外泌體在子宮內膜損傷修復中作用的研究進展

付玉姣，凌學民

（深圳市龍崗區(qū)第二人民醫(yī)院，廣東 深圳 518112）

子宮內膜損傷后修復障礙是指子宮內膜基底層損傷后，內膜纖維修復導致宮腔部分或完全粘連閉塞的一種情況，其是導致月經過少、閉經、繼發(fā)性不孕等婦科疾病的重要原因，其中最常見的是人工流產后發(fā)生的宮腔粘連（intrauterine adhesions，IUA）[1]，嚴重威脅女性的生殖健康。間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一種具有自我復制和多向分化潛能的成體干細胞。Zhang 等[2]研究發(fā)現(xiàn)，子宮內膜中存在MSCs，其減少、缺乏或功能障礙可能與IUA的發(fā)生有關。Du 等[3]發(fā)現(xiàn)骨髓間充質干細胞（BMSCs）在體內移植后，可向子宮內膜損傷部位遷移，分化為具有蛻膜表型的子宮內膜基質細胞。還有文獻報道指出BMSCs 移植可有效修復受損的子宮內膜[4]。這些發(fā)現(xiàn)均表明MSCs 在體內移植后可遷移至病灶部位并起到修復作用。然而，MSCs 潛在的致瘤性、低輸注量和低截留率等局限性使其仍然存在爭議，限制了MSCs 的臨床應用[5]。有研究發(fā)現(xiàn)MSCs 可能主要通過旁分泌作用發(fā)揮功效，而其中外泌體（exosome，Exo）被認為是發(fā)揮主要作用的因子[6]，表現(xiàn)出與源細胞相似的功能。因此，Exo 作為細胞間信息交流的重要工具有望克服這些局限性，替代干細胞移植。本文就外泌體在子宮內膜損傷修復中作用的研究進展進行綜述。

1 Exo 概述

Exo 在1983 年 被 發(fā) 現(xiàn)，1987 年 由Johnstone 等首次命名為“exosome”[7]。幾乎所有的生物液中都存在Exo，它是活細胞分泌的直徑為30 ～150 nm 的膜性小囊泡，可在細胞間進行物質傳遞，其內可包含蛋白質、脂類和核酸等多種生物活性物質[8-9]。當Exo循環(huán)時，這些ExoRNA 可被鄰近細胞或遠處細胞吸收，隨后調節(jié)受體細胞。細胞間遺傳交換中的作用被發(fā)現(xiàn)后，使Exo 受到越來越多的關注。

2 Exo 在IUA 中的作用

2.1 BMSCs-exo 對子宮內膜的修復作用及對上皮-間充質轉化（Epithelial-mesenchymaltransition，EMT）的影響

EMT 是IUA 發(fā)生的重要機制之一[10]。Yao 等[11]研究了BMSC 來源的Exo 對IUA 動物模型子宮內膜的修復作用及其對轉化生長因子β1（TGF-β1）誘導的子宮內膜上皮細胞（endometrial epithelial cells，EECs）EMT 的影響，實驗方法是將64 只雌性家兔隨機分為假手術組、模型組、BMSC 治療組和BMSC來源的Exo 治療組，通過TGF-β1誘導EECs 發(fā)生EMT，從而得到IUA 動物模型，在Exo 組分別用25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL 的Exo 處 理EECs 24 h 后觀察其腺體數(shù)目和纖維化面積的變化，與模型組相比，BMSC 組和Exo 組子宮內膜腺體數(shù)目均明顯增多，子宮內膜纖維化面積明顯減少（P＜0.05）。提示BMSC 來源的Exo 參與了損傷子宮內膜的修復，其作用與BMSC 相似，此外還可逆轉TGF-β1誘導的兔EECs 的EMT。文章同時還提到BMSC 來源的Exo可能通過TGF-β1/Smad 信號途徑促進子宮內膜修復。BMSCs 通過與內皮祖細胞（EPCs）相互作用被用于治療急性子宮損傷（AUI）誘導的IUA[12]，BMSCs 衍生的外泌體（BMSCs-exo）可能是這一過程的關鍵調節(jié)因子，然而，其潛在的機制尚未明確。在已有文獻的基礎上，Liu 等[13]利用脂多糖（LPS）在小鼠模型和EPCs 中誘導AUI，以模擬IUA 在體內外的真實發(fā)病機制，然后篩選出作為核苷酸結合寡聚化結構域樣受 體 蛋 白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）上游調節(jié)因子的miR-223-3p 在BMSCs exo 中富集，結論是BMSCs exo 上調miR-223-3p 以降解EPCs 中的NLRP3，從而進一步逆轉LPS 處理對EPCs 的細胞毒性作用，繼而改善LPS 誘導的AUI。此外，在Saribas 等[14]的研究中，將子宮來源的MSC（uMSC）-exo 注射到子宮腔中，通過增加血管標記物CD31 和血管內皮生長因子受體1（VEGFR1）的表達，促進了IUA 大鼠的子宮血管生成。

