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王雯 主治医师
安阳市妇幼保健院 妇产科

子宫内膜异位症不孕与盆腔内环境及表观遗传学的关系


子宫内膜异位症不孕与盆腔内环境及表观遗传学的关系王水英1,黄荷凤2作者单位: 1. 杭州师范大学临床医学院,浙江 杭州 310036; 2.
浙江大学医学院附属妇产科医院,浙江 杭州 310006
通讯作者: 黄荷凤,电子信箱: hhf@ zju. edu. cn
摘要:
子宫内膜异位症( 内异症) 是一种妇科常见病,不孕是其主要临床表现之一。内异症不孕是多因素共同作用的结果。目前认为,内异症不孕的发生与盆腔内环境的改变密切相关,腹腔液中的多种细胞因子和自由基可能参与其中。另外,异常的表观遗传调控可能与内异症不孕的发生有关。安阳市妇幼保健院妇产科王雯
关键词:
子宫内膜异位症; 不孕; 盆腔内环境; 表观遗传学
中图分类号: R711. 71 文献标志码: C
Abstract: Endometriosis is a common gynecologicaldisease of reproductive age women andinfertility isone of its clinical manifestations. It has shown thatinfertility in endometriosis ismultifactorial and couldbe associated with altered pelvic environment. Sever-al kinds of cytokines and free radicals in peritonealfluid are involved in this process. In addition,aber-
rant epigenetic may be related to the endometriosis-associated infertility.
Keywords: endometriosis; infertility; pelvic environ-ment; epigenetic
子宫内膜异位症( 内异症) 是一种妇科常见病,内异症
是导致育龄妇女不孕的主要因素[1]。正常妊娠的维持经
历排卵、受精、受精卵的输送及胚胎发育与着床等多个步
骤,其中任一环节出现异常都可能导致妊娠失败。
1 内异症不孕与盆腔内环境
内异症是一个炎症性和自身免疫性疾病。异位的子宫
内膜绝大多数位于盆腔内,改变了盆腔的内环境,主要表现
为腹腔液体的量明显增多,而且包含的成分也发生了明显
的变化,其中巨噬细胞、细胞因子、炎症介质及其他活性物
质的含量明显增加。子宫经输卵管伞端与盆腔相通,腹腔
液可经伞端进入输卵管和子宫,而卵巢与腹腔液直接接触,
腹腔液在自然妊娠过程中发挥重要作用。因此,腹腔液体
量或性状的改变将直接影响生殖器官的生理功能。目前认
为,内异症不孕的发生与盆腔内环境的改变密切相关。
1. 1 胚胎毒性 许多学者通过小鼠胚胎体外培养实验来
观察腹腔液对胚胎形成及发育的影响。在培养基中加入内
异症患者腹腔液后,胚胎的囊胚形成率明显下降,而囊胚凋
亡率明显上升[2],证实了内异症腹腔液具有胚胎毒性作
用。腹腔液中的细胞因子、自由基等可能在其中发挥重要
的作用。内异症腹腔液中巨噬细胞数量增多且已高度活化,被
激活的巨噬细胞合成多种细胞因子,包括白介素( IL) -1、
IL-6、IL-8、IL-10 和肿瘤坏死因子( TNF) -α 等。单核细胞趋
化蛋白-1( MCP-1) 具有促进单核细胞进入腹腔演变为巨噬
细胞,并促进巨噬细胞合成更多的细胞因子等作用。内异
症不孕患者腹腔液中 MCP-1 的表达明显高于输卵管性和其他不孕患者
[3]。因此,内异症腹腔液中各种细胞因子水
平明显高于正常女性,这些含量增加的细胞因子通过刺激
T、B 淋巴细胞增殖、活化,介导免疫和炎症反应,从而干扰
生殖过程的多个环节。Gomez( 2002 年) 提出内异症患者腹
