干细胞治疗子宫内膜损伤的研究进展

沈艳清，陈煌，陈烨

子宫内膜是女性生殖系统的重要功能结构，是维持月经和胚胎着床的生理基础。其功能层在激素作用下经历增生期和分泌期的周期性变化，发生内膜剥脱出血及再生修复，也使子宫内膜成为人体更新代谢最为活跃的组织之一[1]。感染因素或宫腔手术操作可能导致子宫内膜的基底层受损，包括子宫内膜变薄和子宫内膜容受性下降，甚至发生宫腔粘连（intrauterine adhesions，IUA）[2]。IUA又称为Asherman综合征，是子宫内膜受损后出现纤维化，形成的瘢痕组织造成宫腔部分或者完全粘连，影响胚胎的正常着床和发育，可引起女性不孕和反复流产，严重影响育龄期女性的生殖健康[3]。在临床诊疗过程中，目前IUA标准的治疗方案是采用宫腔镜下宫腔粘连分离术（hysteroscopic transcervical resection of adhesion，TCRA）以重塑宫腔形态，恢复内膜功能[4]。虽然在手术过程中直接去除了宫腔的粘连，但是在术后炎症因子的高水平、激素低水平状态的双重作用下，术后IUA复发率高达40%[5]。因此，目前针对IUA的治疗方法效果欠佳，亟需寻找有价值的治疗策略改善这一困境。

干细胞是一类具有无限自我更新潜能的原始细胞，可以向多种细胞类型方向进行分化增殖，可促进子宫内膜的修复及再生，从形态和功能上改善子宫内膜，促进月经和生殖功能的恢复[6]。本文综述干细胞治疗子宫内膜损伤的研究进展。

1 干细胞概述

干细胞是一类以未分化形式存在，具有自我更新和多种分化潜能的细胞。目前，干细胞可分为3类：源自早期胚胎的胚胎干细胞；诱导多能干细胞；成体干细胞，包括造血干细胞、神经干细胞和间充质干细胞[7]。自1981年Evans等[8]首次报道在小鼠的囊胚中分离并建立多能干细胞系以来，干细胞的研究吸引了国内外学者的广泛关注，并获得了很大的进展。在生理状态下干细胞为所有的组织器官和全身系统的生长发育奠定了基础，在病理条件下其对疾病进展、病变损伤组织的修复过程起重要作用。

干细胞可用于治疗遗传疾病、产生干细胞衍生的人体组织生物材料等。目前干细胞治疗已在动物模型和临床研究中开展，包括骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）、脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cells，UC-MSCs）、子宫内膜干细胞（endometrial stem cells，EnSCs）、脂肪干细胞（adipose-derived stem cells，ASCs）和人羊膜上皮细胞（human amniotic epithelial cells，hAECs）等。干细胞的治疗效果已获得大量数据支持，尤其是以存在于骨髓、脐带、子宫内膜和脂肪等的间充质干细胞为基础的细胞疗法在多种疾病治疗中脱颖而出[7]。间充质干细胞因其强大的免疫抑制和再生作用成为再生医学中细胞治疗的重要来源[9]。

2 子宫内膜损伤的干细胞治疗方法

2.1 BMSCsBMSCs是一种多能祖细胞，具有多能分化、自我更新、自体移植和无免疫排斥反应的特点，接受到一定的信号后，这些干细胞可以分化为软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞等[10]。

2004年一项研究对4例接受骨髓移植的女性白血病患者进行子宫内膜活检，均检出供体来源的子宫内膜细胞，证实了BMSCs具有分化为子宫内膜的能力[11]。研究显示，BMSCs可能通过促进雌激素受体（estrogen receptor，ER）和孕激素受体（progesterone receptor，PR）的表达实现受损子宫内膜的修复。2019年Gao等[12]根据优化方案诱导IUA的Sprague Dawley大鼠模型，使用绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）标记BMSCs，结果显示接受BMSCs治疗的大鼠受损子宫内膜的纤维化明显减少，且在大鼠的子宫内膜中发现GFP标记的细胞，这表明BMSCs在受损再生的子宫内膜中发挥作用。此外，BMSCs治疗后的大鼠70%成功受孕，而未注射BMSCs的对照组没有大鼠怀孕，推断BMSCs在IUA大鼠模型在损伤子宫内膜的重建和改善生殖结局上可能发挥重要作用。

