推荐阅读丨多囊卵巢综合征患者子宫内膜容受性异常机制研究

摘要：多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育龄期女性常见的内分泌、代谢紊乱性疾病，其病因复杂，临床表现高度异质性。子宫内膜容受性不良是PCOS患者促排卵后排卵率高而妊娠失败的重要原因。本文就氧化应激、慢性低度炎症、代谢异常、内分泌紊乱、子宫内膜激素受体等异常机制与子宫内膜容受性的关系进行综述，为临床工作者对PCOS患者在子宫内膜容受性方面的诊治，提供更多理论参考。

多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育龄期女性常见的一种生殖内分泌、代谢紊乱性疾病，患病率约5.6%，临床表现高度异质性，特别是并发糖、脂代谢异常、子宫内膜增生或子宫内膜癌等远期并发症，严重危害女性生育力健康。育龄期PCOS患者主要表现为排卵障碍。研究表明，临床上给予克罗米芬促卵泡生长发育，约66.1%的PCOS患者在用药后有排卵，但临床妊娠率约23.3%，持续妊娠率约11.1%。尤其在辅助生殖技术（assisted reproductive technology，ART）期间，使用PCOS患者捐赠的卵母细胞不会降低整体妊娠成功率，提示PCOS患者生育力低下除了与机体内环境紊乱、卵母细胞质量下降等有关之外，还与子宫内膜容受性（endometrial receptivity，ER）降低密切相关。

ER是指子宫内膜允许胚胎黏附、侵入，同时诱导子宫内膜发生一系列适应性的变化，最终使得胚胎得以植入的能力，这一时期也称为“着床窗口期”，相当于排卵后5~7 d，只有在这短暂的特定时期子宫内膜才允许胚胎着床。子宫内膜为了应对这一变化，需要众多分子及基因的精密调控，才具备接纳胚胎的能力。临床反复种植失败有2/3归因于ER不良，因而ER不良是胚胎着床失败的重要原因。PCOS患者ER明显下降，与子宫内膜的氧化应激、慢性低度炎症、代谢异常、内分泌紊乱、子宫内膜激素受体异常等调控机制密切相关，本文就PCOS患者ER异常的相关机制作一综述。

一、氧化应激

氧化应激为活性氧的产生和抗氧化防御系统之间的平衡状态，适度的氧化应激可为机体提供维持生命活动所需能量，同时帮助清除细菌、病毒等有害物质，在人体代谢、免疫、修复等机制调节中亦有重要作用。正常情况下，活性氧被抗氧化剂转化为H₂O₂，以防止活性氧的过度产生。同时，氧化应激也是一把“双刃剑”，一旦自我调节体系失衡，氧化应激过激可造成自由基产生增加，进而导致组织器官损伤。线粒体是细胞氧化磷酸化的主要场所，线粒体功能障碍可导致细胞呼吸链产能减少，细胞膜通透性发生改变，细胞氧化应激水平异常升高，导致凋亡相关因子Caspases-8、becline 1、bcl-2的改变，诱发线粒体自噬及凋亡，导致黄体功能不足，进而使ER降低。

PCOS患者表现出氧化应激水平增加和抗氧化能力下降，故氧化应激激活被认为是女性不育的重要原因。Liu等监测PCOS患者的氧化应激标志物如总抗氧化能力、氧化应激指数（oxidative stress index，OSI）较同期健康志愿者女性明显增加；Murri等的meta分析纳入了68项研究，包括4,933例PCOS患者和3,671例同期健康女性作为对照组，结果显示，与对照组相比，PCOS患者循环中的同型半胱氨酸、丙二醛、不对称二甲基精氨酸和超氧化物歧化酶活性增高，而谷胱甘肽和对氧磷脂酶-1活性水平降低，当匹配女性的年龄和体质量指数（body mass index，BMI）时，显示了类似的结果。1-硝基芘（1-Nitroquinone，1-NP）是PM2.5颗粒的有毒成分，Liang等的体内小鼠妊娠模型和体外人类胚胎植入模型结果显示，1-NP通过抑制白血病抑制因子（leukaemia inhibitory factor，LIF）/信号转导和转录激活剂3（signal transduction and transcription activator 3，STAT3）通路，促进活性氧的产生，进而损害ER并损害胚胎植入；故改善氧化应激失衡状态对生殖健康至关重要。抗氧化剂的补充如染料木黄酮可以恢复PCOS小鼠的发情周期，改善血清睾酮、抗苗勒管激素和黄体生成素水平以及黄体生成素/卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）比值；异硫氰酸盐（sulforaphane，SFN）补充通过转录因子NF-E2相关因子2（nuclear factor 2，NRF2）通路增加机体抗氧化能力；褪黑素作为一种常见的抗氧化剂，褪黑素补充可以通过沉默信息调节因子2（silencing information regulator 2，SIRT2）依赖的H4K16去乙酰化途径改善老年小鼠的卵母细胞质量。此外，褪黑激素可以通过SIRT3/FOXO3途径去除线粒体氧化损伤。生长激素补充可以通过上调PI3K/Akt信号通路减轻氧化应激诱导的卵巢颗粒细胞凋亡。ER与黄体期孕酮水平密切相关。与健康女性相比，黄体缺陷复发性流产者的血浆抗坏血酸、α-生育酚和红细胞谷胱甘肽水平显著降低。补充抗坏血酸的女性的黄体期血清孕酮水平增加，补充抗坏血酸组的临床妊娠率明显高于对照组。这些观察及实验均表明PCOS患者体内及子宫内膜氧化应激失衡，ER降低，而补充抗氧化剂可通过多种分子途径下调氧化应激指标，改善ER。

