子宫内膜容受性标记物与雌孕激素关系的研究进展

体外受精-胚胎移植(In vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET)获得胚胎的数量及质量不断提高，而对于负责母体-胚胎间联系建立的互动因素了解仍然有限。如何提高ET胚胎着床率是亟待解决的问题。其中不合适的子宫内膜容受性可能占据大部分因素。胚胎着床时囊胚和子宫以严格的空间和时间顺序高度协调分泌相关蛋白和因子，子宫内膜受激素、细胞因子、黏附分子及糖蛋白等多种因素的调节和影响，通过互动协助胚胎植入。促排卵治疗中，甾体激素生理平衡及受体表达的改变使得相关因子表达产生变化。如何评估子宫内膜的容受性，已成为提高种植胚胎着床率的关键。

一、子宫内膜种植窗期胞饮突形成与雌孕激素关系

在胚胎着床过程中，子宫内膜处于生长动态阶段，着床关键在于子宫内膜和胚胎发育同步性的建立。雌激素启动子宫内膜的增殖，诱导孕激素受体的产生，而孕激素受体产生的黄素化开启着床窗。受雌孕激素共同作用，子宫仅在很短的窗口期内允许胚胎着床。内膜上皮细胞中存在特异雌激素受体(ERs)和孕激素受体(PRs)，与细胞信号转导通路发生作用，调节靶细胞的增生、分化。雌二醇/孕酮(E2/P)最适比值决定甾体激素受体最适宜的表达，是保持内膜良好容受性和胚胎种植潜能的关键因素。人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)日P/E2﹤1的妊娠率高于P/E2≥1组[1]。种植窗口期子宫内膜上皮细胞顶端形态大而平滑的胞饮突的出现是子宫内膜容受性状态的形态学标志，根据形态上的特征可确定植入窗开始和持续的时间[2]。胞饮突的发育依靠孕酮水平增加和孕激素受体(progesterone receptor,PR)的表达下调，雌激素受体α(estrogen receptor α,Erα)及雌激素受体β(estrogen receptorβ,Erβ)与胞饮突的形成无关。生理状态下，雌激素上调ERs和PRs，孕激素下调ERs和PRs。控制性促排卵(Controlled ovarian hyperstimulation，COH)中E2和P的升高使内膜提前由增生期转为分泌期，ERs和PRs提前下降，使得种植窗提前开放，内膜发育和胚胎发育不同步，间质细胞提前蜕膜化，容受性降低。高雌激素水平限制胞饮突发育，而高雌激素并不抑制胚胎着床，但有可能刺激内膜胶原纤维过度增生，可引起容受性下降和着床失败[3]。在孕酮的单独作用下，高孕酮水平会使胞饮突提前出现，血清P过高使得妊娠率明显下降。着床窗出现过早，使得胚胎和内膜发育不同步，故有可能胞饮突的出现仅代表子宫即将具有接受性而不是已进入接受状态。Quinn等[4]也证实胞饮突在黄体期出现时间延长，并不能界定短暂的着床窗口期，将其作为一个持续的内膜容受性标记物是否可行有待进一步确认。COH中E2显著增高，P提前升高，E2/P比值异常，黄体生成素(luteinizing hormone,LH)降低黄体期缩短，可导致内膜腺体较间质发育迟缓，妊娠率低下。

二、子宫内膜容受性分子与雌孕激素关系

种植窗开放的时间内受卵巢甾体激素诱导，在胚泡的定位及黏附不同时间内，内膜上皮细胞和间质细胞合成不同类型的分子，作为甾体激素的介导，以自分泌或旁分泌的形式调节子宫状态，包括一些细胞因子和生长因子，有助于胚胎着床。

1.白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor,LIF)：LIF是一种多功能的糖蛋白，属白介素6(IL-6)家族。LIF及受体与胞饮突的出现有同步性。LIF基因通过转录过程产生3种mRNA，其中LIF-T mRNA的表达产物主要位于细胞内，LIF-M mRNA的表达产物主要位于基质中，在宫腔液中检测不到这两种mRNA的蛋白产物。LIF-D的表达产物是宫腔液中LIF的主要成分。Haines等[5]发现细胞内外的LIF蛋白通过不同的信号传导表现出不同的细胞活性，细胞内的LIF蛋白是独立的，并不是受体依赖性信号传导所调控的。

已证实LIF对金属蛋白酶、尿激酶型纤溶酶原激活因子mRNA水平的表达有调节作用，通过调节滋养层细胞的侵袭能力，影响免疫耐受，诱导着床。子宫内膜LIF受体的表达与胞饮突的形成呈正相关[6]。LIF蛋白和LIF mRNA在黄体早期子宫内膜中可检测到，而在增生期子宫内膜中检测不到或呈极低水平表达；在不明原因不孕患者中的表达量显著低于健康受孕者[7]。习惯性流产患者较正常育龄女性子宫内膜LIF的表达量显著减少。在输卵管积水患者的植入窗期子宫内膜，胞饮突的比例和密度并未受到影响，但LIF、整合素和黏蛋白(mucoprotein,MUC1)却显著降低[8]。子宫内膜中LIF mRNA转录减少可能是导致子宫内膜异位症患者不孕的原因之一，对LIF mRNA在子宫内膜的表达的评估可作为反映子宫内膜接受性的指标[9]。LIF因子受体mRNA在植入第3、4天表达增加，其激活的STAT-3在基质内膜中可检测到，随后新基因和腔上皮二级信号表达诱导蜕膜化。LIF不仅在腔上皮和间质蜕膜移植前改变上起到作用，在白细胞和腺上皮细胞增殖上也有作用。人绒毛膜促性腺激素(hCG)可刺激子宫内膜上皮细胞分泌LIF。

