输卵管微环境与女性生殖不良事件相关性研究进展

Progress in the Study of the Correlation between the Fallopian Tube Microenvironment and Adverse Reproductive Events in Women

摘要: 中国是一个人口大国，随着老龄化问题的逐渐发展，繁衍生殖的矛盾愈发尖锐。近年来，女性生殖不良事件比率逐年上升，已经成为我们亟待解决的一大难题。输卵管是女性特有的生殖道结构之一，其微环境的差异或改变与发生生殖不良事件具有一定的相关性，本文将从细胞、液体环境等方面对输卵管微环境与女性生殖不良事件进行综述，以期为相关研究和临床实践提供参考。

Abstract: China is a populous country, and with the gradual development of the ageing problem, the contradiction of reproduction and reproduction has become more and more acute. In recent years, the rate of female reproductive adverse events has been increasing year by year and has become a major problem that we need to solve. The fallopian tube is one of the unique female reproductive tract structures, and differences or changes in its microenvironment have a certain correlation with the occurrence of reproductive adverse events. In this paper, we will review the microenvironment of the fallopian tube and female reproductive adverse events in terms of the cellular and fluid environments, with a view to providing references to related research and clinical practice.

1. 引言

生殖不良事件(Reproductive Adverse Events)是指在生殖过程中出现的任何可能损害个体生育能力、影响妊娠结果或对胎儿健康造成负面影响的医疗或健康问题。这些事件具有偶然性和随机性，会发生在生育周期的任何阶段，然而与女性生殖方面息息相关的最常见的三大问题包括不孕、异位妊娠和复发性自然流产。不孕症是一种由多种病因导致的生育障碍状态，是生育期夫妇的生殖健康不良事件。女性无避孕正常进行性生活至少12个月而未孕称为不孕症[1]。据统计，我国育龄期女性的不孕症患病率约为25% [2]，在女性不孕症中输卵管因素约占25%~35%。由于输卵管位置具有特殊性，处于盆腔子宫与双侧卵巢之间，其形态及功能均易受到不同程度的损伤[3]。已有研究表明，输卵管通畅度受损占低生育力和不孕症病例的35% [4]。输卵管性不孕的原因主要包括输卵管阻塞、输卵管粘连及输卵管积水，与输卵管微环境被破坏互为因果。其中输卵管积水是输卵管性不孕最常见的原因，占输卵管疾病的10%~30% [5]。当受精卵在子宫以外着床发育时，就会发生异位妊娠，在异位妊娠中，以输卵管为主要发病位置，占异位妊娠总数的95%左右[6]。复发性流产定义为连续发生2次或2次以上的自然流产。流产是指妊娠28周以前终止、胎儿体重在1000 g以下者。宫腔病变和输卵管通畅程度受损是复发性自然流产常见的病因之一[7]。输卵管作为一个早期胚胎形成发育的通道，其微环境的改变与其功能密切相关，大多女性生殖不良事件都是输卵管的功能不全或低下甚至丧失造成的。由此可见，输卵管微环境与女性生殖不良事件之间具有较大的相关性。

2. 细胞成分

在输卵管所属的微环境中，细胞成分主要分为上皮细胞、平滑肌细胞和间质细胞等，根据其各自的结构及生理特性，对于输卵管正常生理状态或者病理发生的发展具有重要影响。

根据女性生理周期划分：卵泡期和黄体期是女性生理的两个重要时期，输卵管在不同的时期主要功能也不同。在卵泡期，纤毛细胞在输卵管的壶腹部(受精部位)高度富集，该部位靠近卵巢，负责捕获卵子，为精卵结合做充足准备；在黄体期，输卵管分泌细胞的比例明显增加，这对胚胎植入前的发育至关重要。

通过拟时序分析和细胞轨迹，发现输卵管上皮内干性细胞具有分化为纤毛细胞和成熟型分泌细胞两种不同的方向，且输卵管的不同部位干性细胞分化结局是有差异的。在输卵管伞部和壶腹部，干性细胞主要由纤毛前体细胞分化为纤毛细胞，而在输卵管峡部的干性细胞存在两种不同的分化命运：一是分化成成熟的分泌细胞；二是与伞部和壶腹部相同，由纤毛前体细胞分化为纤毛细胞。同时，有证据表明成熟型分泌细胞与纤毛细胞也存在分化关系[4]，这也为输卵管上皮干性细胞的研究开拓的一个新的方向。

