输卵管积水对子宫内膜容受性影响的研究进展

· ·国外医学生育/生殖健康分册 2007年 26卷第 3期 lymphocyteantigen-2beta,acysteineproteaseinhibitorindecidua: apotentialregulatorofembryoimplantation[J].JBiolChem,2004, 279(11):10357-10363. [18]NautiyalJ,KumarPG,LalorayaM.Mifepristone(Ru486)antago- nizesmonocytechemotacticprotein-3down-regulationatearly mousepregnancyrevealingimmunomodulatoryeventsinRu486 inducedabortion[J].AmJReprodImmunol,2004,52(1):8-18. [19]KingAE,CritchleyHO,KellyRW.TheNF-kappaBpathwayin humanendometriumandfirsttrimesterdecidua[J]. MolHum Reprod,2001,7(2):175-183. [20]HanS,SidellN.RU486-inducedgrowthinhibitionofhuman endometrialcellsinvolvesthenuclearfactor-kappaBsignaling pathway[J].JClinEndocrinolMetab,2003,88(2):713-719. 输卵管积水对子宫内膜容受性影响的研究进展 浙江大学医学院附属妇产科医院(310006) 丁竹筠综述 黄荷凤审校 摘 要 子宫内膜是胚胎着床和生长发育的直接场所,体外受精-胚胎移植技术能否成功妊娠取决于两方面的 因素:胚胎质量和子宫内膜容受性。研究发现,输卵管积水能影响与子宫内膜容受性相关的分子及基因的达、分泌。 综述输卵管积水对整合素 αvβ3、白血病抑制因子(LIF)、解耦联蛋白 2(UCP2)、基因 HOXA10等分子和基因影响的 最新研究进展。 关键词 输卵管积水 子宫内膜容受性 αvβ3 LIF HOXA10 UCP2 收稿日期:2007-01-26 修回日期:2007-04-01 临床上造成不孕的诸多因素中,输卵管积水较 为常见。为解决输卵管因素导致的不孕,体外受精 -胚胎移植(IVF-ET)显示了优越性。然而许多研究 表明,输卵管积水降低 IVF-ET的着床率、妊娠率, 增加了流产率。为了减少输卵管积水对 IVF的影 响,目前对 IVF前积水的处理[1]研究较多,有造口 术、切除术、抽吸输卵管积液等,虽然都能从一定程 度上改善IVF的结局,但每种方法都有缺陷。如果 能阐明输卵管积水对 IVF影响的具体机制,将对临 床治疗有重大意义。目前具体的机制尚不清楚,推 测输卵管积水可能影响胚胎质量和子宫内膜容受 性,本文就其对子宫内膜容受性的影响研究进展 作一综述。 概 述 子宫内膜容受性是指母体子宫内膜对囊胚的 接受能力,子宫内膜在一个极短的时间内允许胚胎 着床,此时子宫内膜容受性达最大,习惯上称作“种 植窗”,其形成过程在人类相当于月经周期第19～24 天。子宫内膜容受性在达最大的过程中,内膜经历 了许多特殊的变化,涉及一系列细胞、分子的信号 传递过程,受诸多因素调控,而卵巢分泌的激素作 为启动因素,启动下游细胞因子/生长因子的自分 泌/旁分泌,触发黏附分子的表达,介导胚胎与子宫 内膜的相互识别,为着床作准备[2]。 子宫内膜容受性的形成需要多种分子的参与, 包括细胞因子,如白细胞介素 1(IL-1)、白血病抑制 因子(LIF)、集落刺激因子(M-CSF)、表皮生长因子 (EGF)、胰岛素样生长因子(IGF),血管内皮生长因 子(VEGF)等;酶,如基质金属蛋白酶系统(MMPs和 TIMPs)和整合素 αvβ3等;胎盘蛋白 14(PP14),黏 液素 (MUC-1)等;此外,还有降钙素、寡糖抗原 (Lex)、基因 HOXA10等,其中认为,降钙素是目前 预测“种植窗”期子宫内膜容受性最有价值的生化标 志物[3]。最近发现,种植窗时期人类子宫内膜膜联蛋 白Ⅳ(annexinⅣ)蛋白的表达量显著增加,提示膜连 蛋白Ⅳ可能是人类子宫内膜向胚胎接受态转化的 重要蛋白。 输卵管积水对子宫内膜容受性的影响 一、整合素αvβ3 已证实,作为子宫内膜容受性标志物的整合素 αvβ3在输卵管积水患者子宫内膜表达明显减少,由 此推测,IVF前切除积水的输卵管,可能通过上调 αvβ3的表达提高妊娠率。整合素是一组二价阳离子 依赖性的跨膜糖蛋白受体家族,是由 α和 β两个亚 单位以非共价形式形成的异源二聚体,研究表明, αvβ3,α2β1,α3β1,α1β1整合素亚单位共同表达于 子宫内膜腺上皮的时间与着床窗的开启相一致,是 评价子宫内膜容受性的指标,直接或间接参与胚胎 着床过程[4],目前研究较多的是αvβ3。