子宫内膜起始于原始间胚叶,自宫颈组织学内口覆盖整个子宫腔。子宫内膜分为两层:基底层和功能层,功能层占内膜厚度的 2/3 。在激素的调控下,功能层发生周期性变化。子宫内膜富含血管,尤其是在黄体中后期,内膜基质内腺体高度盘旋,分泌大量糖原,螺旋血管高度卷曲,组织高度水肿,血管渗透性增强,血液充盈、营养丰富,为胚胎的黏附和种植做好准备。
子宫内膜容受性是指子宫内膜对胚胎的接受能力,即子宫内膜处于接受囊胚植入时所具有的特殊状态,这一状态受到严格的时空限制。处于这一特殊状态的内膜,才允许胚胎黏附、侵入并诱导内膜间质发生一系列变化,最终使得胚胎能够植入。子宫内膜容受性的形成,一般发生在正常月经周期的第 20 天至第 24 天或排卵后 5 ~ 7 天,这一时期又被称为“着床窗口期”。在此极短暂的时间内才允许胚胎着床,之后立刻关闭,不再接受胚胎的植入。同时,子宫内膜与胚胎发育的同步化是胚胎着床的关键。自然条件下,约有 2/3 胚胎因不能植入而被淘汰。
子宫内膜容受性与着床是否成功密切相关,而胚胎成功着床又是妊娠的基础。因此,不孕的发生与子宫内膜容受性关系密切。许多疾病可以影响子宫内膜容受性的建立,如黄体功能不足、子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征、内膜息肉、子宫内膜损伤性疾病以及部分不明原因的不孕妇女,因体内缺乏内膜容受性相关分子而无法孕育。
体外受精胚胎移植( in vitro fertilization-embryo transfer , IVF-ET )是目前治疗不孕症的重要技术之一,随着辅助生殖技术的发展,胚胎质量现已明显提升。辅助生殖能否成功妊娠,在很大程度上取决于子宫内膜容受性的高低。目前多项研究表明, 2/3 反复种植失败患者的原因是子宫内膜容受性不足,胚胎因素仅占其中的 1/3 。因此,子宫内膜容受性的监测对不孕症的诊断和治疗具有重要意义。在 IVF 过程中,通过检测子宫内膜厚度、容积、血流及子宫内膜组织形态、局部分子变化和基因表达等方法,有助于准确评估患者的子宫内膜容受性,确定种植胚胎的最佳时机,提高着床成功率。
子宫内膜容受性建立的机制非常复杂,许多因素参与其中,主要包括三类:卵巢内分泌因素、胚胎及胚胎源性因素以及子宫内膜局部分子等。卵巢分泌的雌孕激素在子宫内膜容受性形成方面发挥重要作用,是子宫内膜容受性的宏观调控因素。在其周期性分泌调节下,子宫内膜表达容受性相关分子。在着床窗口期,雌孕激素共同达到分泌高峰,雌孕激素的合适比例和孕激素持续作用的时间是子宫内膜容受性建立的关键。此外,子宫内膜雌激素受体( estrogen receptor , ER )、孕激素受体( progesterone receptor , PR )含量及比例也影响其容受性,当子宫内膜 ER 降低, ER/PR 比值失调时,即使雌、孕激素水平正常,仍将导致内膜容受性缺陷。
在雌孕激素的调节下,子宫内膜局部产生许多容受性相关因子,包括细胞因子、生长因子、黏附分子、糖蛋白复合物等。同时,着床窗口期伴随着许多基因表达量的变化以及表观遗传的改变,这些变化直接影响胚胎着床,可作为预测子宫内膜容受性的标志物。
细胞因子主要是调控细胞生长发育凋亡、黏附因子表达以及调节局部免疫等。目前,比较明确的参与调控内膜容受性的细胞因子主要有 IL-1 、 IL-6 、白血病抑制因子( leukemia inhibitory factor , LIF )及集落细胞刺激因子( colony-stimulating factor , CSF )等。一般认为, IL-1 系统在着床窗口期是胚胎和内膜相互对话的重要分子,着床由此而启动。 LIF 是 IL-6 家族成员之一,是胚胎着床的必需因子,是影响子宫内膜容受性最为关键的细胞因子之一。研究发现,着床时 LIFmRNA 及蛋白表达是增殖期的 4 ~ 6 倍。因此,围着床期 LIF 的表达是判断子宫内膜容受性的重要标志之一。