2.1. 上皮细胞

2.1.1. 纤毛细胞

分布于输卵管内壁的正常的纤毛细胞的数量和结构对纤毛有序且朝向正常方向的摆动至关重要，已经证实输卵管纤毛摆动频率会受到年龄因素影响[3]。通过检测各年龄组女性输卵管纤毛细胞发现输卵管呈增龄性改变，这一时间节点从30岁开始，纤毛细胞数量开始出现显著下降，并随着年龄的增长逐渐减少[8]。输卵管上皮细胞中纤毛细胞数量减少使得输卵管纤毛组织的结构和功能多少都会受到不同的损伤，这一损伤势必导致纤毛摆动受到影响。同时，纤毛细胞还可以通过自身的运动趋势，顺势将细菌和其他病原体从输卵管中清除出去，因此还有防止感染的作用；反之，一旦纤毛细胞遭到破坏，输卵管将会有受到细菌和其他病原体感染的风险，从而引发不良生殖事件。

输卵管上皮细胞与卵母细胞–卵丘复合物(Oocyte cumulus complex, OCC)的细胞外基质之间的粘附对于生殖不良事件也有一定的意义，早期的粘附步骤是将新排卵的OCC与输卵管远端区域内壁的上皮细胞的纤毛尖端结合。粘附这一过程对于排卵后卵母细胞能从卵巢壁上正确吸收营养物质至关重要。粘附程度控制复合物的拾取以及随后的运输和压实，使其能够顺利进入输卵管腔，在那个位置它将接触到在输卵管中游动的精子。通过实验或环境因素改变粘附性可能会妨碍正常吸收和运输到输卵管腔中，并有可能导致异位妊娠的发生[9]。

此外，还有研究发现miR-34b/c^−/−且miR-449^−/−双敲除雌鼠表现为输卵管上皮纤毛细胞显著减少，但排卵及激素水平正常，输卵管拾卵障碍而导致不孕的疾病表型；说明miR-34/449在输卵管上皮纤毛细胞的分化过程中发挥重要调控作用进而影响小鼠生育[10]。至此，输卵管上皮纤毛细胞的产生、分化以及相互作用都对整个生殖发育过程具有举足轻重的作用。

2.1.2. 分泌细胞

其主要功能是分泌黏液，这种黏液润滑了输卵管内壁，为卵子和精子结合提供了适宜的环境。黏液中还包含了重要的营养物质和生长因子，有助于受精过程的顺利进行和早期胚胎的正常发育。在月经周期的不同阶段，分泌细胞的分泌量会有所变化，以适应不同阶段的生理需求。

上皮细胞中两种细胞数量不等，正常的输卵管其上皮纤毛细胞数量应多于分泌细胞，输卵管纤毛细胞在体外可能反向分化为非纤毛细胞(形态学显示与分泌细胞无差异) [11]。研究发现，积水的输卵管上皮，纤毛细胞数量明显减少，分泌细胞数量明显增多。因此，即使输卵管通畅但纤毛细胞摆动能力下降，方向错乱无章，输卵管运送功能也不能很好完成，会造成宫外孕的可能。因此分泌细胞数量的增多，也许是造成输卵管积水且反复发作的形态学原因[12]。

正常输卵管上皮在光学显微镜下观察到含有丰富的粘膜皱襞，上皮细胞形态规则，分泌细胞表面可见刷状缘。子宫内膜异位症患者光镜下可在异位的子宫内膜腺体周围见到炎症细胞，分泌细胞刷状缘不完整；透射电镜下，内异症患者输卵管壶腹部上皮含量较少，底部未见明显基体，分泌细胞微绒毛数量较少。纤毛细胞数量减少，且顶部纤毛减少，并伴有纤毛融合。细胞内细胞器较少，含大量空泡。细胞质电子密度降低，水肿明显，溶酶体可见；扫描电镜下，内异症患者输卵管壶腹部上皮细胞受损，纤毛细胞和分泌细胞几乎完全消失，以大量的胶原纤维增生以替代。纤毛细胞和分泌细胞结构受损，受精卵形成、纤毛摆动运输受精卵、输卵管液内正常成分的维持等生理活动将受到影响[13]。子宫内膜异位症以纤维化为主要病理特征的妇科疾病，因此输卵管的纤维化从而导致其功能受损的病理改变而致生殖不良事件也可以得到解释。

