子宮內膜容受性臨床表現(xiàn)和檢測方法的研究進展

潘臧鈺,王國云

胚胎植入是決定妊娠成功的關鍵性因素,且廣泛適用于涉及滋養(yǎng)層侵入的物種[1],成功的胚胎植入需要子宮內膜與胚胎之間的同步對話[2]。因此引入“子宮內膜容受性”這一術語用于定義子宮內膜對胚胎的接受性,即允許胚胎在子宮腔內進行定位、黏附、侵入等過程的能力。迄今為止,子宮內膜容受性的病理生理機制尚無定論,但容受性缺陷勢必影響正常胚胎植入過程,并最終影響妊娠結局。隨著檢驗技術日益更新,對于子宮內膜容受性臨床表現(xiàn)和檢測方法的探究亦取得同步進展,現(xiàn)綜述如下。

1 子宮內膜容受性缺陷的臨床表現(xiàn)及成因

子宮內膜容受性缺陷是由多種宏觀及微觀因素共同造成的,其表現(xiàn)形式多樣且彼此之間關系密切,可單獨或同時表現(xiàn),其機制尚無定論但互為交叉,均可對妊娠結局造成不良影響。

1.1 復發(fā)性流產及成因

復發(fā)性流產(recurrent spontaneous abortion,RSA)指妊娠20～24周前2次及以上臨床妊娠失敗,植入過程早期階段受到各種因素干擾可能導致RSA[3]。

1.1.1 解剖學因素 子宮先天性或獲得性解剖結構異常與妊娠失敗相關。反復妊娠失敗患者子宮解剖異常約為15%～24%,其中先天性子宮異常約7%～28%,主要包括縱隔子宮、較為罕見的弓形或雙體子宮;獲得性子宮異常占6%～15%,主要包括子宮肌瘤(尤其是黏膜下肌瘤)、宮腔粘連、子宮內膜息肉、子宮內膜異位癥等[4-6]。

1.1.2 慢性子宮內膜炎 子宮內膜的低度感染可引起慢性子宮內膜炎。在診斷為原因不明RSA或反復植入失敗的女性中,慢性子宮內膜炎的患病率可分別高達60%、66%[7-8]。通過對子宮內膜樣本進行基因測序發(fā)現(xiàn),擁有以乳酸菌為主的微生物群與顯著增加的著床率、妊娠率、持續(xù)妊娠率和活產率相關[9-10]。

1.1.3 蛻膜反應受損 排卵后,孕激素和不斷上升的細胞cAMP水平激活了子宮內膜基質細胞(endometrial stromal cells,EnSCs)的轉錄因子FOXO1(forkhead box O1),FOXO1可以導致蛻膜EnSCs亞群的急性衰老,并驅動與子宮內膜容受性相關的短暫炎癥反應,制約胚胎植入時子宮內膜的再生和重塑[11],導致細胞周期退出并形成衰老蛻膜細胞,可使蛻膜反應受損。在此基礎上,生長因子IHH在上皮細胞中表達并對基質產生旁分泌作用[12-13],影響蛻膜化反應。此外,核受體輔助調節(jié)劑能夠形成大型復合物以修飾染色質結構并調節(jié)大規(guī)?；蜣D錄程序[14],在小鼠中,類固醇受體共激活劑SRC-2水平下降導致植入失敗和蛻膜化的部分喪失,而伴隨的SRC-1水平下降是子宮內膜細胞完全蛻膜化能力[15-16]。

1.2 反復性植入失敗及成因

反復性植入失敗(repeated implantation failures,RIF)是生殖醫(yī)學領域中的重要難題。目前關于RIF的定義尚有爭議,Polanski LT等[17]認為RIF指在卵母細胞收集14 d后,連續(xù)兩個周期的體外受精、卵胞漿內單精子注射或冷凍胚胎替代后血清hCG陰性,其中卵裂期胚胎累計移植胚胎數不少于4個,囊胚移植胚胎數不少于2個,所有胚胎質量良好且發(fā)育階段適宜。RIF可歸因于胚胎本身問題和子宮內膜容受性缺陷。據估計,在體外受精過程中胚胎自身缺陷所致的妊娠丟失約占1/3[18],而關于子宮內膜容受性及子宮內膜-胚胎同步發(fā)育的因素約占2/3[19-20]。

