巨噬细胞参与子宫内膜再生修复的研究进展

吕海宁，赵光锋综述， 胡娅莉审校

0 引 言

人子宫内膜由上皮细胞、间质细胞、内皮细胞、血管周细胞、免疫细胞等多种类型的细胞组成[1]。生理情况下，各类细胞间相互协调，在卵巢性激素调控下，内膜经历着周期性的增殖、分化(蜕膜化)、脱落，完成无瘢痕的功能性修复，子宫内膜是人类成年后能完全功能性再生而非瘢痕性修复的唯一组织。然而，刮宫特别是妊娠相关的宫腔操作可引起局部微环境异常，破坏内膜无瘢痕的修复机制，导致宫腔粘连、内膜纤维化，是女性难治性子宫性不孕的常见原因[2-3]。与其他伤口愈合一样，子宫内膜脱落后的创面修复需要炎症过程的参与，但过度的炎症会导致组织修复调控机制失调和纤维化及瘢痕形成。因此，及时消除炎症反应是组织无瘢痕功能性修复的关键[4]。在内膜各类细胞中，巨噬细胞是炎症产生与消除的主要参与者，其数量和功能的变化将对内膜的修复方式产生重要影响[5]。本文就巨噬细胞在人类子宫内膜再生修复中的作用机制及参与相关疾病的发病机制等作一综述。

1 子宫内膜巨噬细胞简介

1.1 子宫内膜巨噬细胞的定位与数量在正常子宫内膜中，巨噬细胞位于功能层的腔上皮和上皮下基质中，部分位于淋巴样细胞聚集处，并与基底层的腺上皮相邻[6]。增生期，其约占子宫内膜免疫细胞总数的10%[7]，占子宫内膜各种细胞的1%～2%，数量在免疫细胞中仅次于T细胞，位居第2[8]；分泌期占子宫内膜细胞的3%～5%，月经期迅速增加至6%～15%[9]。在月经期巨噬细胞数量的增加与其在子宫内膜脱落过程中需发挥吞噬、清除细胞碎片和凋亡细胞的作用有关[10]。

1.2 子宫内膜巨噬细胞的来源人体几乎所有器官组织中均有巨噬细胞，包括有器官特异性的组织驻留型巨噬细胞，如肝脏的库弗细胞、脑小胶质细胞、表皮朗格汉斯细胞以及肺泡巨噬细胞等[11]，还有髓系单核细胞来源的巨噬细胞。通常认为，组织驻留型巨噬细胞在调节组织局部微环境稳态中发挥重要作用，而单核来源的巨噬细胞可被局部分泌的促炎因子招募至组织中，协助清除感染并调控免疫反应[12]。早期研究认为，组织驻留型巨噬细胞是骨髓祖细胞产生的单核细胞随着血液循环被募集到组织后，在微环境作用下分化成具有组织特异性的巨噬细胞。但最近的谱系追踪发现，大多数组织驻留型巨噬细胞(肠、真皮和心脏除外)来源于胚胎组织，如卵黄囊，这些巨噬细胞在出生前即已存在于各组织中，在之后的一生中保持原位，进行自我更新和扩充，并无骨髓来源单核细胞的参与[13]。但子宫内膜驻留型巨噬细胞是否来源于胚胎组织的部分，还有待证据支持。

Cousins等[14]研究发现，在月经期和内膜的修复再生阶段，巨噬细胞的来源可分为内膜驻留型巨噬细胞自身的增殖以及单核细胞从外周血至子宫内膜的趋化：CSF-1R+单核细胞被募集到子宫中，一部分会进入内膜剥离和脱落部位，促进组织碎片和凋亡细胞的清除；一部分会与子宫内膜原位巨噬细胞的群落一起参与组织重建，随后这部分单核细胞有些经历凋亡而被清除，有些则转化为驻留型巨噬细胞，留存于内膜功能层的新生上皮附近、基底层和肌层。

