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宫腔粘连综合症和薄型子宫内膜的细胞治疗

撰文|摩西

编辑|南风

正文共:6002字,预计阅读时间:35分钟

 

Asherman综合征又称宫腔粘连综合征是指各种原因导致的子宫内膜损伤这类损伤通常会导致子宫内膜厚度不能满足胚胎着床使子宫内膜容受性受损

子宫内膜容受性的一个公认标志是子宫内膜的厚度 [4],满足成功的胚胎移植的最小子宫内膜厚度为7mm,高于9mm是较为理想的胚胎移植基础条件。所以,生殖周期中持续变薄的子宫内膜可能与较低的着床率以及较高的流产率有关[6]

许多研究人员试图开发能够改善子宫内膜容受性和子宫内膜薄的治疗方式 [7]。尽管临床上已经尝试了多种方法(即粒细胞集落刺激因子、西地那非或低剂量阿司匹林),但结果尚无定论 [8]

子宫内膜外伤的一个重要结果是宫腔粘连(IUA),导致宫颈管或宫腔部分或全部阻塞。手术通常会对子宫腔造成人为创伤。例如,子宫肌瘤切除术、剖宫产术和刮宫术可能会在不同程度上损伤子宫内膜基底层。此外,结核病等感染也可引起慢性子宫内膜炎症,也是粘连的诱因[9]

AS的发病率约为1.5% [10],宫腔镜粘连松解术被认为是目前该病的主要治疗方法 [11] 。然而,由于子宫内膜血管的生成和代谢受损,粘连溶解后的患者容易出现胎盘异常发育和早产 [12]。由于三分之二的AS女性经历过流产/流产后刮宫术,应重视防止宫腔粘连。通常可通过放置宫内节育器[14]或采用雌激素治疗,以促进子宫内膜的恢复 [15]

细胞治疗作为转化医学领域最有望的策略之一,是一个涵盖再生医学、移植生物学、生物材料、分子生物学、组织工程、免疫学、干细胞生物学和临床研究的交叉学科[14]。细胞疗法具有成为多种临床疾病的新型治疗手段的潜力 [16]。尽管围绕重组基因工程的多种疗法(例如,人胰岛素和促红细胞生成素)已经很有效,但这些疗法并不能完全纠正或逆转疾病状态 [17]

这是因为在疾病发展过程中,主要涉及不同细胞成分的多方面相互作用的变化,而不是单一蛋白质的缺失。在这种情况下,通过根据患者的病理生理状况提供个性化、动态的治疗方法,细胞治疗可能会更有效[18]

以下内容将全面回顾治疗薄子宫内膜和AS的最新方法(图1)。

宫腔粘连综合症和薄型子宫内膜的细胞治疗

左图,显示了不同类型的细胞疗法使患者子宫内膜变厚并成功怀孕;,显示了一位子宫内膜薄的患者,及胚胎植入失败。

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富血小板血浆 (PRP)

自体PRP具有良好的安全性,自1970 年代以来一直在使用。通过输注PRP进行治疗的安全性归因于它是由自体血液制备的,而自体血液本身是从外周静脉获得的。由于PRP能释放大量趋化因子、细胞因子和存储在血小板α颗粒中的生长因子,因此它能够改善组织再生能力 [19]。受这些分子影响的过程包括血管生成、细胞外基质的重塑以及干细胞的分化、增殖和募集 [20]。因此,PRP适用于皮肤科、眼科、整形外科和骨科等许多再生医学领域,用于促进组织生长和修复 [21 , 22 , 23]

根据口腔上颌手术后数千名患者的治疗结果,PRP治疗显示出良好的安全性 [24]。更准确地说,据现有的报道,感染和其他不良反应比较少见。但患者的选择和恰当的细胞制备流程,可能会左右该疗法的有效性 [25]

