侯志金，孟昱時

隨著不孕癥發(fā)病率逐年上升，人類輔助生殖技術變得愈加重要。胚胎移植（ET）作為人類輔助生殖技術的一個重要組成部分，許多專家及學者在該領域進行了大量研究，其中，改善子宮內(nèi)膜容受性是研究的一個熱點及難點。近年多項研究使用機械刺激方法改善子宮內(nèi)膜容受性，取得成效，但亦有研究認為機械刺激無法改善子宮內(nèi)膜容受性。出現(xiàn)這種爭議的主要原因是對適用人群的定義不明確。Lensen等[1]進行了一項大樣本多中心隨機對照研究，納入了1 364例近期未行宮腔操作的體外受精（IVF）患者（無論是否曾移植失?。?，按1∶1的比例分為試驗組與對照組。試驗組在胚胎移植周期前的第3天進行子宮內(nèi)膜搔刮，而對照組不做任何操作，結果發(fā)現(xiàn)試驗組與對照組的活產(chǎn)率并無顯著差異。Tumanyan等[2]采用了比人類生殖與胚胎協(xié)會（ESHRE）對反復著床失?。≧IF）的定義更加嚴格的標準（移植≥3個囊胚或≥7個第3天高質量胚胎但仍未獲得妊娠）納入了研究，發(fā)現(xiàn)機械刺激組的妊娠率顯著高于未進行機械刺激組（54.8%vs.29.0%）。由此推測，相對未經(jīng)挑選的IVF患者，子宮內(nèi)膜機械刺激可能更適用于RIF患者。機械刺激改善子宮內(nèi)膜容受性的機制是近年的研究熱點，許多學者對其進行研究，但切入的角度均不同，現(xiàn)對該機制的研究進展進行綜述。

1 機械敏感性離子通道

機械敏感性離子通道是將物理刺激轉換為電信號的傳感器。早期Fronius等[3]的研究報道了子宮內(nèi)膜上存在一種機械傳感器——上皮鈉通道（ENaC），可被子宮內(nèi)膜上皮分泌的前列腺素E2所調節(jié)。機械敏感性離子通道PIEZO 1屬于PIEZO家族，主要在肺、膀胱、胰腺和皮膚中表達，其機械敏感性具有重要的生物學作用。Hennes等[4]使用人類子宮內(nèi)膜上皮細胞（h-EEC）的有效替代模型——三維人體子宮內(nèi)膜器官（EMO）進行研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激EEC可引起鈣離子大量內(nèi)流，導致電流密度增加，而這一作用可被機械敏感性離子通道抑制劑所阻斷。進一步進行RNA表達研究發(fā)現(xiàn)，PIEZO 1在人類和小鼠的EEC中高表達，使用PIEZO 1的化學激動劑刺激EEC，發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)鈣離子濃度和電流密度增加，說明在人類及小鼠子宮內(nèi)膜上很有可能存在著PIEZO1的功能性表達。以上研究為機械刺激對子宮內(nèi)膜作用的有效性提供了證據(jù)。

2 基因表達

可正常受孕女性的子宮內(nèi)膜基因表達譜與RIF或復發(fā)性流產(chǎn)（RSA）女性之間存在廣泛差異。Lédée等[5]通過基因微陣列測序研究發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠女性相比，RIF或RSA患者子宮內(nèi)膜基因表達存在廣泛失調，進而使子宮內(nèi)膜與胚胎的協(xié)調能力受損。Zhou等[6]納入121例行鮮胚IVF-ET助孕患者，其中60例在行控制性超排卵（COH）前1周期行子宮內(nèi)膜局部損傷術，并于月經(jīng)第10天的子宮內(nèi)膜采樣，使用基因芯片技術進行分析發(fā)現(xiàn)，妊娠與非妊娠患者有218個基因存在表達差異，其中41個基因上調，177個基因下調，其中存在重要表達差異的基因包括基質金屬酶蛋白1（MMP-1）、人層黏蛋白α4（LNα4）、整合素α6（ITGα6），推測這些基因參與了胚胎著床過程的調控。MMP-1是一種能分解細胞外基質的蛋白水解酶，分泌期的MMP-1可影響滋養(yǎng)細胞的侵襲能力。Zhou等[6]研究顯示妊娠患者的MMP-1水平較未妊娠患者上調了15.95倍，子宮內(nèi)膜增生期MMP-1的高表達可能預示著子宮內(nèi)膜良好的容受性。LNα4是一種表達于滋養(yǎng)細胞基底膜的重要糖蛋白，具有調節(jié)子宮內(nèi)膜功能的作用，此外亦參與胚胎著床和胎盤形成的過程[7]。ITGα6在胚泡植入過程中發(fā)揮重要作用，其在種植窗期高表達，胚胎著床后迅速下降，提示種植窗前ITGα6的高表達可能預示子宮內(nèi)膜容受性較差[8]。Zhou等[6]的研究也發(fā)現(xiàn)妊娠患者的ITGα6表達水平較未妊娠患者下調4.92倍。