2 子宫内膜巨噬细胞的分型与标志分子

在整个月经周期中，均可用CD68作为巨噬细胞的标志分子，这些CD68+巨噬细胞还表达特异性标记，如CD71，CD69和CD54等[5]。巨噬细胞通常分为促炎的I型巨噬细胞(M1)和抗炎的II型巨噬细胞(M2)[15]。子宫内膜中大多数巨噬细胞为CD163 + CD14Low的M2型巨噬细胞，因M2型巨噬细胞有多种亚型，故发挥不同的功能[16]。

目前，有研究建议将M2型再分成四种亚型，即M2a、M2b、M2c、M2d[17]。M2a的特征是可被IL4和IL13诱导分化，以精氨酸代谢、CD206高表达、STAT6信号通路的活化、可产生IL1受体拮抗剂IL-1Ra为特点。由于M2a巨噬细胞还可产生细胞外基质，如胶原和纤连蛋白，故被认为是促纤维化的巨噬细胞类型[18]。M2b巨噬细胞则是由免疫复合物和脂多糖诱导，具有类似M1型巨噬细胞的作用，分泌高水平促炎因子，如IL-1、TNFα和IL-6[19-20]，在内异症中这些促炎因子会刺激巨噬细胞神经因子的分泌，进而促进了局部神经纤维的生长，与病灶疼痛有关[21]。M2c巨噬细胞由IL-10、TGFβ或IFN-β诱导，在小鼠内膜中以高表达B7-H4为标志，介导抗炎并启动组织重塑[22]。M2d巨噬细胞为肿瘤相关的巨噬细胞，可在体外由TLR配体和A2腺苷受体激动剂共刺激诱导、或由IL6诱导，以高表达IL10、TGFβ和VEGF并且低表达IL12、TNFα和IL1β为特征，构成了肿瘤组织中主要的炎症成分，协助血管的生成和癌症的转移[23]。尽管巨噬细胞亚型在子宫内膜中有少量报道，但总的巨噬细胞及其亚型于内膜中的特异性标志物仍不清楚，并且目前关于M2型巨噬细胞亚型的分化主要局限于体外细胞实验的研究，在体内如何分化成功能差异的亚型尚未见报道。

3 非孕期子宫内膜巨噬细胞的功能及其作用机制

与大多数器官不同，子宫内膜的脱落和修复几乎同时进行，所以会有双向炎症反应的出现，即利用炎症清除凋亡细胞的同时通过抗炎促进组织修复[24]。巨噬细胞是固有免疫和获得性免疫的关键效应细胞，可吞噬并清除内膜碎片，通过分泌大量的炎性因子和生长因子促进血管生成、细胞增殖[19]。

3.1 巨噬细胞在清除内膜凋亡细胞与碎片中的作用已经观察到，分泌期子宫内膜中巨噬细胞数量逐步增加直至月经期达到顶峰，在孕激素撤退后，内膜经历了血管收缩、局部缺氧、细胞因子释放和组织分解酶的激活，从而引起内膜的脱落，并产生大量组织碎片。此时内膜发生了无菌性的炎症，刺激驻留型巨噬细胞的少量增殖以及单核细胞的大量募集。驻留型巨噬细胞仅在内膜修复和再上皮化的区域被检测到，其分布的范围相对局限；而募集的髓系单核细胞分化而成的巨噬细胞则在增殖期内膜中广泛分布，不仅出现在新生的内膜组织区域，且在组织破碎的区域大量聚集，提示单核来源的巨噬细胞在内膜碎片清除方面发挥着更重要的作用[12, 14]。

MMPs是破坏非末端氨基酸肽键的蛋白水解酶，参与了子宫内膜的脱落。巨噬细胞可释放大量分子调节MMPs，且自身也分泌MMP7、MMP9、MMP12、MMP14、MMP27，促进内膜各种细胞的凋亡与组织脱落[25-27]。巨噬细胞还可分泌促炎因子如TNFα，通过Fas信号通路介导凋亡，促进内膜脱落[28]。作为清道夫受体，巨噬细胞会及时清除这些脱落的碎片以及经过经血逆流入腹腔中的内膜细胞。同时，浸润于内膜的巨噬细胞可分泌趋化因子，募集其他免疫细胞进入内膜来调控炎症[29]。Berbic等[30]研究发现子宫内膜异位症患者在月经期巨噬细胞数量增加不足，导致了内膜凋亡与清除不完全，是内膜碎片逆流并种植于腹腔的重要原因。

