不同间充质干细胞及外泌体治疗宫腔粘连的研究进展！

宫腔粘连（IUA）是一种子宫内膜损伤性疾病，严重影响育龄期妇女生殖健康，已成为子宫性不孕因素的首要病因。目前尚无有效的治愈IUA的方法。间充质干细胞（MSCs）治疗作为一种新的再生医学细胞治疗方法，主要通过归巢到损伤部位后分化为子宫内膜细胞、调节宫腔免疫环境、抑制上皮间质转化、抗纤维化、调控子宫局部的MSCs增殖和迁移等作用，对子宫内膜再生和修复产生影响。MSCs旁分泌的外泌体主要通过促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、抗炎和免疫调节功能、促进新生血管形成等作用修复子宫内膜。

因此，本文针对IUA的研究现状、MSCs及外泌体对IUA的作用及机制的研究进展进行综述。

宫腔粘连（Intrauterine adhesion，IUA）是一种子宫内膜损伤性疾病，即子宫内膜对受损组织进行修复后发生的纤维化病理改变。这种疾病的发生率随着宫腔手术操作的增多及由此引发的感染而呈增长趋势，在不孕症患者中IUA的发生率达到25%～30%，已成为女性子宫性不孕因素的首要病因，严重影响女性的生理、心理健康及妊娠。

IUA由学者Asherman在1948年提出，又被称为Asherman综合征。其特征为子宫内膜损伤后宫腔前后壁部分或全部粘连，临床表现为月经异常、不孕、妊娠期胎盘异常或不良妊娠结局等。

IUA多由医源性因素（如多次人工流产刮宫术等宫腔操作性手术）导致。目前宫腔镜下粘连分解手术是治疗IUA的首要手段，术后辅以物理屏障（透明质酸凝胶、宫内节育器等）预防再次粘连，同时予以人工周期治疗可促进残存子宫内膜的增生，达到修复的目的。对于轻度IUA可达到很好的治疗效果，但中重度IUA的复发率仍达到66.7%。

Knopman等研究发现，宫腔镜术后雌激素联合其他方法辅助治疗后妊娠率可达90%，活产率达70%，但妊娠率和活产率不稳定；国内Mao等研究发现，宫腔镜术后通过辅助生育助孕治疗的临床妊娠率仅为26.3%。导致这种结果差异的主要原因可能与IUA的病理机制不明有关。

因此，迫切需要开发有效、稳定的IUA防治方法，以期改善IUA女性的生理和心理健康，提高并稳定育龄期IUA患者的妊娠率。

近年来，随着再生医学的发展，间充质干细胞（MSCs）因其来源广泛、自我更新及多向分化能力强和免疫原性低等特性被广泛应用于再生医学的组织修复和重建中。

外泌体作为MSCs发挥旁分泌作用的一种活性形式，向其靶细胞传递各种生物小分子包括mRNA、miRNA、蛋白质和脂类物质，通过促进血管生成及细胞增殖、抑制细胞凋亡及炎症反应、抗纤维化等作用，达到修复受损靶器官的目的。MSCs及其来源的外泌体对治疗IUA的组织损伤及抗纤维化等具有重要的作用。

因此，本文就IUA的病理生理机制和不同MSCs及其外泌体治疗的研究进展加以综述，旨在为生殖科医生提供一种治疗方向，同时引起妇科医生对IUA的重视，如何从预防的角度降低IUA的发生率。

一、IUA的病理机制

由于对IUA的发病机制和受损子宫内膜的正常修复机制的了解有限，难以开发出有效促进子宫内膜再生的靶向方法。通过对正常修复和异常致病机制的研究不仅有助于了解粘连发展的发病机制，而且也为寻找IUA的有效治疗方法和预防提供了基础。

关于IUA的发病机制假说主要包括纤维细胞增生活跃学说、雌激素学说（主要通过增加雌激素受体）、干细胞异常增殖分化理论和血管生成学说。

具体表现为：在组织学上，IUA的子宫内膜间质主要被纤维组织所取代，腺体通常被不活跃的立方柱状上皮替代；子宫内膜功能层被上皮单层所取代，因该单层对激素刺激无反应，残存的子宫内膜代偿性表达更多的雌激素受体；严重的IUA导致基底层干细胞受损，不能增殖分化成满足整个宫腔需要的子宫内膜细胞；纤维细胞增生活跃后最终在宫腔内形成纤维粘连并伴有血管的减少。

因此，IUA的病理变化主要是子宫内膜纤维化，其表现为子宫内膜上皮细胞向间质细胞的转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）和炎症反应。

EMT促进IUA发病进程主要通过促进基质的形成和减少基质的降解两个方面，导致细胞外基质的稳态被打破；炎症导致了修复过程中的疤痕形成和粘连，从而使宫腔结构损害和功能失调。

研究发现，转化生长因子-β（TGF-β）是EMT过程中的主要介质，在纤维化组织中表达明显升高。TGF-β通过上调成纤维细胞α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达参与基质生成，同时TGF-β通过激活MAPK信号通路、WNT/β-Catenin信号通路和Smad2/3信号通路促进EMT发生。因此，TGF-β参与纤维化过程主要是通过促进EMT和基质的形成，同时减少原位干细胞的增殖，破坏子宫内膜微环境，从而加速IUA发病进程。

