胚胎植入与内膜准备的机体调节机制

张学红，王丽艳

（兰州大学第一医院生殖医学专科医院，兰州 730000）

胚胎植入是指受精卵在输卵管内经过6～7d初步发育，桑葚胚或囊胚进入子宫腔，开始侵入到子宫内膜，也叫着床。这一过程包括胚泡在子宫内膜的定位、粘附、侵入以及子宫内膜蜕膜化反应等。胚胎植入涉及到胚胎与母体子宫内膜细胞多重复杂相互作用，依赖于胚胎发育与子宫内膜容受状态的同步化过程，受到激素、细胞因子、机体状态以及精神心理状态等多种因素的调控。

一、激素及生物活性分子调控

激素及生物活性分子在子宫内膜容受性的调控中起重要作用。雌、孕激素是调节子宫内膜发育的最基本因素，通过其受体调节内膜的发育、合成和分泌功能。适当的雌、孕激素水平可以促进胚胎和内膜的发育同步性，以提高种植率。

雌激素类固醇包括雌素酮（E1）、17β－雌二醇（E2）和雌三醇（E3），雌激素受体主要有α和β两种亚型，存在于所有雌性生殖组织中，如卵巢、输卵管、子宫和乳腺。雌性动物雌激素受体缺失可导致不育，并且子宫发育不全、卵巢充血，无明显黄体形成［1］。孕激素是建立子宫内膜容受环境的必需因素，在植入期，孕激素分泌低下和子宫内膜发育缓慢可能会导致流产。同时孕激素在免疫系统的调控中也有一定作用，主要影响细胞因子的合成以及局部淋巴细胞中大多数的NK细胞的功能。

在生理情况下，子宫内膜仅在一个极短的时间接纳胚胎，即种植窗期。此时在黄体分泌的孕激素作用下，内膜由增殖期向分泌期转变，子宫内膜的成分发生一系列变化，使子宫内膜在功能和形态学上接受胚胎。容受性最佳状态、内膜的变化是受激素调控的。雌激素的生理作用是使子宫内膜增殖，诱导性激素受体的表达；而孕激素的生理作用是抑制内膜增殖并分化组织［2］。正常月经周期中，雌、孕激素受体是规律的周期性变化，受体在滤泡晚期达高峰，黄体期开始下降，到黄体晚期达最低点。激素受体减少，就会使相应的激素生理功能减弱，激素水平及其受体任何一项非正常表达都将影响子宫内膜向粘附状态的转变历程，降低内膜接受性。

在月经周期中，排卵前E2分泌增加，促进子宫上皮细胞的增殖和分化。排卵后孕激素产量增多，诱导蜕膜基质细胞的增殖和分化［3］。孕激素通过特异性受体作用于子宫内膜，雌激素调控孕激素受体的表达。生理状态下，雌激素上调雌激素受体（ERs）和孕激素受体（PRs），孕激素下调 ERs和PRs。月经周期的黄体期，黄体是孕激素的主要来源。如果妊娠发生，黄体继续产生孕激素，直到被滋养层细胞取代。促排卵过程中超生理水平的E2和孕酮（P）会影响内膜的生长，P／E2比值可反映子宫内膜容受状态。

此外，在移植窗期，某些黏附分子、细胞因子及生长因子等生物活性分子上调或下调，使子宫内膜对胚胎的接受性达到最大，以利于胚胎着床。目前研究较多的有：白血病抑制因子（LIF）、白介素（ILs）、表皮生长因子、整合素等，其它着床相关因子还有瘦素、基质金属蛋白酶、转化生长因子（TGF）、同源框基因相关蛋白产物等，这些生物活性分子相互影响、作用，构成一个井然有序的调节网络，共同参与调节子宫内膜容受性。

