慢性子宫内膜炎影响胚胎植入的机制研究进展*

许灵波,刘海飞，王丽艳，2,张学红

(1兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2.兰州大学第一医院生殖医学中心，兰州 730000)

慢性子宫内膜炎(chronic endometritis,CE)是以子宫内膜间质区浆细胞浸润为特征的慢性子宫内膜炎症，临床表现无特异性。近年来，随着胚胎反复种植失败、反复妊娠丢失及不明原因不孕等问题，有效诊治CE在生殖医学领域受到高度重视。CE诊断的金标准是基于子宫内膜活组织的病理检查。近年来，宫腔镜因其直视宫腔状态特有的优势，为CE的诊断提供了有力支持，临床上将草莓样充血点，直径小于1mm微小息肉，间质水肿而内膜增厚、苍白等也视为CE的临床表现。大量研究表明[1]，抗生素治疗可改善CE对辅助生殖助孕结局的影响。

胚胎植入是一个复杂精细的生理过程，是辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)的关键环节，其包含着胚胎与子宫内膜间一系列同步协调的变化。胚胎植入始于游离胚泡与子宫内膜上皮细胞的识别、定位和黏附，随后黏附在子宫内膜的滋养层穿透子宫内膜上皮层，使上皮细胞间的桥粒和顶端复合体解离，侵入到基膜，胚泡植入完成后，这才算是一个完整的胚胎植入过程[2]。研究表明，胚胎反复着床失败(repeated implantation failure,RIF)主要与母体因素、胚胎因素、遗传因素、环境因素等相关，在能找到病因并且行相关干预措施后胚胎植入率得到改善的情况下，仍有一部分患者无法用上述病因解释。最近研究发现[3]，55.6%的不孕症妇女患有慢性子宫内膜炎,RIF患者中慢性子宫内膜炎占比高达67.5%。大量文献表明，改善慢性子宫内膜炎患者子宫内膜微生物群稳态、调节母胎界面细胞及免疫因子、促进子宫内膜蜕膜化可能有助于胚胎植入，优化助孕结局。

1 慢性子宫内膜炎子宫内膜微生物群紊乱对胚胎植入的影响

子宫内膜是受精卵种植和发育的场所。传统观点认为，子宫腔是区别于阴道的无菌环境；现代观点则认为，子宫内膜中存在数百种菌群，动态调节子宫内膜的微生态，保障母胎界面微环境的形成。

慢性子宫内膜炎实际上是定植在子宫内膜微生物菌群与宿主免疫系统之间的平衡发生了改变，导致子宫内膜炎症反应并激活相关免疫因子及细胞因子，影响子宫内膜的容受性。大量研究表明，健康状态的子宫内膜以乳酸杆菌属为优势菌群。Liu等[4]收集了种植窗时期的子宫内膜组织和宫腔灌洗液进行了16S rRNA基因扩增子测序，发现慢性子宫内膜炎组的子宫内膜微生物群乳酸杆菌相对丰度远低于非慢性子宫内膜炎组(1.89% vs 80.7%)，而包括双歧杆菌属、普雷沃菌属、加德纳菌属和厌氧球菌属等在内的非乳杆菌属类群表达丰度则较非慢性子宫内膜炎组高。另有学者[5-6]通过检测慢性子宫内膜炎患者宫腔灌洗液微生物含量，进一步证实慢性子宫内膜炎患者子宫内膜菌群并非以乳酸杆菌为主，且慢性子宫内膜炎组临床妊娠率明显低于非慢性子宫内膜炎组。2021年Chen等[7]研究结果第一次揭示了慢性子宫内膜炎患者子宫内膜异于正常子宫内膜的菌群还有叶状杆菌和鞘氨醇单胞菌，慢性子宫内膜炎患者子宫内膜中这两种菌群表达丰度显著增加，与浸润在子宫内膜间质区的B细胞呈正相关,与在子宫内膜容受性的建立中发挥重要作用的巨噬细胞负相关。进一步研究发现[4,7]，其异常活动由子宫内膜微生物群与其代谢活动之间的异常串扰干预和调节。深究其机制[7]为慢性子宫内膜炎患者子宫内膜中有两条代谢途径是高度活跃的：蔗糖生物合成Ⅲ途径PWY-7347和蔗糖生物合成Ⅰ途径SUCSYN-PWY。PWY-7347是葡萄糖-6-磷酸和UDP-α-D葡萄糖生产蔗糖的过程，中间产物是磷酸盐和UDP；SUCSYN-PWY是磷酸甘油和3-磷酸-D-甘油酸生成蔗糖的过程，中间产物包括UDP-α-D葡萄糖，而囊胚中超过50%的葡萄糖代谢是在有氧条件下转化生成乳酸，乳酸酸化的子宫微环境可能有利于胚胎种植[7]，此发现也与“乳酸杆菌学说”相呼应。因此，叶状杆菌和鞘氨醇单胞菌这两个种属可能在CE中发挥重要作用，并推测活性微生物群通过消耗糖酵解及脂代谢的中间产物来竞争宿主的能量物质(子宫内膜细胞和免疫细胞)，导致子宫内膜ATP及乳酸生成减少，影响胚胎植入。