二、慢性低度炎症

妊娠的整个过程需要众多免疫细胞和细胞因子的精确调控，包括胚胎的黏附、侵袭和植入。免疫细胞，尤其是子宫自然杀伤（uterine natural killer，uNK）细胞、调节性T（regulatory T，Treg）细胞、巨噬细胞和树突状细胞（dendritic cells，DC），在诱导囊胚免疫耐受中起关键作用。女性体内紊乱的慢性炎症状态参与了PCOS的发生、发展，尤其是内脏脂肪组织与炎症的发展有关，而腹部肥胖在PCOS患者中更为常见。内脏脂肪组织通过增加炎性细胞因子、单核细胞趋化蛋白（monocyte chemoattractant protein，MCP）的产生和免疫细胞的募集，导致炎症反应，维持脂肪细胞的炎症状态。PCOS患者的血清C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞以及甘油三酯、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）和白细胞介素（interleukin，IL）-6均显著升高，卵巢有更多数量的巨噬细胞和淋巴细胞浸入其中。类似的研究显示，PCOS患者血清中CRP水平升高、炎性细胞因子（即IL-6和IL-18）和白细胞计数增加，sIVAM-1和Se-选择素水平升高，进一步证实了PCOS患者存在低度慢性炎症过程。前脂肪细胞在雄激素刺激下，向脂肪细胞分化，特别是腹部，促进脂肪在内脏沉积。而肥胖是一种代谢性疾病，其特征为慢性炎症状态，促炎细胞因子、趋化因子和氧化应激标志物水平较高。

既往关于慢性低度炎症与PCOS的关系主要集中在患者的血清及卵巢组织中进行研究，低度炎症状态与ER的研究较少，Piltonen等对６例PCOS患者和６例对照组（健康志愿者和接受良性妇科手术的女性）的子宫内膜细胞进行基因组学分析，与对照组相比，PCOS组子宫内膜细胞的炎症因子呈不同程度上调；炎性小体3（inflammasome 3，NLRP3）在不明原因复发性流产患者的子宫内膜中表达增加。Tersigni等进一步研究显示NLRP3和趋化因子诱导受体D6的异常表达与PCOS的高流产率相关。斯钙素-1（stanniocalcin-1，STC-1）是一种减少炎症应激的保护因子，与ER标志物共表达。PCOS患者STC-1的表达发生改变，导致子宫内膜在面临炎症应激时缺乏拯救机制。以上研究提示PCOS患者子宫内膜存在局部慢性低度炎症，炎症介质引起的着床环境变化可能是PCOS患者ER受损的一个重要原因。