1.2.1 某些疾病的病理狀態(tài)導致植入失敗 子宮肌瘤、子宮內膜息肉、宮腔粘連及子宮內膜異位癥等影響子宮內膜容受性。子宮肌瘤尤其是黏膜下肌瘤可壓迫內膜引起宮腔容積改變,可能導致臨床妊娠率和植入率降低,手術切除黏膜下肌瘤可以提高生育能力[21];病理狀態(tài)影響子宮內膜容受性相關基因及蛋白的表達,同源框基因A10(homebox A10 gene,HOXA10)的表達隨著月經周期的變化而變化,并在著床窗口期顯著增加?；加凶訉m肌瘤的女性子宮內膜基質細胞中該基因的表達較健康女性明顯下降[22],該現(xiàn)象同樣出現(xiàn)于子宮內膜異位癥、子宮腺肌病、子宮內膜息肉、多囊卵巢綜合征、輸卵管積水等病理狀態(tài)下[23-25]。宮腔粘連和子宮內膜息肉可以通過改變內膜厚度及宮腔容積對植入窗口期造成影響,引起胞飲突稀少或發(fā)育不良等結局[26-27];子宮內膜異位癥患者的內膜雌激素受體水平植入前上調,加之孕激素抵抗,使得激素信號傳導破壞,失衡的雌孕激素導致炎癥加劇,降低了子宮內膜對正常胚胎的接受性[28]。

1.2.2 免疫因素 胚胎植入所必需的免疫細胞必須迅速適應從子宮上皮細胞和基質細胞釋放的激素、趨化因子和細胞因子信號,以調整耐受和排斥以及組織的重塑和老化,協(xié)調子宮微環(huán)境的免疫平衡[29]。高達80%的RIF病例中檢測到異常細胞因子譜[30]。在胚胎植入部位有大量免疫細胞聚集,其中65%～75%是子宮特異性自然殺傷(uterine natural killer,uNK)細胞,10%～20%是抗原提呈細胞,如巨噬細胞和樹突狀細胞[31-32]。既往研究發(fā)現(xiàn),特發(fā)性RIF女性黃體中期外周和子宮的uNK細胞數量和活性增加,提示在此期行uNK檢測可能有利于RIF的診斷和預防。但uNK細胞數量能否作為體外受精植入成功的評價指標目前仍有爭議[33-34]。在大鼠中,重組人高遷移率組蛋白1(high mobile group box 1,HMGB1)的外源給藥導致妊娠失敗[35],HMGB1水平升高抑制了上皮細胞黏附能力,因此導致RIF患者的子宮內膜容受性受損。

1.2.3 子宮內膜微生物組 正常子宮內膜微生物組具有局部免疫刺激能力,潛在地調節(jié)植入所需的免疫細胞亞群,有利于正常組織重塑[36-37]。通常情況下子宮內膜微生物組有助于形成針對Th2/Treg免疫的細胞因子譜,反之,生態(tài)失調則會誘導Th1/Th17譜,對組織重塑和滋養(yǎng)層侵襲產生負面影響[38]。菌群失調會導致局部氧化應激,對子宮內膜細胞穩(wěn)態(tài)產生不利影響[39]。目前尚未提供關于“核心子宮內膜微生物組”的概念,需要進一步深入研究。

1.2.4 其他 研究表明,富血小板血漿(platelet enriched plasma,PRP)是薄型子宮內膜和RIF患者的一種替代治療策略[40]。鑒于少量優(yōu)質數據,需要進一步前瞻性、大型和高質量隨機對照試驗來確定能從這種PRP治療中受益的亞群。

