL-1的替代物。正常妇女种植期子宫内膜上皮有丰富的IL-1、IL-1受体及IL-1受体附属蛋白,由腺上皮和腔上皮分泌,三者结合形成复合物,通过信号转导,影响胚胎着床。2.4集落细胞刺激因子(G-CSF)

G-CSF是一组骨髓造血干细胞因子,G-CSF为其中一种,可以促进粒系母细胞的增殖和分化,并增强粒细胞进一步成熟的功能。G-CSF在排卵期由颗粒细胞分泌,在黄体期由子宫内膜细胞分泌,在妊娠期由胎盘分泌。年Ledee等研究显示,卵泡液中G-CSF的水平与胚胎着床密切相关,这是因为G-CSFmRNA在黄体中期的人类子宫内膜表达水平达到最高,与胚胎的种植窗期吻合,所以这也就提示了它可能是与胚胎种植有关的重要细胞因子。年Scarpellini和Sbracia的随机对照试验显示,用免疫疗法无法治疗的反复流产的患者中,G-CSF可以增加活产率。大部分流产患者中期卵泡液中的G-CSF水平均较低。年Rutella等研究报道,卵泡液中G-CSF可以促进母-胎之间容受性,从而可能影响卵母细胞自身mRNA的水平,也可能影响卵母细胞自身的修复功能。2.5胰岛素样生长因子(IGF)

IGF及其相关蛋白被证实参与了子宫内膜的生长、分化、再生及凋亡。Fazleabas等对灵长类雌性动物进行研究,通过注射绒毛膜促性腺激素(hCG)来模拟胚胎着床环境,结果显示在滋养层细胞侵入阶段,基层的纤维母细胞分化为蜕膜细胞,这些细胞分泌IGF,影响胚胎的着床。近年,Licht等研究提示,子宫腔分泌的IGF在LH峰后大约10d出现,这与胚胎着床窗口期的关闭时间相吻合,研究还指出在LH峰后10d之内,hCG不会影响IGF的水平,但是在LH峰后10d,hCG会使IGF水平急剧下降,而对照组却无明显差别。因此在早期妊娠子宫内膜发生蜕膜化时,IGF在细胞增殖及分化过程中有重要的作用。目前除了LIF、CSF、IL-1、IGF之外,还有表皮生长因子(EGF)、TGFp1和TGFp2、血管内皮生长因子(VEGF)等各种细胞因子被认为与ER有关,但是具体作用机理尚不完全明确。3细胞黏附分子

在胚胎着床窗口期,子宫内膜分泌黏附分子,促进胚胎黏附于子宫内膜,在这些分子有整合素和黏蛋白。3.1整合素整合素是一类细胞外基质糖蛋白,属于黏附分子超家族,由A、B两个亚单位组成。在子宫内膜上皮细胞上,有3种整合素:α2β1、α3β1、α3β4;在子宫内膜基层上,有α1β1、α3β1、αvβ3等整合素,这些整合素在胚胎移植中起重要作用。孕激素受体的下调与整合素αvβ3直接相关,整合素αvβ3已被认为是ER的标志分子之一。研究显示,在那些黄体功能不足、子宫内膜异位症(EMS)、输卵管积水及不明原因的不孕患者中,未检测出整合素表达,从而证明了整合素黏附分子参与了胚胎着床的过程。αvβ3是细胞表面黏附分子,它在胚胎着床窗口期的子宫内膜上高度表达。Tei等通过对妊娠妇女和不孕妇女的对照研究分析,得出在不孕妇女的子宫内膜上,整合素αvβ3处于低表达,这可能是不明原因不孕的原因之一。但是近几年研究中,通过对正常妇女和不孕患者整合素αvβ3及胞饮突形成的对照研究显示,两者在正常妇女和不孕妇女上无明显统计学差异,说明这些因子的生物学意义仍有待确定。

