从子宫内膜间充质干细胞（eMSC）角度看妇科再生医疗

乔联桥，隋晓馨，吴晓梅，席晓薇 （上海交通大学附属上海市第一人民医院，上海201600）

0 引言

在21世纪，干细胞治疗和再生医疗在改善人类健康方面日益凸显出巨大的潜力。日益普遍的慢性退行性疾病和器官衰竭，使用仅有的药物治疗已不能治愈。虽然药物治疗可以达到部分症状的缓解，并可能释放必需的营养因子来有助于组织修复，但他们不能直接取代在疾病过程中死亡的细胞［1－2］。目前，移植整个器官，包括心脏、肾脏、胰腺、肺和肝脏，已经应用于临床。但是可移植器官的有限性与低可用性极大限制了该领域的发展，所以亟需研究人员开发恢复组织功能的新方法［3］。干细胞治疗已成为一种可行的选择，因为它可以替换在各种疾病过程中死亡或损伤的细胞。1957年报道国际首例造血干细胞（hemo⁃poietic stem cell， HSC）成功移植［4］，目前数以千计的与干细胞相关的临床试验正在进行之中［5］。

人类子宫内膜是一种高度动态的组织，具有在育龄期循环再生的能力。子宫内膜干细胞（endometri⁃um stem cell，EnSC）在2004年首次被发现，是从子宫内膜组织中分离出来的成体干细胞。EnSC由一群上皮干细胞、间充质干细胞和侧群干细胞组成［6］。胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell， iPSC）、来源于体细胞的干细胞细胞核转移和成人间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）在再生医学中都有广泛的研究。然而，ESC或iPSC移植后和基因操纵后造成的肿瘤形成风险和围绕使用ESC的伦理争议阻碍了二者潜在的临床应用。但是，对于自体和异源细胞替代治疗来说，MSC 是有前途的医疗工具［2，7］。其中，子宫内膜间充质干细胞（endometrium mesen⁃chymal stem cell，eMSC）因其容易获取和显著的分化能力，成为有吸引力的，新颖的成人间充质干细胞来源［3，7］。

1 eMSC

Schwab等通过体外培养的方法对子宫内膜成体干细胞进行了研究［7－9］，结果显示内膜中也存在MSC样细胞，即eMSC，并且可以应用于临床上，使内膜或者其他组织再生［7－8］。 研究［10］显示，eMSC 分布在子宫内膜功能层和基底层的血管周围。有学者［11］通过流式细胞仪和磁珠分选的方法鉴定出了血管周围的蛋白质W 5 C 5（SUSD2）可作为纯化的eMSC标志物，包含有MSC的子宫内膜功能层可以通过活检来取样。如此一来，eMSC可以被很容易地收集、纯化、培养扩展和分化［12］。这些特点都展示了eMSC较其他干细胞在临床应用中具有更大的优越性和潜力。2017 最新文献［13］报道，eMSC 为CD140b＋， CD146＋细胞，对eMSC表面标志物的确认更加促进了其向临床应用的转变。

2 eMSC与妇科再生医疗

2．1 eMSC与复发性流产 人类子宫内膜是一种高度动态的组织，具有在育龄期循环再生的能力。eM⁃SC有助于子宫内膜再生，贯穿于整个子宫内膜循环周期发挥功能。Xu等［13］研究了月经周期阶段中子宫内膜双层（子宫内膜的浅表和深部）是否对eMSC（CD140b＋，CD146＋细胞）的干细胞活性有影响。 通过检测，月经周期的各个阶段（月经，增殖和分泌）eMSC的百分比和克隆形成能力是不变的。然而，来自月经期子宫内膜的eMSC经历了更多轮次的自我更新，并且能够比分泌期的细胞总产量更高。与子宫内膜相比，研究人员在子宫内膜深部检测到更多的eMSC，但其克隆形成和自我更新能力与eMSC保持相似水平。该研究结果认为，eMSC在月经期被激活，用于子宫内膜的周期性再生。妇科的多种疾病都与子宫内膜存在密不可分的关系，后面将会陆续提及。

子宫内膜样干细胞（包括MSC和上皮祖细胞）是月经结束后子宫内膜循环再生所必需的。新的证据［15］表明，eMSC构成动态的细胞群，使得子宫内膜能够应对妊娠失败风险。复发性流产（recurrent preg⁃nancy loss，RPL）与eMSC的相对消耗有关，这不仅降低了eMSC应对生殖失败的内在能力，也影响子宫内膜蜕膜化，胚胎植入的必要转化过程。这些新的研究结果为更有效地筛查有妊娠前怀孕失败风险的妇女带来规避风险的有效途径。