1.3 黃體期缺陷

黃體期缺陷(luteal phase defect,LPD)指黃體孕酮類固醇數量以及持續(xù)時間的缺乏[41],臨床表現(xiàn)包括原發(fā)性不孕或妊娠早期反復流產,且與高雄激素血癥、高泌乳素血癥、甲狀腺功能減退有關。隨著輔助生殖技術的開展,卵巢過度刺激周期中LPD相對常見?？乖屑に刂委煾蓴_孕酮正常作用影響子宮內膜功能,并可能導致流產或不孕[42-43]。研究表明,2～3 d的孕酮暴露時間窗可促進子宮內膜最佳容受性[44-45]。但目前對于LPD與容受性因果關系的報告甚少,有待進一步研究。

2 子宮內膜容受性的檢測方法與利弊評價

2.1 超聲評估

超聲檢查以其無創(chuàng)性、實時性、可持續(xù)性、費用較低、輻射損傷低等特點在女性生殖系統(tǒng)疾病和產科診療等方面具有重要作用。隨著超聲醫(yī)學技術的日益發(fā)展及對疾病認識的不斷深化,除了子宮體積、內膜厚度等常規(guī)項目外,對于子宮內膜分型、子宮內膜容積、多普勒血流等檢測的優(yōu)化日新月異,已成為多種婦產科疾病及生殖醫(yī)學領域首選的檢查方法。

2.1.1 子宮內膜厚度 1986年,Fleischer AC等[46]首次采用經陰道超聲圖像顯示正常月經周期中子宮內膜厚度和形態(tài)的變化,如今超聲測量子宮內膜厚度是評估子宮內膜容受性最簡單、最常見的指標。一項回顧性研究顯示,在新鮮胚胎移植周期的取卵日測量子宮內膜厚度≤6 mm者的臨床妊娠率約為50.0%,而在凍融胚胎移植周期中,開始補充孕酮當天測量子宮內膜厚度自≤6 mm增加到>14 mm,其臨床妊娠率為34.8%～69.2%,活產率為26.1%～46.2%[47]。超薄子宮內膜不利于胚胎植入,子宮內膜功能層過薄或消失時,植入的胚胎會更接近螺旋動脈和基底層子宮內膜的氧濃度,與表面子宮內膜通常的低氧張力相比,基底層附近的高氧濃度可能是有害的。即使子宮內膜厚度是子宮內膜容受性的最重要參數,在某些情況下,僅以子宮內膜厚度作為容受性評價指標過于片面[48-50]。子宮內膜厚度受激素水平影響而產生變化,子宮內膜薄與種植率低有關,但并不存在子宮內膜厚度的絕對分界線,原因在于子宮內膜厚度受既往子宮內膜疾病或宮腔內操作影響較大。

2.1.2 子宮內膜模式 按照GONEN分型標準,可根據超聲下子宮內膜與肌層的回聲狀態(tài),將子宮內膜模式分為A、B、C三型。在雌二醇(estradiol,E2)與孕激素(progestin,P4)的周期性作用下,子宮內膜模式理論上會呈現(xiàn)順序為A-B-C型的周期性變化,其中A型子宮內膜對胚胎著床最有利[51-53]。過早的分泌型子宮內膜模式是由孕激素水平上升引起的,這種過早的轉換對妊娠率有不利影響。除此之外,孕酮受體-B具有刺激作用,由卵巢刺激誘導的PR-B表達增加將導致增殖型子宮內膜的持續(xù)存在。因此,延遲的子宮內膜成熟將與胚胎發(fā)育階段不同步,導致ART周期的植入率下降。

2.1.3 子宮內膜容積 近十年來,研究者們發(fā)現(xiàn)可以通過利用多維陰道超聲技術測量并重建得到子宮內膜容積參數以預測人工周期中的妊娠率。Zollner U等[54]在一項前瞻性研究中發(fā)現(xiàn),人工周期中子宮內膜容積截斷值為3.2 mL時其陰性預測值較高,子宮內膜體積<2 mL對宮腔內人工授精后臨床妊娠的陰性預測值為96%。但是單以子宮內膜容積作為預測妊娠指標是否可行目前仍有爭議,Schild RL等[55]研究指出子宮內膜厚度或體積的測量都不能可靠地預測體外受精的妊娠結局。