内膜容受性与黄体中期LIF及其受体，孕酮值等密切相关。子宫内膜孕激素受体在植入窗周围产生变化，在不孕妇女性延迟出现。有研究结果显示，植入窗期子宫内膜腔上皮、腺体LIF表达与血清P水平呈正相关，提示植入窗期子宫内膜LIF的表达受孕激素调节[10]，并且P通过T细胞产生的IL-4上调LIF的表达。LIF作为雌孕激素和其他信号分子之间的一个启动介质参与容受性的建立。雌激素上升使窗口期加快关闭，同时引起相关基因表达异常，排卵后的雌激素峰值使LIF分泌上升,两者呈剂量依赖关系，孕激素对其不起主导作用或需与雌激素联合才能对LIF表达起作用。雌激素上升到一定程度，与LIF表达负相关。排卵前的雌激素刺激及雌孕激素的合适比例和孕激素的持续作用是容受性建立的关键。

Mikokajczyk等[11]研究表明LIF做为子宫内膜容受性的潜在标志物是可行的，而Aghajanova[12]指出，在排除如输卵管、内分泌、男性因素、子宫内膜异位症引起的不孕，仅LIF的检测尚不足以评估不明原因不孕妇女的胚胎植入潜能，认为有可能LIF对胚胎发育的作用与其浓度有关。卵泡液中LIF含量在78～2 894 pg/ml，LIF、P在颗粒细胞功能最成熟的卵泡中水平最高且LIF水平与P相关。故LIF对增加受精率及早期胚胎质量也可能有作用。补充外源性LIF后胚胎发育至4细胞、桑椹胚、囊胚的比例升高，但LIF缺失的胚胎仍可发育至正常囊胚阶段，表明LIF可能不是囊胚发育所必需的，仅可能通过促进胚胎滋养外胚层的发育从而提高着床能力[13]。胚胎植入是由卵巢刺激产生的激素和胚胎共同作用结果，差的卵子质量与卵泡的不成熟和激素分泌不足有关，直接影响到胚胎质量和内膜的种植率。良好容受性的子宫内膜还需要正常功能的胚胎。Kurokawa等[14]发现ICSI后胚胎因子改变与IVF不同，推测胚胎操作可能对胚胎、卵裂球、透明带的损伤使其功能受损，进而影响子宫内膜功能。囊胚同子宫内膜和卵囊一样也表达LIF受体。有研究表明[15]，完整胚胎与子宫内膜共培养其LIF因子和整合素表达水平显著增高，这两种均是内膜接受状态的标志。而透明带与卵裂球不能单独完成分子对话功能来诱导子宫内膜容受性。也有学者发现，在黏膜下肌瘤及内膜息肉等异常子宫腔患者中，LIF和IL-11 mRNA的表达与正常宫腔对照组相比显著降低，这可能是分泌期的子宫腔异常、子宫内膜缺陷导致不良妊娠结局的一个原因[16]。在反复着床失败患者中，白细胞介素-15(IL-15)与LIF作用相似，可能在控制子宫自然杀伤细胞增殖中起到作用[17]。对LIF和其糖蛋白130(GP130)受体分子的评估也与成功着床相关，腔上皮GP130表达受雌孕激素刺激，可能是治疗女性生育能力受损的安全方法。

