多囊卵巢综合征着床窗口期子宫内膜容受性标志物特点的研究进展

邢利威，庄海娜，刘凡，董芹作，吴柯楠，何喆，孙玉环，贺明，余顺，赵荣

(1.云南中医药大学 a.第一临床医学院，b.第二临床医学院，昆明 650500；2.云南中医药大学学报编辑部，昆明 650500)

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)以雄激素水平升高、闭经、多毛、痤疮、卵巢呈多囊形态、慢性排卵异常等为主要特征，常伴有肥胖、胰岛素抵抗、慢性炎症等病理状态[1]。在育龄女性中，PCOS的患病率为5%～10%，在不排卵女性中，PCOS的患病率为75%～80%[2]。目前临床常用促性腺激素激动剂或氯米芬等药物促排卵，其排卵率可达50%，但怀孕率仅约为23.9%，流产率约为25.8%[3]。PCOS高排低孕的发生与子宫内膜容受性降低密切相关[4]。子宫内膜容受性是指子宫内膜为胚泡的定位、黏附、侵袭、植入提供最佳环境的一系列生理变化。通常情况下，排卵后6～9 d子宫内膜的容受性最大，此时也称为“着床窗口期”，着床窗口期子宫内膜会分泌多种酶类、细胞因子等，呈现出不同的标志物特点，有利于胚胎在子宫内膜的黏附、种植和生长发育[5]。PCOS患者内分泌异常、排卵困难等病理特征可导致子宫内膜容受性标志物特异性表达，进而引起子宫内膜容受性降低，最终导致妊娠失败[6]。因此，对PCOS着床窗口期子宫内膜容受性标志物特点的客观分析与归纳有助于临床评估妊娠结局、探讨新的治疗手段和机制。目前临床常通过超声学、形态学、分子生物学标志评估子宫内膜容受性。现就PCOS着床窗口期子宫内膜容受性标志物特点的研究进展予以综述。

1 PCOS着床窗口期子宫内膜容受性超声学标志的特点

评估子宫内膜容受性的超声学标志主要包括子宫内膜的厚度、分型、容积、血流灌注状态等。子宫内膜超声学标志可直观地评估子宫内膜容受性，是临床评估PCOS子宫内膜容受性的首选方式。

1.1子宫内膜厚度 子宫内膜厚度是指通过超声学检测子宫前壁-子宫后壁、子宫内膜-肌层界面之间的最大距离。着床窗口期子宫内膜厚度由雌激素调控，当着床窗口期子宫内膜厚度为9～11 mm时，子宫内膜容受性良好，适宜胚胎着床[7]。子宫内膜过薄或过厚均被认为是子宫内膜容受性降低的表现，临床上将子宫内膜厚度≤7 mm判定为薄型子宫内膜，子宫内膜厚度可影响子宫内膜基底层的完整性和连续性，从而对内膜的再生、修复及妊娠结局产生重要影响[8]；子宫内膜厚度≥14 mm为子宫内膜过度增厚，增厚的子宫内膜通过下调着床窗口期容受性特异性标志整合素β3的表达破坏子宫内膜容受性[9]。研究证实，PCOS患者自发排卵后着床窗口期子宫内膜厚度显著降低至(5.96±0.64) mm，其内在机制可能与PCOS患者的胰岛素抵抗、高胰岛素血症、高雄激素血症等病理状态有关[10]。还有研究发现，子宫内膜厚度的变化与PCOS着床窗口期子宫内膜缺氧诱导因子-1α和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)信使RNA表达水平降低引发的血管生成和蜕膜化障碍有关[11]。促排卵一线用药氯米芬可通过竞争性拮抗雌激素、延缓雌激素应答导致PCOS患者子宫内膜再生障碍，从而降低子宫内膜厚度[12]。排卵障碍的PCOS患者由于子宫内膜长期仅受雌激素作用无孕激素拮抗，导致雌激素调控的富半胱氨酸蛋白61、雌激素受体(estrogen receptor，ER)α在子宫内膜着床窗口期呈现高表达，从而使患者子宫内膜细胞有丝分裂活跃度和细胞突变率升高，易引发子宫内膜过度增生，即雌激素对子宫内膜的作用被放大并间接通过ER信号转导通路加速PCOS子宫内膜增生[13]。而富血小板血浆结合激素替代疗法可在一定范围内改善PCOS患者的子宫内膜厚度，导致其着床率和妊娠率较单独激素治疗患者分别提高2.24%和2.32%[14]。由此可见，改善PCOS着床窗口期子宫内膜厚度可显著提高子宫内膜容受性。