2.2 Exo-miRNA 在子宮內膜損傷后的抗纖維化作用

在真核細胞中，微小RNA（microRNA，miRNA）是一種重要的調控因子系統(tǒng)，而miRNA 在子宮內膜發(fā)育不同階段的作用已經被闡明[15-16]。BMSCs 通過直接接觸或間接分泌生長因子與子宮實質細胞相互作用而促進子宮功能的恢復。Xiao 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，采用BMSC 治療大鼠子宮內膜機械損傷（MD）后，再生子宮內膜中microRNA-340（miR-340）的水平顯著升高；利用敲除技術分別上調或下調骨髓間充質干細胞miR-340+BMSCs 或miR-340-BMSCs 及其相應的ExomiR-340 水平，以檢測BMSCs Exo 介導miR-340 的轉移，發(fā)現(xiàn)原始BMSCs 或miR-340+BMSCs（而非miR-340-BMSCs）釋放的Exo 增加了原代培養(yǎng)的子宮內膜基質細胞（ESCs）miR-340 的水平；而利用外泌子抑制劑GW4869 進一步驗證了Exo 介導的細胞間通訊，經紅色熒光蛋白標記發(fā)現(xiàn)Exo 是從BMSCs釋放并轉移到鄰近ESC 的；與對照組相比，接受原始BMSC 治療的大鼠在MD 后14 天子宮內膜功能明顯恢復，與原始BMSC 治療相比，miR-340+BMSC 的治療效果顯著增強（P＜0.05），miR-340-BMSC 的治療效果顯著減弱（P＜0.05）。體外研究表明，從BMSCs 中轉移的miR-340 可抑制BMSCs 中纖維化基因的上調。這些數(shù)據表明，BMSCs 的抗纖維化作用是通過Exo 將miR-340 轉移到胚胎干細胞上實現(xiàn)的，因而可認為增強miR-340 的轉移是防止IUA 的另一種途徑。最近，一篇會議論文報道，臍帶間充質干細胞（UCMSC）來源的Exo 通過上調血管內皮生長因子（VEGF）、B 細胞淋巴瘤/ 白血病-2 基因（Bcl-2）水平，減少了子宮內膜纖維化的面積，促進了大鼠薄型子宮內膜（thin endometrium，TE）的修復[18]。此外，MSC-exo 可能通過抑制炎癥來阻止IUA 的進展。UCMSC-exo 可抑制炎癥因子白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達，并增加抗炎因子白細胞介素-10（IL-10）的表達[19]。

2.3 ADSC-exo 參與子宮內膜再生和膠原重塑

子宮內膜損傷引起的IUA 是導致育齡女性不孕的重要原因之一。越來越多的證據表明，MSCs 的治療作用主要取決于其旁分泌因子的能力，并由MSCs來源的Exo 介導[20-21]。Zhao 等[22]研究了脂肪間充質干細胞（ADSC-exo）來源的Exo 在IUA 大鼠模型中的治療潛力，在IUA 模型中，ADSC-exo 能維持正常子宮結構，促進子宮內膜再生和膠原重塑，并促進了整合素β3、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）和VEGF 的表達，使再生子宮內膜的容受性得到改善。由此可見，ADSC-exo 可促進子宮內膜的再生及生育能力的恢復，提示子宮局部應用ADSC-exo 治療嚴重IUA 和不孕癥可能是一種有效的治療策略。

2.4 CS/Exos 參與免疫

對于嚴重的子宮內膜損傷，傳統(tǒng)治療方法的臨床療效有限，因此開發(fā)新的子宮內膜再生及生育恢復策略尤為重要。Xin 等[23]設計了一種利用臍帶源性間充質干細胞（UCMSC）來源的Exo，作為促進大鼠子宮內膜損傷模型子宮內膜再生的Exo 和膠原支架（CS/Exos），并通過巨噬細胞免疫調節(jié)研究其再生機制，發(fā)現(xiàn)移植CS/Exos 可誘導子宮內膜再生及膠原重塑，增加雌激素受體α/ 孕酮受體的表達，促進大鼠生育能力的恢復。在機制上，CS/Exos 的構建促進了CD163+M2 巨噬細胞極化，減輕了炎癥反應，增強了抗炎反應。此外，研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs 是誘導巨噬細胞極化的主要介質，也就是說CS/Exos 治療是通過miRNAs 的免疫調節(jié)作用促進子宮內膜的再生和生育能力的恢復。這項研究強調了CS/Exos 的治療前景以及在嚴重IUAs 治療中的轉化應用。

3 結語

目前，臨床上常使用含有高劑量雌激素的宮內節(jié)育器來預防IUA 及促進IUA 分離術后子宮內膜的再生[24]，這種方法可能有助于緩解患者的一些基本癥狀，但其IUA 經常復發(fā)，嚴重影響女性的生殖健康。近年來隨著臨床上對Exo 研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)其可通過改善子宮內膜狀況、阻止纖維化進程、促進血管生成及發(fā)揮免疫調節(jié)作用等機制成為治療IUA 的新策略。因此，對于損傷后子宮內膜修復障礙，Exo 有望成為一種有效的治療方式。