Lessey[4]的研 究结果提示,在介导早期囊胚与子宫内膜的黏附作 用中 β3亚基似乎更重要———各种原因 [输卵管积 水、子宫内膜异位症(EMs)、黄体功能不全及其他未 知因素等]所致不孕妇女的子宫内膜 β3亚基在着 床窗口期无表达。大量研究表明,子宫内膜αvβ3的 存在标志着子宫内膜对胚胎的良好接受性,对于临 131 · · 国外医学计划生育/生殖健康分册 2007年 26卷第 3期 床上指导 IVF前输卵管积水的处理有重要参考价 值。此外,整合素αvβ3表达还通过影响其他相关分 子的表达,共同影响胚胎着床。研究[5]发现,MMP-9 在小鼠子宫内膜种植窗口期表达特异性升高,推测 其与子宫内膜容受性有关,认为MMP-9的强阳性表 达有助于加强蛋白水解酶活性,完成 ECM的转化, 促进子宫内膜的分化和蜕膜化,改善子宫内膜的容 受性,使子宫内膜更适合胚胎植入,为胚胎着床作 准备。最近有研究[6]显示,子宫内膜上皮MMP-9与 整合素αvβ3的表达呈正相关,说明在胚泡植入的 过程中,MMP-9与整合素αvβ3高度协调,从而保证 胚泡植入的准确性。输卵管积水导致子宫内膜αvβ3 表达明显减少,是否 MMP-9也随之表达下调,尚需 进一步实验研究证实。 二、LIF LIF是一种分泌型糖蛋白,为IL-6家族中的一 员,是一种多功能的细胞因子。在小鼠和其他哺乳 动物,如人类和猿猴的着床期子宫内膜都呈现高表 达状态,广泛参与胚胎着床的调节,是子宫内膜容 受性的标志物之一。研究[7]发现,在输卵管积水不孕 妇女子宫内膜种植窗期LIF的表达远低于正常对照 组,并且在积水的输卵管被切除后LIF表达增强,该 结果支持输卵管积水对着床造成不利影响,而且手 术能改善子宫内膜的容受性。Steck等[8]发现,不孕 妇女的LIF基因在编码区发生了基因突变,进一步 说明,在种植窗期LIF及时大量的表达在着床中发 挥着重要作用。 虽然 LIF在子宫内膜的表达类型已经明确,但 如何在着床期发挥作用尚不清楚,可能通过调节其 下游着床相关分子的表达而诱导子宫内膜容受性 的形成,在围着床期子宫内膜表达大量的细胞因子 和生长因子,这些因子通过旁分泌/自分泌的方式 执行多种生理功能,其表达高峰和植入窗口期相吻 合,且定位较为专一。有些仅表达于胚胎植入点附 近的子宫内膜上皮和基质细胞,如 IL-1,EGF家族 及前列腺素(PGs)等。目前认为 LIF所诱导的子宫 内膜容受是通过 STAT3通路实现的[9],该研究还提 示,LIF的这种作用并非通过 LIFR的水平变化调 节,说明子宫内膜容受性的调节受子宫内膜腺上皮 LIF的表达及腔上皮LIFR功能抑制的解除而实现。 三、HOXA10基因 子宫内膜容受性的探究已经进行到更深层次 的研究,即基因学的研究,目前研究最多的是 HOXA10基因。正常人类输卵管仅表达微量 HOXA10mRNA,然而,输卵管妊娠时 HOXA10 mRNA表达在输卵管妊娠的着床部位显著增加,其 水平接近正常妊娠时的内膜水平,表明HOXA10与 着床密切相关[10]。HOXA10的mRNA在正常女性子 宫内膜上皮和基质均有表达,且表达浓度存在时空 特异性,HOXA10在分泌中晚期的高表达进一步提 示HOXA10参与了胚胎着床。有研究表明[11],输卵 管积水对妊娠率的影响机制之一是改变着床所必需 HOXA10基因的表达,消除输卵管积水后,积液对 HOXA10表达的抑制也随之消失;同时,输卵管积液 的浓度与HOXA10基因的表达成负相关,即积液的 浓度越高,HOXA10mRNA表达越少。最新研究[12]发 现,输卵管积水患者切除输卵管后,子宫内膜 HOXA10mRNA和蛋白水平的表达均有明显升高。 Cermik等[13]发现,因着床失败而致的不孕(多囊卵 巢综合征,EMs及输卵管积水等)的患者子宫内膜 中均存在HOXA10的表达缺陷。HOXA10调节子宫 内膜容受性的具体机制目前尚不清楚,基因表达分 析试验显示[14],HOXA10在基质细胞增生中起重要 作用,着床时,HOXA10调节孕激素刺激的子宫基质 细胞增生。此外,HOXA10还调控着子宫内膜上皮细 胞胞饮突(pinopode)发育;其蛋白产物可以与下游 目的基因———整合素 β3基因 5’端结合,从而直接 调控 β3的表达;最近,哺乳动物生殖系统中又发现 一种与着床窗口期相关的基因-EMX2,研究发现,该 基因的转录受HOXA10基因抑制,可见HOXA10基 因通过诱导下游基因的激活和抑制而发挥作用[15]。 四、UCP2 UCP2是UCPs家族中重要的一员,UCP2(-/-)小鼠 表型显示,UCP2基因在体温调节和体脂含量 调节中不起作用,主要参与细胞ROS调节。