子宫内膜容受性诊断标准的研究现状

 【摘要】胚胎植入是妊娠成功的关键因素之一，近年来随着促排卵药物的应用及辅助生殖技术的提高，给不孕患者带来了新的希望，不过拥有高质量的胚胎，种植成功率却未见明显的提高是目前生殖医学届亟待解决的问题。为此了解子宫内膜容受性机制、影响因素、寻找诊断性标记物确立临床诊断标准显得尤为重要。本综述从组织学形态，生物活性物质，细胞超微形态改变，基因及基因芯片技术等几方面共同总结了子宫内膜容受性目前的研究现状。

【关键词】子宫内膜容受性   临床诊断   标记物

   自1978年首例试管婴儿问世以来，辅助生殖技术日新月异，超排卵技术广泛应用提高了受精率，但是胚胎的成功着床不仅需要优质的受精卵，还需要子宫内膜的高度同步发育，在此过程中子宫内环境会发生一系列复杂的变化，为受精卵的着床做好充分的准备【1】。在辅助生殖技术发展的同时如何更好的改善子宫内膜容受性，从而提高受精卵的着床率，成为国内外学者研究的热点。目前对子宫内膜容受性具有诊断潜力的标记物大量涌现，现对子宫内膜容受性具有诊断潜力的标记物或检测手段做一总结研究。

   1.超声下子宫内膜厚度

子宫内膜在卵巢分泌激素的调节下，厚度发生周期性的变化，在一定程度上能反映内膜的功能状态。Dikey【2】等，根据hCG注射日的子宫内膜形态，将其分为三型：A型即三线性，外层与中央为强回声区，外层与宫腔中间为低回声区或暗区；B型为中部孤立强回声，宫腔中线回声不明显；C型为均质强回声，无宫腔中线回声。Gonen等【3】对需要体外受精-胚胎移植的患者的子宫内膜形态与着床的关系进行研究发现：A、B型的子宫内膜较C型妊娠率明显升高；Yuval等【4】认为内膜厚度大于7mm是受精着床所必须的；Singh等【5】研究表明在体外受精或单精子注射助孕的人群中，当内膜厚度小于7mm即非三线型内膜结构时，胚胎应冷冻保存暂缓移植，因为研究认为当内膜厚度过低时不利于受精卵的着床；Dechaud等【6】研究发现，评估子宫内膜容受性的有效指标是内膜类型、内膜厚度及舒张末期血流；但也有学者认为子宫内膜形态与成功着床无明显的相关性【7】。目前认为当子宫内膜厚在10-14mm，形态为三线型时，对胚胎接受能力强，着床成功率高，可作为临床子宫内膜容受性诊断的很有价值的参考。

   2.电镜下观察子宫内膜表面胞饮突的变化

胞饮突是子宫内膜上皮细胞顶质膜形成的胞质外突起，因其具有胞饮和胞吞作用而得名，受卵巢激素的影响，发生周期性的变化，它的出现与子宫内膜的种植窗一致，是目前最有价值的评价子宫内膜容受性的形态学标志之一。胞饮突的作用机制目前尚不明确，可能通过以下几个途径发挥作用: ①胞饮突通过介导内膜上皮细胞对宫腔内液体及大分子物质的胞饮和胞吞，缩小宫腔内体积，利于胚泡与内膜的接触和确定胚泡植入的位置【13】。②胞饮突形成后内膜上皮间松软，利于胚泡的黏附和穿入。③直接参与了胚泡与内膜的黏附【14】。④可能由于细胞极性的降低促成了胞饮突的形成，然而对于子宫内膜容受性的诱导细胞极性的降低是必须的。由于胞饮突的出现与种植窗高度的同步，以其准确、直观和方便的优点指导辅助生殖技术的发展【11】，并且胞饮突还常作为其他标记物表达时序的参照物，因此胞饮突可作为评价子宫内膜容受性可靠的临床指标之一。D is等【8】认为种植窗出现在月经周期的第20-22天，Nardo等【9】认为种植窗出现在排卵后6-8d，这与胞饮突出现的时间同步;Nikas等【10-11】认为胞饮突是子宫内膜容受性的形态学标志，根据观察胞饮突出现及持续的时间和其形态特征，可以精确的确定种植窗起始和结束时间，从而辅助性判断子宫内膜容受性；临床发现胞饮突缺乏的患者，在进行IVF-ET时很容易发生着床失败，胞饮突越丰富妊娠成功率越高【12】；因此，胞饮突自然就成为判别子宫内膜容受性的超微结构标记。