2.基因标志及相关蛋白产物：(1)同源盒基因。对于基因学标志的子宫内膜的种植情况，研究最多的就是同源框基因(homeobox,HOX)10和11。同源框基因属于多基因家族的转录调节基因，有ABCD四个基因簇。其中HOXA10可以促进内膜上皮和滋养叶细胞的增殖分化，对子宫内膜容受性和着床是必须存在的。HOXA10特异性表达于子宫内膜腔上皮细胞和基质细胞，与植入窗开放同步。表现在着床期表达显著升高，与孕酮值变化一致。它的蛋白产物通过与DNA结合以后激活或者抑制目的基因，调节胚胎发育，决定细胞的定向分化和增殖。Gui等[18]认为无论是否有孕激素作用，雌激素(108mol/L)均可使体外培养的内膜上皮和基质细胞HOX10表达量上升，松弛素(30 ng/ml)表现为进一步提高基质HOXA10的表达。Bagot等[19]认为HOXA10表达可导致随后胞饮突数量增加。也有学者认为[20]，LIF和HOXA10表达缺失的子宫内膜不影响胞饮突的出现，但其正常表达对胚胎着床发育及妊娠的维持是必需的。总之，HOXA10是受雌孕激素和松弛素调节的子宫内膜转录因子。(2)细胞黏附分子。HOXA10基因的蛋白产物可以调节着床窗期整合素的表达，整合素是存在于细胞表面的跨膜糖蛋白，具有介导受精卵着床的黏附作用，与子宫内膜接受状态相关。超排卵孕激素会下调孕激素受体，P升高可使子宫内膜的整合素表达提前，PR下调同时伴有整合素αvβ3表达增强。整合素αvβ3被认为可能是评价子宫内膜容受性的分子标记物之一。在黄素化卵泡研究中发现，低表达的αvβ3表明种植延迟及内膜容受性受损，最终导致低胚胎种植率[21]。上调整合素又会导致白血病抑制因子(LIF)和肝素结合表皮生长因子(HB-EGF)mRNA的表达[22]。骨桥蛋白(OPN)是一种特异性细胞外基质蛋白，由内膜腺上皮分泌，在细胞粘附、扩展和侵入起到作用，可增加囊胚形成率。OPN分泌受黄体酮孕激素调节，在子宫内膜增殖期低表达，在分泌中晚期的上皮细胞高表达。雌激素单独作用可抑制OPN表达，雌孕激素联合作用可增强其表达，内膜细胞受孕激素刺激表达OPN，合体滋养细胞分泌的孕激素可上调细胞滋养细胞表达OPN。Johnson等[23]认为OPN在上皮细胞的表达受孕激素调节，主要通过其特异的细胞核受体发挥作用。人类OPN基因的5’-上游侧翼序列中存在孕激素调控原件(PRE)，与激素与这一区域结合从而调控OPN基因转录，OPN表达受PR-B的影响[24]，作用于受体蛋白整合素，与之共同发挥作用。选择素属于细胞黏附分子家族，也参与胚胎着床过程，包括PLE选择素。囊胚的L选择素染色呈强阳性表达。Fukuda等[25]研究发现，25%反复种植失败患者存在L选择素缺失。滋养层细胞的L-选择素与内膜上皮细胞表达的L-选择素寡糖配体的结合可以启动胚泡着床。在植入窗口期囊胚在子宫内膜上的表达的L-选择素及其配体的有增加的趋势，证实L-选择素及其配体的结合是一种重要的着床调节因子，同时也有学者发现受精过程中的精子表达L-选择素[26]。有研究证实输卵管积水患者的子宫内膜L-选择素和LIF表达的变化一致，证实均与子宫内膜容受性和胚胎着床及妊娠的维持有关，推测L-选择素和其配体可作为子宫内膜容受性的标志物[27]。(3)基质金属蛋白酶。锌依赖性的蛋白水解酶(MMPs)可通过降解子宫内膜基底膜及细胞外基质的不同成分促进滋养细胞侵入内膜，MMP9是同胚胎着床最具相关性的MMPs之一，特异性表达于着床区的滋养层细胞和子宫内膜上皮细胞局部，被认为是胚胎着床的限速步骤。基质金属蛋白酶受孕激素诱导，这种调节作用与MMPs转录水平的变化密切相关。孕激素可抑制MMP9的表达，雌激素可增强这种抑制作用。但着床后MMP9表达量剧增，雌激素变化与植入时间相符。动物实验中认为早孕时逐渐升高的孕激素水平表现出对MMP9的抑制，有利于子宫内膜在胚胎着床前保持一定的完整性。着床后还由于子宫内膜与胚胎的自分泌或旁分泌的、受孕激素调控的细胞因子如LIF和EGF等在着床窗的高表达使得MMPs表达量上升。Mikokajczyk等[28]研究认为，LIF和MMP2 mRNA的表达在植入窗期彼此间是独立的，各因子间的作用并非具相关性。(4)降钙素。一些来自宫腔液或腺上皮的因子也在调节胚泡黏附和侵袭。在种植窗开放前，在P调节下，降钙素特异性表达在内膜腔上皮，参与引起整个蜕膜化的开始。降钙素是子宫接受胚胎瞬时产生的标志物之一，主要参与调节细胞外Ca2+平衡。可通过增加几个容受性相关基因在子宫内膜上皮细胞系(EECS)的表达提高植入率，减少其表达会与不孕有关。

甾体激素在胚胎发育和子宫之间的同步调控成熟是妊娠的关键，这在很大程度上需通过生长因子、细胞因子及其受体的作用介导调节子宫机能，与之相互协调，促进胚胎发育、影响子宫内膜的接受性。对LIF等因子分泌的评估可做为安全有效的手段预测IVF-ET的结局，达到利用人类重组因子诊断、治疗女性不孕的目的；对影响子宫内膜容受性因素的研究有利于揭示胚胎着床的生殖生理机制，推进选择性单胚胎移植技术的实施，避免ARTs技术带来的并发症，为提高辅助生殖技术妊娠率及研制新型阻断早期胚胎着床的避孕药物提供理论依据。

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