CAM 包括许多家族成员。黏附分子的主要功能是介导细胞之间或者细胞与基质之间的黏附及信号传导。与子宫内膜容受性相关的黏附分子有整合素家族α V β 3 、α 1 β 1 、α 4 β 1 及选择素家族的 E- 选择素、 P- 选择素等,这些分子在内膜上的充分表达与着床窗口期相一致,有着高度的时间和组织特异性,调节着子宫内膜的形态结构和黏附能力,使子宫内膜的容受性最佳。
多种血管活性因子参与子宫内膜容受性的调控,主要包括 VEGF 、 PGI 2 等。 VEGF 能促进血管内皮细胞的分裂、增殖、迁移及促进血管生成。 VEGF 在分泌中期子宫内膜中高表达,提示 VEGF 有促进子宫内膜血管新生的作用。当 VEGF 表达不足时,着床部位血管生成减少,导致早期绒毛生成不良,子宫内膜容受性下降。 PGE 是一种促血管生成因子, PGI 2 通过诱导组织生成 VEGF ,促进毛细血管新生,可能参与子宫内膜容受性调控。
胚胎植入是一个免疫豁免过程,多种免疫细胞参与内膜容受性调控。自然杀伤( NK )细胞、 T 淋巴细胞、巨噬细胞及其分泌的多种细胞因子在子宫内膜分化以及内膜对胚胎的容受性过程中发挥重要作用。在胚胎植入部位有大量免疫细胞聚集,包括子宫特异性自然杀伤( uNK )细胞、巨噬细胞和树突状细胞等,其中 uNK 占大多数。多数学者认为, uNK 细胞是母胎界面最重要的免疫调节细胞,其分泌的 IFN- γ在子宫螺旋动脉血管的构建与重塑、蜕膜的完整性方面扮演着重要角色,而且 uNK 的功能受多种细胞因子的调控,比如 IL-2 、 IL-12 、 IL-15 等,而这些因子与子宫内膜容受性有密切的关系。研究发现,子宫腺肌病患者子宫内膜局部巨噬细胞密度增加,活性增强,影响胚胎着床,从而导致子宫腺肌病患者妊娠率降低。粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子( granulocyte macrophage-colony stimulating factor , GM-CSF ) mRNA 在黄体中期的人类子宫内膜表达水平达到最高,且可以促进胚胎滋养细胞的增殖,有利于囊胚的形成与种植,且呈浓度依赖性。蜕膜组织中的巨噬细胞和树突状细胞的活性高低直接影响着胚胎能否成功种植。
研究表明,排卵前后子宫内膜差异表达的基因有 400 多种,这些基因表达的变化与子宫内膜的容受性相关。 HOXA10 是一种同源框转录调节因子,在调节胚胎着床过程中起重要作用。黄体中期的 HOXA10 呈高表达,特异性表达于子宫内膜腔上皮细胞和基质细胞,且受雌、孕激素调控,这与人类的植入窗开放同步。 HOXA10 通过与 NDA 结合,激活或抑制目的基因,调控胚胎发育和调节子宫内膜容受性。不明原因不孕妇女的子宫内膜中 HOXA10 mRNA 表达量明显降低。
子宫内膜容受性是胚胎着床的必要条件,了解子宫内膜容受性对于治疗不孕症及提高辅助生殖技术成功率都有重要意义。目前缺乏评价子宫内膜容受性的可靠标准,一般认为多指标综合评价是有必要的。
通过经阴道 B 超,观察子宫内膜厚度及形态变化,是评估子宫内膜容受性的常用检查手段。子宫内膜受雌、孕激素的调控,其厚度、形态及分泌功能等呈周期性变化。 B 超可以通过内膜厚度或者体积、回声强弱等参数,反映子宫内膜的形态学状况及功能,从而推测子宫内膜容受性。通常当子宫内膜厚度为 10 ~ 14mm 时,子宫内膜容受性好,胚胎容易着床;而当子宫内膜厚度< 10mm 或> 14mm 时,胚胎着床率偏低;子宫内膜厚度< 6mm 者,则很少受孕。
子宫内膜形态分类目前尚无统一标准,通常分为三型: A 型即三线型,外层和中央为强回声线,外层与宫腔中线之间为低回声区或暗区,宫腔中线明显; 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。一般认为, A 型内膜的容受性明显高于 B 型与 C 型。