二、免疫调控

子宫自然杀伤细胞（uNK）、巨噬细胞、树突状细胞（DCs）以及T细胞是胚胎种植过程中最重要的免疫调控因子。B细胞和中性粒细胞也会起到一定的作用。

每个月经周期中子宫内膜中均存在uNK细胞，在妊娠早期发挥重要作用［4］。在分泌后期和“种植窗时期”子宫内膜中的免疫细胞最为丰富［5］。uNK细胞可能是启动蜕膜或月经周期的重要决定因素［5］，uNK细胞可能控制着母体对子代同种异体移植的免疫响应，同时通过调控细胞因子的表达来调控滋养层细胞的侵入以及胎盘的形成［6］。uNK细胞对子宫内膜血管形成也起到一定的调节作用，小鼠缺乏uNK细胞（或任何类型的NK细胞）会导致种植位点的异常［7］。有一种假说认为小鼠uNK细胞产生血管内皮生长因子（VEGF）介导子宫内膜的血管再生，当血流建立后，不再需要uNK细胞的功能，因此uNK细胞减少，在人类中也有类似的假设［4］。uNK细胞受到多种因子的调控，如雌、孕激素水平、巨噬细胞炎性蛋白（MIP-1β）、VEGF以及白介素（IL）家族等，在子宫内膜中uNK细胞受到多种免疫过程的调控［6，8］。

T细胞是目前研究的热点。在生殖领域中，辅助T细胞TH1、TH2一直以来最受关注。TH1细胞主要为对抗细胞内细菌及原虫的免疫反应，其主要为白介素12（IL-12）所驱动诱发，其主要的执行细胞因子是伽马干扰素（IFNγ）；TH2辅助细胞主要为对抗细胞外多细胞寄生虫的免疫反应，其主要为白介素4（IL-4）所驱动诱发，其主要的执行细胞因子是IL-4、IL-5和IL-13。起初的观点认为 T细胞通过TH1／TH2平衡来影响胚胎种植［9］，妊娠是由TH2来介导的，TH1与不孕和流产有关。然而，随着调节性T细胞（Tregs）以及更为复杂的T细胞亚基细胞因子模式的发现，T细胞的作用远没有最初认为的那样简单。目前，越来越多的证据开始怀疑TH1／TH2假说的正确性，或者说这一假说不足以解释胚胎种植过程中的免疫机制。在人或小鼠中，在妊娠的几个阶段中均需要TH1的活性，尤其是在着床期早期［10］。在这一时期，众多细胞因子如IL-1、肿瘤坏死因子（TNF）-α等为建立妊娠做准备，如刺激LIF的产生、血管生成等。此时，TH1的内环境刺激TH2细胞因子的产生。尽管在小鼠的研究中认为过量的IFN-γ对于妊娠的建立是有害的，但是uNK细胞产生的IFN-γ却可以建立正常妊娠，并且促进了动脉血流的重建［11］。有许多证据证实IL-4、IL-10基因敲除小鼠仍然可育，这也就推翻了妊娠时需要TH2优势的观点［12］。因此，细胞因子的归类不能简单地通过它是TH1相关或TH2相关来认定其好坏。总之，胚胎种植这个复杂过程不可仅通过TH1／TH2的比例来衡量。

Tregs也与胚胎种植中的一些现象有关。Tregs是CD4＋CD25＋细胞［13］，在胚胎种植中发挥作用，是建立免疫耐受所必需的，它抑制T细胞的反应［14］。TGF-β是发挥 Tregs功能的重要细胞因子，它介导着CD4＋T细胞向Tregs转化。妊娠过程的蜕膜中均存在CD4＋CD25＋T细胞，妊娠早期外周血中水平最高［15］。此外，在妊娠期间及产后，自身免疫性均明显改善［16］。Jasper等［17］通过对不孕妇女和可生育妇女的内膜活检，比较了决定T细胞分化的转录因子的表达，结果发现不孕妇女Foxp3（Treg发育和功能必需因子）的表达明显低于可生育妇女，但是两组之间T-bet和GATA-3（分别为TH1和TH2相关因子）的表达却无显著差异。