1.2子宫内膜分型 子宫内膜在雌激素、孕激素、糖原和其他营养物质的共同作用下表现出不同的形态，包括A型(中间回声高、两层回声低)、B型(与周围肌层的回声相等、模糊的中间回声高)和C型(均匀且回声较高)[15]。A型和B型子宫内膜具备受孕能力，且A型子宫内膜的妊娠率最高，卵泡期子宫内膜的回声呈高表达状态，预示妊娠结局不良[16]。PCOS患者着床窗口期子宫内膜类型以B型或C型为主，并伴有子宫内膜局部呈现间质过密等病理状态，这与PCOS患者性激素水平、卵巢自分泌/旁分泌功能紊乱有关[17]。也有研究表明，PCOS患者着床窗口期核仁管状系统(nucleolar channel system，NCS)表达下调可导致子宫内膜分型欠佳，最终导致子宫内膜容受性和妊娠率均降低[18]。某些治疗方式还可通过改善PCOS患者着床窗口期子宫内膜分型显著提高妊娠率，如芳香化酶抑制剂来曲唑可通过阻滞雄激素转为雌激素提高PCOS患者着床窗口期A型子宫内膜形态比例[19]；针灸结合体外受精-胚胎移植治疗可降低PCOS患者高激素状态，改善其子宫内膜分型[20]。研究证实，不同的PCOS子宫内膜分型均存在ER、孕激素受体(progesterone receptor，PR)表达异常，导致其与雌、孕激素结合异常，进而导致子宫内膜分型的改变[21]。由此可见，对于着床窗口期子宫内膜分型欠佳的PCOS患者，调节激素及内分泌水平或可成为改善其子宫内膜分型、提高内膜容受性的重要治疗策略。

1.3子宫内膜容积 子宫内膜容积是指通过三维超声计算机测量并辅助分析子宫内膜矢状面、横切面、冠状面得出的数据。与二维子宫内膜厚度相比，子宫内膜容积更能直观监测三维立体子宫内膜状态，反映子宫内膜容受性[22]。研究表明，当子宫内膜容积>2 ml时，PCOS患者更易受孕[23]；当子宫内膜容积<2.0 ml时，PCOS患者的妊娠率显著降低[24]，因此子宫内膜容积可作为预测妊娠结局的重要指标。子宫内膜容积影响妊娠结局的内在机制与外周血CD4+/CD8+细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞以及自然杀伤细胞水平变化相关，子宫内膜容积可通过影响炎症细胞因子的表达、调节子宫螺旋动脉血管结构改变子宫内膜容受性[25]。PCOS患者着床窗口期子宫内膜容积显著小于健康对照者[(1.6±0.9) cm3比(3.1±1.7) cm3]，且伴有不良妊娠结局[26]。还有研究表明，经药物治疗促排卵后，PCOS患者着床窗口期子宫内膜容积显著低于健康对照者，这可能与PCOS患者子宫内膜蜕膜化代谢障碍有关，包括葡萄糖代谢、高胰岛素血症和雄激素过多等[27]。着床窗口期处于月经的分泌中期，该阶段的特点是雄激素水平低，PCOS患者高雄激素状态可能通过破坏着床窗口期子宫内膜的内分泌平衡状态诱发子宫内膜容积减小，导致妊娠率降低[28]。由此可见，子宫内膜容积是预测PCOS患者着床窗口期内膜容受性及妊娠结局的重要客观指标。

1.4子宫内膜血流灌注 血管形成指数(vascularization index，VI)、血流指数(flow index，FI)、血管-血流指数(vascularization and flow index，VFI)是血流灌注的重要指标[29]。在胚胎着床前期，血管新生丰富，胚胎生长发育和妊娠的维持均需要血运，因此子宫内膜血流灌注可直观监测胚胎着床区域的微状态。研究表明，与妊娠失败女性相比，妊娠成功女性着床窗口期子宫内膜VI、FI、VFI均显著升高，提示VI、FI、VFI可有效预测子宫内膜容受性，且与妊娠结局密切相关[30]，其内在机制可能与晚期糖基化终末产物受体、晚期糖基化终末产物以及VEGF水平升高有关[31]。研究发现，持续缺氧可导致子宫内膜线粒体受损，进而导致细胞凋亡，因此子宫内膜的血流灌注水平可预测子宫内膜容受性[32]。研究已证实，PCOS患者着床窗口期VI、FI和VFI均显著降低，其临床妊娠率和持续妊娠率也随之降低[27]。研究表明，鞘氨醇激酶1/1-磷酸鞘氨醇/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路介导的血管生成与增殖可能参与了PCOS患者着床窗口期血流灌注水平降低的发病机制[33]。此外，某些治疗方法也可通过增加PCOS患者着床窗口期子宫内膜血流灌注提高子宫内膜容受性，如经芬吗通治疗后，PCOS患者着床窗口期子宫内膜VI、FI、VFI均显著升高，同时患者着床率和临床妊娠率也显著增加，其内在机制是芬吗通可通过提高PCOS患者子宫局部雌激素水平改善子宫螺旋动脉新生，从而丰富子宫内膜血流供应，提高子宫内膜容受性、促进妊娠[34]。此外，上调PCOS患者着床窗口期子宫内VEGF、VEGF受体、血管生成素-1、含免疫球蛋白样环和上皮生长因子样域酪氨酸激酶2的表达、维持血管生成素-2正常表达水平、促进子宫组织血管新生等也可能是增加子宫内膜血液灌注且助孕的机制之一[35]。

