黃亞雄，張元珍

(1.武漢大學中南醫(yī)院，武漢 430000；2.湖北醫(yī)藥學院附屬國藥東風總醫(yī)院，十堰 442008)

上皮-間充質(zhì)可塑性(EMP)是上皮細胞和間充質(zhì)細胞相互過渡轉(zhuǎn)化的過程，包括間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(MET)及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)兩個過程[1]。MET是指機體在生長發(fā)育過程中，部分間充質(zhì)細胞在各種因素的刺激下，經(jīng)過多重生物學變化，其間充質(zhì)細胞的表型和特點逐漸丟失，同時獲得上皮細胞的表型和特點；EMT是指上皮細胞經(jīng)歷細胞骨架重構(gòu)后失去細胞極性、黏合連接、細胞橋接，由此獲得間質(zhì)細胞特征，如遷移和侵襲等能力的生物學過程[1]。盡管EMP過程在胚胎發(fā)育和惡性腫瘤中的作用已經(jīng)被廣泛認可，但越來越多的證據(jù)表明，EMP在子宮內(nèi)膜成功蛻膜化、再生/重新上皮化和胚胎植入方面也發(fā)揮著重要作用。本文將對EMP在胚胎著床中不同細胞及組織中的作用和調(diào)控機制進行綜述，以期為防治不孕不育及妊娠相關(guān)疾病提供更多線索和理論依據(jù)。

一、子宮內(nèi)膜上皮細胞(EEC)中的EMP

胚胎著床只能在有限的時間，即“植入窗口”(WOI)內(nèi)發(fā)生[2]。在WOI期間，子宮內(nèi)膜會發(fā)生形態(tài)學變化，且始終保持一定程度的可塑性，以便能夠適應(yīng)激素調(diào)控的周期性變化，這對胚泡植入至關(guān)重要[3]。在此期間，EEC從空泡至核上位置腺體變得更不規(guī)則，具有乳頭狀外觀；子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞(ESC)發(fā)生蛻膜反應(yīng)，增殖并從成纖維樣細胞分化為上皮樣細胞，形成母體蛻膜；ESC變大，核圓形和核仁數(shù)量增加，細胞質(zhì)中的糖原、脂質(zhì)滴和分泌顆粒增多，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體擴張，獲得上皮樣表型[2]。

EMP在子宮內(nèi)膜維持正常生理功能中的的作用是特別重要的，正如滋養(yǎng)外胚層必須調(diào)整其上皮特性與粘附并侵入母體子宮內(nèi)膜一樣，母體EEC在胚胎WOI期也會發(fā)生EMT相關(guān)的變化。人類EEC像其他上皮細胞一樣，是有極性的，通常不允許其他細胞粘附，在胚胎WOI期EEC需要改變其極性，以形成一個附著區(qū)域。EEC極性的喪失經(jīng)歷細胞形態(tài)和分子組成的變化，這些變化包括微絨毛、細胞表面標志物、細胞連接和細胞骨架分子的變化。在EEC去極化和EMT過程中，細胞與細胞之間連接的主要成分，如緊密連接蛋白和閉合蛋白表達也隨之減少[4]。EEC細胞骨架的改變與腫瘤細胞為侵襲和轉(zhuǎn)移做準備時發(fā)生的改變類似。肌動蛋白網(wǎng)絡(luò)是一種動態(tài)的細胞結(jié)構(gòu)，它在細胞重塑過程中經(jīng)歷反復的聚合和分解。在EMT過程中，球狀肌動蛋白單體即G-肌動蛋白，在細胞表面的濃度增加并聚合成絲狀肌動蛋白，成為F-肌動蛋白[5]。肌動蛋白的這種重新分布破壞了皮層肌動蛋白及其調(diào)節(jié)蛋白的濃度，濃度的改變使得肌動蛋白轉(zhuǎn)移到腫瘤細胞的邊緣，形成前緣的薄壁樣偽足、絲狀偽足和入侵樣偽足，以賦予其遷移能力[5]。胞飲突也是從細胞頂端表面延伸的富含肌動蛋白的突起，在胚胎著床過程中，分泌中期EEC的胞飲突表達顯著增多。胞飲突可能與腫瘤細胞中入侵樣類似，都可能通過局部作用分子或因子的胞吐作用分別在細胞結(jié)構(gòu)重塑，在胚胎植入過程中發(fā)揮作用。還有的研究利用的人EEC的體外植入試驗，以研究胚胎植入過程中的早期事件，如胚胎的初始黏附[6]。用EEC和從IVF循環(huán)中回收的胚泡進行的體外共培養(yǎng)研究表明，母體EEC與植入胚胎之間存在相互作用[7]。Simon等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在體外EEC培養(yǎng)模型中囊胚可上調(diào)EEC中子宮容受性標志物整合素β3的表達。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，母體子宮內(nèi)膜的信號分子與胚胎著床失敗有關(guān)，并可調(diào)節(jié)EMT過程。Gou等[9]研究發(fā)現(xiàn)，胚胎植入期間的子宮內(nèi)膜中TWIST2在圍著床期表達水平顯著升高，而TWIST2是調(diào)控EMT的經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子；在妊娠第3天將siRNA-TWIST2注入子宮腔后，N-鈣黏蛋白(N-cadherin)和波形蛋白(Vimentin)的表達在妊娠第5天顯著下調(diào)，妊娠第8天植入的胚胎數(shù)量顯著減少。以上數(shù)據(jù)均表明，在胚胎著床過程中TWIST2通過調(diào)控EMT影響妊娠結(jié)局，腺上皮細胞由EMT介導的細胞形態(tài)轉(zhuǎn)化對胚胎著床至關(guān)重要。

