综
述
外泌体在胚胎植入中的研究进展
张
艳综述，梁元姣审校
［摘要］
成功的受孕需要优质的胚胎与容受性良好的子宫内膜共同作用，胚胎能否成功够植入子宫内膜决定了妊娠结
局，因此母胎间的“交流”一直是生殖医学领域的重要研究方向之一。外泌体是由细胞分泌到细胞外基质的纳米级囊泡，通过胞吞、吞噬作用，或与细胞表面受体直接作用，以及与靶细胞的膜融合来传递其内容物从而发挥生物学作用，是细胞与细胞之间沟通的桥梁。在围植入期，外泌体作为独特的生物分子转
运载体参与母体子宫与胚胎间的信息交流，协调子宫内膜与胚胎的同步发育。文章主要就外泌体在胚胎植入过程中的机制研究进行综述。
［关键词］外泌体；胚胎植入；子宫内膜容受性［中图分类号］R714.5
［文献标志码］A
［文章编号］1672-271X
（2019）04-0397-05［DOI ］10.3969/j.issn.1672-271X.2019.04.014
Advances in exosomes in embryo implantation
ZHANG Yan 1reviewing ,LIANG Yuan -jiao 2checking ,
（1.Graduate College ，Wanna Medical College ，Wuhu 241002，Anhui ，China ；2.Reproductive Medicine Center ，Zhongda Hospital ，Southeast University ，Nanjing 210009，Jiangsu ，China ）
［Abstract ］Successful conception requires a combination of high -quality embryo and good toleran
ce of endometrium.The suc⁃cessful implantation determines the outcome of the pregnancy.Embryonic -maternal cross -talk has always been one of the important di⁃rections in reproductive medicine.Exosomes （EXOs ）are nanovesicles that are arin by cells and creted into the extracellular ma⁃trix ，which exert their biological effects through endocytosis ，phagocytosis ，direct interaction with cell surface receptors ，or membrane fusion with target cells to deliver their contents.Exosomes are considered to be the medium of communication between cells and cells.During the peri -implantation period ，exosomes act as a biomolecular transporter ，which participate in the information exchange be⁃
刘禅出装tween uterus and embryos ，and coordinate the simultaneous development of the endometrium and the embryo.This paper reviews the mechanism of exosomes in embryo implantation.
［Key words ］exosomes ；embryo implantation ；endometrial receptivity
0引言
外泌体作为细胞间通讯新机制，广泛参与机体各项生理及病理过程并发挥重要作用［1］，其在配子成熟、受精过程、胚胎植入、胚胎发育等生殖生理过
程中也扮演重要角色。正常的生殖过程是高度动态的，每个阶段均涉及大量的细胞间信息交流［2］。有研究发现女性卵泡液、输卵管和子宫腔中均有外泌体存在，并参与卵母细胞成熟、受精和胚胎植入等生殖过程［3-4］。本文主要对外泌体在胚胎植入过程中的机制研究作一综述。
1外泌体概述别克售后>哺乳期便秘怎么办
根据细胞外囊泡（extracellular vesicles ，EVs ）的
生物学功能、组成和物理特征（如大小或密度）分为
基金项目：国家重大科学研究计划项目（2013CB945200）；南京军区
医药卫生科研基金（15ZD036）
作者单位：241002芜湖，皖南医学院研究生学院（张
艳）；210009
南京，东南大学附属中大医院生殖医学中心（梁元姣）
通信作者：梁元姣，E -mail:
三大类：外泌体，微囊泡和凋亡小体［3］。外泌体是EVs中纳米级大小的囊泡类型，在1981年首次被命名，目前大多数研究认定其直径为30~150nm。1983年Harding等［5］用透射电子显微镜正式阐述了其生物发生途径。转运必需内体分选复合物（endo⁃somal sorting complex required for transport，ESCRT）系统在其形成和释放中发挥重要作用［6］。在细胞内，ESCRT系统通过分选相关蛋白使晚期胞内体的质膜以内陷出芽的方式形成富含腔内囊泡的亚细胞结构，此亚细胞结构即为多囊泡体，质膜与细胞膜融合将腔内囊泡（即外泌体）释放至胞外。越来越多的生物液体中，如精液、唾液、血浆、乳汁、尿液、羊水、脑脊液等［7-11］，发现并鉴定外泌体存在，对外泌体的深入研究表明其携带多种生物活性物质，包括蛋白质、脂质、核酸等，以miRNA的含量最丰富［12］，新的物质也不断被识别，鉴于外泌体来源不同，所携带的内含物会存在很大差异。近年来的研究发现多种细胞（如B和T细胞、树突细胞、肥大细胞、间充质干细胞、脂肪细胞、肿瘤细胞）产生和释放的外泌体能够将其携带的信息转移到受体细胞并影响受体细胞的功能，是细胞间通讯新机制［12-15］。
2子宫内膜来源的外泌体
胚胎植入过程是胚胎与母体子宫接触，进而建立起直接生理联系的过程。在此过程中，多种分子发生变化，形成特殊的宫腔微环境，促使子宫内膜达到最佳容受状态，从而接纳同步发育的囊胚。正常妊
娠时，母体免疫系统经过精密而复杂的调节，使母胎界面免疫微环境达到平衡，外泌体参与自身免疫过程并发挥重要作用［16］。
随着辅助生殖技术的成熟，体外培养胚胎质量已明显提高，在利用临床辅助生殖技术时均首选优质胚胎进行移植，然而生化妊娠或者着床失败仍会出现，是由于在围植入期子宫有短暂的容受性良好的“窗口期”接受胚胎植入，而窗口期的前移或者推后均会致妊娠失败［17］。因此，窗口期的准确判断对于临床辅助生殖实践至关重要。虽然有很多已经证实的内膜容受性的标记分子，如白血病抑制因子、基质金属蛋白酶、细胞黏附分子（整合素、CD44、钙粘蛋白-11）、附膜蛋白等［18］，但是这些分子的检测
量学云讲堂均需子宫内膜活检取材，影响移植周期。因此，通过外泌体的检测来确定植入窗口期，将会为辅助生殖技术带来新的突破，从而针对不同个体，实施个体化移植策略，提高辅助生殖技术治疗的成功率。
月经周期中，子宫内膜组织受甾体激素调节出现周期性改变，子宫内膜腺体分泌到宫腔的液体即子宫液的分子组成也随之发生改变。Greening等［19］的研究证明，人子宫内膜上皮细胞释放的外泌体，同子宫内膜一样受甾体激素调节会随着月经周期的进展不断地变化；对外泌体进行蛋白质组学分析发现，增生期内膜来源的外泌体主要携带细胞骨架重组和信号级联相关的蛋白，这与内膜的修复阶段相一致；而分泌期的外泌体则主要携带参与细胞外基质重组和胚胎植入相关的蛋白，这与子宫内膜容受
性密切相关。由此可见外泌体对判断子宫内膜时相以及对评价子宫内膜容受性方面存在潜在的重要价值。
3胚胎和滋养外胚层来源的外泌体
成功的植入不仅需要容受性良好的子宫内膜，还需要同步发育的优质囊胚，两者缺一不可。在辅助生殖技术中，早期对胚胎质量的判断依赖于形态学观察，随着胚胎植入前遗传学诊断与筛查技术（preimplantation genetic diagnosis/screening，PGD/ PGS）的快速发展，行PGD/PGS可提高部分不孕患者的胚胎种植率［20-21］，但PGD/PGS是一项有创性检查，
缺乏无创的分子生物学标志物来评价胚胎质量［22］。已有研究发现，胚胎早期发育过程中，胚胎的环境（如培养液中的生长因子等）会影响其发育［23］，而胚胎的状态会影响胚胎释放外泌体。Qu等［24］将培养3d的牛胚胎培养液换新，发现胚胎发育受阻，而补充原培养液中的外泌体后，胚胎发育阻滞的现象改善。从上述研究可知，胚胎能够分泌外泌体并可调节自身的发育，因此分析外泌体的特征或许能够为判断胚胎的质量提供可靠的生物学指标。
最近，Desrochers等［25］研究发现，小鼠胚胎内细胞团可分泌外泌体，且外泌体携带层黏连蛋白和纤连蛋白被移至滋养层细胞内，从而引起整合素附着于滋养层细胞表面，进而刺激JNK和FAK激酶级联反应，最终使得滋养层细胞（单个细胞和整个胚胎）
的迁移能力增强。Takahashi等［26］证明了绒毛外滋
养细胞（extravillous trophoblast，EVT）与绒毛滋养层
细胞（chorionic villous trophoblast，CVT）之间的沟通
也通过外泌体［26］。此团队早期研究发现了胎盘相
关的miRNA，由于miR-520c-3p在CD44介导的癌细
胞侵袭中发挥了重要作用，并且早期研究发现CD44-透明质酸酶（CD44/HA）可影响EVT细胞的侵袭能力。随即用体外模型系统证实了，CVT细胞释
放的外泌体富含miR-520c-3p，内化到EVT细胞后，
通过靶向CD44，抑制EVT细胞侵袭能力。而降低