2 PCOS着床窗口期子宫内膜容受性组织形态学标志的特点

2.1胞饮突 胞饮突是指在月经周期21 d左右出现且仅持续24～48 h便消失的位于子宫内膜上皮细胞顶部的呈边界平滑状的突出，其发育、成熟与子宫内膜着床窗口期(即子宫内膜容受性最大化)呈显著的时间与空间同步性[36]。发育良好且完整的胞饮突提示子宫内膜容受性良好[37]。与未妊娠者相比，妊娠者子宫内膜上皮细胞胞饮突数量及成熟度均显著提高，且与胚胎植入率呈正相关[38]，其内在机制可能与孕激素和雌激素的调节有关。孕激素和PR水平升高可导致胞饮突数量增加、结构完整，而雌激素则与胞饮突退化密切相关[39]。由于PCOS患者着床窗口期血清孕激素/雌激素比值降低、内膜ER和PR表达下调，导致着床窗口期的成熟胞饮突数量显著减少[40]。同时，PCOS患者的卵巢高反应性还可刺激子宫内膜胞饮突提早发育，导致着床窗口期胞饮突形态发育不良，呈萎缩或退化状，提示PCOS子宫内膜容受性在着床窗口期受损，其内在机制与高雌激素水平介导的着床期子宫内膜整合素β3和白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)表达下调有关[41]。PCOS一线促排卵药物氯米芬可通过竞争性结合ER使子宫内膜对雌激素作用不敏感，进而导致促排卵后PCOS患者着床窗口期胞饮突数量明显减少或消失[42]。以上研究均提示，胞饮突可作为检测PCOS患者子宫内膜容受性的特异性形态学指标。

2.2NCS NCS是一种由嵌入电子密集基质中的由多层膜小管组成的位于细胞核中的微型细胞器[43]，仅在着床窗口期的子宫内膜腺上皮细胞中短暂出现，其峰值与胚泡植入相关分子LIF、整合素αvβ3的高峰期一致，与着床窗口期具有显著的时空同步性[44]。研究证实，NCS具有类粗面内质网功能，可帮助将信使RNA从核质运输至胞质，从而促进蛋白质的合成、导致分泌中期宫腔液改变，进而促进胚泡发育及着床、加强胚胎与子宫内膜的联系[45]；NCS形成阈值与孕酮最低水平密切相关，即排卵所需的最低P值(3 ng/ml)[46]。由于PCOS患者黄体功能不足，患者着床窗口期血清孕激素水平低，因此着床窗口期子宫内膜上皮中的NCS水平显著降低，同时PCOS患者妊娠率也显著降低[47]，其内在机制可能与子宫内膜内质网应激、黏附相关因子生成受阻导致的子宫内膜分泌欠佳有关[48]。同时，PCOS妊娠成功者子宫内膜上皮细胞中的NCS检出率较高[49]，且伴有NCS的细胞表面大多呈胞饮突高表达状态[18]，表明PCOS患者NCS与胞饮突显著相关，两者共同参与子宫内膜容受性的构建，改善妊娠结局。通过控制性超排卵或氯米芬促排卵的PCOS患者子宫内膜腺上皮细胞的NCS表达呈延迟状态，导致着床窗口期子宫内膜与胚胎发育不协调，不利于胚泡植入，这也是促排卵后PCOS患者妊娠率降低的关键机制之一[47]。因此，促进着床窗口期NCS的表达有利于提高PCOS患者的妊娠率。

