子宫内膜损伤的病因与发病机制

本文刊登于《中国实用妇科与产科杂志》2022,38(9)：869-873

DOI：10.19538/j.fk2022090102

【引用本文】蔡慧华，何援利.子宫内膜损伤的病因与发病机制［J］.中国实用妇科与产科杂志，2022,38(9)：869-873.

作者：蔡慧华1，何援利2

基金项目：国家自然科学基金（81701396；81270658）

作者单位：1.广东省人民医院（广东省医学科学院）妇产科，广东 广州 510080；2.南方医科大学珠江医院妇产科，广东 广州 510280

通讯作者：何援利，电子信箱：[e-mail]

生理情况下子宫内膜高度再生，其受下丘脑-垂体-卵巢轴调节进而发生周期性剥脱与修复。子宫内膜分为浅层的功能层和深层的基底层，而后者的完整性和连续性是实现子宫内膜周期性再生的关键。各种原因引起的子宫内膜基底层损伤都可能引起子宫内膜再生障碍或修复不良，进而发生宫腔粘连（intrauterine adhesions，IUA），导致月经量减少、闭经、不孕和复发性流产等生殖问题。目前，以宫腔镜手术为主的综合措施是IUA的首选治疗方法，但术后易复发、高复发，仍是临床医生面临的巨大挑战。研究显示，IUA分离术后的复发率高达30%~66%，而总妊娠率仅为42.8%~66.1%。因此，针对其病因机制的防治问题亟待解决。宫腔操作被认为是IUA的主要病因，然而部分无宫腔操作史的患者也可能发生IUA，说明除了宫腔操作以外，还有其他因素参与其发病。虽然IUA的本质被证实是子宫内膜纤维化，其发病与转化生长因子（TGF）-β/Smad等经典信号通路密切相关，但对其具体发病机制尚无统一定论。笔者曾于2017年执笔阐述了IUA发病机制的研究进展，在此基础上检索后续的国内外文献，对IUA病因及发病机制的研究进展更新阐述如下。

1  IUA病因

1.1    宫腔操作    子宫腔手术操作具有损伤子宫内膜基底层的潜在风险，被认为是IUA形成的主要病因。研究显示，94.3%的中重度IUA患者有宫腔操作史，其中人工流产（人流）因素位居首位（57.8%）。人流次数与IUA风险呈正相关，超过3次人流手术史的女性罹患IUA的风险增加4.6倍。考虑终止妊娠后女性体内骤降的雌激素水平抑制了子宫内膜血管新生，出现子宫内膜局部缺氧缺血，因此子宫内膜再生困难；同时子宫腔操作刺激了大量炎性因子产生和分泌，导致子宫内膜损伤后修复障碍，最终导致IUA的发生。此外，非妊娠期的宫腔操作，尤其是宫腔镜手术，也有可能导致医源性IUA的发生。当然，宫腔镜手术后是否发生IUA与手术类型、术者的手术水平等都有关联；而且具体到某种宫腔镜手术类型，其影响IUA发生与否的因素也是众多的。有研究报道，宫腔镜下子宫肌瘤电切术后IUA的发生率高达31.0%~78.0%，这可能与肌瘤的位置、数量、手术电器械种类以及是否联合介入栓塞等多个因素有关。多发、前后对应部位的子宫肌瘤经宫腔镜电切术后，其创面在愈合过程中发生贴合形成IUA的概率最高；其他类型的多发肌瘤经宫腔镜电切术后IUA的发生率亦高达45.0%。

1.2    宫腔感染    19世纪六七十年代就有学者提出，宫腔感染亦可能是IUA的病因之一，特别是结核杆菌感染可引起子宫内膜炎和重度IUA。但单纯的结核杆菌感染所致IUA的发生率仅为4.0%。之后，越来越多证据表明，感染自身的影响可能是有限的，但继发于感染的炎性反应可以协同造成子宫内膜损伤。IUA患者子宫内膜组织中促炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α（tumour necrosis factor-alpha，TNF-α）、白细胞介素-18（interleukin-18，IL-18）和脂多糖的天然受体Toll样受体4（toll like receptor 4，TLR4）的表达水平较对照组均显著升高，与粘连严重程度呈正相关。我们课题组亦发现，机械损伤+脂多糖感染双重损伤法构建IUA动物模型比单纯机械损伤方法更为稳定。