三、代谢异常

代谢综合征（metabolic syndrome，MS）是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，是一组复杂的代谢紊乱综合征。MS临床表现多样，是多种疾病在不同个体的不同组合，其核心环节为肥胖和胰岛素抵抗（insulin resistance，IR），主要表现为肥胖，尤其是向心性肥胖。PCOS合并MS的患病率国内缺乏大规模的统计数据。武红琴等的研究显示PCOS合并MS的患病率为43.89%。每个月经周期子宫内膜的动态变化跟代谢密切相关，并且葡萄糖代谢已被证明对于准备接纳胚胎植入的子宫内膜很重要，子宫内膜蜕膜化更是依赖于葡萄糖和易化葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）的表达上调。在自然和ART助孕周期中，肥胖女性的生育能力都会受损，其中，BMI>30 kg/m²肥胖女性患不孕症的概率是BMI正常女性的3倍。尽管胚胎质量良好，BMI的增加与胚胎植入率、临床妊娠率和活产率呈负相关，提示子宫内膜可能是这些患者生育结局不良的重要原因。此外，在促排卵周期，与非MS女性相比，PCOS合并MS患者需要剂量更高和时间更长的促性腺激素，雌二醇峰值水平较低，回收的卵母细胞较少，可移植胚胎数较少，卵巢过度刺激综合征发生率较高。动物模型显示，高脂肪饮食可导致子宫内膜细胞凋亡增加；与对照组相比，高胆固醇血症大鼠模型促进氧化和炎症应激，并显著增加TNF-α和表达F4/80（巨噬细胞标志物）巨噬细胞浸润。以上研究均提示，PCOS代谢紊乱状态会影响ER，提示PCOS患者更需要生活方式的调整，改善机体代谢异常状态，以期改善妊娠结局。

四、内分泌异常

1.高雄激素血症：正常女性体内雄激素种类繁多，包括睾酮、双氢睾酮、雄烯二酮、脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）及硫酸脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone sulfate，DHEA-S）等，主要在卵巢卵泡膜细胞及肾上腺网状带细胞中由一系列类固醇生成酶催化合成，其中雄烯二酮、DHEA及DHEA-S都是双氢睾酮和睾酮的前体，但只有睾酮和双氢睾酮能直接与靶器官上的雄激素受体（androgen receptor，AR）相互作用，从而发挥其生物学效应。睾酮作为女性体内主要的雄激素，循环中多数与性激素结合球蛋白（sex hormone-binding globulin，SHBG）结合，1%~2%为游离状态，只有游离状态的睾酮才能发挥其生物学活性，故循环SHBG水平是调控血清游离睾酮含量的主要决定因素。研究显示SHBG水平降低会增加雄激素的生物利用度，进而导致卵巢病理学进展、无排卵和PCOS的表型特征，故血清SHBG水平降低被认为是代谢异常的生物标志物，并且与PCOS患者的IR、代偿性高胰岛素血症和糖脂代谢异常有关。研究表明高雄激素血症可导致蜕膜化、血管生成和uNK细胞障碍，类似的研究也显示高雄激素的PCOS环境可能会损害子宫内膜稳态，使PCOS患者ER降低，氟他胺治疗可有效改善这一病理状态。

2. IR：胰岛素是胰腺β细胞分泌的一种蛋白质激素，由A-和B-多肽链组成，通过二硫键连接。胰岛素促进葡萄糖的摄取和利用，抑制糖原分解和糖异生。胰岛素是通过其受体结合细胞内的磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）发挥作用，介导胰岛素的代谢作用；以及丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途径，介导胰岛素的增殖作用。当胰岛素与其受体结合时，会引起构象改变，导致受体和蛋白质底物的酪氨酸磷酸化，激活PI3K和Akt，诱导葡萄糖调节和代谢信号转导的效应分子。50%~70%的PCOS患者合并有IR或高胰岛素血症，故IR与PCOS患者的生殖异常密切有关。既往的研究探索了PCOS合并IR患者卵母细胞及胚胎植入过程中的异常机制，而IR和高胰岛素血症在子宫内膜中的重要性仍有待阐明。PCOS合并IR患者子宫内膜存在局部IR，主要表现为子宫内膜胰岛素通路关键分子受损，信号转导障碍导致葡萄糖摄取下降，干扰子宫内膜的正常代谢，导致ER低和蜕膜缺陷。研究表明，IR可以降低子宫内膜葡萄糖转运蛋白水平，如葡萄糖转运蛋白4，从而减少子宫内膜细胞的葡萄糖供应并导致子宫内膜发育障碍。小鼠的IR与子宫形态的改变、内膜蜕膜化与胰岛素信号通路相关基因的异常表达有关，同样的研究也提示母体高胰岛素血症可能会损害小鼠在妊娠早期ER，内膜泌乳素和骨形态发生蛋白2（bone morphogenic protein，BMP2，蜕膜标志物）在高胰岛素治疗后的妊娠第6~8天显著降低，受IR和高胰岛素血症的影响，MAPK/ERK信号通路被激活，PCOS患者ER下降，容易增生、癌变。