3.2 巨噬细胞在促进子宫内膜生理性/瘢痕性修复中的作用巨噬细胞在子宫内膜中的修复作用如同双刃剑，既在生理情况下发挥无瘢痕的修复作用，又在一些病理情况下促进内膜纤维化和瘢痕形成。

生理情况下，内膜中的巨噬细胞在参与内膜碎片清除的同时促进组织修复与再生。巨噬细胞在伤口区域产生大量的生长因子，如VEGF、TGFβ、IGF-1等，促进血管形成、组织愈合和新生组织的生长[31]。研究报道，巨噬细胞敲除小鼠的伤口表现出明显的新生血管生成缺陷与组织闭合不良[32]。其他免疫细胞在子宫腔中浸润、分化和增殖以及上皮细胞的增殖也受到巨噬细胞的调控[33]。M2c型巨噬细胞分泌大量IL10、MMPs、VEGF等分子，可抑制炎症反应、降解细胞外基质，具有抑制疤痕形成、防止器官组织纤维化并促进血管生成的作用[22, 34]。

巨噬细胞在引起组织瘢痕性修复、纤维化形成中也发挥重要作用。在对促纤维化的M2a巨噬细胞的研究中，Duan等[17]利用小鼠子宫内膜异位症模型发现异位病灶处M2a通过活化TGFβ1/Smad3信号通路促进上皮-间质转化和成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，从而促进病灶粘连、组织纤维化。LGR5是较为公认的上皮干细胞标志，其在内膜中有表达，Vallvé-Juanico等[35]研究表明，正常内膜LGR5+的细胞是骨髓造血干细胞来源，LGR5可与巨噬细胞的标志分子CD163共染，LGR5阳性细胞具有巨噬细胞样形态与表型，参与了内膜细胞的增殖，但在异位病灶中数量也显著增多，可促进异位病灶的生长。Hogg等[12]研究发现，异位病灶中的巨噬细胞根据来源可分为三种，分别为来源于原位内膜的巨噬细胞以及单核细胞源性或胚胎源性的大腹腔巨噬细胞(large peritoneal macrophage, LpM)，在小鼠内异症模型中，增加单核细胞来源的LpM可使异位病灶显著减小，表明单核细胞来源的LpM可抑制异位病灶的生长；但当原位内膜中的巨噬细胞或胚胎源性的LpM在异位病灶中增多时，病灶会进一步扩大，促进了局部瘢痕与粘连的形成，提示来源的不同决定巨噬细胞的功能。

巨噬细胞在宫腔粘连、子宫内膜纤维化中的研究报道较少。在其他器官组织纤维化中，有学者发现Lyve1hiMHECIIlow亚群的巨噬细胞会附着于肺、皮肤、心脏等多种器官血管壁附近，通过控制血管通透性，达到防止组织修复过程中炎症细胞和胶原的过度渗出，而Lyve1lowMHECIIhi亚群则发挥截然相反的负面作用，这两种巨噬细胞亚群的比例失调会导致器官局部胶原沉积和纤维化的产生[36]；腹腔或心包腔中GATA6+的巨噬细胞能够在肝或心脏受损后通过原始清道夫受体富含半胱氨酸域，迅速募集形成血栓样结构，聚集体物理密封损伤，并分泌血管生长因子等促进局灶性组织的修复与再生，而最近研究者却发现腹腔出现较大的开放性伤口时，GATA6+的巨噬细胞会过度聚集，参与结缔组织的形成，这是腹腔相关手术术后腹腔粘连的重要机制[37-38]。