腔液的胚胎毒性增加可能与细胞因子和巨噬细胞的数量有
关。体外实验发现,在胚胎培养基中加入 IL-1、IL-6 或
TNF-α 后,胚胎发育受限,囊胚形成率明显低于对照组,这
证明腹腔液中高浓度的 IL-1、IL-6 和 TNF-α 对胚胎具有毒
性作用。触珠蛋白( haptoglobin,HP) 是一种急性期蛋白,能
刺激巨噬细胞增加炎症因子如 IL-6 的分泌。内异症患者
腹腔液中 HPβ 亚型的高表达[4],可通过促进巨噬细胞分泌
大量 IL-6 而增加腹腔液的胚胎毒性作用。2005 年发现 IL-
17 在Ⅰ ~ Ⅱ期内异症腹腔液中的水平明显高于Ⅲ ~ Ⅳ期,
且在内异症不孕患者腹腔液中的浓度显著升高。IL-17 主
要由 CD4+的 Th17 细胞产生,能诱导细胞因子 IL-1、IL-6、
IL-8 的分泌。内异症腹腔液中高水平表达的 IL-17 可能通
过诱导其他细胞因子的增加而发挥作用。最近,有研究报
道,内异症不孕患者腹腔液中 IL-23 的表达明显高于对照
组[5]。已经证实 IL-23 是 Th17 细胞存活、增殖的重要因
子。推测内异症腹腔液中增多的 IL-23 通过促使 Th17 细
胞的分化,产生更多的 IL-17 而发挥作用。总之,内异症腹
腔液中各种高水平表达的细胞因子通过直接或间接的方式
参与了胚胎毒性作用。
多项研究报道,内异症不孕患者腹腔液和输卵管液中
自由基含量明显增多,这些自由基影响了整个生育过程,如
排卵、受精、胚胎的运输及着床[6]。NO( nitric oxide) 是一个
功能活跃的气体自由基,除参与炎症和新生血管形成外,也
是女性生殖功能的重要调节剂。当 NO 水平升高超出生理
范围则会损伤机体组织和细胞,影响女性的生殖功能。
Roberto( 1998 年) 发现 NO 可以抑制胚胎的发育和着床,当
加入 NO 供体达到一定浓度时,离体的 2 ~4 细胞胚胎发育
受到明显抑制,另一方面对交配后母鼠体内不断注入 NO
供体,达到一定浓度时,小鼠体内不能观察到着床。此项研
究说明了过多的 NO 会影响胚胎的发育和着床。催化 NO
生物合成的酶称为 NOS,NOS 是 NO 生成的关键因素,而巨
噬细胞是腹腔内 NO 的主要产生源,内异症患者腹腔巨噬
细胞数量增加,活性加强,且 NOS 的表达明显增加,产生更
多的 NO 使内异症患者的生育力下降。事实上,多项研究
已经证实,内异症不孕患者腹腔液中 NO 呈高水平表达。
Luo 等[7]为了进一步验证内异症腹腔液的胚胎毒性作用是
否与 NO 浓度有关,利用动物实验,在体外培养基中单独加
入内异症患者的腹腔液,显示卵子受精和胚胎发育受到影
响,当培养基中再次加入不同浓度的 NO 供体后,卵子受精
和胚胎发育明显受到抑制,并呈剂量依赖性,说明内异症腹
腔液中高水平表达的 NO 抑制卵子的受精及早期胚胎的发
育,是腹腔液具有胚胎毒性的原因之一。
活性氧( reactive oxygen species,ROS) 包括多数氧自由
基和“非自由基"的 H2O2及单线态氧。当机体处于氧化应
激时,因氧化程度超出了氧化物的清除,会导致 ROS 在体
内或细胞内的蓄积。ROS 能引起线粒体损伤和 DNA 链断
裂而导致细胞程序性死亡或凋亡。近期有学者提出 ROS
可能是内异症不孕的一个潜在因素[8]。Jana 等[9]在 2010
年发现卵泡液中 ROS 的浓度会影响胚胎的形成,并提出异
常的 ROS 对胚胎具有毒性作用。不管是Ⅰ ~ Ⅱ期还是
Ⅲ ~ Ⅳ期内异症,腹腔液的总氧化状态均明显高于对照组,
且内异症腹腔液中作为氧化应激标志物的 8-羟基脱氧鸟
苷和 8-异前列烷的水平明显高于对照组[10-11],说明内异症
患者处于氧化应激状态,产生过多的 ROS 在体内蓄积。早
前的研究证实,内异症腹腔液中 ROS 的浓度明显增加。内
异症腹腔液中高浓度的 ROS 可能通过线粒体损伤和 DNA
链断裂机制导致胚胎凋亡而发挥胚胎毒性作用。
目前,大家公认内异症腹腔液具有胚胎毒性作用,而发