子宫动脉血流阻力可预测子宫内膜容受性。在排卵前,若子宫动脉血流呈现高阻力则提示内膜容受性差。在子宫内膜分泌中期,血流阻力低,血供充足,内膜容受性好,适合胚胎着床。血流阻力与妊娠率之间呈负相关。子宫血流灌注也有助于评价内膜容受性,但其精确性目前还不稳定。
经阴道超声具有快速、非侵入性、分辨率高、方便、实用及可重复性等特点,已为临床广泛采用。
磁共振( MRI )检查能清晰地显示子宫内膜厚度和宫腔容量,了解子宫内膜容受性,预测种植结局。磁共振灌注加权成像能够定量反映子宫内膜及内膜下的血流灌注状态,且内膜厚度与血容量之间存在一定相关性,对不孕患者子宫内膜容受性的评估有一定价值。 MRI 是评价子宫内膜容受性的有效方法之一,但价格昂贵,临床较少应用。
正常月经周期中,排卵后子宫内膜在雌、孕激素的共同作用下,腺体和间质逐步发育成熟,表现为子宫内膜腺体粗大、弯曲,腺上皮呈假复层,间质细胞增生、核仁明显,间质疏松血管丰富,腺体与间质同步发育,为胚胎植入做准备,通过内膜活检组织病理学检查,可以评估内膜的容受性。
在月经周期第 20 ~ 24 天,取子宫内膜,通过扫描电镜观察子宫内膜超微结构,通过分析微绒毛形态和胞饮突丰度,可以评价内膜的容受性。胞饮突是着床窗口期子宫内膜上皮细胞顶端出现的大而平滑的胞质凸起,为绒毛状上皮细胞微绒毛短暂融合而形成的单个花状膜样突出物。扫描电镜对正常子宫内膜连续监测显示:自然周期中胞饮突于月经第 18 ~ 19 天开始出现,成熟时间于月经第 20 ~ 21 天,持续时间≤ 48 小时,与子宫内膜最大容受性出现的时间一致。胞饮突是子宫内膜容受性建立和植入窗开放的重要形态学指标,标志着子宫内膜处于最佳状态。胞饮突的丰富程度与胚泡着床率呈正相关,因此胞饮突被认为是子宫内膜容受性的形态学标志。
子宫的血流主要来自子宫动脉,子宫动脉进入子宫壁后,分支行走在肌层的中间层,由此发出许多与子宫腔面垂直的放射状小动脉,在进入内膜前,每条小动脉分为两支:短而直的分支,营养基底层,不受性激素的影响,称之为“基底动脉”;其主支称为“螺旋动脉”,螺旋动脉再分支成微动脉,微动脉与分布在内膜表面的毛细血管床相连接,至功能层表层时,形成毛细血管网和窦状毛细血管,然后汇入小静脉,经肌层会合为子宫静脉。螺旋动脉对卵巢激素反应迅速,在孕激素作用下生长更快,血管变长而粗,并更弯曲。子宫微循环结构有别于其他脏器,通常状态下,子宫体微血管排列呈树枝状,管径较细,微血管之间的间距较大(有利于局部组织的物质交换),子宫毛细血管与静脉之间并不是直接连接,其间有一个窦状隙结构,壁上的纤维网眼像海绵一样。血液经过窦状隙时,血浆向整个组织内渗透,进行物质交换后再回到静脉中。此外,子宫为肌性器官,微动脉有完整的平滑肌,神经、体液等因素调节均能改变血管的舒缩状态,调控微循环血流量。而在月经周期子宫微循环结构因子宫内膜组织的周期性变化而不同。增殖期:在卵巢分泌的雌激素作用下,螺旋小动脉向子宫内膜表面生长,逐渐卷曲呈螺旋状;分泌期:在雌激素及孕激素作用下,内膜继续增厚,小动脉增生,螺旋弯曲度增加,在内膜层成团聚集,内膜表面可见由很多扩张的微血管形成的小血窦;月经期:排卵后若未受孕,黄体退化,雌、孕激素水平下降,螺旋小动脉节律性收缩与舒张甚至痉挛,微血管及静脉窦扩张,内膜组织缺血、坏死、脱落,月经来潮;再生期:子宫内膜脱落后,螺旋小动脉回到内膜层的深部。
正常子宫血流主要靠子宫动脉的升支供应,测定其血流动力学指标,可以反映子宫微循环状态;神经、体液调节能改变血管的舒缩状态,调控微循环的血流量。子宫动脉及分支的血流动力学参数会随着月经周期发生变化,如在子宫内膜增生期,螺旋动脉的血流参数,包括子宫动脉血流峰值比( A/B )、 RI 、搏动指数( pulsatility index , PI )均明显高于分泌期。子宫螺旋动脉作为营养子宫内膜的主要血管,对性激素有高度的敏感性,随着月经周期的进行,子宫螺旋动脉血流的变化非常显著,通过测定螺旋动脉 RI 值,可预测月经周期。