3 PCOS着床窗口期子宫内膜容受性分子生物学标志的特点

3.1ER和PR 作为甾体激素受体，ER可通过作用于雌激素参与子宫内膜及乳腺细胞发育；PR通过与对应受体共同作用于激素参与卵细胞生长过程[50]。雌激素、孕激素与ER、PR相结合可激活下游信号通路，导致子宫内膜蜕膜化、子宫内膜黏附状态，因此可作为评价子宫内膜容受性的标志[51]。作为ER蛋白亚型之一，ERα水平在子宫内膜增生期达高峰，在分泌晚期水平最低，且同时表达于腺上皮细胞和间质上皮细胞中；PR呈功能分离状态，排卵期达高峰，孕激素表达下调导致其在腺上皮细胞的表达降低，在间质细胞和肌层的表达升高，至分泌晚期表达降低[52]。促排卵后，PCOS患者的ER和PR水平降低，导致雌、孕激素对子宫内膜的作用减弱，使子宫内膜容受性降低，最终导致胚泡着床失败或流产，这也是PCOS患者不孕的重要机制之一[53-54]。此外，胰岛素抵抗可增强PCOS患者促黄体生成素的释放，促进卵巢和肾上腺分泌雄激素，抑制性激素结合球蛋白合成，导致体内游离睾酮增多、雌激素水平降低，从而影响ER、PR的合成[55-56]。另有研究表明，持续性排卵障碍可导致PCOS患者黄体发育受损，使PCOS患者孕激素水平低于非PCOS患者，导致子宫内膜长时间受雌激素影响而无孕激素拮抗；进入着床窗口期后，ER激活剂乳腺癌扩增性抗原1和转录中介因子2的表达均显著增加，进一步激活ERα，并继续刺激子宫内膜导致其发生病变，而长期雌激素刺激而无孕激素拮抗和子宫内膜病变的恶性循环均会影响良性子宫内膜容受性的建立[57]。此外，PCOS患者还可能存在孕酮抵抗状态，而孕酮抵抗可能是PCOS患者子宫内膜容受性受损的原因[58]。以上研究表明，ER和PR是PCOS着床窗口期子宫内膜容受性建立的重要因素。

3.2VEGF VEGF属于血小板源性生长因子家族，可特异性作用于血管内皮细胞，促进其有丝分裂增殖和趋化；VEGF在子宫内膜上皮细胞中表达丰富，可改善子宫内膜血管生成、舒张、通透性等，而VEGF介导的血管生成是胚胎种植的前提[59]。研究表明，在月经黄体中晚期VEGF表达升高，与着床窗口期同期，具有时间短暂、定位专一且时空表达的特性[60]。同时，VEGF与胎盘的新生血管关系密切，在胚胎植入期间，VEGF表达增加，导致血管上皮细胞与基质细胞的细胞间连接松解，使初始血管生成因子识别位点暴露于未被覆盖的内皮表面并进入芽生阶段，从而促进血管新生，增加子宫内膜植入部位血流灌注，帮助子宫内膜迅速蜕膜化，为胚胎成功着床和胎盘形成做准备，VEGF表达下调则可导致螺旋动脉功能异常，从而引起胚胎发育停止，流产率升高[61]。因此，VEGF可作为研究子宫内膜容受性与妊娠结局的靶点。此外，PCOS患者着床窗口期子宫内膜的VEGF信使RNA和蛋白表达水平均显著降低，可能与PCOS患者子宫内膜低氧微状态受到损害、着床期子宫内膜血管新生障碍以及缺氧诱导因子-1α表达下调有关[62]。研究发现，由磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B介导的VEGF信号通路关键蛋白的表达下调，提示PCOS患者着床窗口期存在子宫内膜血管生成和血管通透性障碍，最终导致不良妊娠结局[63]。VEGF基因的单核苷酸多态性已被证明与PCOS患者VEGF蛋白的异常分泌有关[64]。研究显示，VEGF水平升高、降低分别与rs3025020和rs2010963相关，携带rs3025020基因型患者的PCOS患病风险升高，携带rs2010963基因型患者的PCOS患病风险降低[65]。而经人绒毛膜促性腺激素治疗后再行体外受精的PCOS患者着床窗口期VEGF水平显著升高，从而可间接促进血管的增生和成熟，提高子宫内膜容受性，改善患者妊娠结局[66]。还有研究表明，PCOS患者VEGF水平与血清黄体生成素/卵泡刺激素比值、睾酮水平呈负相关，PCOS患者的高雄激素水平也是导致VEGF表达异常的因素[67]。因此，检测PCOS患者VEGF水平有助于针对着床窗口期子宫内膜容受性的研究。