3.生物活性分子

   3.1白血病抑制因子（LIF）。

    LIF是IL-6家族成员，是影响子宫内膜容受性最关键的因子之一【15】,主要影响子宫内膜对囊胚的接受能力。1994年Stewart等【16】首次证实了LIF在胚胎植入过程中的重要性，该研究表明LIF缺乏时胚胎移植成功率较补充LIF后明显下降。在对妊娠妇女的子宫内膜活检时发现LIF mRNA的表达在月经周期的18-28d，高峰期是20d，妊娠妇女子宫内膜的LIF的表达是不孕妇女的2倍，在不明原因的不孕患者中LIF的分泌从增生期到分泌期逐渐减少。Aghajanova等【17】对原因不明的不孕患者的研究表明，其子宫内膜LIF的表达也有明显降低。Song等【18】的研究发现LIF可调节胚胎着床所必需的限速酶，LIF基因缺失时该酶缺失或表达紊乱，从而导致着床失败；体外胚胎培养的实验发现，培养液中加入LIF可促进胚胎的发育、滋养细胞的增殖和内细胞团的生长，从而提高胚胎存活率【19】。甚至Novotný等【20】研究认为不明原因不孕患者和子宫内膜异位症患者的LIF基因发生突变，导致了胚胎着床的失败。因此,LIF在判别子宫内膜容受性上具有很高价值，值得临床参考。

   3.2 整合素β3。

整合素β3是介导细胞与细胞之间，细胞与外基质之间的黏附以及信号转导的跨膜糖蛋白，存在于子宫内膜腔上皮及腺上皮细胞的细胞膜和细胞质中，可介导胚胎与子宫内膜的双向识别、粘附及植入，是胚胎的植入的关键因子之一，在整个月经周期的表达具有时间和空间的特异性，调节子宫内膜结构和黏附能力，并促进子宫内膜对胚泡的接受能力，在胚泡植入的前期，整合素表达开始升高，植入窗期达到最高峰，与胞饮突的出现相吻合，在此过程中整合素对胚泡的分裂和分化及与子宫内膜表面的黏附起到重要作用【21】。Lessey等【22-23】发现整合素β3表达于分泌中期至妊娠期子宫内膜腺上皮上。Gonzalez等【24】用流式细胞仪发现，整合素β3在排卵后开始升高，分泌中期达到高峰。Dou等【25】研究发现，整合素β3出现在月经周期的第19天后的子宫腺上皮和子宫内膜上皮上，基本上与胞饮突的出现一致。另有研究证实，不孕妇女的整合素β3蛋白在种植窗期无表达或低表达【26】。高娟等【27】研究发现超排卵过程中运用促性腺激素释放激素类似物使植入窗其整合素表达降低，导致子宫内膜容受性降低。因此，整合素β3可作为评定子宫内膜容受性好坏的一项很有价值指标，是未来的临床诊断指标中不可忽略的一项。