2.1.4 子宮內膜活動 子宮內膜活動與內膜下肌層的運動有關,可通過超聲可視化為波狀運動,在子宮肌層和子宮內膜之間的交界區(qū)最明顯[56]。一項前瞻性隊列研究在新鮮胚胎移植前后不同時間點對286例患者行超聲檢查,結果顯示在所有測量時間點,非妊娠組的平均收縮頻率始終高于妊娠組;而在移植后5 min測量到收縮頻率降低,差異具有統(tǒng)計學意義[57]。對子宮內膜連續(xù)運動的觀察研究較少,一次觀察試驗需要受試者保持靜止狀態(tài)持續(xù)至少約1 h,且易受包括病理生理狀態(tài)、情緒、激素水平等的多重影響。Zhu L等[58]研究發(fā)現(xiàn)在胚胎移植前,大多數患者的子宮內膜運動波頻率在1.1～3.0波/ min之間,當<2.0波/ min時臨床妊娠率最高且隨著波頻的增加而減少,當>3.0波/ min時臨床妊娠率最低。通過評估胚胎移植前后的收縮頻率,可發(fā)現(xiàn)植入的過程導致子宮收縮頻率的增加,不同的研究展示了不同的增量。

因此,仍然需要一些設計縝密的試驗驗證植入過程的收縮頻率區(qū)間,這可能有助于確定哪些患者適宜使用肌肉松弛劑治療,從而降低植入失敗的可能。

2.1.5 多普勒血流信號 子宮動脈終末支血流供應子宮內膜,但其超聲測量具有一定難度和誤差,目前常用的較準確測量子宮內膜下血流灌注的指標有收縮/舒張比值(S/D)、血流指數、區(qū)域化血管指數等。Tong R等[59]回顧性分析發(fā)現(xiàn),妊娠組與非妊娠組間子宮動脈S/D之和差異有統(tǒng)計學意義。因此,超聲子宮內膜血流分級、螺旋動脈血流參數、子宮動脈血流參數有可能作為評價子宮內膜容受性的指標。

2.2 子宮內膜活檢

2.2.1 組織學 種植窗對應月經周期中的分泌中期,一般為LH峰后第7～9日。在組織形態(tài)學上,位于此期的子宮內膜腔上皮和腺上皮在各種因子的調節(jié)下出現(xiàn)大而平滑的膜狀凸起,該結構被稱為“胞飲突”,其出現(xiàn)的時機與種植窗期一致,被認為是種植窗開放的特定形態(tài)學標志,意味著此時子宮內膜具有較好的容受性,因此過去內膜活檢標本的電鏡掃描及組織細胞學檢查一度被視為評估子宮內膜容受性的“金標準”。Jin XY等[60]研究建立了胞飲突評分系統(tǒng)預測模型,前瞻性證實了胞飲突的表達與冷凍胚胎移植后妊娠的發(fā)生顯著相關,其中高評分組的妊娠率和胚胎植入率顯著高于低評分組。由此可見,胞飲突數量少、成熟度低,可能為不孕的原因[61]。但活檢為有創(chuàng)性檢測且費用相對較高,目前較少應用于臨床。

2.2.2 子宮內膜容受性陣列 子宮內膜容受性陣列(endometrial receptivity array,ERA)是一種基于轉錄組特征的人類子宮內膜容受性基因組診斷工具,研究中發(fā)現(xiàn) 238 個差異表達的基因,這些基因涉及免疫、應激、信號轉導、能量代謝等方面,基因與計算預測因子偶聯(lián),識別子宮內膜樣品,并通過計算分析,將子宮內膜活檢組織分為增殖性、接受前和接受性狀態(tài)[62],其準確性和可重復性優(yōu)于組織學診斷方法[63]。ERA對于反復種植失敗的患者種植時間窗的選擇有利,根據ERA結果指導后續(xù)個體化胚胎移植可改善妊娠結局。

