作者：金晓莹，辛廖冰，张松英，浙江大学医学院附属邵逸夫医院妇产科&生殖中心

子宫内膜容受性指子宫内膜对胚胎的接受能力。在月经周期的一段特定的时间内，胚胎在子宫内膜表面完成定位、黏附、侵入，这段特殊的时期称为种植窗，通常在排卵日后的6~10d。近年来，随着辅助生殖技术的不断发展，优质胚胎移植成功率可提高到50%，然而难以得到进一步改善。深入研究子宫内膜容受性的调控机制，提高病理状态下的子宫内膜容受性，对辅助生殖治疗中提高临床妊娠率和活产率具有重要意义。已有一些研究表明，囊胚进入子宫腔内，便开始了母胎交流，宫腔内来源于母体和胚胎的胞外囊泡在时间和空间上有序的产生有助于胚胎植入过程的顺利进行；而干细胞来源的胞外囊泡治疗可改善某些病理状态下的子宫内膜容受性。因此，本文围绕胞外囊泡在子宫内膜容受性中的作用进行阐述。

1胞外囊泡概述

胞外囊泡是细胞释放出的一种双层膜结构的小体，内含多种活性成分，包括核酸、脂质、蛋白等，是细胞间信息交流的重要方式。根据胞外囊泡的产生方式和大小可分为3类：外泌体、微泡、凋亡小体。外泌体是直径50~150nm的颗粒，为起源于细胞的多泡体；微泡的直径为200~1000nm，由细胞膜脱落形成；凋亡小体的直径为800~5000nm，是细胞程序性死亡过程中，胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质形成的泡状小体，内含DNA物质及细胞器。在种植窗，子宫内膜、蜕膜、胚胎、精液、输卵管等不同组织或细胞均产生胞外囊泡，在胚胎植入过程中发挥重要作用。

2影响子宫内膜容受性的胞外囊泡

2.1    子宫内膜来源的胞外囊泡    子宫内膜上皮细胞所产生的外泌体携带miRNAs、蛋白质和线粒体成分，可被胚胎的滋养外胚层细胞摄取，其中的miRNAs通过靶向sFRP2和调节WNT信号通路促进滋养细胞发育，其中的母体线粒体DNA可调节胚胎三磷酸腺苷（ATP）的生成，从而促进人滋养外胚层细胞的黏附和侵袭；研究表明，经子宫内膜上皮来源的外泌体处理后的囊胚着床率增加。对子宫灌洗液中胞外囊泡的蛋白质组分的研究帮助我们深入理解了胚胎发育、着床和成功妊娠的关键生物学过程。胞外囊泡的蛋白质组分随着月经周期发生动态变化，而在窗口期的胞外囊泡则赋予了滋养外胚层细胞侵袭和抗氧化的特性。因此，研究子宫灌洗液中胞外囊泡所携带的蛋白质信息，为预测胚胎植入的种植窗提供了一种新的微创检测手段。

2.2    子宫内膜间质细胞来源的胞外囊泡    胚胎着床过程中，子宫内膜间质细胞发生上皮样转化。在种植窗，胚胎来源的胞外囊泡可被子宫内膜间质细胞和上皮细胞吞噬，子宫内膜间质细胞来源的胞外囊泡同样也被胚胎滋养细胞吞噬，通过SMAD2/3-N-cadherin信号通路诱导滋养细胞的侵袭。

2.3    胚胎来源的胞外囊泡    胚胎分泌含有miRNA的胞外囊泡参与细胞间信号传递，通过改变子宫内膜上皮细胞特异性转录因子的表达来对子宫内膜产生影响，调节胚胎植入过程。有趣的是，只有生长发育良好的胚胎才会引起子宫内膜上皮细胞的功能改变，退化的胚胎则不能引起子宫内膜的功能改变。最近的研究表明，可以通过评估人胚胎培养液中的胞外囊泡的浓度和大小以及gDNA含量作为衡量胚胎发育潜能的新途径。

2.4    精液来源的胞外囊泡    精液不仅是精子输送的载体，而且也是与子宫内膜相互作用以促进胚胎植入的信号媒介。研究表明，精液中的胞外囊泡通过调节组织中趋化因子的水平参与子宫内膜的免疫微环境调节 。此外，精液来源的胞外囊泡在种植窗可以促进子宫内膜间质细胞分泌催乳素以及子宫内膜间质细胞发生蜕膜化 。

2.5    输卵管来源的胞外囊泡    胚胎在输卵管中完成了早期发育，输卵管上皮细胞及其分泌的输卵管内液体构成了理想的胚胎发育微环境。输卵管来源的胞外囊泡在母胎交流中发挥着重要作用，这些胞外囊泡中的miRNA被胚胎摄取后诱导胚胎某些特定基因的表达，减少胚胎细胞凋亡，提高胚胎生存能力，这些均有助于成功妊娠。体外研究表明，经输卵管上皮细胞来源的外泌体处理后的胚胎表达更多的丙酮酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶，这些成分是胚胎发育过程中能量代谢调节的关键分子。褪黑素同样被证实存在于输卵管液和输卵管来源的胞外囊泡中，可通过调节活性氧和DNA甲基化水平促进胚胎发育。