到目前为止,关于PRP在修复受损子宫内膜中应用的信息有限[26]。据报道,PRP治疗导致子宫内膜厚度增加、妊娠率升高和活产率提高 [27]。尽管如此,尚不清楚这些改善是否与PRP治疗直接相关。在一项动物模型的概念验证研究中,自体PRP治疗可增强雌性大鼠的子宫内膜再生 [28]。PRP治疗的AS小鼠有83.3%的活产率,而其他AS小鼠未能分娩[29]

在一项实验中,Wang等人[30]调查了20名患有子宫内膜薄的女性,PRP输注后,大多数患者表现出有效妊娠和子宫内膜扩张。论证了PRP能够促进子宫内膜间充质干细胞(EnMSCs)的迁移和增殖,并分化为子宫内膜细胞。

 

宫腔粘连综合症和薄型子宫内膜的细胞治疗
表1:迄今为止对薄子宫内膜和Asherman综合征进行的所有细胞疗法

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生长因子

生长因子 (GFs) 具有刺激细胞分化、伤口愈合和细胞增殖的潜力 [65],被视为细胞间的信号分子。激素或细胞因子能够与靶细胞的特定表面受体结合,这些受体经常以不同的方式促进细胞成熟和分化。表皮生长因子 (EGF) 能够增强成骨分化,而血管内皮和成纤维细胞GFs 能够刺激血管生成[66]。粒细胞集落刺激因子 (G-CSF) 对子宫内膜等非造血细胞有效[67]

在成功治疗四个人后,发现宫内G-CSF可能在促进子宫内膜生长中发挥直接作用 [68]。一项针对薄子宫内膜患者的研究表明,在人绒毛膜促性腺激素 (HCG) 触发前 6-12小时宫内注射G-CSF可显着改善子宫内膜厚度,总妊娠率为19.1% [35]

Lucena 等人[69] 成功治疗了一名患者。治疗后,有效提高了妊娠率和胚胎植入率 [70]。在Kunicki等人的另一项研究中[37],在 HCG 触发前6-12小时对7mm子宫内膜异位症(EMT)的患者进行宫内G-CSF(300μg),促使72小时后EMT显着改善,妊娠率为18.9%。在最近的一项研究中,Barad 等人无论子宫内膜的厚度如何,都对 FET 或 IVF 患者进行宫内 G-CSF。此外,在另一项研究中,研究组在HCG触发当天给予300μg/cm3剂量的G-CSF,表明子宫内膜厚度没有改善 [71]。同样,对阴道西地那非或雌二醇治疗有抵抗力的内膜薄的患者(8mm的反复植入失败的患者 [38]。在一项研究中,在阴道西地那非和口服雌二醇治疗后10天,向231名患者的子宫内膜腔施用 G-CSF(300 μg),促使EMT显着改善,妊娠率为38.07% [72]。表1中提供了GF 给药的其他示例。

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干细胞疗法

在众多类型的细胞疗法中,干细胞疗法已被公认为一种有效的治疗方法 [73]。一些研究已经列举了与其应用相关的优点和缺点[74]。另据报道,采用干细胞疗法作为治疗不孕症相关疾病(如子宫内膜薄)的治疗方法是可行的(下图)。在已经进行的许多临床挑战性的试验中,总体而言,干细胞治疗有理由成为不孕症患者的有效方法 [75]。表1总结了一些干细胞治疗的应用案例。

宫腔粘连综合症和薄型子宫内膜的细胞治疗
干细胞以增加靶区生长因子的机制使子宫内膜增厚的示意图

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间充质干细胞(MSCs)

MSCs是一种成体干细胞,可以从包括骨髓、脐带、经血、子宫内膜组织、脂肪组织等在内的各种组织中获取[78]。鉴于自我更新和多向分化的潜力,大量的新兴研究已将MSCs视为再生医学细胞治疗的有力候选[79]。从不同组织中分离的MSCs对培养中的诱导性生物活性分子表现出不同的敏感性,诱导骨髓来源的 MSCs 的条件与脂肪来源的MSCs不同,这可能是由于细胞所不同的微环境存在差异[80]