3.3溶血磷脂酸受体-3（LPAR3）及环氧和酶2（cox-2）

  溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）即脂酰甘油磷酸，是Mills在卵巢癌腹水中发现的一种新的生长因子，存在机体的多种体液中，如血清，眼防水，精浆等。LPA头端有磷酸基与甘油骨架构成【28】，在人类血清中LPA水平从妊娠初期开始升高一直持续到妊娠结束【29】，由此可推测其受体也会出现相应的变化。LPA的受体（Lysophosphatidic acid receptor，LAPR）有四种，LAPR1和LAPR2主要参与小鼠神经系统的发育及颅面骨的形成，在机体内广泛存在；LPAR3主要存在于卵巢、心脏、睾丸、前列腺等组织中，与雌性生殖系统有关， 但目前国内外关于LPAR3与子宫内膜容受性之间关系的研究甚少。近年来随着基因敲除技术的应用，使获得多种基因缺陷的小鼠动物模型成为可能，由此揭示LPARs的多种功能，同时利于对胚胎植入、分化与发育的研究【30】。有研究发现，存在LPAR3基因缺陷的雌性小鼠,表现为胚胎种植的延迟，分布空间的异常【31】。此外还有子宫内膜环氧和酶-2（cox-2），前列腺素E2、前列腺素I2表达的降低。cox-2是合成前列腺素的限速酶，在机体的多数组织及生理状态下是不表达的，只有在某些炎症或组织癌变时呈现高表达状态。cox-2是否对子宫内膜容受性有影响目前还不是很明确，对于LPAR3基因缺陷小鼠补充外源性的前列腺素E2和前列腺素I2类似物，可有效的改善该基因缺失引起的胚胎种植延迟，由此提示LPA可能是通过LPAR3—cox-2—PGS途径调节胚胎的种植，并且cox-2可能在胚胎的植入过程中起到举足轻重的作用。Atarzyna等【32】通过手术将猪的子宫分成两部分，一部分允许胚胎正常进入发育，一部分禁止胚胎进入，结果发现：有胚胎生长的子宫体内膜LPAR3mRNA水平显著高于无胚胎植入的子宫。目前合成的LPAR3滑雪药物FTY720【33】已应用到辅助生殖领域，来干预种植时间，由此可见LPAR3和cox-2在对预测胚胎种植潜能及了解子宫内膜容受性有重要意义和广阔的前景。

   已发现的影响子宫内膜容受性的生物活性分子还有很多，如：表皮生长因子（EGF）、血管内皮生长因子（vEGF）、S100A11等，此处不一一列举。随着科技的发展新的影响子宫内膜容受性的活性物质还会不断被发现，它们通过自身水平的降低或升高，之间协同或拮抗，或对相应的受体的上调或下调共同完成胚泡植入期的子宫内膜的形态、组织结构等一系列复杂的变化，完成胚泡与子宫内膜间对话。

4. 同源框基因（HOX）

  HOX属于多基因家族的转录调节基因，是1984年McGinnis【34】和Scott【35】等在果蝇体内发现的一类与果蝇体节突变有关的基因，此基因通过和DNA结合激活或抑制目的基因从而发挥相应的作用。HOXA10是同源框转录基因的AbdB成员之一，在细胞增值和胚胎着床方面起重要作用。研究发现黄体中期的HOXA10呈高表达，特异性表达于子宫内膜腔上皮细和基质细胞中【36】，而且随着月经周期的变化出现周期性，在植入窗期表达明显升高，与血液中的孕酮值升高一致【37】。Taylar【38】等研究发现在小鼠的胚胎发育过程中的苗勒管和成熟的子宫内膜中均有HOXA10基因的表达。Yao MW【39】等研究发现，HOXA10基因缺乏的雌鼠有严重的不孕症和反复流产的症状。还有研究表明，当转染一个持续性表达的HOXA10的质粒到小鼠的子宫内时，可以提高移植胚胎的着床率【40】。HOXA10影响子宫内膜容受性的作用机制尚不明确，目前认为主要有：①.HOXA10通过与调控原件结合抑制EMX2的表达，EMX2的低表达可引起胚胎肾脏畸形或因肾脏发育问题而出现胎死宫内;②.HOXA10可对整合素进行直接调节从而间接参与胚泡与子宫内膜的黏附反映; 整合素β3是第一个得到证实的由HOXA-10基因直接调控的子宫内膜容受性相关性分子，进而从分子水平上证实了HOXA10基因参与胚胎着床的机制【41】。③.HOXA10与其他转录因子相互作用，共同调节其下游基因胰岛素生长因子结合蛋白-1（IGFBP1）的表达,IGFBP1在母胎界面通过旁分泌形式与胚胎的滋养层细胞分泌的IGF-Ⅱ相互作用，调节滋养层细胞在适度范围内的侵蚀能力，即能使胚胎顺利着床，又不至于侵蚀过度而产生滋养细胞病【42】。由此可见，对HOXA10基因的深入研究，可以从基因水平上评判子宫内膜的容受性，并在基因水平上给予相应的治疗。

