子宫内膜干/祖细胞与子宫内膜异位症发病机制的研究进展

戴垒，冒韵东

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是一种育龄期女性的常见病，发病率为5%～15%，在不孕群体中的发病率为20%～50%。其病理特征为子宫内膜间质及腺体在子宫腔以外的位置定植、生长。可以引起女性痛经、性交痛、多种肿瘤标志物轻度升高、不孕，显著影响女性的身心健康和生育能力。EMs的发病机制尚不明确，多种学说的提出从不同的角度部分解释了其发病的可能机制。其中最经典的是Sampson于1927年提出的经血逆流学说，至今仍是最为广泛接受的EMs发病机制。该学说提出EMs的发病基础是子宫内膜细胞周期性地随经血逆流进入腹腔并种植。这种假说虽然能解释腹腔病灶中子宫内膜细胞的来源，但无法解释为什么几乎所有女性都会经历经血逆流，而只有少部分女性发病。在此基础上，我国郎景和教授提出了“在位内膜决定论”，认为在位内膜是EMs发生的决定因素。患者在位内膜的某些特性决定了内膜碎片能否在宫腔外黏附、侵袭、生长。但这一学说无法解释临床上行子宫切除术后的妇女仍有发病，也无法解释男性前列腺癌患者长期使用激素治疗后出现类似EMs的表现[1]。

随着子宫内膜干/祖细胞（endometrial stem/progenitor cell）的发现，Sampson的假说得到了进一步的扩展。EMs发病机制干细胞学说的提出为EMs的研究提供了新的思路。

1 子宫内膜干/祖细胞的分类及鉴定

1.1 子宫内膜上皮祖细胞（endometrial epithelial progenitor cell，eEP）有学者从切除的子宫组织中分离的人子宫内膜上皮和基质细胞的纯化群体中发现了罕见的克隆形成细胞和集落形成单位（colony-formingunit，CFU），它们最终被鉴定为eEP[2]。

阶段特异性胚胎抗原1（stage specific embryonic antigen-1，SSEA-1，又称CD15）已被确定为人类子宫内膜基底上皮的标志[3]。SSEA-1在育龄期女性子宫内膜基底层腺体中表达最强，其在绝经后妇女子宫内膜腺上皮中也呈高表达，基因图谱与育龄期女性的基底上皮相似[4]。体外培养的SSEA-1＋子宫内膜上皮细胞与SSEA-1－上皮细胞相比，端粒酶活性更高，端粒更长，增殖率更低，这些都是祖细胞的特征[5]。而SSEA-1能否作为子宫内膜上皮祖细胞的标志物还有待干细胞分析进一步评估。

通过使用基因图谱来鉴定高度纯化的绝经前和绝经后子宫内膜上皮细胞之间差异表达的表面标志物基因，N-钙黏蛋白（N-cadherin）被确定为首个人类eEP的特异性表面标志物。用双色免疫荧光和共聚焦显微镜观察人子宫内膜N-cadherin＋细胞的活体特性、定位和表型发现，绝经前和绝经后子宫内膜中的eEP均位于子宫肌层附近基底腺体的底部[6]。

总体来说，N-钙黏蛋白和SSEA-1区分了基底层和绝经后子宫内膜中不同的上皮细胞。这些细胞表型即使在单个腺体内也是相邻的。SSEA-1＋细胞一般比N-cadherin＋细胞更远离子宫肌层，更靠近功能层。准确地说，两者均存在于功能层的深部，因为它们不表达雌激素受体α（ERα）。N-cadherin＋细胞和SSEA-1＋细胞之间的这种空间关系表明，在人子宫内膜腺体的假复层柱状上皮中存在上皮细胞的不同分化层次。N-cadherin＋上皮细胞似乎是最原始的，其次是SSEA-1＋细胞，然后是两者均不表达的成熟细胞[6]。纯化这些上皮细胞亚群，评估它们的相对祖细胞功能和基因表达谱，将有助于深入了解人类eEP的分化途径及其在月经周期不同阶段的功能。

1.2 子宫内膜间充质干细胞（endometrial mesenchymal stem cell，eMSC）eMSC是一种多能的、自我更新的成体基质干细胞，其存在于子宫内膜的基底层和功能层[2]。eMSC标准定义为在单细胞水平上移植到动物体内时，能产生具有分化为蜕膜基质能力的血管化基质的细胞。虽然这尚未能通过动物实验证实，但动物实验已观察到克隆衍生纯化的Sushi结构域-2（Sushidomain containing-2，SUSD2，也称W5C5）＋的eMSC在移植到免疫缺陷的NSG小鼠的肾包膜下时，会产生子宫内膜间质，并合并到肾实质血管中[7]，表明其具有再生潜力。