自MSCs应用以来,在促进组织再生方面取得了诸多共识 [81]。尽管如此,功能极其强大的体外试验已经验证了MSCs令人鼓舞的再生潜力。MSCs在同种异体移植后发挥的保护作用已在几种受损模型中得到报道,例如神经、心肌、肝、软骨和骨组织 [82]。人们普遍认为,MSCs 的治疗作用主要是由于它们的免疫调节功能,通过调节适应性和先天免疫系统的淋巴细胞,发挥抗炎作用。此外,已经确定 MSCs 能够调节多种疾病的免疫反应 [83]。事实上,MSCs能够调节T细胞的功能和增殖,平衡Th2和Th1的活性,上调Tregs的功能,抑制B细胞的功能,抑制NK细胞的功能和增殖,阻止活化和树突状细胞的成熟 [84]

MSCs 的免疫调节功能是根据其微环境的炎症状况进行的 [85]。MSCs 上呈现的炎症刺激的强度和类型决定了 MSC 在免疫调节中的可塑性。例如,在移植物抗宿主病中,MSCs 能够抑制 Th17 和 Th1 的极化并促进 Th2 的极化[86]。此外,MSCs 能够通过抑制 IL-13 和 IL-4 的产生来抑制以 Th2 为主的过敏。MSCs 分别在慢性和急性炎症条件下有助于调整纤维化过程或免疫抑制作用。因此,根据其免疫调节特性,MSCs 可被视为治疗多种疾病的可行且灵活的策略 [87]

MSCs功能随着年龄的增长而恶化,这可能与组织稳态的失衡有关,从而导致衰老相关疾病和器官功能障碍。赵等人证明将骨髓间充质干细胞(BMSCs)注射到大鼠的子宫腔中会增加子宫内膜厚度,以及波形蛋白和细胞角蛋白(子宫内膜细胞的标记蛋白)的上调。因此,除了促进子宫内膜细胞再生外,直接注入骨髓间充质干细胞还可以保护薄的子宫内膜大鼠免受细胞损伤。BMSC移植后,LIF和整合素αβ3的表达显着增加[88]。在另一项研究 [44] 中,MSCs 可能通过迁移和免疫调节特性改善子宫内膜的厚度。表1提供了子宫内膜中 MSC 的其他示例。

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MSC 衍生的细胞外囊泡 (MSC-EV)

最近的研究也集中在间充质干细胞分泌的外泌体上。外泌体是具有修复受损组织的高潜力的活性旁分泌成分。外泌体包含许多负责再生和血管生成的旁分泌因子 [52]。MSC-EV 在治疗AS等生殖疾病方面发挥着关键作用。EV是脂质双层复合物,通过将多个分子转移到受体细胞(如蛋白质、microRNA、脂质和细胞因子)来发挥介质作用。MSC-EV的潜在机制包括:促进血管生成、抗纤维化、免疫调节和抗氧化应激水平。

MSC-EV在临床应用前还需要充分弄清楚许多问题,包括标准化的纯化和鉴定方法、适当的储运系统及安全问题。此外,有限的产量是制约MSC-EV广泛应用的主要问题之一。[89]

 

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人羊膜上皮细胞 (hAEC)

作为潜在的干细胞来源,hAECs 是从与羊水接触的羊膜中分离出来的。许多研究已经报道了 hAECs 对适应性和先天免疫细胞的免疫调节作用。此外,它们能够分化成许多具有中胚层和外胚层来源的细胞,包括神经细胞、胰腺细胞、肝细胞、脂肪细胞、心肌细胞和肌细胞。

hAECs 能够抑制B细胞的增殖,抑制中性粒细胞和巨噬细胞的迁移 [57]。此外,hAECs 抑制CD4+T细胞的活化并减少CD4+T 细胞的促炎细胞因子产生。据报道,hAEC 可显着增强增殖细胞核抗原PCNA(它负责准确的DNA 复制)[93]。Niklaus等人比较了育龄妇女的子宫内膜样本。揭示PCNA在上皮和基质组织中的增殖期最为丰富。然而,它在小鼠子宫内膜的分泌期表达减少,表明hAEC可能改善子宫内膜细胞的增殖。