Lucas等［14］研究发现人类子宫内膜间质细胞（human endometrial stromal cell， hESC）对蜕膜信号的异常反应与RPL密切相关，这提示了蜕膜细胞在成熟过程中存在的缺陷与hESC可能存在密切关联。尽管在体内失调的基因中观察到数量差异，但是hESC的 MeDIP⁃seq分析并未发现 RPL培养物中CpG甲基化的总体变化。然而，RPL与整个基因组中富含CA基序的甲基化明显减少相关，但在端粒附近富集。非CpG甲基化是细胞多能性的标志。同样，他们证明RPL与子宫内膜克隆形成细胞群体的缺陷有关。表观遗传干细胞特征的丧失也与基因内CpG低甲基化和HMGB2表达降低相关，编码高迁移率族蛋白2。他们发现在hESC中敲低该序列独立的蛋白相关染色质可促进衰老并且损害蜕膜化，例如通过钝化时间依赖性的分泌蛋白体组可以导致上述情况发生。由此，该研究结果表明，干细胞缺陷和加速的基质衰老限制了子宫内膜的分化能力，并易于导致妊娠失败。

所以，通过目前研究表明，针对部分RPL患者，可以通过弥补eMSC的基因缺陷来改善患者子宫内膜情况，达到成功妊娠的目的。

2．2 eMSC与Asherman综合征 Asherman综合征又称人工流产后宫颈或宫腔粘连，由Asherman 1948年首次报道，是由于刮宫时损伤宫颈管粘膜或子宫内膜基底层、肌层，局部创面形成而导致粘连。随着频繁的宫腔操作及宫腔镜内手术的普及，宫腔粘连的发病率和检出率逐年攀升，成为了女性继发性不孕的第二大病因［16］。由于宫腔粘连影响胚胎的着床及生长，即便是轻度的宫腔粘连也可引发原发或继发不孕不育。严重的子宫内膜损伤导致重度子宫腔粘连，也曾被认为是导致不孕的“绝症”。临床治疗的目的是恢复宫腔正常形态，预防粘连复发，修复损伤的内膜，恢复正常的生育功能。目前，宫腔粘连传统的治疗策略包括宫腔粘连分离、预防再粘连、修复子宫内膜以及术后评估。然而传统的治疗方法如宫腔镜手术、宫内节育器、子宫球囊支架、生物胶类、雌激素等均存在临床局限性。尤其是对于重度或者广泛内膜损伤的患者，子宫内膜再生和功能恢复已经成为了临床上的棘手问题［17］。

子宫内膜是人体内再生能力最强的组织之一，对生育能力至关重要，易发病。骨髓干细胞已被广泛报道转分化为子宫内膜细胞［18］。2011年，发表在《J Hum Reprod Sci》杂志上的一则案例利用自体骨髓干细胞来实现子宫内膜再生的目的，宫腔粘连患者接受干细胞治疗后成功受孕。骨髓HSC产生多种造血和免疫细胞类型。已经报道HSC或其子代跨越谱系障碍并转分化为包括肺、肝、肾、心脏、脑、肌肉和子宫内膜的几种器官的组织特异性细胞类型［18，19－25］。 但是HSC转分化的概念是有争议的，来自世界领先水平的干细胞实验室出现了相互矛盾的报道［18，26－32］。由此可以鉴定HSC转分化产物的技术难度，其中一个最难且容易发生争论的点就是大多数器官含有大量骨髓来源的浸润免疫细胞［18，20，29，33］。 Ong 等［18］通过在小鼠模型中研究，没有发现骨髓干细胞转分化为子宫内膜特异性细胞类型的证据。他们认为：骨髓干细胞不可能转分化为子宫内膜细胞，以前有关这种发生的报道涉及免疫细胞的错误鉴定。在子宫内膜再生中，干／祖细胞可以从子宫内膜活检或经血中分离出来，并且可以在Asherman综合征中自体地用于再生子宫内膜［34］。

显然，目前对于骨髓干细胞治疗宫腔粘连这种说法存在争议，需要后续更多的基础及临床研究验证。但是干细胞作为治疗宫腔粘连的有效途径，这一观点是业界普遍认同的，也是有广泛基础及临床案例支持的。对于轻度的宫腔粘连，eMSC可以活检或从经血中提取，对于无法自身获取子宫内膜干细胞的重度粘连，利用骨髓干细胞或其他干细胞进行治疗将是一个继续深入研究的课题。

2．3 eMSC 与盆腔脏器脱垂（pelvic organ prolapse，

POP） POP是妇女常见的疾病。网状组织复合体治疗曾被认为是最正规的治疗方法。在POP修复中使用临床合成网格，可在体内导致不良的机械顺应性，由于异物反应导致过度瘢痕组织形成［36］。因此需要更加新颖的方法来解决这些并发症的限制。

Ulrich等［37］使用的组织工程方法显著减少了植入网格周围的炎性细胞数量，并促进了新血管形成。细胞接种到聚酰胺／明胶网格上改善了网状物的生物相容性与eMSC一起发挥抗炎作用并促进伤口修复，具有新的组织生长和最小的纤维化，并产生具有更大延展性的网状物。Edwards等［35］同样做了类似的研究。证明在植入之前播种MSC可以减少异物反应，并改善网状组织复合体的生物力学性能。这项研究同时分析了植入人eMSC对新型明胶包被聚酰胺支架的影响，以确定支架／组织生物力学性能和新组织生长的差异。 Shoae⁃Hassani等［38］从事 EnSC 到用于再生重建膀胱的平滑肌细胞（smooth muscle cell，SMC）的分化研究。该研究发现来自妇女子宫内膜的EnSC，开辟了将这些细胞用于组织工程应用的可能性，例如建立天然组织修复脱垂骨盆底以及建设膀胱壁。