5.子宫内膜容受性芯片

随着生物学技术的发展和人类基因组计划的完成，基因芯片技术已在妇科肿瘤的早期检测方面发挥重要的意义，由此把基因芯片技术应用到子宫内膜容受性的临床诊断不再是空想。子宫内膜容受性芯片是依据人类子宫内膜容受性转录组学标记基因而制定的芯片，了解样本中基因的表达状况，发现一些已知或未知的相关基因的相互作用，筛选出调控基因，从而评估子宫内膜容受性，应用于临床诊断。Carson DD等【43】和Anne Riesewijk等【44】利用基因芯片技术检测了正常生育力的妇女黄体早期与黄体中期的子宫内膜基因的表达的差异。基因芯片技术在临床上的主要贡献在于其能够客观诊断移植窗口期，从而产生了“个体化移植”这一新的理念【45】；该方法具有快速、高效、高通量等优点，相对常规组织学检查具有明显的优势和广阔的应用前景【46】，打破了以往评估子宫内膜容受性只寻找蛋白标记物的思想。

胚胎植入是一个极为复杂的过程，受到激素，粘附分子，细胞因子及生长因子等生物活性物质的调外，还要受到机体免疫系统、交感和副交感神经的直接或间接调节【47】。随着科技的发展，子宫内膜容受性相关标记物不断被发现，对胚胎植入过程的认识从蛋白到基因也不断深入。我们应进行综合性考虑，使具有诊断意义的临床指标不局限于某一种标记物或某一种检测手段，在寻找子宫内膜容受性临床诊断指标的同时，也为治疗不孕症、改善子宫内膜容受性带来新的途径，提高胚胎种植成功率。

【参考文献】

【1】Salamonsen LA,Edgell T,Rombauts LJ,et al.Proteomics of the human endometrium and uterine fluid:a pathway to biomarker discovery[J].Fertil Steril,2013,99,1086-1092.

【2】 Dickey RP, Olar TT, Taylar SN, et al.Relationship of Endometrial thickness and Pattemt to fencundity in ovulation..Induction cycles:Effect of clomiphene citrate and with Hnman menopausal gonadotropion.Fertilsteril ,1993 ,59:756-760

【3】Gonen Y，Casper RF,Prediction of implantation by the sonographic appearance of the endometrium during controlled ovarian stimulation for in vitro fertilization （IVF）[J].J In Vitro Fert Embryo Transf,1990,7(3):146-152.

【4】Yuval Y,Lipitz S,Dor J,et al.The relationships between endometrial thickness,and blood flow and pregnancy rates in invitro fertilization[J].Hum Reprod,1999,14(4):1067-1071.

【5】Singh N,Bahadur A，Mittal S,et al.Predictive value of endometrial thickness,pattern and sud-endometrial blood flows on the day of hCG by 2D doppler in in-vitro fertilization cycles:A prospective clinical study from a tertiary care unit.J Hum Reprod Sci.2011 Jan;29-33.

【6】Dechaud H,Bessueille E,Bousquet PJ,et al.Optimal timing of ltrasonographic and Doppler evaluation of uterine receptivity to implantation [J].Reprod Biomed Online,2008,16(3):368-375.

【7】Ng EH,Chan CC,Tang OS,et al.The role of endometrial and subendometrial blood flows measured by three-dimensional power Doppler ultrasound in the prediction of pregnancy during IVF treatment [J].Hum Reprod,2006,21(1):164-170.

【8】D is MC and Rozenwaks Z.Preparation of the endometrium for egg donation. J Assist Reprod Genet ,1993,10:457-459.

【9】Nardo L G,Sabtini;RaiR,etal.Pinopode expression.daring human implantation.EurJobstet Gynecol Reprod Biol,2002,101(2):104-108.