UCP2通 过调节组织内巨噬细胞和单核细胞功能保护脑、肝 和心肌等重要器官,避免氧化应激损伤[16]。研究[17]应 用原位杂交发现,UCP2mRNA表达于雌性小鼠的 卵巢和子宫内膜。在卵巢中,UCP2mRNA又主要表 达于卵巢的颗粒细胞。UCP2在子宫中仅限于表达 子宫内膜,主要是子宫内膜腺上皮和腔上皮细胞,且 在卵泡期表达下降,而在妊娠第12天的子宫内膜表 达增加,与mRNA量正相关。UCP2在子宫内膜的表 达以及妊娠后表达增加,提示UCP2可能参与胚胎 着床过程中的巨噬细胞和单核细胞功能调节,使胚 胎不被母体免疫排斥。输卵管积水者,子宫内膜 UCP2表达明显增高,根据UCP2的主要生理作用推 测,输卵管积水患者UCP2的过度增强可能是子宫 132 · ·国外医学计划生育/生殖健康分册 2007年 26卷第 3期 内膜对积液反流引起氧化应激的代偿反应。已知 UCP2是线粒体内膜的质子转运体,其过度表达可 能引起线粒体内膜电势降低,导致细胞内三磷酸腺 苷(ATP)下降,进一步影响内膜细胞功能,可能是输 卵管积水降低胚胎着床率的重要机制。至于 UCP2 在子宫内膜表达的细胞部位,其被诱导的机制及参 与胚胎着床的机制尚需进一步研究。 以上研究均表明,输卵管积水通过降低子宫内 膜容受性阻碍胚胎的着床。此外,最新研究发现[18], 输卵管积水能导致子宫内膜白细胞和 IL-2表达增 加,最终导致子宫内膜的炎症反应增强,不利于胚 胎着床。然而,曾有学者提出输卵管积液却增强了 试管中胚胎滋养层的活性。此外,已知 MMPs是有 利于着床的因子,TIMPs是MMPs的天然抑制因子。 最近研究[19]通过比较输卵管积液和正常的腹腔液 对细胞滋养层的MMP和TIMP-1分泌的影响,发现 输卵管积液更能促进MMPs的分泌,而正常腹腔液 对其未见明显影响,进一步支持输卵管积液促进胚 胎着床,从一定程度上解释了输卵管积液是异位妊 娠的高危因素,同时表明输卵管积液对种植率的影 响不在于阻碍胚胎的侵袭能力,这样,输卵管积水 对子宫内膜的影响显得更有意义。 结 语 子宫内膜容受性的相关分子很多,相互间的关 系错综复杂,大多数都不是孤立存在发挥作用的, 而且有些分子可能还存在着双向调节机制,随着研 究的深入,基因水平的研究也已展开。输卵管积水 对 IVF的不利影响,争论主要集中在 IVF前对积水 的处理以及是否应该实行切除术,已知切除积水后 的输卵管能增加 IVF成功率,但不清楚其具体机 制。由于子宫内膜容受性相关分子和基因的表达、 分泌对胚胎着床极为重要,子宫内膜特异性容受性 分子表达有助于针对因种植失败的不孕妇女进行 辅助性的诊断,因此很有必要进一步的探讨。如果 能阐明输卵管积水对着床的影响机制,无论在学术 上还是临床上都有重大意义,对 IVF-ET前输卵管 积水的处理将起到决定性的作用。 参 考 文 献 [1]BontisJN,TheodoridisTD.Laparoscopicmanagementofhydros- alpinx[J].AnnNYAcadSci,2006,1092:199-210. [2]NardoLG,SabatiniL,RaiR,etal.Pinopodeexpressiononduring humanimplantation[J].EurJObstetGyneccolReprodBiol,2002, 101(2):104-108. [3]DiaoHL,LiSJ,WangHB,etal.Calcitoninimmunostainingin monkeyuterineduringmenstrualcycleandearlypregnancy[J]. Endocrine,2002,18(11):75-78. [4]LesseyBA.Adhesionmoleculesandimplantation[J].JReprod Immunol,2002,55(1-2):l0l-ll2. [5]DaimonE,WadaY.Roleofneutrophilsinmatrixmetalloproteinase activityinthepreimplantationmouseuterus[J].BiolReprod,2005, 73(1):163-171. [6]KaradagA,FedarkoNS,FisherLW.Dentinmatrixprotein1enhances invasionpotentialofcoloncancercellsbybridgingmatrix metalloproteinase-9tointegrinsandCD44[J].CancerRes,2005, 65(24):11545-11552. [7]SeliE,KayisliUA,CakmakH,etal.Removalofhydrosalpinges increasesendometrialleukaemiainhibitoryfactor(LIF)expression