此外，多項研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜機械損傷可通過調節(jié)（上調或下調）多種基因的表達來改善子宮內(nèi)膜容受性，如晶體蛋白a4、子宮內(nèi)膜干細胞表達基因、磷脂酶A2、黏蛋白跨膜蛋白1（MUC1）、脂肪分化相關蛋白（ADRP）、膀胱跨膜尿路蛋白Ib（UPIb）、糖脂蛋白A（GDA）、載脂蛋白D基因（APDD）、整合素D6基因、同源框基因（HOXA10）等，主要涉及離子結合、細胞通訊、細胞代謝、物質轉運、信號轉導等過程[6,9-12]。目前，國內(nèi)外關于機械刺激是否能改善子宮內(nèi)膜容受性陣列（endometrial receptivity array，ERA）的研究尚屬空白，是一個值得探索的領域。

3 血管生成理論

多項研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜機械刺激可以改善子宮內(nèi)膜血流指數(shù)（FI）、阻力指數(shù)（RU）及收縮期與舒張期比值（S/D），從而改善子宮內(nèi)膜容受性，提高ET成功率[13-15]。缺氧誘導因子1（HIF-1）是一種氧依賴性轉錄激活因子，在缺氧條件下，HIF-1α大量聚集，調節(jié)細胞凋亡，并通過上調血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）轉錄增加血管生成。于璇[16]將20例移植3次高質量胚胎仍未成功的患者作為試驗組，10例第1次行ET就獲得妊娠并成功分娩的患者作為對照組，采集了所有患者種植窗期（月經(jīng)第19～23天）的子宮內(nèi)膜，并進行免疫組織化學分析和細胞凋亡測定，發(fā)現(xiàn)試驗組子宮內(nèi)膜組織的HIF-1α表達水平低于對照組，而經(jīng)過機械刺激后HIF-1α表達水平顯著提高。同時發(fā)現(xiàn)HIF-1α的表達水平與子宮內(nèi)膜微血管密度（MVD）呈正相關。提示機械刺激增加了子宮內(nèi)膜LIF-1α的表達，并進一步增加了子宮內(nèi)膜MVD，從而改善了子宮內(nèi)膜容受性。彭丹等[17]的研究發(fā)現(xiàn)機械刺激增加了子宮內(nèi)膜VEGF的表達，并使妊娠結局得到改善，與上述研究結論一致。

此外，Gibson等[18]研究發(fā)現(xiàn)，子宮自然殺傷（uNK）細胞是子宮內(nèi)膜的特異性組織駐留免疫細胞，大多數(shù)表型為CD56brightCD16-，可調節(jié)子宮內(nèi)膜和蛻膜內(nèi)的血管重塑。有研究發(fā)現(xiàn)，uNK細胞可增加RIF患者子宮內(nèi)膜的血管生成與分化，并增加局部氧化應激水平[18-19]。Junovich等[20]研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激子宮內(nèi)膜后，uNK細胞在增生晚期有所增加。Blois等[21]通過體外研究發(fā)現(xiàn)，uNK細胞能促進子宮內(nèi)膜血管生成、調節(jié)細胞分化及滋養(yǎng)細胞侵入。El-Azzamy等[19]的研究表明，子宮內(nèi)膜增多的uNK細胞加強了胚胎植入前的血管生成，從而為組織提供足夠的血流，并防止發(fā)生胚胎排斥反應。然而也有研究認為，子宮內(nèi)膜局部的uNK細胞數(shù)量應維持一個穩(wěn)態(tài)平衡，過多或過少均可能對胚胎植入不利[22]。但Donoghue等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，RIF患者子宮內(nèi)膜的CD56和CD16 uNK細胞數(shù)量與普通IVF患者沒有顯著差異，uNK細胞的數(shù)量不能作為預測ET結局的指標。

4 炎癥機制

損傷的愈合是一個動態(tài)過程，有3個特征性階段：炎癥、組織形成和組織重塑。多項研究證實，子宮內(nèi)膜的機械性刺激可能通過炎癥機制改善子宮內(nèi)膜容受性，而炎癥反應的相關分子是啟動胚胎與子宮內(nèi)膜“對話”的關鍵。損傷引起的炎癥反應與巨噬細胞和樹突狀細胞的流入及促炎細胞因子的激增有關。多項研究表明，骨橋蛋白（OPN）、巨噬細胞炎性蛋白1B（MIP-1B）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、生長調節(jié)致癌基因α（GRO-α）、黏蛋白1（MUC1）、細胞間黏附分子1（ICAM-1）等在機械刺激后表達增加，參與炎癥啟動、子宮內(nèi)膜蛻膜化、滋養(yǎng)細胞遷徙、胚胎黏附以及巨噬細胞和樹突狀細胞的招募等過程[24-28]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，其他細胞因子、生長因子和酶亦參與并放大整個炎癥過程，如白血病抑制因子（LIF）、肝素結合表皮生長因子樣生長因子（HB-EGF）、白細胞介素4（IL-4）、IL-6、IL-8、IL-10、IL-11、IL-13、IL-15等[28-30]。

