血管周细胞通过Notch信号介导的间质-上皮转化参与子宫内膜再上皮化

《Nature Communications》：Mesenchymal-to-epithelial transition of perivascular cells contributes to endometrial re-epithelialization

本研究揭示了子宫内膜再生新机制：研究人员针对子宫内膜周期性修复中上皮细胞来源不明这一关键问题，通过谱系追踪技术证实Nestin+血管周细胞在雌激素调控下通过抑制Notch信号通路发生间质-上皮转化(MET)，直接参与子宫内膜再上皮化过程。该发现不仅阐明了子宫内膜再生的细胞来源和分子机制，更为子宫内膜异位症等子宫相关疾病提供了新的治疗靶点。

　　

每个月，女性的子宫内膜都会经历一场悄无声息的"革命"——旧的功能层脱落，新的内膜迅速再生。这种惊人的再生能力对月经周期和妊娠维持至关重要，但其背后的细胞机制始终成谜。传统观点认为，残留的上皮细胞是再生的主要来源，但越来越多的证据表明，子宫内膜基质中可能存在成体干细胞/祖细胞参与这一过程。然而，这些神秘细胞的真实身份及其调控机制一直未被揭示。

近日发表在《Nature Communications》上的研究解开了这一谜团。由Shu-Yun Li、Sarah Whiteside、Bo Li、Xiaofei Sun和Tony DeFalco组成的研究团队发现，表达巢蛋白(Nestin)的血管周细胞竟然是子宫内膜再上皮化的"幕后功臣"。这些细胞通常处于静止状态，但在雌激素信号刺激下，它们能够"改头换面"，直接转变为上皮细胞，参与子宫内膜的修复与再生。

研究人员主要运用了几项关键技术：利用Nestin-CreER; Rosa-Tomato转基因小鼠进行长期谱系追踪，观察血管周细胞及其后代细胞的命运；建立人工蜕膜化小鼠模型模拟人类子宫内膜再生过程；通过卵巢切除模型结合激素处理研究雌激素对血管周细胞分化的影响；采用CBF:H2B-Venus Notch信号报告小鼠检测血管周细胞中Notch活性；使用流式细胞术分选和子宫内膜类器官培养验证血管周细胞的分化潜能。

Nestin⁺细胞是子宫内膜血管周细胞

研究团队首先确认了Nestin在子宫中的表达模式。免疫荧光分析显示，Nestin蛋白特异性定位于PECAM1⁺血管旁的细胞中，表明其在子宫血管周细胞中表达。

通过Nestin-CreER; Rosa-Tomato小鼠模型，研究人员成功标记并追踪了子宫中的Nestin⁺血管周细胞。实验证实，约50%的Nestin⁺细胞被Tomato标记，且这些标记细胞均表达周细胞标志物CSPG4，而不表达上皮细胞标志物KRT8、EpCAM或CDH1。

Nestin⁺血管周细胞参与动情周期中的上皮扩张

长期谱系追踪显示，在动情周期中，大多数Tomato⁺细胞保持为血管周细胞，但少数细胞贡献于上皮扩张。有趣的是，研究人员观察到一些Tomato⁺细胞逐渐失去CSPG4表达，迁移向上皮层，并最终融入上皮层。

Nestin⁺血管周细胞参与妊娠期间的上皮再生

在妊娠模型中，研究人员发现Tomato标记的细胞出现在妊娠第12天和产后第3天新再生的上皮中。特别是在人工蜕膜化模型中，当子宫内膜经历显著上皮损失时，约12%的上皮细胞来源于Nestin⁺血管周细胞，显著高于对照组。

Nestin来源细胞在体外经历间质-上皮转化

类器官培养实验进一步证实了血管周细胞的分化能力。从子宫内膜中分选的Tomato⁺细胞在培养6天后，表达上皮标志物CDH1而不再表达间质标志物Vimentin，表明这些细胞确实经历了间质-上皮转化。

雌激素通过ESR1触发Nestin⁺血管周细胞向上皮细胞分化

研究表明，子宫Nestin⁺血管周细胞表达雌激素受体(ESR1)和孕激素受体(PGR)。在卵巢切除小鼠模型中，雌激素(而非孕激素)能够诱导Tomato标记的血管周细胞向上皮细胞分化，且这一过程依赖于ESR1。

雌激素通过ESR1抑制血管周细胞中的Notch活性

Notch信号是维持干细胞静止的关键通路。研究发现，子宫血管周细胞中存在活跃的Notch信号，而雌激素处理可显著抑制这种活性。进一步实验表明，雌激素通过ESR1而非ESR2介导这一抑制作用。

Notch信号是维持Nestin⁺血管周细胞稳态静止所必需的

研究显示，在动情周期间期，大多数经历活跃Notch信号的Nestin⁺血管周细胞处于静止状态(Ki67阴性)，而在动情期，Notch活性降低的Nestin⁺细胞进入活跃细胞周期。

雌激素通过抑制Notch活性诱导Nestin⁺血管周细胞的细胞周期活性

体外实验进一步证实，DLL4激活Notch信号可维持细胞的静止状态，而雌激素处理则通过抑制Notch活性诱导细胞进入细胞周期。

这项研究系统阐明了Nestin⁺血管周细胞作为上皮祖细胞参与子宫内膜再上皮化的全过程。在生理状态下，这些细胞通过血管-间质Notch信号相互作用维持在静止状态，而雌激素则通过ESR1抑制Notch活性，触发细胞周期重启和间质-上皮转化，最终融入子宫上皮。

该发现不仅深化了对子宫内膜再生机制的理解，更重要的是为子宫内膜异位症、子宫腺肌症和不孕症等子宫相关疾病提供了新的治疗思路。通过调控Notch信号通路或靶向血管周细胞，可能为这些难治性疾病开辟新的治疗途径。此外，研究揭示的血管周细胞异质性和动态调控机制，为其他组织的再生医学研究提供了重要参考。

值得注意的是，与主要负责上皮稳态维持的Axin2⁺上皮祖细胞不同，Nestin⁺血管周细胞更像是一支"应急部队"，在经历重大上皮损失(如分娩后)时被激活参与修复。这种互补机制确保了子宫内膜在各种生理和病理状态下均能保持强大的再生能力。

总之，这项研究不仅回答了子宫内膜生物学中的一个长期悬而未决的问题，更为女性生殖健康相关疾病的治疗提供了新的分子靶点和细胞基础，具有重要的理论意义和临床价值。