微小RNA(miRNA)通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄后靶基因的表達在EEC的EMT過程中也發(fā)揮著顯著作用。Liang等[10]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA不僅在細胞內(nèi)發(fā)揮作用，還可以通過多種形式被細胞釋放到細胞外環(huán)境中，積極參與調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、子宮內(nèi)膜功能以及胚胎與母體之間的溝通。miRNA以多種形式影響子宮容受性，其中包括通過EMT/MET轉(zhuǎn)換的調(diào)控[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠和人類胚胎植入模型的EEC中miR-429、miR-126a-3p和miR-30a-3p在EMP過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[12]。miR-429在小鼠胚胎植入期間表達下降，上調(diào)miR-429可能通過靶向原鈣粘蛋白8來抑制細胞的遷移和侵襲能力從而減少胚胎的植入。相反，miR-126-3p在胚胎植入部位特異性上調(diào)，通過調(diào)節(jié)整合素α11的表達促進細胞遷移和侵襲能力[13]。miR-30a-3p是miR-30a家族中的一員，通過下調(diào)miR-30a-3p促進EMT進程進而促使胚胎著床，當miR-30a-3p失調(diào)時，EMT相關(guān)過程會受到影響，從而改變細胞的遷移和侵襲能力并影響胚胎著床[14]。以上研究表明，miRNA通過在滋養(yǎng)層浸潤階段可能影響EEC中EMT的相關(guān)過程，進而在胚胎植入中發(fā)揮不同的作用。

二、子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞(ESC)中的EMP

子宮內(nèi)膜經(jīng)過分化為妊娠做準備的過程稱為蛻膜化。子宮內(nèi)膜蛻膜化最顯著的變化之一是在ESC中觀察到的形態(tài)學改變，其中細長的紡錘狀的子宮內(nèi)膜間質(zhì)成纖維細胞轉(zhuǎn)化為分泌性、類上皮樣的蛻膜細胞[15]。在子宮內(nèi)膜增生期，基質(zhì)細胞在排卵前幾乎沒有細胞質(zhì)并且細胞核呈細長形[16]。排卵幾天后，子宮內(nèi)膜基質(zhì)區(qū)水腫，ESC細胞質(zhì)增加。這些改變從末梢螺旋動脈附近的基質(zhì)細胞開始，隨后在月經(jīng)周期的分泌階段遍及整個基質(zhì)[16]。在ESC中積聚糖原和脂質(zhì)，擴展內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并重組細胞骨架肌動蛋白微絲，它們從成纖維細胞狀態(tài)過渡到上皮樣細胞[17]。隨著基質(zhì)細胞的蛻膜化，細胞核變圓并形成更多的核仁，細胞內(nèi)吞噬體和溶酶體增加，細胞質(zhì)顯著擴增。蛻膜對于胚胎植入和維持妊娠至關(guān)重要。