微循环系统可以根据机体组织、器官的不同功能和代谢的需要,及时地改变其管径、血流速度、血流量、血压、血液分配等。子宫微循环的影响因素较多,主要包括以下几方面:①温度:温度升高可使红细胞膜脂质液晶态增多,流动性增强,同时也使膜蛋白损伤,导致红细胞变形能力降低。而红细胞变形在子宫血液循环及组织代谢中有很重要的作用,尤其在微循环系统中,红细胞的自由变形能使其容易通过比自身直径小的微血管,从而保证正常的物质代谢。使用发热贴温暖子宫治疗痛经的研究表明,发热能促进子宫微血管扩张,减轻子宫平滑肌痉挛,改善局部微循环障碍。②血管活性因子:血管内皮细胞可以释放一系列血管活性物质,如 EDRF 、 PGI 2 、 EDHF 以及缩血管物质 ET 等来调节血管紧张性,维持血液流动性,影响血管通透性,控制血流量及血管生长。子宫微循环紊乱的一个重要特征是内皮通透性增高,内皮细胞出现较大间隔,不仅出现超滤现象,使低分子量的血浆蛋白透过血管壁,而且使高分子量物质,如纤维蛋白原等在血液中的浓度升高,引起血黏度上升。③ Ca 2+ 调控:细胞内游离 Ca 2+ 是决定血管收缩的重要因素,能调节全身微血管。平滑肌细胞内有两种收缩蛋白(即肌动蛋白与肌凝蛋白)和 Ca 2+ 调节蛋白。平滑肌的活动水平取决于细胞内游离 Ca 2+ ,血管平滑肌的舒缩运动可调节血流的组织灌注,子宫为肌性器官,更易受到平滑肌的影响。④神经调节:神经系统对调节微血管收缩和舒张及局部血流量有重要意义。子宫体神经调节来源于交感神经和中枢神经两个系统,分布于整个子宫肌层及子宫内膜螺旋动脉周围,直接影响子宫微循环状态。子宫血管接受交感及副交感神经支配,子宫血管上有多种受体,其中以α、β及γ受体最为重要。α受体接受交感神经性血管收缩信号,在肾上腺素作用下,血管发生收缩;β受体对肾上腺素及异丙肾上腺素敏感,使血管扩张;γ受体受交感神经胆碱能纤维支配,在乙酰胆碱作用下,舒张血管。⑤体液调节:参与微循环调节的体液因素较多,大部分都能影响血管平滑肌的作用,如神经介质(肾上腺素、乙酰胆碱)、血管活性物质(组织胺、 5- 羟色胺、缓激肽)、前列腺素(前列腺素 EA 、前列腺素 I2 、血栓烷 A2 )等。研究发现,对子宫影响较大的是前列腺素。非妊娠子宫内膜主要合成前列腺素 E 2 和 F2 α,两者有相互拮抗的作用,前列腺素 E 2 可以抑制子宫平滑肌的自发活动,而前列腺素 F2 α则促使子宫平滑肌收缩。
子宫内膜血流灌注情况与子宫内膜容受性息息相关。彩色及三维能量多普勒超声成像技术的发展与应用,为子宫内膜血流动力学的观察开辟了广阔前景,通过观察子宫位置、子宫内膜形态及厚度、子宫内膜下血流分型、子宫动脉及子宫螺旋动脉血流参数、子宫内膜蠕动方式等,可初步评估个体的子宫内膜容受性,从而指导临床工作。
中医药在改善子宫内膜容受性方面具有一定的优势。补肾中药具有内分泌激素样作用,促进内膜发育,增加内膜厚度,提高内膜容受性。中药药理研究发现,许多补肾中药,比如淫羊藿、葛根、补骨脂、菟丝子等有明显的雌激素样作用。菟丝子、补骨脂等能直接与 ER 结合,具有独特的靶向治疗作用。活血中药可以降低子宫动脉阻力,改善子宫内膜血流,增加内膜容受性,如当归、丹参等通过上调 ER 的表达而发挥作用。
临床研究及动物实验均表明,补肾活血中药能显著提高子宫内膜容受性,增加胞饮突的数量,改善种植窗期胞饮突的发育,调节子宫内膜 ER 和 PR 含量。近来的研究发现,补肾活血中药能促进子宫内膜 VEGF 的表达,其效果与剂量成正相关,提示补肾活血中药可以通过调节子宫内膜血流改善子宫内膜容受性。补肾活血中药还可增加激素受体的亲和力,上调子宫内膜容受性分子标志物整合素β 3 、 LIF 等的表达,促使胚胎着床。