4 内膜巨噬细胞的调控因素

4.1 趋化因子对内膜巨噬细胞的调控在整个月经周期，内膜存在许多趋化因子，这些趋化因子的表达模式与子宫内膜驻留巨噬细胞数量的周期性变化相关，并参与了巨噬细胞募集入子宫内膜的调节过程。研究表明，孕激素撤退可导致子宫腔内的低氧环境，引起大量趋化因子和受体的表达上调，如CXCL8、CXCL12、CCL2、CCL4、CCL14、CX3CR1等，可促进骨髓来源的单核细胞募集与分化，并刺激驻留型巨噬细胞的增殖[5, 39]。

4.2 自噬对内膜巨噬细胞的调控子宫内膜脱落与修复过程中存在高水平的自噬，自噬可使巨噬细胞维持免疫稳态和正常功能，以用于模式识别、细胞因子释放、炎性小体激活和微管蛋白轻链3相关的吞噬作用[40-41]。有证据表明，单核细胞的存活和分化依赖于自噬相关蛋白Beclin1的释放[42]。集落刺激因子2(colony stimulating factor 2, CSF2)是自噬的有效刺激剂，并在内膜分泌期至月经期持续表达于子宫内膜中，CSF2通过磷酸化STAT5促进巨噬细胞向M2型分化[43-44]。内膜脱落后，局部的低氧环境可诱导环氧合酶2(cyclooxygenase-2, COX-2)/前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)的产生，而COX-2/PGE2是自噬的重要激活剂，自噬增强了子宫内膜中巨噬细胞的抗菌功能，这对保护内膜脱落后月经期的创面，防止病原微生物入侵至关重要[45-46]，同时COX-2/PGE2还可反过来通过引起子宫肌层收缩、内膜螺旋小动脉血管收缩引起内膜的低氧环境[47]。

4.3 其他因素对内膜巨噬细胞的调控在月经期由低氧诱导的高水平VEGFA表达可通过VEGFR1受体促进M2巨噬细胞的募集、迁移和极化[48]。此外，低氧-自噬轴也促进了VEGFA的表达，进而介导M2巨噬细胞的分化与血管重塑，参与内膜组织的再生[47]。

内膜组织驻留型巨噬细胞不常规表达CSF-1R。但是在无CSF1的情况下子宫内膜中的巨噬细胞会保持静息[14]。Liu等[49]研究发现，宫腔粘连患者内膜中CSF1的表达明显下降，导致促组织修复的M2型巨噬细胞在内膜占比显著减少，进而影响上皮细胞增殖，使其功能障碍。因此，内膜巨噬细胞的功能行使依赖于CSF1，但CSF1刺激后并不能引起巨噬细胞CSF-1R受体的表达，但可通过其他受体或通过调控其他细胞来影响内膜巨噬细胞[14]。

内膜巨噬细胞在月经周期的周期性改变提示，这一过程可能受雌孕激素的调节。但至今，巨噬细胞是否表达雌孕激素受体仍存在争议。一项研究使用免疫组织化学和RT-PCR检测，发现内膜巨噬细胞有雌激素和孕激素受体表达，而另一团队提出了相反的证据。或许，巨噬细胞的数量和功能变化可能受到了其他内膜细胞的影响，而这些内膜细胞功能直接由雌孕激素调控[16]。故雌孕激素对于巨噬细胞的作用机制有待进一步的探索。

5 结语与展望

巨噬细胞在内膜周期性脱落与再生中发挥重要作用，子宫内膜异位症中有大量关于巨噬细胞病理变化与作用的报道，但是，关于巨噬细胞在宫腔粘连-内膜纤维化中的作用报道甚少。由于无巨噬细胞子宫内膜特异性的标志物，使得相关特异于内膜功能的研究受到了限制，高通量单细胞测序的出现也许能够帮助我们找到获得内膜特异性标志的突破口。关于各亚型巨噬细胞在子宫内膜中的功能以及雌孕激素对于内膜巨噬细胞的作用机制等有待进一步深入的研究，这将有助于宫腔粘连、子宫内膜纤维化等内膜损伤后新治疗方法的探索。