科普:揭秘干细胞修复子宫内膜损伤的机制

间充质干细胞、免疫细胞、外泌体源头实验室

子宫内膜是一个高度再生的组织,在月经周期中进行动态的、周期性地生长、分化、脱落和再生。子宫内膜作为胚胎发育的“土壤”,其再生对胚胎的着床和妊娠的维持至关重要。频繁的宫腔操作、感染及部分药物使用,一旦损伤子宫内膜基底层,就会使子宫内膜细胞和腺体再生障碍,新生血管形成受损,子宫内膜难以实现自我修复。

科普:揭秘干细胞修复子宫内膜损伤的机制

作为近年来的新兴技术,干细胞疗法为这种疾病的治疗提供了新的希望。2022年8月发表在《Science Direct》上的一篇综述论文总结了关于干细胞修复子宫内膜损伤的最新研究进展。

从细胞层面来看,子宫内膜损伤发生是由于子宫内膜基质细胞的活力降低,甚至经历细胞凋亡,从而诱导子宫内膜萎缩和子宫内膜稳态的破坏。而子宫内膜损伤激活的细胞凋亡信号通路又抑制了子宫内膜血管生成,进而阻碍子宫内膜再生。

更重要的是,子宫内膜严重损伤通常是不可自然逆转的。临床上,成功修复和重塑子宫内膜的关键因素在于子宫内膜的再上皮化和血运重建,其次,抗感染和炎症控制是优化子宫内膜新生的重要环境保障。但目前仍没有同时满足以上要求的理想的临床治疗方法,手术以及药物治疗都存在一些副作用或疗效甚微。

因此,妇科亟待探索在多个层面进行子宫内膜损伤修复的治疗方法,以改善子宫内膜损伤患者的子宫内膜微环境和耐受性状态,从而提高这些患者的妊娠率。

近年来随着对间充质干细胞的深入研究,利用间充质干细胞修复受损子宫内膜成为一种新的选择。

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干细胞实现受损子宫内膜的功能性修复

随着技术的不断进步,人们将间充质干细胞附着在可降解的胶原支架材料上,结合宫腔镜技术分离宫腔粘连后,将支架材料和间充质干细胞的复合体移植到宫腔内,使间充质干细胞的覆盖子宫内膜粘连面,促进了子宫内膜血管组织的再生,术后3个月发现子宫内膜血运良好,实现了受损子宫内膜的功能性修复。

科普:揭秘干细胞修复子宫内膜损伤的机制

在子宫内膜损伤的治疗研究中,干细胞疗法得到了广泛的应用,在减少子宫内膜纤维化、修复受损子宫内膜、改善子宫内膜接受性方面取得了令人满意的效果。(注:子宫内膜接受性是指子宫具有接受并容纳活性胚胎并成功建立妊娠的能力。)

央视曾报道了用自身间充质干细胞对受损子宫内膜进行修复,从而让不能生育的妇女成功诞下健康婴儿的临床案例。

患者第一次怀孕流产后输卵管梗阻,在当地医院做试管婴儿,但胚胎未能着床。流产清宫后,子宫内膜严重受损。其宫腔四分之三的面积发生粘连,70%的面积瘢痕化。

2013年为该患者实施了宫腔分离手术,同时进行了胶原支架复合自身骨髓干细胞移植,术后复查宫腔镜,宫腔粘连消失,内膜血运良好。2014年患者再次进行了冻胚移植,成功妊娠,并最终顺利产下4.7斤的健康男婴。

该研究为促进干细胞疗法治疗子宫内膜损伤的临床转化应用提供了重要参考。

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干细胞修复子宫内膜的作用机制

基于各种动物实验模型及临床实验的研究,发现干细胞修复子宫内膜损伤主要是由于其分化能力,旁分泌活性和免疫调节作用。

1、干细胞直接分化为功能性细胞

据报道,将间充质干细胞(MSCs)或子宫内膜干细胞移植到IUA患者或雌性大鼠的子宫腔中可以促进子宫内膜再生,这可能是由于干细胞的潜在分化能力。

除了直接分化成子宫内膜细胞外,多能干细胞(PSC)还可以分化成其他细胞,如基质细胞和血管内皮细胞,它们参与子宫内膜修复。

此外,PSC除了分化成功能细胞外,还可以通过分泌细胞因子和趋化因子来调节环境B细胞、NK细胞和巨噬细胞的行为,从而在修复Refs的子宫内膜中发挥作用。

2、干细胞的旁分泌活性和免疫调节作用

干细胞外泌体于20世纪40年代被发现,是直径为30-150nm的膜囊泡,含有蛋白质,脂质,核酸和其他调节生物学功能的关键物质,其生物学功能根据分泌它们的细胞而变化。

研究表明,来自干细胞的外泌体作为旁分泌因子,可以调节受体细胞中相关基因的表达,以实现细胞和组织再生。它们通过改变信号通路、递送miRNA、释放细胞因子或改变功能蛋白来起作用。

例如,间充质干细胞及其衍生的外泌体能够显着增加CK19的表达并减少VIM,TGF-β1,TGF-β1R和Smad2的表达,从而显着增加受损子宫内膜组织中的腺体数量并减少纤维化的面积,从而恢复大鼠受损子宫内膜的功能。

这些外泌体还参与免疫系统的调节,从而调节受损组织的炎症反应以修复子宫内膜。

此外,干细胞产生的生长因子包括表皮生长因子(EGF),转化生长因子(TGF)和血小板生长因子BB(PDGF-BB)也可以发挥旁分泌活性,这可能对干细胞的行为产生协同作用和调节作用。

3、干细胞促进组织修复的其他机制

关于干细胞促进组织修复的机制的研究仍在进行中。到目前为止,已经发现了一些新的机制和靶点,如MMP-9和免疫调节。2018年,美国专家团队发现将脐带间充质干细胞结合生物支架移植到大鼠中,能够通过上调大鼠子宫瘢痕中的MMP-9促进胶原降解,进而促进妊娠率的提高。随着研究的继续,这些机制与靶点将变得越来越清晰。

综上所述,干细胞由于来源丰富、增殖率高、免疫原性低、无伦理问题等优点,在修复子宫内膜损伤方面具有巨大的潜力,目前以干细胞为中心的再生治疗或替代治疗正在不断展开,将为重度子宫内膜损伤的治疗带来新的希望。

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