BMSCs在对人类的研究中同样表现出类似的作用。2016年Santamaria等[13]使用自体外周血CD133+BMSCs治疗11例IUA和5例子宫内膜萎缩患者，所有患者都出现了子宫内膜明显增厚，其中3例患者自然妊娠，剩余13例患者（1例因胚胎染色体异常、另1例因CD133+BMSCs治疗失败未进行胚胎移植）在进行了14次胚胎移植后获得了7次妊娠。由此推断，BMSCs从形态和功能层面促进了子宫内膜的修复。但此研究的样本量较少，仍需要更大规模的临床试验来验证该治疗策略的有效性和安全性。

2.2 UC-MSCsUC-MSCs具有方便取材、免疫原性低、易于长期保存和较少涉及伦理相关问题等优势，逐渐成为一种有前景的间充质干细胞[14]。自1991年McElreavey等[15]从人脐带华通胶中成功分离获得间充质干细胞并确认其具有多向分化的潜能后，越来越多的研究集中在UC-MSCs治疗领域，也逐渐开展了关于子宫内膜疾病的治疗研究。

2017年Xu等[16]通过建立子宫瘢痕大鼠模型对支架/UC-MSCs系统进行研究，结果观察到移植的UC-MSCs通过上调基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）的表达促进子宫瘢痕的胶原降解，促进子宫瘢痕内膜、子宫肌层和血管的再生。同时还观察到支架/UC-MSCs治疗的大鼠受孕率显著升高，几乎完全恢复了大鼠的受孕能力。2021年针对UC-MSCs开展的一项临床试验对18例因子宫内膜过薄（≤5.5 mm）取消冻融胚胎移植（frozenthawed embryo transfer，FET）周期的不孕妇女进行研究（其中1例因反复异常阴道流血退出研究），经胶原支架/UC-MSCs治疗后3个月，内膜从（4.08±0.26）mm增加至（5.87±0.77）mm，其中15例完成FET的患者中有3例妊娠并有2例顺产，另外2例未行FET的患者有1例自然妊娠并正常分娩[17]。以上结果表明，支架/UC-MSCs是治疗薄型子宫内膜患者的一种有价值的潜在方法。

2.3 EnSCs2004年Chan等[18]从接受子宫切除术患者的离体子宫中获得子宫内膜组织，将纯化的上皮细胞和基质细胞进行培养，发现其存在罕见的具有高增殖潜力的克隆性上皮细胞和基质细胞，为子宫内膜上皮和基质可能存在干细胞的猜想提供了第一个证据。随后，Meng等[19]发现月经血提取细胞中拥有一些间充质干细胞的标志物，如CD9、CD29、CD41a、CD44、CD59、CD73、CD90和CD150，而缺乏造血干细胞的标志物，如CD14、CD31、CD33、CD34、CD133和CD45。由于这些细胞能够分化成代表3种胚层成分的组织，故将这些细胞命名为子宫内膜再生细胞（endometrial regenerative cells）。与UC-MSCs相比，子宫内膜再生细胞可能具有更高的增殖率。

研究表明，月经血来源子宫内膜间充质干细胞（menstrual blood-derived mesenchymal stem cells，MenSCs）通过丝氨酸/苏氨酸激酶[AKT，又称蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）]和细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路修复受损子宫内膜并诱导血管生成。Zhang等[20]建立了小鼠子宫内膜损伤模型，MenSCs移植第7天发现子宫内膜厚度和微血管密度显著增加。此外，子宫内膜损伤小鼠的生育能力得到改善，获得了更高的受孕率和更多的胚胎数量。MenSCs条件培养基（conditioned medium from MenSCs，MenSCs-CM）诱导的血管生成可被AKT抑制剂和（或）ERK抑制剂逆转。提示MenSCs通过诱导血管生成可以修复受损的子宫内膜并改善小鼠的生育能力。

此外，MenSCs在人体子宫内膜损伤的修复治疗中也有较好的结局。Lin等[21]发现，与正常内膜和轻度IUA患者内膜比较，中重度IUA患者的子宫内膜样本中Gli2蛋白显著升高；MenSCs-CM通过降低Gli2蛋白的表达水平减轻了内膜纤维化的程度，并通过粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）导致子宫内膜间质细胞的细胞周期停滞，且通过G-CSF抗体中和后这一效果减弱。提示，Gli2信号通路促进子宫内膜纤维化，通过MenSCs分泌的G-CSF来抑制Gli2的作用，可能在子宫内膜纤维化的治疗中具有价值。以上研究提示MenSCs是重度IUA患者潜在的治疗选择。

2.4 ASCsASCs也是一种来源于中胚层的间充质干细胞，主要存在于脂肪组织中，因其具有来源丰富、取材方便和操作难度低等优势，目前已成为细胞治疗和组织工程中最具优势和研究最广泛的干细胞之一[22]。但关于ASCs应用于内膜损伤疾病治疗的研究较少。