調(diào)控蛻膜基因的核心轉(zhuǎn)錄因子包括叉頭盒O1(FOXO1)、叉頭盒M1(FOXM1)和同源框基因A10(HOXA10)[18]，其中FOXO1和FOXM1都屬于叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子的大家族。已知FOXO1的表達在蛻膜化過程中被誘導，并且是ESC蛻膜化所必需的[19]。FOXO1可以與蛻膜化的人類ESC中的孕激素受體相互作用，以控制細胞增殖和上皮樣分化。

蛻膜化所引起的細胞形態(tài)變化與MET過程一致，并且受卵巢激素的調(diào)節(jié)[20]。Yu等[21]研究發(fā)現(xiàn)，人類子宮內(nèi)膜蛻膜化過程遵循與腫瘤發(fā)生相似的MET過程。在增生中期從育齡婦女的子宮內(nèi)膜活檢組織樣品中分離得到的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞在E2、孕酮(P)和cAMP的作用下表現(xiàn)出可逆的MET過程：當加入E2、P和cAMP后，子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞從雙極性、成纖維細胞形態(tài)變?yōu)榈湫偷纳掀訄A形；當撤回E2、P和cAMP后，子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞恢復為細長的成纖維細胞外觀[21]。通過小鼠的體外研究進一步支持蛻膜化過程中MET的發(fā)生，體外培養(yǎng)的未蛻膜化的小鼠子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中檢測到間充質(zhì)來源細胞的標志物波形蛋白表達，而在體外蛻膜誘導的小鼠子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中則檢測到上皮細胞標志物細胞角蛋白表達。Zhang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在雌激素和P誘導體外蛻膜化后ESC中角蛋白的表達顯著上調(diào)。在體外蛻膜化過程中，子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中可誘導細胞表達角蛋白，表明細胞從基質(zhì)表型轉(zhuǎn)變?yōu)樯掀け硇?，進一步支持了子宮內(nèi)膜蛻膜化過程中MET的發(fā)生。

Wnt/β-catenin信號通路是蛻膜發(fā)生MET的關(guān)鍵信號通路。β-catenin充當從細胞質(zhì)到細胞核的信號轉(zhuǎn)運蛋白，共同調(diào)節(jié)某些Wnt靶基因，如WNT4和WNT6。另一方面，WNT4腺病毒介導的過表達促進了人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞的MET體外轉(zhuǎn)化[23]。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，端細胞作為一種新型ESC細胞，可通過激活Wnt/β-catenin信號傳導誘導蛻膜化和MET。蛻膜化和MET可促進子宮內(nèi)膜的周期性更新和再生，支持胚胎著床并調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細胞的侵襲。蛻膜化不良會導致許多不良妊娠結(jié)局，例如著床失敗和反復流產(chǎn)。蛻膜化的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞表現(xiàn)出足夠的運動性和遷移能力，以適應(yīng)滋養(yǎng)細胞的侵襲。Grewal 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中調(diào)節(jié)細胞遷移，運動性和細胞骨架重組的蛋白(Rho-GTPases RhoA和Rac1)在細胞侵襲和遷移能力中發(fā)揮關(guān)鍵作用。敲除人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中Rac1會導致基質(zhì)細胞運動性降低，從而抑制滋養(yǎng)層細胞侵入子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞。

三、滋養(yǎng)外胚層中的EMP

小鼠和人類在胚胎植入前形成的胚泡，其細胞分離成內(nèi)細胞團(ICM)和周圍的上皮滋養(yǎng)外胚層[26]，后者將在整個胚胎植入過程中與EEC相互作用。滋養(yǎng)層細胞具有頂基極性、與相鄰細胞的橫向連接以及與基底膜蛋白的基底接觸，所有這些都是典型的上皮特征。研究發(fā)現(xiàn)，EMT過程在胚胎植入中起著至關(guān)重要的作用，因為胚胎滋養(yǎng)層細胞通過失去其上皮特性并獲得侵襲能力而進入母體蛻膜[27-28]。在透明帶遷移和脫落之后，滋養(yǎng)外胚層必須在植入并粘附到母體子宮內(nèi)膜之前為植入做好準備。胚胎的滋養(yǎng)外胚層在植入過程之前經(jīng)歷了幾次變化，最終產(chǎn)生了侵襲性滋養(yǎng)層巨細胞，植入和早期的血管生成都是由滋養(yǎng)層巨細胞介導，這對形成胎盤必不可少[29]。