3外源性间充质干细胞胞外囊泡改善子宫内膜容受性的研究

良好的子宫内膜状态是成功妊娠的关键，约2/3的胚胎植入失败或妊娠丢失与子宫内膜因素相关。母胎界面的异常不仅影响着胚胎着床，而且还会影响胚胎发育和胎盘的形成，造成妊娠丢失、胎盘植入性疾病、妊娠期高血压疾病等。卵巢功能的异常、子宫内膜的纤维化和破坏、子宫内膜的慢性炎性环境均从不同角度影响着子宫内膜容受性。

近年来，间充质干细胞在再生医学领域发挥的治疗效果获得了广泛的关注；然而，干细胞疗法存在一些局限性，比如：干细胞的免疫源性、干细胞在移植部位的低潴留率、致瘤性等，这些局限性限制了外源性间充质干细胞的临床应用。而间充质干细胞胞外囊泡作为一种代替活细胞移植的无细胞治疗策略，由于其具有相对更高的生物稳定性和易渗透入组织的特点，具备良好的应用前景。近年来的研究表明，间充质干细胞胞外囊泡对宫腔粘连、早发性卵巢功能不全、多囊卵巢综合征等疾病有治疗效果，可提高子宫内膜容受性。

3.1    宫腔粘连    宫腔粘连是继发于严重子宫内膜损伤后的病理性修复，是引起不孕、反复流产和反复种植失败的最常见因素之一，并容易导致前置胎盘和胎盘植入性疾病等高危妊娠。严重的子宫内膜损伤容易导致中重度宫腔粘连，极易引起育龄期妇女不孕。目前临床上常用的宫腔粘连治疗方法包括宫腔镜下宫腔粘连分离术（TCRA）、术后放置宫内屏障装置和雌激素治疗等。然而，中重度宫腔粘连患者经上述治疗后粘连复发率高（33.3%~45.7%），生育率低（23.7%~27.7%）。因此，如何减轻子宫内膜纤维化、实现受损子宫内膜的修复再生与生育力重建是中重度宫腔粘连患者临床治疗的难题。国内外已有多项研究证实了不同来源的间充质干细胞胞外囊泡治疗宫腔粘连的有效性。

3.1.1    骨髓间充质干细胞胞外囊泡    来源于骨髓间充质干细胞的胞外囊泡可减轻子宫内膜纤维化，促进子宫内膜腺体数量增加。子宫内膜的上皮细胞标志物细胞角蛋白19（CK19）表达增加，间质细胞标志波形蛋白表达减少，同时，转化生长因子（TGF）-β1/Smad2的表达减少，说明胞外囊泡通过抑制TGF-β1/Smad2信号通路逆转子宫内膜的上皮间质转化发挥效应。

3.1.2    脐带间充质干细胞胞外囊泡    有研究表明，宫腔内灌注脐带间充质干细胞来源的胞外囊泡可促进子宫内膜血管标志物CD31和血管内皮生长因子受体1的表达。人类子宫呈倒梨形，直接宫腔内灌注干细胞胞外囊泡可能导致药物流失。因此，基于组织工程手段构建含干细胞胞外囊泡的子宫内膜再生材料获得了广泛关注。胶原是细胞外基质的天然组成成分，笔者所在的研究团队将脐带间充质干细胞外泌体与胶原材料结合构建了一种子宫内膜再生材料，其中的胶原作为细胞外基质的组成成分，可以促进外泌体在材料内的高效负载，并可使外泌体持续缓慢释放发挥效应，其中的外泌体释放入宫腔内后可调控巨噬细胞从炎症型向修复型转变，构建组织再生的免疫微环境促进子宫内膜修复，恢复子宫内膜创伤模型大鼠的生育力。

研究表明，干细胞在动物体内移植后短期内发生了大量凋亡，而干细胞凋亡是其发挥疗效所必需的过程。间充质干细胞凋亡后分泌的凋亡小体或细胞因子是子宫内膜修复再生的关键物质，包含多种功能生物分子。转录组测序分析显示，凋亡小体内富集了多种差异表达的非编码RNA；根据GO数据库分析显示，多种差异表达非编码RNA功能与线粒体的生物合成及能量代谢有关；KEGG分析也表明这些差异表达基因的功能与“氧化磷酸化”通路密切相关。体外研究表明，凋亡小体不同程度地促进了子宫内膜间质细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞等影响子宫内膜修复关键细胞的线粒体氧化磷酸化，导致细胞生物学功能改变：子宫内膜间质细胞增殖，细胞迁移能量增强，细胞外基质蛋白生成减少；巨噬细胞向修复型转变，促炎因子生成减少，而抗炎促修复因子生成增加；血管内皮细胞的增殖和迁移均增强。动物实验证实了含有干细胞凋亡小体的子宫内膜再生材料可以调节巨噬细胞免疫，促进子宫内膜局部的细胞增殖和血管生成，在小鼠的子宫内膜损伤模型和大鼠的宫腔粘连模型中均促进了子宫内膜修复和子宫内膜容受性相关分子标志的表达，提高了妊娠率。相较于外泌体的生成过程，目前研究者对细胞凋亡的机制理解更为深入，凋亡干细胞将自身的有效成分通过细胞膜包裹大量释放，这意味着凋亡小体可高效携带负载干细胞的有效成分，有助于建立可控而高效的凋亡小体生产流程。