3.3同源框基因A10(homeobox gene A10，HOXA10) 作为转录基因，HOXA10与生殖系统、胚胎植入密切相关，可影响细胞分化、增殖，其主要通过作用于下游的靶基因促进子宫内膜发育成熟，促使胚胎着床，对子宫内膜容受性起决定性作用[68]。HOXA10可调控子宫蜕膜的标志物胰岛素样生长因子结合蛋白-1的表达[69]；HOXA10还可与转录激活因子样效应蛋白的髓系亲嗜性白血病病毒整合位点1结合形成新的异二聚体，从而影响子宫内膜容受性[70]。雌、孕激素可上调HOXA10的表达，睾酮则可阻断其表达[71]。研究表明，PCOS患者着床窗口期HOXA10的表达水平显著降低，其机制与PCOS高雄激素阻断子宫内膜HOXA10表达有关；高雄激素水平可增加腔前和腔内卵泡的数量，循环中的雄激素还可拮抗ER基因的表达，从而导致HOXA10和HOXA11信使RNA表达水平降低[72]。PCOS患者着床窗口期HOXA10表达下调还可导致子宫内膜蜕膜化受损，进而导致患者妊娠率降低[73]。自发排卵或促排卵治疗均易导致PCOS患者黄体功能不全，进而导致着床窗口期孕激素水平降低，使孕激素无法正常发挥上调HOXA10基因的作用，导致HOXA10基因表达降低，阻碍子宫内膜上皮、基质分化以及子宫内膜从增生期过渡至分泌期，最终导致子宫内膜间质发育不良，造成不良妊娠结局[74]。此外，PCOS患者子宫内膜的高胰岛素状态也可抑制HOXA10表达下调[75]。综上，PCOS患者着床窗口期HOXA10基因表达异常是导致患者子宫内膜容受性降低的机制之一。

3.4LIF 作为分泌型糖蛋白之一，LIF可通过其受体与糖蛋白130结合激活信号转导及转录活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)信号通路，而STAT3信号通路与胚胎着床密切相关，子宫糖蛋白130或STAT3基因缺失均会导致着床失败[76]。在人子宫内膜增殖期LIF表达较低，在分泌中晚期LIF表达显著升高，且与着床窗口期具有同步性，LIF在不孕女性中的表达水平较低[77]。LIF的主要功能包括：①激活子宫内膜的蜕膜化，帮助胚胎侵入；②防止子宫内膜间质细胞在胚胎着床过程中受到损伤；③影响基质金属蛋白酶信使RNA表达，增加滋养层细胞侵入；④增加滋养层细胞纤维连接蛋白的表达，提高子宫内膜整合素αvβ3水平，促进胚泡黏附[78]。还有研究表明，与正常对照者相比，PCOS患者着床窗口期LIF分泌水平显著降低，从而导致子宫内膜容受性受损，胚胎的着床率降低[57]，其内在作用机制可能与PCOS患者内分泌系统失调导致的LIF-STAT3信号通路受损有关[79]。同时，促排卵治疗后PCOS患者雌激素与孕激素水平失衡，导致着床期子宫内膜整合素αvβ3、VEGF、金属蛋白酶组织抑制因子1、LIF表达降低，阻碍胚胎着床，这也是PCOS患者促排卵治疗后排卵率较高、妊娠率却较低的原因之一[80]。此外，PCOS患者着床窗口期子宫内膜的LIF水平与雌二醇水平呈负相关，体外受精且受孕成功的PCOS患者着床窗口期LIF水平显著升高，因此LIF可作为PCOS患者体外受精妊娠的预测指标[81]。综上，PCOS患者着床窗口期低LIF水平可使子宫内膜容受性降低，进而导致胚胎植入率降低。

4 小 结

PCOS是一种发病机制复杂的内分泌疾病，PCOS患者的妊娠率降低与着床窗口期子宫内膜容受性降低密切相关，但目前尚无统一的可准确预测PCOS着床窗口期子宫内膜容受性的标准。超声学标志由于具有绿色、无创、直观等优点而得到广泛应用；形态学标志具有特异性的时空表达优势；分子生物学标志物则可从分子水平进一步阐明子宫内膜容受性的作用机制。目前许多研究仍依靠有创检验手段，且对检测仪器要求较高，需要在大型医疗科研机构进行检测，导致患者依从性较差。因此，未来应完善和改进无创检测技术，使PCOS着床窗口期子宫内膜容受性的检测更简便、准确，为PCOS患者的诊治提供更科学的依据。