2.2. 平滑肌细胞

此类细胞构成了输卵管壁的肌肉层，通过收缩和松弛这样的交替运动来推动卵子在输卵管内的移动。这种蠕动趋势确保了卵子能够按照正确的方向和速度前进，直到它们与精子结合形成受精卵；另一方面也受到多种神经和激素的调控，以确保在正确的时间和位置进行精卵结合。增生期和分泌期的输卵管平滑肌蠕动幅度相似，但增生期蠕动频率更高；在输卵管的三层平滑肌(外层纵行肌、中层环形肌和内层纵行肌)中，环形肌的蠕动频率较纵行肌高[14]。研究结果显示，在人离体输卵管张力测定实验中，酒精可抑制人输卵管的自发性收缩，随着酒精浓度的升高这种抑制作用愈发明显，这说明酒精具有浓度依赖性抑制输卵管平滑肌自发性收缩的作用，并证明了是通过NOS/NO信号途径介导的[15]。此外，有研究证明孕酮与左炔诺孕酮能具有浓度依赖性减弱人输卵管平滑肌的蠕动幅度和频率[16]。对于输卵管妊娠患者输卵管的平滑肌动力相关的研究中，发现孕酮能抑制人输卵管平滑肌的自发性收缩幅度，且随着浓度增加而减小[16]。对输卵管平滑肌定量分析研究中表明：当组织中的胶原蛋白增加时，肌肉组织和弹性纤维的表达减少。由于更年期引起的形态学改变可以导致输卵管运动的僵硬，输卵管运动的降低会影响粘膜纤维的运动，从而成为导致不孕症的另一个因素[17]。

2.3. 间质细胞

这类细胞是输卵管壁中的结缔组织细胞，为上皮细胞和平滑肌细胞提供支持和营养。同时也参与输卵管壁的形成和修复过程，对于维持输卵管的正常结构和功能具有重要意义。可能还参与调节输卵管内的免疫反应和激素分泌。

其中包括Cajal间质细胞(Interstitial Cell of Cajal, ICC)，这些细胞在输卵管中起着重要作用，它们的数量和功能状态与输卵管的运动能力密切相关。在输卵管妊娠中，ICC表达的减少破坏了ICC与输卵管平滑肌细胞间的肌电耦合的完整性，妨碍自发电位的发生与传导，引起输卵管平滑肌运动功能的障碍，从而导致输卵管运动能力降低，增加异位妊娠发生率，这可能是异位妊娠的致病机制之一[18]。

特络细胞(telocytes, TCs)是一种最新研究发现的特殊类型的间质细胞，在包括输卵管在内的许多器官中已经被发现并研究，具有多种潜在的生物功能，也具有独特的超微结构[19] [20]。对异位妊娠的输卵管中的TCs分布情况及细胞数量进行了研究，发现输卵管妊娠患者的输卵管组织中肌层TCs分布较稀疏，TCs较正常输卵管少，从临床层面证实了，TCs可能参与输卵管功能的调节，其损伤或丧失可能使输卵管运动能力减弱，蠕动减慢，导致输卵管对受精卵的输送能力减弱，不能及时到达宫腔而发生输卵管妊娠的可能[21]。

3. 液体环境

输卵管微环境中具有妊娠开始前精子、卵子运输及结合、早期胚胎发育等过程的重要物质基础，而含有多种物质的输卵管液(Human Tubal Fluid, HTF)是输卵管微环境的重要组成部分，其随着月经周期的变化而出现变化，是一种由黏膜上皮细胞的分泌物和血管的渗出物混合而成的透明或略带黄色的液体。

HTF是一种复合且动态的流体，由离子、有机物和蛋白质等物质构成。其中含有钠、钾、氯、镁、磷等离子，对于维持输卵管内的渗透压和酸碱平衡至关重要；重碳酸盐、乳酸盐、丙酮酸盐、酶、氨基酸、葡萄糖和蛋白质等多种有机物，这些物质为卵子和精子的存活、运动、受精以及受精卵的存活给予了必需的生命供能；还包括有多种蛋白质，如白蛋白、α-球蛋白、β-球蛋白、γ-球蛋白等[22]。HTF中含有的p-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)是血液中所缺乏的，这进一步证明了HTF的特殊性。这些蛋白质在受精和早期胚胎发育过程中参与卵子和胚胎的附着、迁移和成熟过程等重要作用。由此可见，这些物质在生殖之一过程中起到重要辅助作用，自身或其他因素所致的不平衡会导致生殖不良事件的发生。