【10】Nikas G,Drakakis P,Loutradis D,et al.Uterine pinopodes as markers of the ‘nidation window’ in cycling women receiving exogenous oestradiol and progesterone[J].Hum Reprod,1995,10(5):1208-1213.

【11】Nikas G,Endomtrial receptivity:changes in cell-surface morphology[J].Semin Reprod Med,2000,18(3):229-235.

【12】Bentin-Ley U,Siogren A,Nilsson L,et al.Presence of uterine pinopodes at the embryo-endometrial interface during human implantation in vitro.Human Reprod,1999,14,(2):515-520.

【13】St reus-Evers A,Masironil B,Landgren BM,et al.Immunohistochemical localization of glutaredoxin and thioredoxin in human endometrium:a possible association with pinopodes.Mol Hum Reprod,2002,8(6):546-551.

【14】Beier HM,Beier-Hellwing K.Molecular and celluar aspects of endometrial receptivity .Human Reprod Update,1998,4(5):448-458.  

【15】Hilton DJ.LIF:lots of interesting function[J].Trends Biochem Sci,1992,17:72-76.

【16】Stewart CL.The role of leukemia inhibitory factor（LIF）and other cytokines in regulating implantation in mammals [J].Ann NY Acard Sci，1994,734:157-165.

【17】 Aghajanova L, Altäe S, Bjurresten K, et al. Disturbances in the endometrium among women with unexplained infertility [J]. Fertil Steril, 2009, 91(6): 2602-2610.

【18】Song H, Lim H, Das SK, et al. Dysregulation of EGF family of growgh factors and COX-2 inthe uterus during the preattachment and attachment reactions of the blastocyst with the luminal epithelium correlates with implantation failure in LIF-deficirent mice [J]. Mol endocrinol, 2000, 14(8): 1147-1161.

【19】 潘一红，高文学，冯云.细胞因子和胚胎在子宫内膜容受性中的作用[J].中国妇幼保健，2011，,26(8):1265-1267.

【20】 Novotný Z,Krízan J,Síma R,et al.Leukaemia inhibitory factor(LIF)gene mutations in  women diagnosed with unexplained infertility and endometriosis h e a negative inplact on the IVF outcome.A pilot study[J].Folia Biol(Praha),2009, 55(3):92-97.

【21】Guzeloglu-Kayislio，Basar M,Arici A，Basic aspects of implantation [J/OL].Reprod Biomed Online,2007,15:728-739.

【22】Lessey BA,Castelbaum AJ,et al.Further characterization of endometrial integrins during the menstrual cycle and in pregnancy.Fertil Steril,1994,62(3):497-506.

【23】Lessey BA,Two pathways of progesterone action in the human endomtrium:implications for implantation and contraception. Steroids,2003,68(10-13):809-815.

【24】Gronzalez RR,Palomino A,et al.A quantitative evaluation of alpha4,alphaV and beta3 endomtrial integrins of fertile and unexplained infertile women during the menstrual cycle .A flow cytometric appraisal .Hum Reprod,1999,14(10):2485-2492.

【25】Dou Q,Williams RS,Chegini N,Expression of integin messenger ribonucleic acid in human endomtrium:a quantitative reverse transcription polymerase chain reaction study.Fertil Steril,1999,71(2):347-353.

【26】Boroujerdnia M G,Nikbakht R.Beta3 integrin expression within uterine endomtrium and its relationship with unexplained infertility[J].Pak J Biol Sci,2008,11(21):2495-2499.

【27】高娟，章汉旺. GnRHa超排卵对小鼠着床期子宫内膜厚度及整合素αν、β1表达的影响[J].现代妇产科进展，2005,14（2）：135-137。

【28】Santos WL, RossiJA,Boggs SD,et al.The molecular pharmacology of lysophosphatide signaling. Ann NY Acad sci ,2000,905:232-241.

【29】Tokumura A,Kanaya Y,Miyake M,et al.Increased production of bioactive lysophosphatidic acid by serum lysophospholipase D in hunman pregnancy .Biol Repond,2002,67:1386-1392.

