子宫内膜异位症与干细胞研究进展

王晓庆 综述 薛晴 审校

北京大学第一医院(100034)

子宫内膜异位症作为一种慢性、炎症性、雌激素依赖性疾病，影响着约10%的育龄期女性，占女性不孕症30%～40%[1-2]。尽管进行了大量的内分泌、免疫、遗传等方面的研究，但其确切的机制和治疗仍有待进一步明确。干细胞是未分化的细胞，在机体损伤时通常被用作细胞储库以再生组织[3]。近些年来干细胞与子宫内膜异位症相关的研究主要涉及发病机制和治疗两方面。

1 干细胞与子宫内膜异位症发病机制

虽然“逆行性月经”被当作子宫内膜异位症的发病机理，但这个理论并不能解释子宫内膜异位症只发生在10%的育龄女性中；不能解释远离骨盆病灶产生的原因；也不能解释男性患子宫内膜异位症的病例[4]。因此，子宫内膜异位症的机制依然有待深入研究。研究人员在异位病变部位发现了间充质干细胞样细胞群，推测子宫内膜异位症可能是来自子宫内膜或外源性干细胞的迁移和植入导致[5-6]。提示子宫内膜异位症的发病可能与干细胞有关。

1.1 不同种类的干细胞与子宫内膜异位症

1.1.1子宫内膜来源现在研究认为，女性一生中子宫内膜会经历反复的循环再生。子宫内膜包含的祖细胞和干细胞在允许子宫内膜生长和修复的同时，也可以迁移异位，导致子宫内膜异位症的发生和发展[6]。人们发现，子宫内膜间充质干细胞具有与骨髓间充质干细胞相似的特性，具有特异性标记物，以及向中胚层、内胚层和外胚层谱系的多向分化潜能，表明其具备可塑性[7]。Brosens等[8]认为，在新生儿逆行性子宫出血后，到达盆腔的子宫内膜干(祖)细胞很可能在没有循环雌激素的情况下存活多年，并且由于免疫系统的不成熟而避免了免疫清除，从而导致早发性子宫内膜异位症的发生。

1.1.2异位病灶来源研究者发现，从在位和异位的子宫内膜组织中均可分离出间充质干细胞，而且与在位子宫内膜间充质干细胞不同，来自异位子宫内膜的间充质干细胞显示出了更高水平的侵袭性、血管生成潜力和独特的免疫表型，这可能与子宫内膜异位症的发病机制有关[9-10]。Forte等[11]发现，异位病灶中干细胞群的变化与遗传和表观遗传改变有关，包括miRNA表达失调，组蛋白和DNA修饰以及染色体畸变。例如miR-415可以通过靶向多种多能性因子，细胞骨架成分和蛋白酶抑制剂，抑制异位子宫内膜间充质干细胞的增殖、侵袭性和干性[12]。此外，研究者发现异位子宫内膜间充质干细胞可以通过旁分泌生成转化生长因子-β1(TGF-β1)和Wnt1增强基质细胞的纤维化[13]。

1.1.3其他来源尽管子宫本身存在干细胞，间充质干细胞也可能从骨髓等其他组织移行，以重新填充细胞群[13]。通过逆行月经沉积在腹膜腔中的干(祖)细胞可能是导致盆腔(腹腔)子宫内膜异位症的原因,而远端子宫内膜异位症则可能来源于骨髓和其他来源的多能干细胞的分化[14]。研究者认为，骨髓间充质干细胞可能是子宫内膜异位症的主要细胞来源，因为它们能够在异位位置直接分化为子宫内膜异位症细胞并能迁移和浸润在位子宫内膜，这在骨髓移植受者中已得到明确证实[13-14]。因此干细胞很可能有助于所有类型子宫内膜异位症的发生和发展[14]。与此同时，骨髓间充质干细胞可在某一微环境中向子宫内膜上皮细胞分化，并且一定浓度的17β-雌二醇可促进这种分化[15]。

1.2 干细胞的迁移与子宫内膜异位症

1.2.1骨髓间充质干细胞的迁移细胞迁移是指细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的变化后而产生的移动。干细胞具有天然的迁移能力，这与其自我更新和分化的能力同样重要,是维持组织稳态和修复损伤的基础[16]。Taylor[17]曾通过检测骨髓移植患者的人白细胞抗原的产物，发现所有骨髓受者的子宫内膜活检标本均检出了供者源性子宫内膜细胞，这些细胞占上皮细胞的0.2%～48%，占基质细胞的0.3%～52%。但由于这些细胞也能表达腺和间质细胞的标记物，在组织学上与内源性子宫内膜细胞不易区分。为进一步将骨髓间充质来源和子宫内来源的循环细胞区分，基于男性骨髓不含循环的子宫内膜细胞的特点，Taylor又将雄性小鼠的骨髓间充质干细胞移植到了雌性子宫内膜异位症小鼠体内，发现了异位病灶中带有Y染色体的子宫内膜细胞，进一步确认了骨髓间充质干细胞的确可以迁移到异位病灶并且再生为子宫内膜细胞，这为子宫内膜异位症异位细胞的来源提供了另一种解释[18]。Wang等[19]发现人子宫内膜间质细胞产生趋化因子CXCL12，骨髓细胞表达CXCL12受体CXCR4。雌二醇可以增加CXCL12和CXCR4的表达，进一步增强了化学吸引，促使干细胞迁移至子宫内膜。不仅子宫内膜组织具备吸引骨髓间充质干细胞的能力，而且即使是异位到其他地方，这些内膜也保留了吸引骨髓间充质干细胞的能力[20-21]。Moridi等[21]认为，与在位子宫内膜相比，子宫内膜异位病灶中CXCl12和CXCR mRNA的表达分别增加约4倍和6倍。这解释了异位病灶在募集有限的循环干细胞时胜过在位子宫内膜的原因。因此，异位病变似乎可起到“海绵”的作用，吸引干细胞并阻止它们迁移到子宫。子宫内膜异位症患者子宫内膜的缺陷可能部分源于子宫内膜干细胞的补充存在问题[6，21-22]。