在HTF已鉴定出的成分中，有一类糖基化蛋白，输卵管特异性糖蛋白(Oviduct-specific Glycoprotein 1, OVGP1)也称为输卵管蛋白，是HTF中存在的主要非血清糖蛋白[21] [23]。它由输卵管的非纤毛上皮细胞表达，输卵管是负责合成这种糖蛋白作为HTF组成部分的主要器官。在胚胎附着时，OVGP1仅在小鼠的管腔上皮细胞中表达。此外，证明了人子宫内膜上皮细胞中OVGP1的丢失会改变子宫内膜容受性相关基因的表达。最后还揭示了源自上皮细胞敲低OVGP1的培养基可降低滋养层细胞的体外粘附性[24]。许多研究表明OVGP1在不同种类哺乳动物的生殖过程和胚胎发育中起着根本作用[25]。

另一研究表明HTF可以增强精子性能，改善了高温对精子的负面影响。研究表明精子速度在男性生育能力起主要决定因素，温度升高会引起精子速度降低，从而可能会影响卵生卵泡受精成功率[26]，从而导致生殖不良事件的发生。

4. 结论

本综述围绕生殖不良事件的原因和现状从输卵管微环境的角度进行了深入分析，主要通过对于其细胞成分和液体环境层面进行论述，来阐述与女性生殖不良事件的相关性。

4.1. 细胞成分对于生殖不良事件具有相关性

上皮细胞中的纤毛细胞的摆动频率受年龄影响，随着年龄增长而产生数量减少、结构破坏，从而导致摆动功能降低，输卵管丧失其原有运输的作用；改变纤毛细胞与OCC细胞外基质的粘附性会有异位妊娠发生的可能；miR-34/449可以调控雌鼠纤毛细胞的分化，对拾卵障碍型不孕小鼠模型具有重要意义。

分泌细胞数量增多，纤毛细胞数量减少是输卵管积水上皮细胞的特有表现，这也是引起生殖不良事件的一个重要因素，通过对子宫内膜异位症纤维化的病理特征的上皮细胞的研究表明，上皮细胞受损而导致的纤毛细胞和分泌细胞几乎完全消失，以胶原纤维大量增生替代。输卵管液内正常成分的维持等生理活动将受到影响，从而引起生殖不良事件。

平滑肌细胞主要作用是控制输卵管平滑肌自发性收缩，酒精、孕酮等都能抑制其自发性收缩，从而导致输卵管运动受阻；当组织中的胶原蛋白增加时，输卵管运动僵硬从而影响粘膜纤维的运动，这也是导致不孕症的一个因素。

间质细胞中，ICC的表达减少，影响自发电位的发生和传导，引起输卵管平滑肌运动功能障碍，导致输卵管运动能力降低，从而增加异位妊娠风险；输卵管妊娠患者的输卵管组织中肌层TCs数量少且分布较稀疏，其损伤或丧失使输卵管蠕动减慢，从而有发生输卵管妊娠的可能；这两种间质细胞的表达都会引发异位妊娠的风险。

4.2. 液体成分对于生殖不良事件具有相关性

在生理条件下，输卵管液被认为是早期发育胚胎的最佳环境。输卵管分泌细胞分泌的蛋白质在输卵管腔内的累积合成和运输创造了一个微环境，支持重要的生殖事件，包括精子获能、受精和早期胚胎发育。分泌细胞排出少量HTF，有助于保持精子、卵子和胚胎的活力，并在胚胎被运送到子宫时滋养发育中的胚胎[27]；由于OVGP1的丢失和子宫内膜的容受性相关，OVGP1在不同种类哺乳动物的生殖过程和胚胎发育中起着根本作用；HTF还可以改善高温导致的精子活力降低，从而提升卵生卵泡受精成功率；因此维持输卵管的液体环境正常也是减少发生女性生殖不良事件中极为重要的策略。

综上所述，输卵管作为女性生殖发育中不可或缺的一环，为精卵结合以及胚胎迁移发育提供了有利的微环境，输卵管性生殖不良事件是由于输卵管微环境发生异常导致的[28]。输卵管纤毛运动、分泌黏液、平滑肌收缩和输卵管液体环境是输卵管输送胚胎的关键[29]，输卵管运输受复杂机制调节，输卵管功能正常对生殖至关重要，输卵管结构和功能异常可能导致异位妊娠或输卵管相关不孕或复发性自然流产。本文主要论证了输卵管粘连、积水、阻塞而引起的输卵管功能受损，影响受精卵的通过从而导致的女性生殖不良事件。通过本文的论述以期对临床的相关研究以及治疗提供相应参考。

本文单从输卵管微环境中的两个方面进行论述，并从分子机制分析与女性生殖不良事件之间的相关性；细胞成分与液体成分之间也存在相关性，本文中也未有详细论述。

NOTES

^*通讯作者。