3.2黏蛋白l(mucin-1,MUC-l)MUC-1是一种高度糖基化的大分子,存在于许多组织细胞上,包括子宫内膜上皮细胞等。这种黏蛋白不仅可以阻止细胞表面酶的活性,而且可以损伤细胞与细胞或细胞与细胞外基质的黏附作用。MUC-1是上皮细胞表面主要的糖蛋白之一,在人类的增殖期及分泌期子宫内膜均有表达。MUC-1抗黏附作用可能与其自身结构有关。MUC-1在人类排卵后7d才呈现高表达,这与胚胎着床窗口期关闭时间相吻合。子宫内膜MUC-1对其囊胚的着床似乎有屏障作用,内膜腔上皮上MUC-1的低表达,能够使囊胚黏附于子宫内膜;小鼠的着床研究也证明,子宫内膜MUC-1对其囊胚着床有抑制作用,只有当MUC-1低表达,才能使囊胚充分接触内膜上皮。但是黏蛋白在胚胎着床中的具体作用机制仍不完全清楚。4基因组学为了更深入探讨ER的作用机制,研究人员展开了基因组学方面的研究。研究较多的是HOXA10基因和HOXA11基因,HOXA基因是一种同源框转录调节因子,在调节胚胎着床过程中起重要作用,这些基因的高表达可能会促进子宫内膜的生长及发育。HOX10、HOX11在人类自然周期的子宫内膜基层和小鼠的子宫内膜细胞及腺体均有表达。在小鼠实验中观察到,基因突变会导致非正常着床。研究显示黄体中期HOXA基因呈高表达,特异性表达于子宫内膜腔上皮细胞和基质细胞,且受雌、孕激素调控,这与人类的植入窗开放同步。Taylor等研究指出,HOXA10、HOXA11缺失可能是导致患者不孕的原因之一,因为HOXA10、HOXA11可能参与了子宫内膜的增生与分化、容受性建立等过程,同时参与了调节胞饮突的形成、胚胎着床和子宫内膜蜕膜化,是成功妊娠过程中不可或缺的基因。另外,HOXA10通过诱导其下游基因的激活或抑制发挥作用,整合素b3是内膜中被发现受HOXA10基因调控的第一个靶基因。EMS和不孕症患者着床期的子宫内膜HOXA10和整合素b3表达均降低。即HOXA10表达降低整合素b3也降低,HOXA10高表达,整合素b3表达也增加。因此HOXA基因对ER的形成、促进胚泡着床等有很重要的作用。但是HOXA基因对ER的影响机制尚不完全清楚。

人EMX2基因是果蝇空通气孔基因Emx2的同源基因。Taylor等研究显示,EMX2通过改变子宫内膜细胞增殖以调节人类生殖,在生殖过程中,EMX2表达下降对胚胎着床是非常重要的,EMX2通过增加细胞数量为胚胎着床提供基础,EMX2高表达则胚胎着床率降低。生理情况下,着床期孕激素可以降低子宫内膜增殖,而EMX2表达的下降可能使子宫内膜腺细胞和基质细胞增殖,有助于中和孕激素的作用,使内膜发生变化,产生更有容受性的子宫内膜。

子宫内膜容受性芯片(ERA)是基于ER的转录信息,尤其当子宫内膜接受黏附胚泡时的转录信息而定制的。Patricia等研究得出,在子宫内膜容受期有个不同表达的基因,用个已知的探针将这些基因制成基因芯片。他们的研究将月经周期第7日定为增殖期,第14日定为容受前期,第21日定为容受期,通过比较这些时期的基因表达,得出从增殖期到容受前期这些基因处于低表达状态,而在容受期呈高表达。从而获取个由计算机软件得出的差异性表达基因,可以用于寻找个体化的子宫内膜着床窗口期。通过组织学HE染色和ERA这2种方法比较LH后1d(LH+1)、LH+4、LH+7、LH+11、LH+13、LH+14阶段的子宫内膜,得出LH+7的子宫内膜为容受期,LH+1~LH+4的子宫内膜为容受前期,LH+13~LH+14的子宫内膜为分泌后期。Garrido-Gome等应用全基因组生物信息预测技术对子宫内膜接受能力的分类及诊断做出研究。通过比较自然周期LH+7和激素替代周期P+5的基因表达来评估ER。同时分析研究了自然周期LH+7和LH+1、LH+3、LH+5的基因表达,来辨别子宫内膜的容受期和非容受期。

结果显示LH+7时的子宫内膜是容受期,LH+3、LH+5的子宫内膜是容受前期。Ruiz-Alonso等研究指出,在反复移植失败患者中,月经周期第20~21日用基因芯片检测得74.1%患者的子宫内膜为容受期,25.9%患者的子宫内膜为非容受期,在对照组患者中,88%患者的子宫内膜为容受期,12%患者的子宫内膜为非容受期,尽管这个数据没有统计学差异,但却表明反复移植失败的患者中,子宫内膜处于非容受期的比率相对较高。在评估ER上,基因芯片比组织学标志物有更高的准确性,更好的重复性。通过基因芯片,可以确立子宫内膜着床窗口期,实现个体化胚胎移植。5黄体支持

目前辅助生育实施广泛,取卵过程中颗粒细胞一并被取出以及促性腺激素释放激素的使用会导致取卵后黄体功能不足,所以黄体支持对成功的妊娠来说也是非常必要的。目前的黄体酮有胶丸、片剂、针剂、缓释凝胶等,黄体酮针剂肌肉注射为目前国内大多数生殖中心的首选,但是它可导致注射局部过敏反应及无菌脓肿形成,给患者带来痛苦,无菌脓肿的吸收和过敏反应的恢复常需数周时间。黄体酮阴道凝胶广泛应用于辅助生殖领域,其使用方便、无痛苦且吸收充分,用于IVF-ET患者取卵后的黄体支持。既往有众多研究者







































北京中科白瘕风
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