2 慢性子宫内膜炎介导的炎症反应对胚胎植入的影响

除了微生物对子宫内膜稳态和代谢功能的干扰外，另一个潜在影响因素是炎症反应。慢性子宫内膜炎通常是感染革兰氏阴性菌株，如大肠杆菌和阴道加德纳菌，除了其内毒素直接损害人类植入前阶段的胎卵裂率、胚泡形成率和妊娠率之外[8]，促炎因子白介素(IL)-1、IL-6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)等介导的细菌表面脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)也对胚胎植入有负面生物学效应。

IL-1在胚胎和子宫内膜中的表达为胚胎和子宫内膜之间的“对话”提供了物质基础，其配体-受体-拮抗剂系统表明IL-1形成的自分泌及旁分泌系统在早期胚胎着床过程中起重要作用。Okada等[9]发现，IL-1β促进人体外蜕膜化并刺激uNK细胞和巨噬细胞分泌趋化因子，允许胚胎在黏附到子宫内膜表面之前先附着于滋养外胚层。Montazeri等[10]推测其影响机制可能是IL-1受体拮抗剂通过TLR-3的活化使滋养层细胞与子宫内膜细胞结合异常，影响胚胎和子宫内膜上皮的黏附。

子宫内膜异位症(endometriosis,EMs)[11]是一种子宫内膜异位到正常位置以外的疾病，其发生发展与多种炎症因子、细胞因子和趋化因子的表达异常有关。内异症病灶形成以后，也会诱发盆腔腹膜、腹腔液中免疫炎症细胞和各种炎症因子的异常，导致无菌性子宫内膜炎症，诱导浆细胞的间质浸润。Almasi等[12]在EMs患者中观察到TLR-3的级联反应中IL-6和IL-8细胞因子发生了显著变化，表明EMs处于强烈的炎症状态。Orazov等[13]通过队列研究发现，EMs患者子宫内膜标本(血管内皮生长因子,VEGF-A)的免疫标记低于有自然生育史妇女，表明EMs引起的子宫内膜血管合成过程受阻，导致上皮-间质的时间或空间不同步转换进而引发胚胎植入失败。

然而也有学者把胚胎的种植模拟为肿瘤的生长，认为一定程度的炎症反应对于胚胎植入有利，其观点是胚胎的植入也需要类似炎症增生所致的一定数量血管增生和扩张的条件。一项包含1770例实验组和1943例对照组不孕症患者的meta分析表明[14]，在辅助生殖促排卵前机械性搔刮可以改善不明原因RIF女性的植入情况。这与炎症导致胚胎植入的观点相悖，但倘若把炎症对胚胎种植的作用视做像Th1/Th2和Th17/Treg平衡一样，或许可解释这种争议并且能给未来的科学研究提供思路。

3 慢性子宫内膜炎免疫与细胞因子及其代谢失衡对胚胎植入的影响

人类滋养层细胞表达多种免疫细胞及细胞因子来调节子宫内膜容受性及胚胎植入。多项研究表明[15]，先天性免疫细胞和适应性免疫细胞在免疫微环境中的良好平衡是成功妊娠的基础，不仅提供胎儿生长发育所需的物质场所外，还起到调节免疫状态的作用，在子宫内建立“免疫耐受”微环境，实现母胎“和平共处”。

自然杀伤(natural killer,NK)细胞[16-17]是胚胎着床过程中子宫内膜含量最丰富的免疫细胞，占黄体中期免疫细胞的50%～90%，参与调节滋养细胞侵袭及螺旋动脉的重塑，诱导T细胞的凋亡，促进母-胎界面的免疫耐受。子宫自然杀伤细胞(uterine natural killer cells,uNK cells)上的CD56分子密度更高，而外周自然杀伤细胞(peripheral NK cells,pNK cells)上典型的CD16分子则不在uNK细胞上表达。流式细胞技术的出现进一步将NK细胞根据表型不同分为CD56dimCD16+以及CD56brightCD16-两种细胞，前者主要表达于pNK细胞，后者多聚集于子宫内膜[18]。多项研究报告[19-20]指出，NK细胞比例失衡是损害CE患者子宫内膜容受性的关键免疫因素，与非CE患者相比，CE患者分泌期子宫内膜uNK细胞比例显著下降。后续研究证实[21]，uNK细胞的分泌功能在胚胎着床过程中发挥重要生理作用，其分泌的多种生长因子以及细胞因子，如血管内皮生长因子-C(Vascular endothelial growth factor,VEGF-C)、IL-2和IL-8均在胚胎植入和蜕膜化过程中发挥重要作用。