五、子宫内膜受体异常

1.雌激素受体和孕激素受体（progesterone receptor，PR）：雌激素促进子宫内膜增生，孕激素使子宫内膜从增生期转变为分泌期，适应胚胎的着床和发育。雌激素、孕激素需要与子宫内膜细胞表面受体结合，才能发挥其生物学效应。雌激素受体包括雌激素受体α和雌激素受体β两种结构，雌激素受体α主要在子宫、卵巢和乳房中表达，而雌激素受体β主要在神经系统、卵巢、心血管系统和男性生殖系统中表达。与正常女性子宫内膜相比，PCOS患者的基质细胞和腺上皮细胞中雌激素受体的表达上调；同样对12例PCOS患者和正常女性的子宫内膜进行微整列分析，也观察到基因表达谱的类似变化。雌二醇主要通过雌激素受体α激活增加PR的表达，介导孕激素对子宫内膜的作用；反过来，孕酮抑制子宫内膜上的雌激素受体表达，从而抑制雌激素作用，启动子宫内膜重编程并诱导间质分化。

子宫内膜对孕激素的反应依赖于PR，它是类固醇受体超家族成员，调节靶基因的转录。PR有两种主要类型，PRA和PRB，都是通过使用替代启动子和翻译起始位点，由相同的PR基因编码。PRA和PRB在人子宫内膜的上皮细胞和间质细胞中均有表达，在增生期，PRA表达与上皮细胞中PRB的增加速度相同，但PRA表达高于基质细胞中的PRB表达。然而，到分泌阶段，上皮细胞中的PRA表达下调，但基质细胞中的PRA表达变化很小或没有变化。此外，分泌期的上皮细胞和基质细胞中PRB的表达均下调。这些研究表明，PRA和PRB对基质细胞中孕酮存在不同的敏感性。孕酮抵抗是指靶组织对孕酮的生物利用度降低，PR上调，PCOS患者子宫内膜中观察到了这种孕酮抵抗，子宫内膜PR总表达量上调，无排卵的PCOS患者子宫内膜PR总表达量更高。此外，PCOS患者上皮细胞中PR表达的增加大于基质细胞中的表达，这表明基质细胞中孕酮结合较低可能会促进雌二醇诱导的PCOS患者子宫内膜上皮细胞增殖，从而下调ER。

2.AR：雄激素是19碳类固醇激素，通过与AR结合，发挥其生物学作用。只有与AR结合的雄激素才可能促进子宫生长。在垂体分泌的FSH作用下雄烯二酮在颗粒细胞中被芳香化酶转化为雌激素，而PCOS患者FSH分泌相对不足，卵泡发育受损和停滞，芳香化酶活性降低，引起雄激素过度累积。SHBG来源于肝脏，它是雄激素发挥作用和雄激素代谢的重要因素，SHBG浓度决定了血清睾酮和其他17β-羟基类固醇配体（例如雌二醇双氢睾酮）与白蛋白结合的比例。因此，SHBG是配体从血清到雄激素靶组织和肝脏从循环中清除的主要决定因素。正如前文所述，PCOS患者多数合并高雄激素血症，上调AR的表达可以促子宫内膜增殖，导致内膜异常增生。

综上所述，PCOS是一种复杂的生殖内分泌代谢紊乱性疾病，其特征是稀发排卵或者无排卵、高雄激素血症和卵巢多囊样改变；个体异质性明显，涉及全身多个器官，常常伴有IR、高胰岛素血症和肥胖等代谢性问题及慢性低度炎症。育龄期女性主要表现为不孕和不规则阴道出血、流产率高。明确其致病原因有助于疾病早期诊断和治疗，也有助于解释疾病以及并发症的关系。排卵型PCOS女性和诱导排卵的PCOS女性着床失败率和妊娠结局较差，ER不良被认为是重要原因。此疾病可通过多种异常机制导致ER不良，从而影响PCOS患者的妊娠结局。既往的综述主要围绕PCOS患者循环标志物及卵巢组织展开，本综述主要围绕氧化应激、低度慢性炎症、代谢异常、内分泌异常及子宫内膜受体异常与子宫ER的关系研究，以期为PCOS女性在生殖助孕方面的诊治，提供更多理论参考。

参考文献：略