挥作用的可能是其中一种或多种成分,具体机制尚不明确。
Ding 等[12]研究发现,轻度内异症不孕患者腹腔液降低了磷
酸化胞外调节蛋白激酶( phosporylated extracellular regula-
ted protein kinases,p-ERKs) 的表达。p-ERKs 参与受体后信
号转导,可以激活 MAPK 信号转导通路,而这一转导通路
对卵母细胞成熟和胚胎发育至关重要。内异症腹腔液可能
通过降低 p-ERKs 的表达,抑制 MAPK 信号转导通路,进而
影响卵母细胞的质量和植入前胚胎的发育,最终导致不孕。
1. 2 影响卵巢功能 内异症患者排卵障碍的发生率为
17% ~ 27% ,其中未破裂卵泡黄素化综合征( luteinized un-
ruptured follicle syndrome,LUFS) 发生率高达 18% ~ 79% 。
卵巢直接浸润于腹腔液中,腹腔液成分的改变将直接影响
卵巢的功能,如卵子成熟、排卵及内分泌功能。IL-6 可通过
MAPK 信号路径降低颗粒细胞雌激素的生成[13],腹腔液中
高水平的 IL-6 抑制雌激素的分泌进而引起卵泡发育不良。
排卵需要颗粒细胞与卵泡膜细胞间的基底层降解,使卵泡
壁变薄,而 MMP2 参与降解基膜的骨架成分而参与排卵和
卵泡向黄体的转化。当卵泡内注射 MMP2 抗体,出现排卵
障碍,而多囊卵巢综合征( PCOS) 患者卵泡液中 MMP2 水平
明显高于正常女性,说明正常水平的 MMP2 对排卵至关重
要。内异症患者腹腔液中 MMP2 高水平表达[14],可能与内
异症的排卵障碍有关。内异症患者芳香化酶活性下降、颗
粒黄体细胞分泌孕激素能力减弱。在颗粒黄体细胞体外培
养液中加入高浓度( 30%) 的轻度内异症患者腹腔液时,孕
激素分泌明显下降,说明内异症腹腔液影响了卵巢性激素
的合成。
1. 3 影响输卵管功能 输卵管上皮纤毛的摆动及输卵管
自身的蠕动在配子及受精卵的运输过程中发挥重要作用。
一旦出现异常,将可能出现异位妊娠或因囊胚到达宫腔时
间延迟而造成着床失败。输卵管与腹腔相通,腹腔液成分
的改变将影响其生理功能。1986 年 Suginami 等在内异症
患者腹腔液中发现一种抑制输卵管拾卵的因子,后来命名
为拾卵抑制物( ovum capture inhibitor,OCI) ,它通过阻止伞
端纤毛与卵丘的接触而阻碍输卵管的拾卵功能。

腹腔液中高浓度的 IL-6 对输卵管纤毛的摆动具有抑制作用,将正常
人输卵管上皮培养于内异症患者的腹腔液中,输卵管上皮
的纤毛摆动频率明显下降[15]。另外,前列腺素( PG) 的增
加不仅使输卵管自身蠕动增强,且造成收缩节律异常。内
异症患者腹腔液中高水平的 IL-6 和 PGF2α,干扰了卵子和
胚胎在输卵管内的正常运行,从而影响受精和胚胎着床。
2 内异症不孕与表观遗传学
迄今为止,内异症的病因及发病机制尚未明了,但近年
来,随着对基因表达及其调控的深入研究,大量文献已证实
内异症与许多肿瘤一样是一种表观遗传学疾病。表观遗传
学是近年来生命科学的重大发现和研究热点之一,是指基
于非基因序列( DNA) 改变所致基因表达水平的变化,其主
要包括 DNA 甲基化,组蛋白共价修饰和非编码 RNA 调控。
2006 年 Hastings 在动物模型上发现甲基化有关蛋白的下降
与内异症生殖能力下降有关,提示表观遗传修饰可能参与
了内异症不孕的发生。
2. 1 DNA 甲基化 DNA 甲基化是研究最多的一种表观遗
传调控机制,其主要作用是参与转录调控,启动子区域的
高度甲基化可以导致基因表达下调。DNA 甲基化由 DNA
甲基转移酶( DNMTS) 催化完成。2007 年 Wu 首次报道内
异症患者异位内膜组织中 3 种 DNA 甲基转移酶( DNMT1,
DNMT3A 和 DNMT3B ) 均过度表达。此后,国内外许多学
者研究了内异症在位与异位内膜组织中基因的甲基化状
况,结果发现多种基因存在异常甲基化,如 HOXA10、
HOXA11、PRB、COX-2 等。