Lu等[23]比较了人体脂肪组织中的ASCs、婴儿脐带中的UC-MSCs和人子宫内膜组织中的EnSCs，发现ASCs比另两种干细胞形成的组织更类似于毛细血管网络，认为ASCs在体外和体内对血管生成的促进作用显著优于另两种干细胞。还有研究用大鼠的ASCs作为细胞种子形成无支架细胞片，再将细胞移植到切除部分子宫的大鼠模型中，观察到子宫内膜细胞和肌肉细胞的再生，并刺激血管生成，改善妊娠结局。该研究结果显示ASCs片状疗法在大鼠严重子宫损伤模型中的治疗前景[24]。还有学者研究了ASCs改善大鼠模型子宫内膜损伤的机制，发现使用ASCs治疗后ERα、ERβ和PR的表达水平明显升高，从而改善子宫内膜损伤，为IUA提供了一种新的治疗策略[25]。

2.5 hAECs近年来源于胎盘组织的人羊膜上皮已被证明具有胚胎干细胞的多重分化潜能和成体干细胞的免疫调节特性[26]。hAECs是从羊膜分离的，羊膜与羊水联系紧密，是离胎儿最近的一层。与MSCs类似，hAECs具备向多胚层分化的能力，可以分化成中胚层和外胚层来源的细胞，包括脂肪细胞、神经细胞、心肌细胞、肝细胞、胰腺细胞和肌细胞等[27]。

Li等[28]建立IUA小鼠模型，通过腹腔内注射106个hAECs，发现hAECs显著改善了IUA小鼠的子宫结构和子宫内膜厚度，子宫内膜腺体数量增多，纤维化减少，微血管密度增加。其中，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）和ER的表达水平在hAECs处理后的子宫内膜中明显增加，表明血管生成和基质细胞增殖都得到有效改善。hAECs增加了小鼠受孕率和胎仔数量，改善小鼠妊娠结局。该研究还观察到hAECs以旁分泌的方式激活过氧化氢处理的人子宫内膜间充质干细胞（human endometrial mesenchymal stem cells，hEnSCs）的自噬路径。有国内学者在IUA大鼠模型上就hAECs对子宫内膜的再生能力进行了进一步的探讨，使用PKH26进行hAECs标记后观察到移植后的hAECs主要分布在子宫内膜基底层，采用宫腔注射和尾静脉注射都可以增加IUA大鼠的受孕率和胚胎数量；还发现hAECs移植上调多种生长因子的表达，包括碱性成纤维细胞生长因子、VEGF和胰岛素样生长因子1；与此同时，下调Ⅰ型胶原蛋白α1、组织金属蛋白酶抑制物1和转化生长因子β的表达，hAECs移植后细胞外基质的沉积与上述细胞因子有关[29]。该研究提示hAECs可促进IUA大鼠的子宫内膜再生和生育能力的恢复。

此外，根据hAECs在组织再生领域表现出的巨大潜力，有学者将hAECs应用于剖宫产切口瘢痕缺损的治疗，在大鼠模型上观察到hAECs移植有利于子宫肌层和子宫内膜的恢复，对子宫瘢痕的功能修复有效，扩大了hAECs的应用范围，也为此类疾病提供了新的治疗策略[30]。目前关于hAECs在子宫内膜损伤患者中的治疗效果尚未开展，需要进一步的临床试验评估其在治疗人类子宫内膜损伤疾病中的效果和安全性。

3 结语

子宫内膜损伤可造成月经量减少、子宫内膜容受性下降、不孕症和反复流产，甚至给患者带来心理困扰[31]。鉴于子宫内膜在育龄女性健康和生殖中发挥重要的作用，在内膜出现损伤后维持其生理结构、消除其出现的缺陷、恢复其生理功能尤为重要。干细胞因强大的再生能力和分化潜能，在许多疾病中显示出巨大的潜力，在子宫内膜损伤领域也受到关注。目前，干细胞治疗在子宫内膜损伤导致的薄型子宫内膜、IUA，以及剖宫产切口瘢痕缺损等研究中均取得了进展。但多数研究都是在动物模型中进行，且未对其安全性进行深入的评估。干细胞治疗作为新兴的治疗方法，仍需大量的研究对其在子宫内膜损伤中的作用机制、治疗具体操作流程（细胞数量、注射路径、治疗时间和保存方法）、安全性进行深入探讨和全面的分析评估以更好地应用于临床。