1.3    宫腔内微生态失衡    如前所述，感染自身的影响可能是有限的，那么感染除了可以引发炎性反应外，亦可能与微生态失衡有关联。现阶段，得益于高通量测序技术的发展，IUA与微生态的相关研究也逐渐引起重视。Liu等研究发现，IUA患者阴道内乳杆菌属显著减少，伴有致病菌加德纳菌属和普氏菌属增加。Hua等报道，与非IUA患者（不孕症、子宫黏膜下肌瘤和子宫内膜息肉患者）相比，IUA患者子宫颈管内具有较低水平的细菌多样性和较高负荷的放线菌属。鉴于既往被认为无菌的子宫腔也逐渐被证实其内定植有独特的微生物群，我们课题组应用16S rRNAc测序技术检测了子宫腔内菌群，发现IUA患者子宫腔内克雷伯菌属、希瓦氏菌属、乳杆菌属较对照组明显增加，而不动杆菌属则减少，且轻度IUA患者与对照组的菌群构成在总体上可以区分。以上结果高度提示，IUA与生殖道微生态失衡有密切关系，但其因果关系及具体分子机制尚需进一步验证。

1.4    遗传因素    除了上述的获得性因素外，IUA的发生亦具有一定的遗传倾向。2016年Zhang等通过检测154例IUA患者和332例非IUA患者的外周血基因组DNA发现，汉族人群体内1种主要的线粒体DNA单倍型类群（mtDNA haplogroup R）是IUA发生的独立遗传风险因素。

2  IUA的发病机制

2.1    纤维细胞增生活跃学说    最早于1978年就有学者发现，IUA的主要病理特征为子宫壁纤维组织异常增多。之后越来越多研究包括我们课题组的工作证实了IUA本质上是子宫内膜纤维化。纤维化相关因子涵括了细胞外基质（extracellular matrix，ECM）合成相关的TGF-β1、结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）和血小板源性生长因子（platelet derived growth factor，PDGF），ECM降解相关的基质金属蛋白酶（matrix Metalloproteinases，MMPs）和金属蛋白酶组织抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs），血管生成相关的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等。

2.1.1    ECM合成相关的TGF-β1、PDGF和CTGF    （1）TGF-β1：TGF-β1是启动和终止TGF-β/Smad信号通路下游的主要细胞因子，其在诱导和促进间质细胞分化、增殖以及ECM相关成分分泌的过程中扮演了重要角色。越来越多证据表明，TGF-β1与IUA的发生发展密切相关。IUA患者血清、子宫内膜组织或粘连分离创面渗出液中TGF-β1的表达水平较对照组明显升高；且重度IUA患者子宫内膜组织中TGF-β1水平明显高于轻、中度患者。也有研究发现，IUA分离术后复发的患者中子宫内膜TGF-β1表达水平更高，因此TGF-β1有可能成为预测IUA复发的早期指标。TGF-β1是通过激活Smad、磷脂酰肌醇-3羟激酶（PI3K）/苏氨酸激酶（AKT）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等多条信号通路发挥致纤维化作用，其中TGF-β1/Smad信号通路最为重要。在此通路中，TGF-β1先是结合并激活TGF-β1R，之后诱导Smad 2和Smad 3磷酸化，再与Smad 4结合形成复合物入核，在细胞核内调控ECM相关成分的基因转录，导致胶原沉积和纤维化形成。研究证实，在IUA大鼠阻滞TGF-β1/Smad信号通路可以明显减轻其子宫内膜纤维化程度。此外，TGF-β1在子宫内膜组织中的致纤维化作用亦会受到各种性激素、细胞因子、酶和miRNAs的调控。（2）CTGF：CTGF主要来源于间质细胞的合成和分泌，促进ECM相关成分合成，并且受到TGF-β1直接调控；其自身因同时具备丝裂原和趋化特性，因此亦可以反向趋化和刺激间质细胞的增殖。综上，CTGF的促纤维化作用呈负反馈和叠加效应。研究显示，IUA患者子宫内膜组织中CTGF水平较对照组显著升高，与TGF-β1水平呈正相关；并且，CTGF在IUA小鼠和大鼠的子宫内膜组织中亦呈高表达，经富血小板血浆、透明质酸钠或间充质干细胞治疗后CTGF表达水平明显下调，进而改善子宫内膜纤维化。（3）PDGF：PDGF属于血管内皮生长因子14家族，因其来源于血小板的α颗粒而得名。PDGF是分别由A、B、C、D 4条多肽链通过二硫键连接形成的二聚体，包括PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC和PDGF-DD 5种亚型。已有研究报道，PDGF-AA在IUA患者子宫内膜组织和粘连分离创面渗出液中均呈高表达，且重度IUA患者PDGF-AA表达水平高于轻、中度患者。并且，外周血PDGF-BB表达水平可作为宫腔镜子宫黏膜下肌瘤电切术后发生IUA的独立危险因素。PDGF的致纤维化效应主要是通过与特异性受体结合，进而激活PI3K、Ras/MAPK、酪氨酸激酶（JAK）及转录激活因子（STAT）或磷脂酶C-γ（PLC-γ）信号通路促进成纤维细胞的增殖来实现的。