与子宫内膜间质成纤维细胞相似，eMSC在体外可以进行多系分化（骨细胞、脂肪细胞、平滑肌细胞和软骨细胞）。通过特定的标志物可以从原代组织中分离eMSC，常用的分子标志物包括CD146和血小板衍生生长因子受体β（platelet-derived growth factor receptor beta，PDGFRβ，又称CD140b） 双阳性，或SUSD2阳性[7]。这2组分子标志物所鉴定的eMSC是位于子宫内膜基底层和功能层的周细胞及血管周细胞。eMSC的表面表型与骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived MSC，bmMSC） 类似，CD29＋，CD44＋，CD73＋，CD90＋，CD105＋，PDGFRβ（＋CD140b），CD31－，CD34－，CD45－[8]。

1.3 其他细胞类型

1.3.1 侧群细胞（side population cell，SP cell）侧群表型被认为是哺乳动物成体干细胞的通用标志。这种表型是由于高表达的质膜转运蛋白如ATP结合转运蛋白G超家族成员2（ATP-binding cassette superfamily Gmember 2，ABCG2）将有机分子运出细胞，能够快速排出Hoechst 33342脱氧核糖核酸结合染料[9]。新鲜分离和短期培养的人子宫内膜细胞中含有最高达5%的侧群细胞。尽管在增生期和月经期子宫内膜中发现较高的百分比，但不同受试者的侧群细胞数量差别很大。侧群细胞由上皮细胞、间质细胞和内皮细胞混合组成，但主要是内皮细胞[7]。使用子宫内膜细胞特异性标志物对侧群细胞表面表型的分析表明，侧群细胞含有27%的上皮细胞黏附因子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）+上皮细胞、14%的CD10＋基质细胞、51%的内皮细胞和25%的CD146＋内皮细胞/eMSC[10]。内皮细胞和eMSC（CD146＋PDGFRβ＋）的富集表明，子宫内膜侧群在子宫内膜再生过程中参与了血管生成[4]。

在体外，上皮和间质侧群细胞表现出典型的间充质干细胞特征[11]，并经历向蜕膜细胞的分化[7]。免疫缺陷小鼠肾被膜下移植的侧群细胞可重建子宫内膜组织，主要生成血管内皮组织（占移植的46%），少见上皮组织（占移植的0.02%～8%）和基质（占移植的13%）[12]。侧群细胞与bmMSC共表达细胞表面标志，并被定位于人子宫内膜功能层和基底层的毛细血管和小血管的血管壁[11]。

1.3.2 巢细胞（niche cell）干细胞生态位（stem cell niche）是指干细胞留驻和接受刺激的微环境，由巢细胞、细胞外基质、多种细胞因子及周围的物理因素如温度等构成[13]。巢细胞是与干细胞相邻的各种细胞，它们也表达出不同的细胞表面标志，如富含亮氨酸重复序列的G蛋白耦联受体5（leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5，LGR5）、EpCAM等[14]。在小鼠肾包膜下分别注射人源完全子宫内膜悬浊液和分离纯化的侧群细胞，两者均可诱导子宫内膜样组织的新生，但前者组织重建效率优于后者。这提示巢细胞具有促进干细胞组织再生效率的能力[14]。

2 子宫内膜干/祖细胞在EMs发病机制中的作用

2.1 完善Sampson的经血逆流学说如前所述，Sampson的经血逆流学说存在着诸多局限性，干细胞学说的提出弥补了经血逆流学说的局限性。有学者提出，月经期间子宫内膜干/祖细胞及其周围的干细胞巢会异常脱落，它们通过逆流的经血进入腹腔并建立异位种植，导致EMs的发生[15]，在月经血中已经鉴定出子宫内膜干/祖细胞[2]支持了这种假说。也有学者提出，由子宫内膜干/祖细胞启动的EMs病变比由分化程度更高的过渡－扩增细胞（transitamplifying cells，TAC，介于成体干细胞与其终末分化子细胞之间的一类祖细胞）启动的病变更严重、更具侵袭性，这解释了不同期别的EMs的发生[16]。还有观点认为，存在异常的子宫内膜干/祖细胞，如携带EMs易感等位基因，可能增加种植和形成异位病灶的倾向[17]。

研究发现，月经期的eMSC比增殖期或分泌期的eMSC经历更多轮的自我更新[15]，提示了它们作为病变起始细胞的潜力。患病妇女月经血中基底细胞碎片的数量较未患病妇女明显增加。然而，从EMs患者体内分离的上皮和间质祖细胞与健康对照妇女相比，克隆形成活性较低[1]。可以推测，促使EMs发病的可能不是脱落的干/祖细胞的质量，而是干/祖细胞的数量或类型，甚至是干/祖细胞在腹腔中沉积的位置。

2.2 解释青春期EMs发生于10～19岁青春期女性的EMs称为青春期EMs。青春期EMs患者临床上主要表现为痛经及与月经周期无关的慢性盆腔痛[18]。在育龄期妇女中，包括干/祖细胞在内的有活力的子宫内膜细胞随经血逆行进入腹盆腔是EMs发生的一种新的可能机制。然而，关于女性青春期EMs的发病机制尚未可知。新生儿子宫出血（neonatal uterine bleeding，NUB）的研究提示青春期EMs的潜在发病机制可能涉及子宫内膜干/祖细胞[19]。