阴道平滑肌异常在POP的发病机制中起作用，表明SMC可能是潜在的治疗靶点。Chen等［36］通过从人类经血中获得eMSC，并用相差显微镜和流式细胞术来表征eMSC的形态和表型。用含转化生长因子β1的细胞培养基诱导MSC分化，并对诱导条件进行优化。通过各种检测手段定义了诱导细胞的eMSC特征的形态学和标记物表达。研究结果表明，eMSC可能是细胞治疗的一个有效途径，旨在调节阴道壁和骨盆底的SM功能，以治疗POP。

所以，对于POP患者来说，无论采用组织工程结合合成网的方法，还是采用对ERCs进行诱导为阴道平滑肌细胞的方法，两种措施都将可能是未来POP患者摆脱病痛，提高生活质量的有效途径。

2．4 子宫内膜干细胞与卵巢早衰 对于卵巢早衰的治疗，eMSC并未存在太多优势，结合目前现有临床基础研究来看，胎盘来源干细胞及生殖干细胞治疗相较于子宫内膜干细胞具有更多优势。

以往统计显示，大约1%的女性患有卵巢早衰。大多数情况下，卵巢早衰由化疗、自身免疫性疾病、卵巢／子宫或输卵管手术引起。其并发症不仅包括生育能力丧失、性欲减退和闭经，还包括生活质量的严重恶化、心理障碍、骨质疏松以及心血管疾病和中风相关死亡率增加［41］。虽然可以通过激素补充来治疗卵巢早衰，但目前难有根治的方法。卵巢早衰的传统激素治疗需要持续摄入药物，这种方法有一定的局限性，并不能恢复生育能力，也不能纠正靶器官的病变。干细胞治疗卵巢早衰已被研究多年。近期，科学家们通过比较不同组织和细胞疗法对卵巢早衰的治疗功效，证实了胎盘来源的外植体、提取物以及间充质干细胞能最快速地促进生殖系统、肝脏和肾脏功能的完整恢复［39］。

通过比较6组小鼠的卵巢功能、性功能、肝脏和肾脏功能的恢复情况，Kozub等［39］发现不同组织和细胞治疗化疗引起的卵巢早衰具有类似的效果，但胎盘来源的组织和细胞疗法能最快速地恢复生殖系统、肝脏和肾脏的功能，而脂肪间充质干细胞治疗并未有这样的效果。

2017 年 5 月，Wu 等［41］在《Molecular Therapy》杂志上发表重要成果，他们发现移植异体卵原干细胞后，早绝经的雌性小鼠能够生育健康幼崽，并且未观察到任何遗传缺陷的存在。它证明了移植的生殖干细胞的卵子发育机制与正常卵子的发育机制相似，这为干细胞疗法促进卵巢早衰患者恢复生育能力奠定了理论基础。

3 总结与展望

子宫内膜干细胞，尤其是eMSC，作为干细胞治疗中的一个分支，展现出强大的治疗潜力和广泛的治疗范围，对eMSC表面标志物的确认更加促进了其向临床应用的转变。本文从再生医疗角度进行了分析。针对部分RPL患者，可以通过弥补eMSC的基因缺陷来改善患者子宫内膜情况，达到成功妊娠的目的。在子宫内膜再生中，干／祖细胞可以从子宫内膜活检或经血中分离出来，并且可以在Asherman综合征中自体地用于再生子宫内膜。目前对于骨髓干细胞治疗宫腔粘连这种说法存在争议，需要后续更多的基础及临床研究验证。但是干细胞作为治疗宫腔粘连的有效途径，这一观点是业界普遍认同的，也是有广泛的基础及临床案例支持的。对于POP患者来说，无论采用组织工程结合合成网的方法，还是采用对eMSC进行诱导为阴道平滑肌细胞的方法，两种措施都将可能是未来POP患者摆脱病痛，提高生活质量的有效途径。同时，随着组织工程的发展与目前3D打印技术的日趋成熟，利用二者结合，为先天性无阴道综 合 征 （ mayer⁃rokitansky⁃küster⁃hauser syndrome，MRKH综合征）患者带来新的治疗机遇。对于卵巢早衰的治疗，结合目前现有临床基础研究来看，胎盘来源干细胞及生殖干细胞治疗相较于子宫内膜干细胞具有更多优势，所以在未来的干细胞研究中，胎盘来源干细胞也将成为一个研究热点。除此之外，eMSC在肿瘤免疫方面的研究也是广大研究者关注的焦点，利用干细胞归巢功能，其精准定向对肿瘤细胞进行杀灭也将是相关研究人员致力于研究的方向。总之，目前干细胞对多种疾病的治疗具有巨大的潜力和研究价值，仍需医学工作者和研究者进行深入的分析和研究。