2.1.2    ECM降解相关的MMP-9和TIMP-1    首先，ECM生成与降解之间的动态平衡是维持组织器官良好修复的重要因素，而与ECM降解最为相关的当属MMPs。MMPs是一类以Zn2+为辅助因子的肽链内切酶家族，其中MMP-9因其具有最为复杂的调控活性而备受关注。MMP-9不仅能广泛降解胶原蛋白、弹性蛋白等多种ECM相关成分，还可以激活其他MMPs成员。MMP-9酶活性和（或）表达水平下调即可引起ECM降解不足进而堆积，最终导致器官纤维化形成。已有研究报道，IUA患者血清和子宫内膜组织中MMP-9呈低表达，该表达水平随粘连严重程度加重而降低；经粘连分离术后MMP-9表达明显升高。其次，MMPs在降解ECM成分的同时也受到TIMPs的特异性抑制。TIMPs通过结合覆盖MMPs的Zn2+基团进而阻碍底物与MMPs活性中心的结合，导致MMPs活性受到抑制，出现ECM降解不足致过度沉积，形成纤维化。已有研究表明，IUA患者血清和子宫内膜组织中TIMP-1表达水平较对照组升高，与粘连严重程度呈正相关。

2.1.3    血管生成相关的VEGF    血管新生是组织损伤后修复的关键事件，而VEGF因其同时具有促进血管内皮细胞活动和血管生长的作用在该领域备受关注。VEGF不仅可以维持各种细胞和组织的生理性血管内稳态，而且在许多病理过程包括组织创伤修复尤其是在早期肉芽组织形成过程中，发挥了重要的调控作用。类似的，VEGF参与了子宫内膜周期性剥脱与再生形成的月经事件，而子宫内膜尤其基底层受损后VEGF呈异常表达，因此子宫内膜修复不良与VEGF表达异常相关。早期的研究结果显示，IUA患者子宫内膜组织中VEGF的表达水平明显高于对照组，且在重度IUA患者的表达水平高于轻、中度患者。然而，近年来研究结果显示，IUA患者子宫内膜组织中VEGF呈低表达，经各种治疗后VEGF表达上调；还发现IUA患者接受粘连分离术后其子宫内膜组织中VEGF表达较术前增加，且对治疗敏感者的VEGF表达水平更高。那么，IUA患者VEGF结果的差异究竟是由于VEGF不同亚型的表达变化存在差异，还是由于子宫内膜纤维化进程中VEGF存在动态变化，抑或是其他原因，需要后续研究探索。