NUB是新生女婴因为出生时母体循环停止，在出生后第1周内出现的第1次孕激素撤退性子宫出血[20]。足月儿NUB的发生率为3%～5%，然而，在高达25%～60%的婴儿中可以发现隐性出血[19]。虽然在许多胎儿中，子宫内膜通常对孕酮有抗性，但在妊娠晚期，循环中母体来源的孕酮可以刺激发育中的胎儿子宫内膜的蜕膜化[21]。在有蜕膜化子宫内膜的新生儿中，孕激素在出生后突然下降可能会引发月经出血。新生儿有着相对较长的宫颈，且被厚厚的黏液阻塞，这表明可能会发生逆行性NUB[22]。逆行性NUB的进一步证据来自1例先天性子宫梗阻婴儿的病例报告，其肠浆膜上发现了子宫内膜上皮碎片[20]。在经血逆流过程中，强大的胎儿子宫内膜干/祖细胞有可能进入新生儿盆腔。它们侵入间皮细胞并休眠，直到雌激素水平升高，被激活增殖，并形成EMs病变[22]。在接受短期雌激素替代治疗后子宫内膜再生的绝经后妇女中，已经证实了雌激素水平升高激活了长期休眠的子宫内膜干/祖细胞。并且在这些妇女的子宫内膜组织中都发现了eMSC和eEP[6]。

青春期EMs通常比成人发病更严重，经常被诊断为Ⅲ/Ⅳ期，并被证明与高度血管化的腹膜病变和子宫腺肌瘤有关[20]。NUB可能是未来早期评估EMs发生的重要信号，也是早期干预以防止疾病进展的标志。

3 展望

3.1 EMs诊断的特异性分子标志虽然EMs是一种常见病，但其诊断和治疗均相当困难。目前迫切需要一种非侵入性检测，虽然月经血可以作为EMs的生物标志物进行研究，但更进一步的检测可能取决于干/祖细胞分析。月经血中已经发现了eMSC，但患和不患有EMs的妇女之间的浓度差异尚不清楚。鉴于EMs患者的子宫内膜基底部脱落，异位病灶中的SSEA-1＋细胞已被证实，月经血内容物检查可能成为未来预测妇女是否可能发生EMs或预测疾病严重程度的一种检测方法。

3.2 干细胞靶向治疗EMs目前对于EMs的治疗方法依赖于控制妇女的月经周期，通过抑制卵巢功能和（或）诱导低雌激素状态来抑制病变的建立和生长[12]。激素类避孕药并不适合每个人，而且大多伴随着一定的不良反应。以后的EMs治疗必须针对病变的建立和病变的进展，因为两者都可能发生在每个月经周期。虽然干/祖细胞可能不会主动促进与腹壁的黏附，但它们在月经血子宫内膜碎片中的存在很可能在这些碎片的存活和随后病变的形成中发挥关键作用。

现有的研究表明促进血管生成是eMSC促进EMs发生发展的可能机制之一。主要包括2种途径：促进血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的产生以推动血管生成，以及作为周细胞和血管周围细胞直接参与新生血管的形成[23]。

抗血管生成药物已经在EMs中进行了测试，但这类药物对在位/异位内膜干/祖细胞的作用有限。在针对异种EMs小鼠模型和自体大鼠模型的实验中，索拉非尼（一种有效的血管生成抑制剂）可能通过抑制血管形成有效地缩小了病灶体积，但病变仍然可能持续并引起疼痛。在体外，索拉非尼抑制异位eMSC中缺氧诱导因子1α（hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α）和VEGF的表达，从而降低其血管生成特性。索拉非尼还限制了eMSC的迁移和增殖[24]。

另一种抑制eMSC驱动的血管生成的方法可能是通过调节针对VEGF的微小RNA（microRNA，miRNA）的表达。miR-199a-5p通过抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）信号通路下调eMSC的VEGFA表达，降低其迁移性、增殖性和血管生成特性，异种和同种小鼠EMs模型中的病变发展均受到抑制[25]。

多巴胺受体激动剂能干扰VEGF与血管内皮生长因子受体Ⅱ（VEGFreceptorⅡ）之间的信号传导。在位或异位的eMSC与人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）直接共培养时，一部分eMSC分化为CD31＋的内皮样细胞，并有助于形成血管状结构。多巴胺受体Ⅱ激动剂卡麦角林部分抑制了eMSC上CD31的表达，部分抑制了eMSC的血管生成作用。这提示了多巴胺受体激动剂在治疗EMs中的潜在价值[23-24]。

综上所述，随着对子宫内膜干/祖细胞认识的加深，其作为EMs可能的一种发病机制的证据不断被发现。NUB既往常被妇产科医生及研究人员所忽略，随着研究深入其有望成为预测EMs发病的重要生物标志。鉴于目前诊断EMs的金标准为有创的腹腔镜检查，干细胞特异性分子标志物的提出有望为EMs的诊断提供非侵入性、便捷可行的方法。目前治疗EMs的药物种类局限，且大多伴随着无法避免的不良反应，已有的研究为未来的治疗提供了新的靶点。