【30】Yang AH,Ishii I,Chun J.In vivo roles of lysophospholipid receptors revealed by gene targeting studies in mice. Biochim Biophys Acta,2002,1582:197-203.

【31】Ye X,Hama K,Contos J,et al.LPA3-mediated lysophosphatidic acid signaling in embryo implantation and spacing .Nature ,2005,435:104-108.

【32】Atarzyna Kaminska, Marta Wasielak ,Iwona Bogacka et al.Quantitative expression of lysophosphatidic acid receptor 3 gene in porcine endometrium during the periimplantation period and estrous cycle .Prostaglandins and other lipid mediators ,2008,85:26-32.

【33】Gabardis S,Cerio J,Future immunosuppressive agents in solid-organ transplantation .Prog Transplant ,2004,14:148-156

【34】McGmnis W,Garber RL,Wirz J，et al,A homologous protein-coding sequence in Drosophia homeotic genes and its conservation in other metazoans.Cell.1984;37:403-412.

【35】Scott MP and Weiner AJ.Structural relationships among genes that control development:sequence homology between the antenapedia,ultrabithorax and fushi tarazu loci of Drosophila.Proc.Natl.Acad.Sci.USA1984;81:4115-4122.

【36】Wei Q，St Clair JB ,Fu T，et al.Reduced expression of biomarkers associated with the implantation window in women with endometriosis.Fetril Steril,2009,91：1686-1691.

【37】Kim JJ，Fazleabas AT,Uterine receptivity and implantation：The regulation and action of insulin-like growth factor binding protein-1（IGFB1），HOXA10 and forkhead transcription factor-1（FOXO-1）in the baboon endometrium.Reprod Biod Endocrinol,2004,2:34-40.

【38】Tayor HS,Arici A,Olive D,et al.HOXA10 is response to sex steroids at the time of implantation in the human endometrium [J]Clin Invest.1998.10(7);1379-1384.

【39】Yao MW,Lirn H,Schust DJ,Gnen expression profiling reveals progesterone-mediated cell cycle and immunoregulatory roles of Hoxa-10 in the preimplantation uterus.Mol Endocrinol.2003 Apr；17（4）：610-627.

【40】Bagot CN,Troy PJ,Tayor HS.Alteration of maternal HOXA10 expression by in vivo gene transfection affects implantation [J].Gene Ther 2000,7:1378-1384.

【41】Taylor HS．Bagot CN&Kliman HJ．Matemal Hoxal0 is required for pinopod formation in the development of mouse uterine receptivity to embryo implantation．[J]．Dev Dyn，2001，222(3)：538—44．

【42】Irwun JC，Suen LF, Faessen GH,et al. Insulin-like growth factor（IGF）-Ⅱ inhibition of endometrial stromal cell tissue inhibitor of metalloproteinase-3 and IGF-binding protein-1 suggests paracrine interactions at the decidua：trophoblast interface during human implantation.J Clin Endocrinol Metab,2001,86,2060-2064.

【43】Carson DD,Lagow E,Thathiah A,et al.Changes in gene expression during the early to mid-luteal (receptive phase) transition in human endometrium detected by high-density microarray screening.Mol Hum Reprod,2002,Sep;8(9):871-879.

【44】Riesewilik A,Martin J,Van Os R,et al.Gene expression profiling of human endometrial receptivityon days LH+2 versus LH+7 by microarray technology Mol Hum Reprod.2003 May;9(5):253-64.

【45】徐慧颖，李娜，张云山.胚胎植入-子宫内膜容受性是关键.生殖医学杂志.2014,23（3）：198-202.

【46】Diaz-Gimeno P,Horcajadas JA,Marinez-Conejero JA，et al.A genomic diagnostic tool for human endometrial receptivity based on the transcriptomic signature [J].Fertil Steril，2011,95:50-60.

【47】张学红，王丽艳. 胚胎植入与内膜准备的机体调节机制，生殖医学杂志，2014,23（3）：187-190.