内源性miR-520c-3p的表达后，CD44/HA介导的EVT细胞侵袭能力会显著增强［26］。虽然需要进一步的体内实验来研究外泌体影响EVT侵袭能力的机制，但此发现对人类胎盘功能研究提供了新的见解。
已有新的数据表明，囊胚分泌的外泌体可影响
子宫内膜细胞的基因表达和接受能力，从而控制其
自身的植入［24］。由于滋养外胚层向子宫内膜的侵
袭对于成功着床和良好的胎盘形成是至关重要的，
婚宴请帖了解滋养层细胞分泌的外泌体特征，有助于提高辅
助生殖的妊娠成功率。
4外泌体作为胚胎植入母胎对话的介质
在哺乳动物中，新生命起始于精卵结合，受精
卵经过几轮有丝分裂发育成囊胚，而后囊胚在子宫
腔内定位、黏附、侵入子宫内膜，随着胚胎与母体子
宫第一次亲密接触，便开始了母胎间的对话。越来
越多的证据表明围植入期胚胎和/或子宫内膜来源
的外泌体作为母胎对话的媒介调节胚胎植入过程。
过去几年的研究揭示，外泌体携带的miRNA和
蛋白质，通过参与调控胚胎定位、黏附、侵袭、子宫
内膜容受性、子宫内膜细胞增殖与凋亡等过程，进
而影响胚胎植入过程［19］。早在2012年Ng等［27］分离
提取了子宫内膜上皮细胞产生的外泌体，发现外泌
体携带miRNA转移至胚泡和子宫内膜本身。通过
生物信息学分析发现，分选入外泌体的miRNA调控
胚胎着床相关过程。2015年，Vilella等［28］的研究同
样发现外泌体中的miRNA调节胚胎植入过程，验证
了人窗口期子宫内膜来源的外泌体富含has-miR-30d，在被小鼠胚胎的滋养外胚层摄取后导致编码
鼠胚胎黏附相关分子的基因（Itgb3，Itga7和Cdh5）过
表达，从而使胚胎黏附能力显著增加。由于miRNA
在早期胚胎发育过程中起调控作用［29］，而外泌体可
传递其内包含的miRNA，由此也表明母体子宫内膜miRNAs能够作为植入前胚胎的转录组修饰因子影响胚胎的植入能力。
不仅miRNA，外泌体携带的蛋白质进入受体细
胞后，同样影响受体细胞的生物学行为。研究发现
人滋养层细胞摄取子宫内膜细胞释放的外泌体后，
细胞黏附能力增强。用雌孕激素模拟种植窗后，这
一作用更加显著。将子宫内膜细胞在代表增殖期
（雌激素主导）和分泌期（雌激素加孕酮）的条件下
培养，得到的外泌体内的蛋白质是激素特异的，分
别富含254和126种蛋白质，重要的是，雌激素加孕
酮处理的子宫内膜细胞释放的外泌体，其携带的蛋
白质与胚胎黏附、迁移、侵袭和细胞外基质重塑等
植入的基本过程密切相关［19］。最近，Kusama等［30］为
研究宫腔内外泌体对胚胎着床的影响，收集围植入
期母牛宫腔中的外泌体进行全蛋白组学分析，共检
测到596个外泌体蛋白，包括干扰素-τ，一种抗黄体
溶解蛋白，由牛妊娠早期胚胎滋养层细胞分泌，能
够提供宫腔内免疫抑制环境，提高子宫对胎儿的容
受性。因而从功能上讲，子宫微环境中外泌体有助
于制约母体对胎儿产生的排斥反应，以促进成功的
植入。妊娠是一个复杂的生理过程，妊娠子宫既包
含了母体来源的外泌体，又包含了胚胎来源的外泌
体，在母胎交流中，外泌体的互换是必然的，外泌体
只有在时间和空间上的有序表达才会使整个妊娠
过程顺利完成。Bidarimath等［31］对有蹄类动物滋养
外胚层释放的外泌体研究中发现，滋养外胚层释放
的外泌体刺激内皮细胞的增殖，具有调节子宫内膜
血管生成的潜力，也有研究显示人绒毛滋养层细胞
来源的外泌体能够促进血管平滑肌细胞迁移，这对
成功妊娠时子宫螺旋动脉重塑有重要作用。Kusa⁃ma等［30］在研究胚胎植入时期的宫腔微环境时，
提取不同妊娠阶段母牛宫腔内的外泌体，鉴定出母牛宫腔内的外泌体来源于胚胎，用各期外泌体处理子宫内膜上皮EEC细胞，实验发现，植入前宫腔外泌体处理后，上调EEC中的凋亡相关基因BAX、CASP3、TNFA、TP53的表达；而植入后宫腔外泌体处理后，
上调EEC中的黏附分子VCAM1的表达。已经证实，牛胚胎附着子宫内膜细胞时，子宫内膜上皮细胞的凋亡是必需的，由此可知，在围植入期宫腔内的外泌体通过调控子宫内膜而对胚胎植入起到了至关重要的作用。
妊娠早期子宫微环境受多基因、多因子的网络调控，胚胎植入的过程涉及到胚胎和子宫两个方面，此过程所涉及的很多生物化学信息分子的表达特性还未完全阐明。基于上述各研究能够知道，外泌体作为子宫微环境中调控植入过程的重要组成部分，有助于母胎对话的进行。
5结语
基于上述研究均表明外泌体是子宫微环境中调控植入过程的重要组成部分，在母胎对话中扮演了不可或缺的角色。目前对于子宫细胞、囊胚、胎盘滋养细胞释放外泌体的研究，以及外泌体内所含的不同类型的信号分子和遗传信息的研究，从不同角度揭示了外泌体在调节植入过程中的作用机制，更好地
认识了胚胎发育模式与规律。因此了解外泌体在胚胎植入过程中的深层作用能够为辅助生殖中反复种植失败的患者提供新的治疗思路。
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（收稿日期：2019⁃01⁃14；修回日期：2019⁃02⁃25）
（责任编辑：刘玉巧；英文编辑：朱一超）