巨噬细胞同样参与了胚胎种植和蜕膜化过程。与uNK细胞不同，在整个妊娠过程中，巨噬细胞在种植位点处始终处于高水平［18，19］。IL-1刺激巨噬细胞诱集CCL2、CCL5、CXCL2、CXCL3和 CXCL8等趋化因子，诱导蜕膜转化［20］。一项体外研究显示滋养层细胞能够募集单核细胞／巨噬细胞，并刺激这些细胞产生炎性细胞因子［18］。巨噬细胞的主要功能有：（1）分泌细胞因子，帮助妊娠前内膜的准备，维持适当的细胞因子平衡［19］；（2）清除妊娠各阶段滋养层细胞凋亡产生的物质，通过TNF－α调节滋养层细胞的侵入程度［19－21］；（3）可能在对传染病的响应中具有一定的作用。总之，巨噬细胞在妊娠内膜中具有多种功能，是维持炎性平衡，促进成功妊娠的重要条件。

此外，DC细胞、补体系统等在胚胎植入和妊娠建立的免疫调控中具有重要作用。同时由于胚胎的基因有一半来自父亲，因此对于母体免疫系统来说，胚胎属于“半外源的”，主要组织相容性复合体（MHC）在接受这种“半外源”胚胎并提供相应的细胞因子和免疫环境过程中发挥了重要作用［22］。在胚胎植入过程中，免疫细胞并不是独立发挥作用的，而是与细胞因子等多种因素相互影响、相互协调进行的。

三、神经调节

女性内生殖器官在大脑皮层的调节下，直接受交感和副交感神经的控制，而外生殖器官则由阴部神经所支配。生殖过程中子宫的神经分布、激素分泌和免疫水平呈周期性变化，并保持动态平衡，维持妊娠的正常发生。大多数研究认为，子宫中交感神经的数量和分布在动物妊娠期间会发生动态变化，例如，在大鼠和家兔妊娠早期，子宫局部具有丰富的交感神经分布，到了妊娠中后期，交感神经明显退化［23］。交感神经阻滞后，血清E2的浓度升高，但是交感神经对E2的抑制作用与机体的生理状态相关，可能是交感神经阻断后引起处于未性成熟卵巢的卵泡增大，增大的卵泡会产生更多的E2，在高浓度E2影响下，“种植窗”快速关闭，影响胚胎着床。在张玉仙等［24］的研究中，交感神经损毁的小鼠着床前血清中孕酮浓度比对照组高，着床后血清中孕酮浓度较对照组降低，不能维持胚胎的发育。赵娇慧等［25］研究发现，毁损交感神经后，子宫腺结构发生了很大变化，腺上皮排列不规则，与同期对照组相比，子宫腺比例明显下降，子宫腺发育不良；妊娠早期血管发育受阻，子宫壁血管匮乏，子宫内膜细胞增殖数量显著降低，说明子宫内膜发育迟缓，在着床前蜕膜化发生不完全，未能使子宫内膜变成能吸附胚泡的表面，影响胚泡着床。阻断子宫的交感神经后，肥大细胞的数量升高［26］，但交感神经对肥大细胞数量的调节是通过哪些递质或信息物质发生作用的还有待于进一步的研究。此外，输卵管壶腹部与峡部连接部、输卵管与子宫交界处均有丰富的交感神经末梢，交感神经兴奋性的改变可影响卵子在输卵管内的运输［27］。值得注意的是，支配子宫的交感神经分布和子宫局部免疫水平在妊娠过程中呈规律性变化且变化趋势一致，子宫局部免疫水平与神经分布有内在的联系，但机制尚不完全清楚。

总之，胚胎种植是一个非常复杂的过程，这一过程中“半外源”的胚胎需要获得母体子宫的接受，多种调控系统相互协作才能建立这个容受性的环境，其中激素、细胞因子、免疫因子以及神经调节最为重要。目前并没有证据直接表明胚胎植入过程是“受邀”还是“侵入性”的过程，大多数人更为认可“控制性侵入”的观点。不可忽视的是，成功的胚胎植入不仅需要紧密的母－胎联系，也需要各个调控系统间的协调作用，这是一个动态的、交互进行的连续过程。

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