HOXA10、HOXA11 基因均系 HOX 家族成员,HOX 基
因是一类参与生殖道发育、胚胎发育和细胞分化的调节基
因。HOXA10、HOXA11 基因除参与子宫的胚胎发育外,对
于维系子宫的正常功能及胚胎着床起重要作用。两者在子
宫内膜的表达呈月经周期阶段依赖性,在增殖期和分泌早
期,表达量均较低,而在分泌中期即着床期表达显著增高,
高水平表达时间与高孕激素和子宫内膜容受性相一致。因
此,HOXA10、HOXA11 被认为是反映子宫内膜容受性的生
物学标志。早在 1999 年,Taylor 发现内异症患者子宫内膜
HOXA10、HOXA11 的表达在分泌中期并没有如期增高,由
此提出 HOX 的异常表达可能是内异症不孕的原因。此后,
多项研究证实 HOXA10、HOXA11 在内异症不孕子宫内膜
的植入窗时期呈低水平表达,同时发现两者的启动子区域
存在高度甲基化,且子宫内膜中催化 DNA 甲基化的 DN-
MT3A 呈高水平表达[16-18]。目前大多学者认同 DNA 的高
度甲基化是内异症患者 HOXA10、HOXA11 基因表达下调
的机制。最近,Lu 等[19]在子宫内膜的体外培养液中加入
5-氮杂胞苷( 一种甲基化抑制剂) ,结果发现 HOXA10 的表
达明显增加,从另一方面进一步验证了 HOXA10 的表达高
低与基因的异常甲基化密切相关。由此可见,内异症患者
由于 DNA 的异常甲基化影响了 HOX 基因的表达,HOX 基
因直接或间接通过调节下游靶基因的转录而导致子宫内膜
容受性下降,不利于胚胎着床而引起不孕。
2. 2 基因组印迹 基因组印迹是表观遗传修饰的一种特
殊形式。指来源于不同亲代的一对等位基因发生的差异性
表达,即机体仅表达来自亲本一方的等位基因,而另一方
保持缄默。如 IGF2 是母源性印迹基因,则母源性等位基因
不表达,父源性等位基因表达。H19 是父源性印迹基因,仅
表达母源性等位基因。虽然印迹基因只编码少量功能不同
的蛋白质,但它对胎儿的发育至关重要。Ogawa( 2003 年)
通过克隆鼠研究表明,H19 基因印迹丢失或杂合性丢失致
其表达过多或过少均会导致胚胎死亡。印迹功能紊乱将导
致胚胎着床失败及胚胎发育异常。配子及早期囊胚形成期
是印迹基因擦除、建立和维持的关键窗口期,容易受到环
境因素的影响。Gomez( 2002 年) 的动物实验将移植前小
鼠胚胎培养于化学介质 M16 中发生了 IGF2 印迹改变,而
培养于 Whitten 介质中导致 H19 印迹缺失,说明父源性和
母源性印迹基因均易受到外界环境因素的影响。笔者所在
课题组应用基因组学的方法检测了 ART 子代与自然妊娠
子代基因表达谱,发现 ART 子代与自然妊娠子代相比,其
总体的基因印迹状态是稳定的,但是部分 ART 子代存在某
些特定印迹基因表达改变,这种改变是通过印迹调控区
CpG 岛甲基化水平的改变而实现的[20]。这进一步说明了
配子及早期囊胚形成期所暴露环境的改变可引起印迹基因
的变化。Hill 等在 1988 年就指出,内异症异位病灶分泌的
炎症介质会影响胚胎或胎儿的甲基化状态。内异症患者盆
腔内环境发生了明显的变化,具有多种活性物质的腹腔液
直接与配子和早期囊胚相接触,这些活性物质可能通过干
扰配子或早期胚胎印迹基因的建立和维持,进而影响胚胎
的发育和着床,最终导致不孕。内异症腹腔液对胚胎的毒
性作用是否是通过影响印迹基因的表达而实现的,目前尚
未找到有力证据。
综上所述,内异症不孕是多因素、多环节共同作用的结
果。盆腔内环境的改变和异常的表观遗传调控与其密切相
关,但确切机制还有待进一步研究证实。

参 考 文 献
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· 546·中国实用妇科与产科杂志 2013 年 7 月 第 29 卷 第 7 期
中国实用妇科与产科杂志 2013 年 7 月 第 29 卷 第 7 期·545·

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