機械刺激引起的子宮內(nèi)膜炎癥反應是一個復雜的過程，細胞因子、趨化因子、黏附分子及細胞之間相互作用并相互影響，形成了一個復雜網(wǎng)絡。MIP-1B和GRO-α可能招募巨噬細胞、樹突狀細胞以及單核細胞至損傷部位[31]。這些細胞在某些組織中可存活數(shù)月，除發(fā)揮炎癥作用外，還可對子宮內(nèi)膜產(chǎn)生免疫調節(jié)作用，對蛻膜發(fā)育及胚胎著床發(fā)揮有利影響。其中，樹突狀細胞可通過IL-5和IL-12調節(jié)uNK細胞的分化[21]，uNK細胞又通過產(chǎn)生IL-8和干擾素誘導蛋白10調節(jié)基質細胞的分化[28]，增強滋養(yǎng)細胞侵入。與此同時，uNK細胞還能影響子宮內(nèi)膜基因表達，促進子宮內(nèi)膜血管生成，并通過產(chǎn)生IL-5和IL-12影響樹突狀細胞豐度[32]。伴隨炎癥反應進展，損傷的子宮內(nèi)膜發(fā)生一連串愈合事件，恢復子宮內(nèi)膜容受性，為胚胎著床創(chuàng)造有利環(huán)境。

5 干細胞的修復作用

在機械刺激后的子宮內(nèi)膜修復過程中，干細胞發(fā)揮著重要作用。Gargett等[33]研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜基底層存在著內(nèi)皮細胞、上皮細胞和間充質細胞這3種類型的干細胞，具有增殖、分化和自我更新能力，負責創(chuàng)傷、月經(jīng)或分娩后的組織再生。但機械刺激后的子宮內(nèi)膜修復可能并不是由子宮內(nèi)膜的原位干細胞完成的。Du等[34]的研究發(fā)現(xiàn)，機械損傷小鼠子宮內(nèi)膜后的組織再生是通過骨髓或循環(huán)中的干細胞進行的。這些細胞可能是被損傷部位產(chǎn)生的某種信號所招募。Tal等[35]通過動物研究發(fā)現(xiàn)，成體骨髓源性干細胞可在子宮內(nèi)分化為罕見的非造血子宮內(nèi)膜細胞群，在蛻膜化和妊娠中發(fā)揮重要作用。在Zhu等[36]的研究中，使用米非司酮對人胚胎干細胞進行損傷，然后與人經(jīng)血源性子宮內(nèi)膜干細胞（MenSCs）共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)MenSCs顯著恢復了受損胚胎干細胞的增殖和遷移能力，抑制了子宮內(nèi)膜間質細胞凋亡，并上調總蛋白激酶B、p38絲裂原活化蛋白激酶、VEGF和β-連環(huán)蛋白的蛋白表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)，以上過程可能是通過激活p38 MAPK和蛋白激酶B（AKT）信號通路實現(xiàn)的，MenSCs可能用于治療子宮內(nèi)膜損傷。

6 子宮內(nèi)膜形態(tài)學改變

機械刺激除了可引起上述微觀層面改變外，還可以去除子宮內(nèi)膜病變結構，并改善子宮內(nèi)膜形態(tài)結構。羅國群等[27]研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激可增加子宮內(nèi)膜腺體/間質比值。胞飲突的成熟是子宮內(nèi)膜進入種植窗的重要標志。有研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激可使反復著床失敗患者子宮內(nèi)膜胞飲突數(shù)量大幅上升，并增加完全發(fā)育的胞飲突比值[14,37]。機械刺激有可能增加子宮內(nèi)膜厚度。覃桂榮等[14]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)宮腔鏡刺激后的反復著床失敗患者，內(nèi)膜厚度由（4.75±1.59）mm增加到（8.55±1.55）mm。但也有相關研究表明機械刺激未能顯著增加子宮內(nèi)膜厚度[13]。另外有研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激能改善子宮內(nèi)膜分型，但均樣本量小，結果有待進一步考證。

綜上所述，應用機械刺激改善子宮內(nèi)膜容受性的機制涉及多個方面，前文所提及的各項機制并不是相互獨立的，從離子通道改變到胞飲突發(fā)育促進，各項機制相互影響，共同改善子宮內(nèi)膜發(fā)育，為胚胎著床提供有利環(huán)境。盡管目前學者們對機械刺激改善子宮內(nèi)膜容受性的機制已經(jīng)有了初步認識，但仍需更多研究進行更深入探討，為提升ET成功率提供更多理論支持。