外泌体能够有效修复人子宫内膜损伤

子宫内膜损伤是一个广泛的概念,包括各种子宫内膜疾病,如宫腔粘连(IUAs)。它常因外伤、刮宫、子宫感染等引起子宫内膜紊乱,表现为反复流产、月经减少、闭经、胎盘增生等多种临床表现,最终导致不孕。

健康的子宫内膜是胚胎植入和怀孕的主要因素之一。随着子宫内膜厚度的增加,怀孕率会增加。B 超下,子宫内膜损伤患者的子宫内膜厚度较低,生长缓慢,内膜线不清晰,回声高低不均。

在辅助生殖中,薄型子宫内膜是指子宫内膜的厚度低于能够成功妊娠的阈厚度,临床工作中普遍认同 HCG 注射日或黄体支持日当天子宫内膜厚度在 8-13mm 最适宜,>7mm 是妊娠的低限,≤7mm 即可认为是薄型子宫内膜。国内外众多文献报道, 适宜的子宫内膜厚度(8~14mm)为受精卵于宫腔内种植的必备条件,因此, 在冷冻胚胎移植中胚胎着床是否成功与子宫内膜条件密切相关。对子宫内膜损伤 患者的认识诊断和有效治疗都是辅助生殖领域对于不孕症认知和治疗的重要方向。

子宫内膜损伤与宫腔内操作,宫腔内感染等因素有关,其中最常继发于宫腔操作后,子宫内膜创伤修复过程通常包括炎症期、组织形成期、组织重建期三个阶段。大多数的子宫内膜的创伤修复为不完全再生,子宫内膜组织功能受损,形成瘢痕。损伤改变了正常月经周期中子宫内膜有规律的生长脱落,从而导致子宫间质中的纤维蛋白原渗出、沉积,造成宫腔前后壁粘连。

外泌体能够有效修复人子宫内膜损伤

有学者认为,宫腔黏连及内膜瘢痕化的形成可能与细胞外基质合成降解失衡、生长因子的调控不当及真皮“模板缺损”学说有关。在正常月经周期,子宫内膜可实现周期性的完全再生。其主要原因是内膜基底层并不随月经周期性脱落。

由此推测,子宫内膜基底层在内膜修复的过程中可能起着类似真皮“模板”的重要作用。同时子宫内膜基底层中的子宫内膜基质细胞,细胞因子及细胞外基质共同参与了子宫内膜的修复。

继发性感染的子宫内膜引起子宫内膜细胞变性死亡,并引起细胞微环境的改变,不利于子宫内膜组织的修复。子宫结核形成的干酪样坏死可累计子宫内膜组织全层。

这些感染造成的子宫内膜损伤可造成增值生长子宫内膜的子宫内膜基质细胞丢失,从而引起子宫内膜变薄,纤维组织增生,进而造成子宫动脉血流阻力增高, 子宫内膜血流灌注减少。子宫内膜缺血子宫内膜细胞供养不足,子宫内膜生长受限恶性循环。

子宫内膜损伤后,由于内膜的不完全再生,功能层腺上皮被无活性的立方柱状上皮替代,镜下可观察到腺体稀疏且小或呈囊样扩张,内膜间质被纤维组织大量替代,甚至可发生钙化或骨化。更严重者功能层明显变薄且与基底层界限模糊,代之以对激素无应答的单层上皮细胞,子宫内膜血管减少甚至消失。在宫腔镜下,宫腔内子宫内膜缺血苍白,并伴有不同程度的黏连。

大体而言,宫腔镜下,根据粘连部位分为中央型黏连、周围型黏连、混合型黏连或者分为单纯性宫颈粘连、宫颈和宫体粘连、单纯性宫腔粘连;根据宫腔粘连的性质可以分为宫腔内膜性粘连、肌性粘连和结缔组织性粘连;根据宫腔粘连的程度分为轻度、中度、重度。轻度的粘连菲薄或纤细,累及宫腔3/4,输卵管开口和宫腔上端闭锁。

目前对子宫内膜损伤的治疗方法分为药物治疗,物理治疗和宫腔镜手术治疗。其中药物治疗常见有大剂量口服或阴道用雌激素,皮下注射生长激素,口服阿司匹林或西地那非改善子宫内膜血供。

部分医院尝试宫腔内灌注集落刺激因子或富血小板血清,也取得一定的治疗效果。物理治疗有内膜搔刮术,通过刮匙搔刮子宫内膜造成轻微的内膜损伤,刺激内膜生长,以及神经肌肉电刺激疗法等。

当内膜纤维化严重,患者迫切希望治疗内膜损伤造成的不孕,恢复正常月经,宫腔镜手术是目前的首选治疗方法。但仍有大量患者接受上述治疗后仍然未能改善。故而子宫内膜损伤仍然是生殖领域的研究热点。

人子宫内膜基质细胞(hEndoSCs)可维持子宫内膜的稳定状态,在子宫内膜损伤的修复中起重要的作用。间充质干细胞(MSCs)能显著增加受损 hEndoSCs 的增殖,保护其不发生凋亡。

MSCs有两个重要的特性:自我更新和多潜能分化能力。每个组织都有自己的干细胞,这些干细胞致力于分化,用新细胞取代旧细胞。当组织细胞受到损伤时,干细胞产生超出自身组织边界的分化细胞,并产生一些囊泡、细胞因子、生长因子等来预防或修复组织。