3.1.3    脂肪干细胞胞外囊泡    Lin等则构建了一种含有脂肪干细胞外泌体的可注射水凝胶递送体系，该水凝胶宫腔内注射可促进血管增生，降低纤维化，抗感染，提高子宫内膜容受性相关指标（白血病抑制因子、整合素β3、胰岛素样生长因子）和血管内皮生长因子的表达。

3.2    早发性卵巢功能不全    早发性卵巢功能不全是指女性在40岁以前出现的卵巢功能低下，主要表现为月经异常、性激素水平失调与卵巢储备功能降低，不但表现为卵巢体积减小、卵泡发育受阻、卵泡闭锁，还可伴有子宫内膜变薄，腺体数量减少，子宫内膜容受性降低，最终导致胚胎着床失败。而不同来源的间充质

干细胞胞外囊泡均表现出了不同程度改善早发性卵巢功能不全的效应。

3.2.1    脐带间充质干细胞胞外囊泡    脐带间充质干细胞胞外囊泡可以通过促进血管生成和降低氧化应激改善早发性卵巢功能不全，提高小鼠生育力。研究发现，胞外囊泡可以使早发性卵巢功能不全小鼠卵巢组织内蛋白激酶B（AKT）、磷酸化蛋白激酶B（P-AKT）、血管内皮生长因子和胰岛素样生长因子水平升高，这意味着脐带间充质干细胞来源的胞外囊泡可能激活PI3K/AKT信号通路进而诱导卵巢血管生成。

3.2.2    人羊膜间充质干细胞胞外囊泡    人羊膜间充质干细胞胞外囊泡可以通过促进血管生成和降低氧化应激来改善早发性卵巢功能不全。羊膜间充质干细胞胞外囊泡内含有丰富的miRNA-10a，在化疗损伤的早发性卵巢功能不全小鼠模型中可延缓颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁。

3.2.3    骨髓间充质干细胞胞外囊泡    骨髓间充质干细胞来源的胞外囊泡通过降低丙二醛、增加超氧化物歧化酶1和过氧化氢酶表达来保护颗粒细胞免受过氧化物的毒性作用。另有研究发现，骨髓间充质干细胞来源的胞外囊泡具有保护颗粒细胞的线粒体功能，促使受损的线粒体膜电位或ATP水平恢复。

3.3    多囊卵巢综合征    多囊卵巢综合征是育龄妇女最常见的内分泌紊乱疾病，以高雄激素血症、排卵障碍、多囊卵巢形态、肥胖、胰岛素抵抗为特征，患病率占育龄妇女的5%~20%，占不排卵妇女的75%~80%。多囊卵巢综合征患者体内复杂的内分泌和代谢环境异常导致子宫内膜发育障碍，造成子宫内膜容受性的缺陷。高雄激素启动窦卵泡生长，促使黄体生成素产生，而黄体生成素抑制优势卵泡选择，从而影响排卵。无排卵性不孕是多囊卵巢综合征女性面临的主要挑战。

最近，有研究发现，体外使用异种的卵泡液和颗粒细胞培养上清液处理多囊卵巢综合征患者的未成熟卵母细胞，可以提高多囊卵巢综合征患者卵母细胞的成熟率、受精率和囊胚形成率。脂肪来源干细胞胞外囊泡可抑制多囊卵巢综合征患者卵丘细胞的凋亡并促进卵丘细胞增殖，深入研究其作用机制发现，其与干细胞外泌体中miR-323-3p的作用有关。

总之，深入研究种植窗口期母胎来源的胞外囊泡的生理功能和子宫内膜容受性的调控机制将有助于提高妊娠率。目前，间充质干细胞来源胞外囊泡在治疗宫腔粘连、早发性卵巢功能不全方面具有广阔的应用前景，在改善多囊卵巢综合征患者胚胎质量方面也初见成效，但相关研究多为动物实验结果或短期实验的结果，其对于人类的作用尚待进一步研究；同时，在临床研究前需要对胞外囊泡的安全性进行进一步评估。

参考文献略。

来源：金晓莹，辛廖冰，张松英.胞外囊泡对改善子宫内膜容受性的作用与研究现状［J］.中国实用妇科与产科杂志，2022,38(9)：895-899.