值得注意的是，形成的侵襲性滋養(yǎng)層細胞的形態(tài)和功能變化與EMT過程完全相同。最初的滋養(yǎng)外胚層通常根據(jù)細胞與ICM的接近程度沿同一平面分為兩個區(qū)域。極層滋養(yǎng)層位于ICM附近區(qū)域，而壁層滋養(yǎng)層覆蓋更遠端的區(qū)域[30]。滋養(yǎng)外胚層細胞的頂端區(qū)域是胚泡最初與母體腔上皮細胞接觸并粘附的區(qū)域。隨后，在粘附和附著過程中，由于整合素αβ異二聚體(例如α5β1)從基底外側(cè)區(qū)域遷移到頂端結(jié)構(gòu)域。這些整合素通過與輔助信號傳導因子(例如骨橋蛋白)以及母體腔細胞外基質(zhì)中的因子(例如纖連蛋白)相互作用，介導植入的粘附和侵襲，并與粘附的滋養(yǎng)層細胞的表型和功能變化有關(guān)[31]。這些功能變化包括運動能力的增加，細胞間接觸變短，以及E-鈣粘蛋白的下調(diào)，這與EMT過程一致[30]。

轉(zhuǎn)化后的滋養(yǎng)外胚層細胞(侵入性滋養(yǎng)層巨細胞)侵入母體蛻膜并最終形成功能性胎盤[7]。因此，滋養(yǎng)外胚層通過EMT獲得間充質(zhì)特性的能力是胚胎植入的關(guān)鍵。Liu等[32]研究發(fā)現(xiàn)，富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白-1(SPARCL1)可能抑制ERK1/2途徑中的磷酸化和激活蛋白-1(AP-1)轉(zhuǎn)錄因子的產(chǎn)生，從而改變了EMT相關(guān)分子，如基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)、基質(zhì)金屬蛋白酶3(MMP3)、N-cadherin、E-鈣黏著蛋白和Vimentin的表達，抑制絨毛外滋養(yǎng)層細胞的遷移和入侵，導致胎盤發(fā)育障礙而引起流產(chǎn)。Xu等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜和絨毛外滋養(yǎng)層細胞中，脂氧素A4可以通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)的活性，顯著上調(diào)β-連環(huán)蛋白的表達，顯著下調(diào)波形蛋白、纖維連接蛋白、TWIST、核因子κB(NF-κB)、蛋白激酶B(Akt)和糖原合成酶激酶-3β(Gsk-3β)的表達，抑制EMT并干擾胚胎植入。

此外，miRNA也參與了胚胎著床時滋養(yǎng)外胚層中的EMP。Wnt/β-catenin驅(qū)動的信號通路是實現(xiàn)囊胚植入的必要途徑之一。研究發(fā)現(xiàn)，Let-7g過表達后，植入后的胚胎滋養(yǎng)外胚層中的EMT過程受到干擾，體內(nèi)的Wnt/β-catenin信號通路傳遞受損[34]。在胚胎細胞中，Let-7g的過量表達激活了EEC標志物E-cadherin的表達，顯著降低了ESC標志物N-cadherin和β-catenin的表達，阻斷了植入后胚胎發(fā)育的EMT過程。Ding等[35]研究表明，miR-27a-3p/USP25軸通過調(diào)節(jié)EMT過程來抑制滋養(yǎng)細胞的入侵和遷移，從而參與復發(fā)性流產(chǎn)(RSA)的致病過程。Liu等[36]研究發(fā)現(xiàn)，miR-93通過靶向BCL2L2基因的表達調(diào)節(jié)滋養(yǎng)層細胞增殖、遷移、侵襲和凋亡。同時，Ding等[37]研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a-5p和miR-146b-5p過表達抑制了滋養(yǎng)細胞的侵襲和遷移，在滋養(yǎng)層EMT中發(fā)揮負調(diào)節(jié)作用，從而參與RSA的發(fā)病機制。

綜上所述，EMP過程在胚胎的植入過程中起著至關(guān)重要的作用，因此，深入研究調(diào)節(jié)EMP進程的關(guān)鍵靶點以及上下游作用因子變得重要，隨著細胞重塑相關(guān)領(lǐng)域的研究越來越多，未來可能會有更多的調(diào)控靶點被發(fā)現(xiàn)，并進一步闡明其在胚胎著床中驅(qū)動EMP的機制，以促進新的治療策略的發(fā)展。