巨噬细胞(macrophage,Mφ)是子宫内膜中第二大免疫细胞群，在黄体中期约占免疫细胞的30%，其表面的Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)是抵制病原体入侵细胞的第一道防线。Mφ根据其激活状态分为经典激活的M1型和替代激活的M2型。M1型分泌TNF-α和一氧化氮等，促进炎症反应发生，主要由无氧糖酵解提供动力，提供瞬时和快速的能量以消除侵入体内的微生物。M2型释放转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、VEGF，促进血管重构并抑制炎症反应，由线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)为M2 Mφ提供能量。胚胎着床早期，Mφ以M1巨噬细胞为主，随后发生代谢重编程，更多的Mφ极化成M2巨噬细胞，防止胎儿排斥反应的发生[16]。研究表明，子宫内膜受到炎症因子LPS和IFN-γ刺激时，Mφ的线粒体功能受损或受到抑制，OXPHOS水平下降，无氧糖酵解使巨噬细胞极化为M1型，导致三羧酸循环(TCA循环)代谢物累计，上调缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1 α，HIF-1α)[22]，影响Mφ的生物学功能，进一步验证了Mφ的生物学效应对母胎界面免疫代谢的影响。

随着免疫及免疫代谢研究的相对深入，T细胞在建立和维持妊娠方面的重要作用已被证实。T细胞约占免疫细胞的10%，由CD8+T细胞、CD4+T细胞、Treg细胞参与合成。CD8+T细胞主要在妊娠晚期发挥作用，故在此不赘述。CD4+T细胞亚群包括辅助性T细胞(Th)和调节性T细胞(Treg)，Th细胞可分为Th1、Th2和Th17[23]。大量研究表明[24]，Th1/Th2细胞介导的免疫平衡是维持母胎免疫耐受的主要机制之一。在正常妊娠条件下，Th1/Th2平衡偏向Th2，因Th2型细胞因子IL-4、IL-5、IL-9和IL-13可抑制炎症，减少组织损伤，刺激滋养层细胞生长和侵袭，增加子宫内膜容受性，一旦这种Th2型免疫优势被打破，便会使Th1/Th2平衡偏向导致促炎因子的Th1。Th17/Treg是继Th1/Th2之后的另一个独立的细胞因子网络。研究发现，正常妊娠母胎界面中Treg细胞明显高于自然流产患者，而Th17和Treg细胞分泌的IL-17共同促进滋养层细胞增殖并促进胚胎植入，在重塑血管方面起着重要作用[25]。同时，妊娠早期母胎界面丰富的Treg也可抑制Th17的过度增殖，并通过旁分泌或自分泌方式减少IL-17产生，一旦Treg细胞数量减少或功能受损，Th17过度富集会引起过度炎症，从而导致复发性流产或子痫等多种不良孕产结局。Chen等[7]研究还表明，Th1与Th2及Th17/Treg比值不平衡导致CE患者子宫内膜微生物群代谢异常，以菌群紊乱和免疫代谢异常两条路径影响胚胎植入。

4 慢性子宫内膜炎异常蜕膜化对胚胎植入的影响

蜕膜化是胚胎对母体子宫内膜上皮细胞以及滋养细胞与子宫基质之间接触的适应，是实现胚胎顺利着床和保护胚胎免受母体免疫攻击的关键，其主要标志[26]是子宫内膜间质细胞的间质-上皮转化，与未分化的子宫内膜间质细胞(endometrial stromal cells，ESCs)相比，蜕膜基质细胞(decidual stromal cells,DSCs)对氧化应激的抵抗能力明显增强。DSCs产生特定的分子，如催乳素(prolactin，PRL)和胰岛素样生长因子结合蛋白-1(insulin-like growth factor-binding protein-1,IGFBP-1)普遍被认为是蜕膜化特有的生物指标。蜕膜分泌的PRL在调控滋养层细胞的生长和侵袭、促进血管生成、免疫调节、控制母体和胎儿间的水液交换和抑制孕酮分解代谢中发挥重要作用[27]。IGFBP-1则参与调节IGF、滋养层侵袭和子宫内膜分化。Wu等[20]在人体外培养的ESCs中证实了此机制，Western blot法检测CE患者ESCs中IGFBP-1蛋白表达降低，RT-PCR证实PRL mRNA和IGFBP-1 mRNA表达降低，提示CE患者通过干扰蜕膜化过程中细胞因子的调节，影响子宫内膜的容受性及胚胎妊娠的维持。