1.2.2干细胞的迁移是多向的干细胞不仅可以迁移到异位，引起子宫内膜异位症的发生和发展[23]，而且现在研究结果表明在位和异位子宫内膜组织之间的细胞运动很可能是双向的。这些细胞可能会经历上皮-间质转化，从而实现这种迁移，并优先回到子宫内膜的基底层。即干细胞的无效贩运是重要的发病机制。研究者同样确定了从异位病灶迁移到子宫的间充质干细胞群[24]。这些细胞主要位于子宫内膜的基底层，通常位于血管旁边，而不是位于管腔的上皮内层或在腺体内。与在位子宫内膜相比，它们显示出独特的基因表达谱，并且能够产生改变内膜容受性的相关因子。它们的异常存在可能会破坏上皮-间质极性并导致患者的内膜容受性下降[24]。

由此可见，在位和异位子宫内膜的干细胞存在不同来源，它们之间的相互迁移有可能是子宫内膜异位症发病过程的一个重要环节。

2 干细胞与子宫内膜异位症的治疗

现在的医学治疗手段尚且无法完全消除子宫内膜异位症，这可能部分因为异位病灶的干细胞对激素剥夺不敏感。手术虽然是治疗的主要方法，但也难以识别和消除所有病变。疾病的持续存在和(或)症状的复发对患者和医疗保健系统造成了重大的负担[25-30]。因此探索其他治疗方案显得尤为重要。间充质干细胞由于其自我更新潜能和分化能力,是再生医学和基于细胞疗法的理想候选者[31]，或许能为子宫内膜异位症的治疗提供新思路。

2.1 干细胞与基因修饰

与直接把基因转移到体内相比，间充质干细胞介导的基因疗法具有某些独特的优势，包括容易归巢到损伤部位，细胞易于培养，免疫原性弱和可实现基因转导等[32]。子宫内膜基因治疗的潜在目标包括与血管生成、激素平衡和炎症介质相关的基因[33-34]。例如，通过调控miR-145靶向多种多能性因子、细胞骨架成分和蛋白酶抑制剂，可以抑制异位间充质干细胞细胞的增殖、侵袭性和干性[11]。为了研究分泌抗血管生成sFlt-1的Adsflt-1工程化人类在位间充质干细胞作为子宫内膜异位症靶向细胞疗法的效率，Koippallil 等[34]用病毒载体转染在位间充质干细胞并评估了sFlt-1的表达和分泌，发现处理后的动物表现出子宫内膜异位病变显著减小[(52.8±1.8)%]，微血管长短和密度也显著减小，同时血管内皮生长因子、胎肝激酶1和基质金属蛋白酶2和9的转录物的表达显著下调。这说明针对间充质干细胞进行基因修饰的疗法是有前景的。He等[35]曾探讨细胞命运调节因子Notch1在子宫内膜异位症机制中的作用，结果显示抑制表达Notch1，可以导致体外人子宫内膜干细胞的克隆形成和迁移显著下降以及小鼠子宫内膜异位病变的减小。这意味着Notch1的特异性抑制可以改变子宫内膜异位组织的发生和进展。此外，基于体细胞重编程得到诱导多功能干细胞发展起来的疾病模型构建技术，也已经在妇产科学领域进行了初步应用[36]。尽管目前更多应用于模拟单基因显性遗传疾病，这一方向依然有广阔的前景。

2.2 控制干细胞的迁移和移植

减少子宫内膜干细胞和骨髓来源干细胞向异位病灶的迁移和移植，增加向在位内膜的迁移和移植，或许能成为治疗子宫内膜异位症的新方法[23]。Naqvi等[37]证明，雌激素是将干细胞募集到病灶所必需的。因此抗雌激素治疗可能部分通过阻止干细胞向病变部经募集而起作用。Sakr等[20]注意到，在没有抗雌激素治疗的情况下，更多的干细胞被募集到了异位病灶而不是子宫。他们还发现，选择性雌激素受体调节剂巴多昔芬与共轭雌激素一起使用，可以显著减少骨髓来源的间充质干细胞向病变的募集，促进在位内膜中的间充质干细胞植入，从而导致子宫内膜异位症病变的消退。

因此，在干细胞水平进行基因修饰以及控制干细胞的迁移与移植，有望使异位病灶的缩小和消失。

3 结论与展望

干细胞不仅在子宫内膜生理、再生和修复中起主要作用，这些细胞的迁移和植入使得它们在子宫内膜异位症的发生发展中起重要的作用，也因此在子宫内膜异位症发病机制和治疗的相关领域有广阔的应用前景。例如，结合相关致病因子或生物标记物，有助于构建更多的子宫内膜异位症遗传动物模型；对在异位间充质干细胞在细胞甚至单细胞水平上的深度测序和表观遗传分析，将有可能揭示这些细胞的调节和功能。现虽已有关于miRNA、lncRNA等与子宫内膜异位症的相关研究，但集中于芯片和测序筛选差异分子，尚不深入，在此基础上结合干细胞进行基因修饰的相关研究更不多见。期待研究者可以在此领域充分结合干细胞基因调控的独特优势进行更深入的探讨，其有可能成为子宫内膜异位症机制研究、治疗方法以及临床转化的重要方向。