atthetimeoftheimplantationwindow[J].HumReprod,2005,20 (11):3012-3017. [8]SteckT,GiessR,SuetterlinMW,etal.Leukaemiainhibitoryfactor (LIF) genemutationsinwomenwithunexplainedinfertilityand recurrentfailureofimplantationafterIVFandembryotransfer[J]. EurJObstetGynecolReprodBiol,2004,112(1):69-73. [9]GangJ,ChenJR,LidiaH,etal.DualcontrolofLIFexpressionand LIFreceptorfunctionregulateStat3activationattheonsetof receptivityandembryoimplantation[J].ProcNatlAcadSciUSA, 2001,98(15):8680-8685. [10]SalihSM,TaylorHS.HOXA10geneexpressioninhumanfallopian tubeandectopicpregnancy[J].AmJObstetGynecol,2004,190(5): 1404-1406. [11]StrandellA,LindhardA.Hydrosalpinxfluiddiminishesendometrial cellHOXA10expression[J].FertilSteril,2002,78(3):577-580. [12]DaftaryGS,KayisliU,SeliE,etal.Salpingectomyincreasesperi- implantationendometrialHOXA10expressioninwomenwith hydrosalpinx[J].FertilSteril,2006,87(2):367-372. [13]CermikD,SelamB,TaylorHS.RegulationofHOXA10expression bytestosteroneinvitroandintheendometriumofpatientswith polycysticovarysyndrome[J].JClinEndocrinolMetab,2003,23 (1):571-579. [14]YaoMW,LimH,SchustDJ,etal.Geneexpressionprofilingreveals progesterone-mediatedcellcycleandimmunoregulatoryrolesof HOXA10inthepreimplantationuterus[J].MolEndocrinol,2003, 17(4):610-627. [15]TaryGS,TroyPJ,BagotCN,etal.Directregulationofbeta3integrin subunitgeneexpressionbyHOXA10inendometrialcells[J].Mol Endocrinol,2002,16(3):571-579. [16]MattiassonG,ShamlooM,GidoG,etal.Uncouplingprotein-2 preventsneuronaldeathanddiminishesbraindysfunctionafter strokeandbraintrauma[J].NatMed,2003,9(8):1062-1068. [17]RoussetS,Alves-GuerraMC,Ouadghiri-BencherifS,etal.Uncoupling protein2,butnotuncouplingprotein1,isexpressedinthefemale mousereproductivetract[J].JBiolChem,2003,278(46):45843- 45847. [18]CoppermanAB,WellsV,LunaM,etal.Presenceofhydrosalpinx correlatedtoendometrialinflammatoryresponseinvivo[J].Fertil Steril,2006,86(4):972-976. [19]JastrowN,ChardonnensD,AramanM,etal.Effectofhydrosalpinx fluidonsecretionoftrophoblasticmatrixmetalloproteinase[J]. FertilSteril,2002,77(3):588-594. 133