血管内皮生长因子 (VEGF) 主要在整个增殖期和月经期表达,与维持和形成微血管以及重建子宫内膜组织有关 [94]。陈等人证明宫腔镜粘连松解术联合激素替代疗法在 IUA 患者中显着增强了子宫内膜 VEGF 和 MVD 的表达。此外,与对治疗反应较差的患者相比,具有较好疗效的患者确实具有更多的VEGF表达和更密集的微血管[95]。周等人发现hAECs能够增加IUA模型中VEGF的表达,证明hAECs的血管生成潜力可能会改善子宫内膜损伤的恢复。

雌激素受体(ER)作为一种核转录因子,与雌激素结合能够促进子宫内膜细胞的增殖和代谢[96]。在异基因 UCMSC 治疗个体的修复子宫内膜中,ER的表达显着增强 [97]。根据这项研究,据报道,hAECs 能够增加受损小鼠子宫内膜中ER的表达。总体而言,ER状态可能指导子宫内膜损伤修复的调节 [98]。hAEC治疗的其他示例见表1。

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纳米结构支架

生物材料科学现在能够引导细胞分化,可用于合成能够促进细胞分化和/或增殖以达到再生目的的三维支架[100]。干细胞活动受到细胞外力、微观几何形状、基质纳米形貌和基质刚度等机械因素的显着影响。根据其衍生来源,生物材料可分为合成聚合物和天然聚合物。

在天然支架中,可以考虑结合角蛋白、壳聚糖、海藻酸盐、丝素蛋白、胶原蛋白和去细胞组织,如去上皮的人羊膜[101]。在移植 BM-MSCs 加载的胶原蛋白后,MSCs 主要位于再生子宫内膜的基底层 [102]。有趣的是,受损的子宫内膜促使BM-MSCs排列,使其能够在重塑新的功能性子宫内膜中发挥关键作用。与自发再生组相比,BM-MSCs/胶原构建体植入部位附近的细胞,表现出更多的血管内皮生长因子 VEGF、转化生长因子 (TGFb1) 和胰岛素样生长因子 (IGF-1)和胶原蛋白/PBS组。这些生长因子对于子宫内膜周期的再生是必需的 [103]。据报道,透明质酸 (HA) 可用于在几种受损模型中再生子宫内膜 [104]

由于HA可以与细胞外基质相互作用,因此负载子宫内膜基质细胞的HA水凝胶可能是子宫内膜再生的最佳候选。HA/纤维蛋白水凝胶已被用于加速交联和促进细胞传递[107]。表1中提供了这方面的支架的更多示例。

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结论

不孕症影响着大量女性健康,既是社会问题,也是医学问题。干细胞因其有效的功能而成为许多疾病研究的主题。因此,笔者推断,将有越来越多的引入干细胞疗法的研究,来治疗受损组织、癌症和退行性疾病。现有的干细胞治疗研究已应用于多种疾病,包括薄子宫内膜和AS。

在干细胞治疗中引入了各种策略来提高移植细胞的存活率。纳米结构脂质载体、水凝胶和生物支架等材料,能够促进干细胞/药物递送,从而改善干细胞治疗的结果。

此外,纳米工程钛植入物可以在控制干细胞/药物释放方面发挥重要作用。为了使子宫内膜再生,笔者认为人脐带间充质干细胞似乎是最佳的临床选择,因为它易于获得、具有快速的自我更新分化等特征、可通过无创手术大量收获,并且具有低免疫原性。这些特征在PRP和hAEC等其他细胞类型中也很常见。

这些新的疗法在这方面实际上可能比传统疗法具有更多优势,但仍有改进的空间,需要进行大量研究以最大限度地发挥新兴疗法的潜力。随着新细胞疗法的出现,许多难治疾病将很快得到解决。

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/gxb/14329.html

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