卵巢产生的类固醇激素和孕酮等是维持子宫内膜容受状态必不可少的激素，其对靶细胞增殖与分化的作用已得到了充分证实。雌激素(estrogen,E)能促进子宫内膜上皮细胞增生，抑制凋亡；孕激素(progestin,P)通过调节信号通路中下游因子之间的相互作用控制上皮细胞增殖获得子宫内膜容受性并刺激基质细胞分化以促进妊娠的建立[28]。子宫内膜的蜕膜化过程主要通过雌、孕激素结合相应受体，诱导ESCs增殖和分化而在胚胎植入和妊娠维持过程中发挥作用。生理状态下，子宫内膜基质细胞和腺细胞中ER-α、PR-A以及PR-B表达在分泌中期逐渐降低、ER-β在整个分泌期表达基本恒定[29]。Wu等[20]研究发现，CE的患者分泌中期ESCs的数量增多且ER-α、ER-β、PR-A及PR-B的免疫活性增强，腺细胞中ER-α、ER-β的表达显著增高。进一步的研究发现[20]，与未经E2及P治疗的慢性子宫内膜炎子宫内膜相比，治疗组ESCs的数量显著升高，推测是慢性子宫内膜炎削弱了P对细胞外基质的作用，导致分泌期分化潜能降低而增殖潜能增加，不协调的时间-空间转化为慢性子宫内膜炎阻碍子宫内膜正常蜕膜化提供了有力的证据。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和组织金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMPs)的平衡在蜕膜化过程中也起到重要作用。MMPs具有消化细胞外基质胶原的能力，在胚胎植入过程中有利于胚胎入侵；而TIMPs则会抵抗滋养细胞分泌的酶类，调节滋养层细胞入侵的程度。两者在胚胎植入部位发生有限的、被精细调控的细胞外基质的局部降解和伴随组织重建和改组的作用。Liu等[30]研究显示CE患者MMP-9表达较对照组显著降低。Yoshii等[31]一项回顾性研究表明,MMPs可能与植入失败相关炎症因子的潜在生物标志物有关，推测CE患者子宫内膜腺体反应低下导致MMPs表达下降，滋养层细胞仅仅贴附没有侵入胚胎发育生长所需的深度，导致胚胎在子宫内膜“扎根”失败。

5 慢性子宫内膜炎影响胚胎植入的异常基因转录调控及其他影响因素

近年来，基因过表达在慢性子宫内膜炎中也是一个研究热点。Cicinelli等[32]利用高通量实时PCR测序评估了子宫内膜中16个基因表达谱，发现CE组的VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、EGF、TNF、TGF-B1、IFNG、TP73、TP73L、BAXva、CDC2、CDC2va、CCND3、CCNB1等表达存在组间差异，表明这些与炎症、细胞增殖和凋亡过程相关的基因潜在地促进慢性子宫内膜炎患者息肉和增生性病变的发展。有学者发现[33]，单纯输卵管不孕患者植窗期子宫内膜中HOXA11-AS减少，而RIF患者升高，从机制上讲，长编码RNA(lncRNA)HOXA11-AS通过与PTBP1(一种RNA结合蛋白)的竞争性相互作用负调节蜕膜化，其削弱PKM1/2选择性剪接的有效性，导致PKM1增强和PKM2表达减少，从而减弱了蜕膜化。尽管上述机制在胚胎植入过程中研究较透彻，但未在慢性子宫内膜炎患者中开展研究。

临床上其他慢性炎症可改变许多空腔脏器的收缩模式，如肠和膀胱过度收缩或收缩障碍，将产生一系列病理状况，如便秘、排尿困难等。最近一份报告显示[34]，慢性子宫内膜炎患者子宫收缩力的改变会导致子宫蠕动不良，这可能是不协调的子宫波蠕动对胚胎与蜕膜的接触产生负面影响。

6 结语与展望

胚胎植入是辅助生殖过程中关键一步，RIF的发病机制尚不完全明确。慢性子宫内膜炎的子宫内膜微生物群、炎症、细胞及免疫因子在胚胎植入过程中发挥着重要作用，但其临床治疗仅限于经验性疗效，缺乏高级别循证医学依据和专家共识。因此，研究者仍需在符合伦理的情况下进行更深入研究以及更多高质量随机对照研究，以充分了解慢性子宫内膜炎在胚胎植入过程中更精细的细胞和生物分子机制。同时，规范使用抗生素及免疫抑制剂、确定靶向药物的安全性和可行性，并了解药物能否通过上述机制改善助孕结局是临床医生和科学研究者亟待解决的问题。