2.2    子宫内膜干细胞异常    1978年首次报道了子宫内膜干细胞的存在；直至2004年从子宫内膜组织中分离出了干细胞。有研究证实了子宫内膜干细胞具有促进子宫内膜周期性生长修复的功能，并且子宫内膜受损时该项功能也受到抑制。之后越来越多研究表明，当子宫内膜基底层受损时，子宫内膜干细胞出现数量减少和（或）功能受损，不足以归巢和迁徙到受损部位，导致子宫内膜出现病理性修复，逐渐被纤维组织所替代，最终形成IUA。因此，自体或异体干细胞移植有可能成为治疗IUA的有效方法之一。近年来陆续有个案或病例报道移植骨髓、子宫内膜、脐带等各种来源的干细胞治疗重度IUA患者，近期疗效包括子宫内膜厚度和妊娠结局均得到了改善，但远期疗效如产后月经恢复情况、子代发育情况则有待追踪报道。

2.3    雌激素受体（estrogen receptor，ER）表达异常    在月经周期中，女性体内尤其是卵巢分泌的雌激素可以通过结合子宫内膜ER促进子宫内膜增殖。在子宫内膜纤维化中，尤其是重度或顽固性IUA患者，其对雌激素不敏感，出现子宫内膜再生修复困难，因此推测IUA患者有可能存在子宫内膜ER表达、分布和（或）功能异常。较多研究发现，IUA患者子宫内膜腺上皮细胞核中ER的表达明显高于对照组，呈月经周期性。但亦有研究观察到IUA患者子宫内膜组织中ER呈低表达，在正常子宫内膜、粘连组织周围子宫内膜、粘连组织中依次降低；且ER表达水平与粘连严重程度呈负相关。综上，IUA患者子宫内膜组织中ER表达异常，但结果不完全一致，可能与各个研究所选择的研究人群、标本采集时机（患者所处月经周期）以及采集方法等差异有关，尚需严格设计的多中心大样本临床研究加以论证。

2.4    其他    近年来随着科学和实验室技术的发展，陆续也有学者们分别从非编码RNA、自噬、转录调控等方向纵向揭示IUA的分子机制。我们课题组发现，miR-29b可以通过抑制TGF-β1/Smad信号通路的活化发挥抗纤维化作用。Zhang等则应用转录组测序方法检测IUA患者及对照组子宫内膜标本，并结合生信分析，发现了一些重要lncRNA包括ADIRF-AS1、LINC00632、DIO3OS、MBNL1-AS1、MIR1-1HG-AS1和AC100803.2参与了IUA发病，且涉及cGMP-PKG信号通路和离子转运通路。Zhou等研究证实，在IUA发病过程中，自噬缺陷通过DIO2-MAPK/ERK-MTOR信号通路在子宫上皮细胞-上皮间质转化过程中起重要作用。我们课题组近期则发现，叉头状转录因子FOXF2通过直接上调COL5A2启动子的转录表达，促进合成V型胶原这一在组织纤维化中起重要作用的ECM成分，从而造成胶原沉积和IUA形成。

3  结语

综上所述，目前证据倾向于认为，IUA属于获得性子宫内膜损伤性疾病。首先，病因方面，IUA的发生原因是以子宫腔操作为主，宫腔感染或微生态失衡更倾向于作为宫腔操作所致IUA的协同因素。另外，针对临床上并非所有具有宫腔操作史的女性都会发生IUA的现象，已有研究揭示了IUA形成的遗传倾向，这也提示了分子或表观遗传方面的病因可能也是我们后续研究的方向之一。其次，发病机制方面，IUA是多因素多途径共同作用的结果，而目前的研究发现还只是冰山一角，尚有许多科学问题有待深入研究。譬如，VEGF在子宫内膜的病理性修复过程中究竟扮演着什么角色；TGF-β1与各种性激素、细胞因子、酶和miRNAs在IUA发病中是如何相互作用的；人类和啮齿类动物的不同月经模式能否为IUA的病因机制提供一些启发；除了器官解剖结构不同外，子宫内膜纤维化与心脏、肝脏、肺脏、肾脏等其他器官纤维化是否存在着病因机制的差异。随着高通量测序、多组学等各种高精尖科研技术的出现，我们相信以上问题都会逐一得到解决；并且，随着对子宫内膜损伤IUA病因及发病机制的进一步明确，IUA的靶向治疗及再粘连形成的预防亦将有望实现。（参考文献略）