外泌体能够有效修复人子宫内膜损伤

目前,在生殖医学中,干细胞已被动物实验证实具有修复损伤组织的能力。例如,Feryal Alawadhi 等人在 Asherman 综合征小鼠模型中移植了间充质干细胞(MSCs), 10 只小鼠中有 9 只获得了妊娠。与对照组相比,10 只 Asherman 综合征模型小鼠中有 3 只发生了妊娠,实验表明 MSCs 治疗可以改善子宫损伤后的生育能力。

最近的研究表明,在动物实验中,干细胞对子宫内膜损伤有显著的治疗作用。2013年,科学家对常规治疗无效的子宫内膜损伤患者,行宫腔粘连分解术后利用骨髓间充质干细胞( BMSCs ) 联合雌激素人工周期治疗,并使其成功受孕。

2014 年,科学家Singh 等对子宫内膜损伤导致的重度宫腔黏连的病人进行了自体 BMSCs 治疗,治疗后所有病人子宫内膜厚度均有明显的增加,其中 5例病人恢复了月经。戴建武团队研制出胶原支架复合自身 BMSCs 的方法,通过将 BMSCs 附着在胶原支架上,然后放入患者宫腔中,修复受损子宫内膜,有患者怀孕并顺利生产。

有学者将脂肪源性干细胞(ADSCs)辐照后移植入宫腔内。虽然伽玛照射下的 ADSCs 增殖能力较弱,但其仍可使子宫内膜厚度增加。这提示间充质干细胞的作用可能与子宫内膜细胞外泌体等特殊物质有关。

一些研究表明干细胞移植后,一些促炎的细胞因子,如肿瘤坏死因子-α 信使核糖核酸(mRNA)和细胞白介素-1b mRNA,明显衰减,和抗炎细胞因子,如纤维母细胞生长因子-β mRNA 和白细胞介素-6 mRNA,有显著差异。这些变化反映了子宫内膜损伤的改善,子宫内膜纤维化的减轻,子宫内膜容受性的增加。

随着对干细胞的研究增加,干细胞的分泌功能越加受到重视,专家们更倾向于干细胞的分泌物而不是干细胞本身作用于受损子宫,使子宫内膜的厚度增加。在干细胞分泌的诸多旁分泌物质中,我们注意到外泌体这种囊泡。外泌体是由体内所有类型的细胞主动产生和释放的 200-400 纳米大小的囊泡。

干细胞是产生外泌体最多的细胞。近年来有研究表明,来源于干细胞的外泌体可被募集到受损组织中,并促进组织的再生,这显示了干细胞作为治疗载体的潜力。

人脐带间充质干细胞来源的外泌体(hUCMSC-EXOs),通过米非司酮建立了体外受损子宫内膜模型。米非司酮为受体水平抗孕激素药,具有终止早孕、抗着床、诱导月经及促进宫颈成熟等作用,与孕酮竞争受体而达到拮抗孕酮的作用,与糖皮质激素受体亦有一定结合力。

临床上常用于药物流产,还能用于治疗子宫内膜异位症,子宫内膜癌,卵巢癌等,米非司酮有一定的抑制雌激素的作用,也可用于治疗子宫内膜增生。米非司酮能明显抑制子宫内膜细胞的体内外生长,增强促凋亡基因如 Bax、caspase-3的表达,抑制抗凋亡基因如 bcl-2的表达。

前期研究证实米非司酮可在体外引起子宫内膜细胞损伤。因此,可以利用米非司酮建立一个理想的损伤子宫内膜的体外模型。使用这个模型,我们研究了 hUCMSC-Exos对米非司酮诱导的损伤 hEndoSCs的影响。通过 CCK8,WB等方法,对加入 hUCMSC-EXOs 的培养的米非司酮损伤的 hEndoSCs和未加入 hUCMSC-EXOs的培养的米非司酮损伤的 hEndoSCs 中 Bcl-2家族和 PTEN/AKT 的表达进行分析,比较这些物质的表达差异,为 hUCMSC-EXOs治疗子宫内膜损伤的临床研究的思路提供理论支持。

总结与展望

外泌体是子宫内膜细胞与移植干细胞之间的通讯信号。它还可以在单元互相通信或环境改变后改变其数量和内容。MSCs 分泌的外泌体可抑制肿瘤细胞的生长增值。这增加了干细胞治疗应用的灵活性,但目前对干细胞外泌体与外界环境变化的研究仍需进一步的探索。

外泌体作为一种有效的治疗手段日益出现在再生治疗中,并逐渐成为干细胞 治疗的有效替代品。干细胞外泌体不仅含有干细胞的活性成分,而且具有靶向性强、化学稳定性好、安全性高等优点,克服了目前干细胞治疗不商品化的弊端。利用外泌体作为治疗模式是非常可行的。它们的生产成本低,且可通过差速超离心 法进行分离。外泌体可以被纯化、冷冻、冻干、包装和分发,就像任何其他当前的 药物产品一样,这可能克服活细胞治疗方法的局限性和风险。

外泌体是肿瘤靶向治疗的良好载体。可携带多种治疗性 RNA,实现个体化治疗。它还可以通过人为操作为不同的疾病装载不同的药物。如间充质干细胞本身,MSCs 的外泌体与子宫内膜具有良好的组织相容性。因此,外泌体是治疗子宫内膜疾病的理想药物载体。

总之,干细胞为修复损伤的子宫内膜、治疗子宫内膜肿瘤和子宫内膜异位症提

供了新的途径。干细胞的作用已逐渐从分化向旁分泌转变,值得进一步研究。

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