其次，研究发现，趋化因子（CXCL5）和基质金属蛋白酶9（MMP-9）表达下调也参与了IUA的病理过程。2020年发表在《Stem Cell Research & Therapy》的一篇研究表明，月经期CXCL5可刺激子宫内膜MSCs的增殖和自我更新。因此，受损内膜组织通过下调CXCL5和MMP-9的表达，减少基质降解和降低子宫内膜干细胞的增殖，最终促进了IUA的发生与发展。

此外，过度的炎症反应和血管生成障碍也参与了IUA的病理过程。受损伤的组织通过炎症因子的释放，如白介素(IL)-4、IL-5、IL-6、IL-13和干扰素(INF)-γ等促进纤维化的过程。炎症因子NF-κB信号通路异常也参与了IUA的发生与发展。子宫内膜中ΔNp63的上调会促进粘连的形成。

二、不同来源MSCs及外泌体治疗IUA

1. MSCs：

MSCs是一类多能干细胞，具有自我更新、多向分化能力，可从各种组织中分离。目前，干细胞疗法在再生医学中被认为是治疗IUA疾病很有前景的细胞治疗方法，已有大量基础研究及临床研究证实MSCs治疗IUA的安全性和有效性。

MSCs根据不同来源主要分为骨髓来源MSCs（Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）、脂肪来源MSCs（Adipose-derived mesenchymal stem cells，AD-MSCs）、月经血来源MSCs（Menstrual blood-derived stem cells，MenSCs）及脐带来源MSCs（Umbilical cord mesenchymal stem cells，UC-MSCs）等几大类。

尽管都是MSCs，但不同组织来源的MSCs治疗IUA的可能作用机制有所不同，且不同来源MSCs有不同的优缺点。

BMSCs定植到宫腔后通过抗炎和抗纤维化作用改善IUA。但因BMSCs取材的有创性、细胞产量相对较低限制了其在临床中的应用。

与BMSCs相似，AD-MSCs具有典型的BMSCs特征，包括自我更新、分化能力和免疫调节特性，但其来源更丰富，获取方法更简单、创伤小，且无伦理争议，近几年来，成为再生医学研究领域的热点。MenSCs在伦理上易于实现，其具有遗传稳定、高度增殖、无致瘤性或免疫原性的特点。但因子宫内膜薄，自体MenSCs数量获得有限，而且很容易被污染，大大限制了其在临床上的使用。

作为围产期干细胞的UC-MSCs，表现出与胚胎干细胞相似的多向分化潜能和与成体干细胞相似的免疫调节功能，因其突变频率低、免疫原性低、致瘤性低、资源丰富，在组织再生过程中也受到广泛关注；UC-MSCs最主要的缺点是只能在出生时取样，使其只能是同种异体治疗。

2. MSCs治疗IUA：

基于MSCs的细胞治疗已被研究用于子宫内膜再生的治疗，再生治疗策略的发展为IUA的治疗开辟了新的途径。MSCs治疗IUA的可能机制包括如下几点：

（1）干细胞归巢定植在子宫后分化为子宫内膜细胞；

（2）通过作用于纤维化相关信号通路抑制EMT过程，抗纤维化；

（3）促进宫腔内残存的子宫内膜干细胞增殖分化为子宫内膜细胞；

（4）通过旁分泌作用分泌免疫调节因子促进子宫内膜局部血管新生，发挥免疫调节作用。随着对MSCs研究的不断深入，发现用于标记跟踪干细胞的绿色荧光蛋白（GFP）似乎随着细胞分化表达逐渐丢失。

因此，有学者认为不受技术变异影响的基因型标记更适合跟踪供体细胞来源。利用短串联重复序列（STR）技术对再生的子宫内膜DNA进行检测，发现只有少部分再生子宫内膜是由移植的干细胞分化而来，说明移植的干细胞真正到达受损区域的数量可能很少，即定植效率低；也可能是移植的干细胞本身分化为组织细胞的能力弱。因此，MSCs能够促进子宫内膜修复的旁分泌作用机制逐渐被重视，而外泌体被认为在旁分泌作用机制中发挥重要的作用。

3.外泌体及其治疗IUA：

外泌体是一种由活细胞分泌释放到细胞外基质中的、直径为30～150 nm的双层膜囊泡，广泛存在于机体各种体液中，细胞培养基中也存在外泌体的释放。

Zhong等综述了不同组织细胞来源的外泌体通过不同的信号分子通路途径均可以促进MSCs分化为脂肪细胞，表明了外泌体的生物学功能和特异性取决于其母细胞的类型和状态。

外泌体发挥作用主要是因为外泌体内含有来自于其母细胞的相关生物活性物质，包括各种蛋白质、核酸及脂质等，这些生物活性物质在细胞之间进行信号传递并发挥生物学效应。

因此，作为MSCs的主要旁分泌效应，外泌体具有与MSCs相同的生物学功能，但外泌体相较于MSCs具有更高的生物学稳定性和较低的免疫原性。外泌体治疗IUA的作用机制包括以下4个方面：