2.3 宮腔鏡

宮腔鏡以可視化視角呈現(xiàn)子宮腔大小、形狀以及內膜狀態(tài),其操作安全、便捷,已被廣泛應用于臨床。根據Sakumoto-Masamoto標準,宮腔鏡下分泌期子宮內膜可呈現(xiàn)兩種狀態(tài),佳型——腺體擴張呈指環(huán)狀,內膜血管發(fā)育良好呈網狀分布;差型——腺體開口小,內膜血管分布稀少呈點片狀分布。研究發(fā)現(xiàn)分泌中期子宮內膜的宮腔鏡形態(tài)是比激素水平更好的妊娠結局預后因素。差型內膜的患者早期流產發(fā)生率顯著高于佳型患者[64-65]。根據子宮內膜腺體開口(GO)和血管發(fā)育(V)的特點,對宮腔鏡檢查結果進行評估,可以對內膜分期有具體且直觀的印象評價,環(huán)形GO和3型V(發(fā)達的曲張血管)的出現(xiàn)意味著子宮內膜處于功能正常的黃體中期[66],加之其他輔助檢查可更有效地把握種植窗開放時機。

2.4 子宮內膜液

與子宮內膜活檢相比,內膜抽吸創(chuàng)傷更小,可在一定程度上彌補活檢手術造成的內膜損傷與術后恢復相關的妊娠延遲等問題。子宮內膜液抽吸分析與子宮內膜活檢結果相關[67]。Boomsma CM等[68]研究描述了一種在子宮內膜分泌物中進行細胞因子分析的新方法,通過多重免疫測定分析了210名接受體外受精或胞漿內精子注射的婦女在胚胎移植前吸出的子宮內膜分泌物,其中白細胞介素(interleukin,IL)(IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18)、腫瘤壞死因子-α、巨噬細胞遷移抑制因子、嗜酸性粒細胞趨化因子、單核細胞趨化蛋白-1、干擾素-γ誘導蛋白-10、血管內皮生長因子在90%～100% 的樣本中可檢測到;肝素結合表皮生長因子、IL-5、IL-17、IL-10和 IL-15的檢出率為23%～76%;未檢測到干擾素-γ。另一研究發(fā)現(xiàn),激活素A會分泌到子宮腔內,子宮內膜洗滌液中激活素濃度高者宮腔內人工授精后妊娠率更高,可能有助于預測成功植入[69]。子宮內膜液細胞因子的分析提供了一種客觀、非破壞性的體內環(huán)境分析方案,但其能否單獨用于預測子宮內膜容受性尚需更多高質量、大樣本的臨床研究佐證。

3 小結

綜上所述,子宮內膜的容受性受多種因素影響,其生理機制紛繁復雜,很大程度上影響妊娠過程及妊娠結局?；趧游飳嶒灪团R床研究,目前對子宮內膜容受性的分子機制有了一定程度的理解。然而在將其轉化為具有臨床意義的預后模型和針對次優(yōu)子宮內膜容受性的治療方面幾乎沒有取得突破性進展,因此充分識別最佳種植窗口仍面臨重大挑戰(zhàn)。盡管已有多種檢測手段可用于評估子宮內膜容受性,但目前尚無“金標準”的標記物,大多數標記物都是通過小型的單一研究進行驗證,這導致了可重復性、真實效果和臨床價值的不確定性。

近年來隨著研究深入,轉錄組預測因子作為對患者和亞表型疾病進行分層、改進診斷和個性化治療的有力工具已被應用于醫(yī)學診斷。來自轉錄組學、蛋白質組學和表觀基因組學研究的數據具有診斷和治療的巨大潛力[70-71]?；诖?子宮內膜容受性特征被重新定義為4個種植窗期轉錄組譜,并執(zhí)行基于轉錄組譜的預測模型,確定了最佳子宮內膜容受性特征,有力地證實了轉錄組預測因子的重要價值[72]。對于子宮內膜容受性評估指標的探索需要以大量研究為基石,希望未來科研領域能有關于子宮內膜容受性機制和影響因素的高質量研究,尋找精準預測并改善子宮內膜容受性的方法,改善臨床妊娠結局。