（1）促进细胞增殖、抑制细胞凋亡：MSCs来源的外泌体通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进细胞的增殖和迁移，同时上调抗凋亡蛋白Bcl-2和下调促凋亡蛋白Bax的表达，从而抑制细胞的凋亡；

（2）抗炎和免疫调节功能：MSCs外泌体内含有抗炎成分，通过将抗炎成分传递给其靶细胞起到抑制炎症反应；

（3）促进新生血管的形成：子宫内膜受到损伤后，子宫内膜生理性再生修复发生障碍，病理性的纤维化修复活跃，这时促进内膜基底层新生血管的形成显得尤为重要；外泌体内携带的与血管生成相关的miRNA（如miR-29b）促进内皮细胞生长因子[如血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等]的表达来促进血管生成。

不同MSCs来源的外泌体与相应的MSCs具有相似的生物学功能，治疗IUA的具体机制可能也有所不同。

BMSCs来源外泌体通过其携带的miR-223-3p与子宫内膜祖细胞相互作用，降低促炎症细胞因子IL-18和IL-1β的表达，缓解由脂多糖诱导的IUA。研究报道，UC-MSCs来源外泌体通过抗炎和抗纤维化作用达到修复IUA细胞再生的目的，并且联合雌激素有更强的治疗效果。

AD-MSCs来源外泌体通过促进整合素β3、白血病抑制因子（LIF）和VEGF促进子宫内膜的再生和胶原的重塑，达到恢复子宫腔结构和改善子宫内膜容受性的作用。也有研究通过蛋白质组学和基因组学的方法，揭示了MenSCs来源外泌体治疗IUA是通过促血管生成、抗凋亡和调节免疫作用实现的。基于现有的证据，IUA的外泌体治疗可能是一种来源于干细胞治疗的、新兴的非细胞治疗策略。相对于MSCs的细胞治疗，无细胞的外泌体治疗可有效规避MSCs移植带来的免疫排斥反应、成瘤性和致栓等风险。

因此，基于外泌体的无细胞治疗方法被认为是一种具有前景的、新颖的再生医学修复方法，其修复作用机制值得探索。

三、结论与展望

子宫内膜干细胞对于维持子宫的稳态发挥了关键作用，干细胞的分化和自我更新之间的平衡对于子宫内膜的周期性再生至关重要。

目前，关于MSCs治疗IUA的研究越来越多，且认为MSCs对于IUA的治疗具有良好的效果，但其治疗应用仍存在潜在的不良反应和一些局限性，主要包括以下几个方面：

（1）MSCs的来源、不完善的标记和体内跟踪技术、细胞异体排斥、细胞肿瘤发生的风险、细胞移植后的存活率和富集率以及细胞给药的选择；

（2）MSCs对IUA的治疗修复作用是综合作用的结果还是旁分泌因子作用的结果尚不明确，同时MSCs对IUA的子宫内膜细胞再生作用是自身参与增殖分化还是促进残存的子宫内膜干细胞的增殖分化仍需进一步证实；

（3）这种增生的内膜是否具有能使胚胎着床的能力还需要进一步做生育力测试证实；

（4）针对目前的干细胞学说，即子宫原位存在的干细胞可能导致子宫相关性的疾病（如子宫腺肌症、子宫内膜癌等）发生，通过干细胞治疗后是否加重疾病的发生与发展，这些可能存在的安全隐患问题仍需要我们进一步去研究和解决。

目前，关于外泌体的研究仍处于临床研究初期阶段，对于外泌体修复子宫内膜的分子机制以及信号通路尚不明确；体外制备的外泌体环境与体内产生的外泌体环境不同，目前尚不清楚这是否会影响旁分泌效应；此外，由于体外外泌体的生产和制备缺乏标准化的指南，纯化方法不足，亚型分析和评价存在缺陷。

因此，未来仍需进一步了解外泌体的生物发生、分泌及与靶细胞作用的相互途径，以及更深层次地探索不同细胞来源外泌体在修复子宫内膜方面的分子机制，从而为外泌体对子宫内膜疾病的诊疗研究提供科学的理论基础。

因此，如何将易于接受的IUA治疗方法应用于临床是辅助生殖医学面临的一个紧迫问题，如果是基于MSCs的增殖分化作用则临床上需要制备更多的MSCs，以回输入宫腔达到再生治疗作用；如果是基于旁分泌效应则可以使用MSCs的培养液达到内膜修复作用。同时，如何避免IUA的发生及IUA的一级预防是妇科需要解决的重大问题。对于已形成的IUA治疗，重启子宫内膜再生和子宫腔无疤痕修复是IUA患者恢复正常生殖功能的关键因素。

文章来源：叶红娟，石丽雅，全心馨，等.不同间充质干细胞及外泌体治疗宫腔粘连的研究进展[J].生殖医学杂志，2023,32(5):793-797.