编辑推荐：
本综述聚焦粒细胞集落刺激因子（G-CSF），系统梳理其在生殖系统的作用机制与治疗效果，涵盖子宫内膜修复、滋养层发育、免疫抑制、排卵等方面，分析其在薄子宫内膜、反复着床失败等疾病中的应用，为相关研究与临床治疗提供参考。
粒细胞集落刺激因子（G-CSF）作为一种造血细胞因子，最初因刺激中性粒细胞增殖分化而被认知。近年来研究发现，其在非造血细胞如血管内皮细胞、胎盘细胞、滋养层细胞中也有表达，提示其在妊娠成功中可能发挥重要作用。
G-CSF 的生理学特性
G-CSF 于 1983 年在小鼠中首次被发现，1986 年从人类样本中纯化，是一种分子量约 20,000 Da、由 174 个氨基酸组成的糖蛋白。人类 G-CSF 基因位于 17 号染色体 q21-22 区域，包含 5 个外显子和 4 个内含子。其主要由单核细胞和巨噬细胞分泌，通过与粒细胞集落刺激因子受体（G-CSFR）结合，促进粒细胞系细胞的增殖、分化和迁移。G-CSFR 广泛分布于 T 细胞、B 细胞、髓系白血病细胞、髓系祖细胞、内皮细胞等表面。除治疗癌症化疗所致中性粒细胞减少、再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合征外，G-CSF 还具有抗凋亡、促血管生成、神经保护和免疫调节等特性，其应用已扩展至神经、心血管、内分泌和免疫系统等领域。1989 年，Uzumaki 发现 G-CSFR 在胎盘组织和滋养层细胞中表达，引发了对其生殖作用的广泛研究，目前已知其在胚胎着床、卵巢功能、子宫内膜增厚、滋养层发育和胎盘代谢中起关键作用。
G-CSF 在生殖系统中的作用机制
尽管有大量研究表明 G-CSF 在生殖系统中具有潜在作用，但其确切机制尚不完全清楚，以下从多个方面进行总结。
对子宫内膜的作用
子宫内膜厚度 < 7 mm 被视为薄型，与临床妊娠率较低相关。尽管已有多种辅助药物用于治疗薄型子宫内膜，但部分患者对标准治疗无反应。2011 年，Gleicher 等报道 G-CSF 在治疗难治性薄型子宫内膜患者中取得成功，引起关注。G-CSF 通过与 G-CSFR 特异性结合发挥生物学效应，如刺激 G-CSFR 表达，增强内皮修复，改善子宫内膜容受性，有利于胚胎着床；诱导增殖细胞核抗原（PCNA）和血管内皮生长因子受体（VEGFR）2 在子宫内膜细胞中的表达，抑制细胞凋亡，促进依赖 G-CSF 的细胞存活和增殖，进而促进血管再通和子宫内膜修复；动员骨髓间充质干细胞（BMMSCs）迁移至受损的子宫内膜基底层区域，使其分化为子宫内膜基质细胞，促进修复；诱导细胞角蛋白（CK）19、波形蛋白（Vim）、血管内皮生长因子（VEGF）、白血病抑制因子（LIF）、白细胞介素（IL）1、β3 整合素、肿瘤坏死因子（TNF）α 等细胞因子的表达，同时降低 IL-2 的表达，从而促进子宫内膜增殖、血管生成和 DNA 碎片化；增加子宫内膜胞饮突的数量，并减轻胞饮突的退化，而胞饮突被认为是子宫内膜容受性的关键指标。
对排卵的作用
1980 年，Espey 等提出哺乳动物排卵类似于炎症反应的假说，该假说已被广泛接受，多种细胞因子在排卵前卵泡中被检测到，鉴于粒细胞在炎症过程中的关键作用，G-CSF 在人类排卵机制中可能发挥重要作用。研究发现，G-CSF mRNA 水平在卵泡晚期比其他阶段高 10 倍，且主要位于颗粒细胞和黄体细胞中。卵泡刺激素（FSH）刺激优势卵泡生长，在卵泡晚期，尤其是卵泡破裂前几天，颗粒细胞增殖产生 G-CSF，导致白细胞在卵泡和卵泡壁积聚，同时卵泡液增加、卵泡壁硬度降低，促进卵泡破裂和排卵加速。排卵期间，卵泡内 G-CSF 血清水平平行升高，白细胞产生的蛋白水解酶作用于卵泡壁引起破裂，这是排卵过程中的关键步骤。然而，人类 G-CSF 是否能通过增加白细胞来增强黄体生成素（LH）诱导的排卵尚不清楚，需进一步研究。
对滋养层细胞和胚胎着床的作用
成功妊娠的建立和维持不仅需要避免母体免疫排斥，还需要孕早期滋养层细胞迁移和侵袭等独特生物学功能，G-CSF 在母胎微环境中提供独特的双重免疫调节机制，既通过负调控母体免疫细胞活性维持界面免疫稳态，又对滋养层细胞的侵袭生物学行为起正调控作用。G-CSF 可激活 PI3K/Akt 和 Erk1/2 信号通路，随后激活 NF-κB，增强 Swan 71 滋养层细胞中释放的基质金属蛋白酶 - 2（MMP-2）和 VEGF 的活性，调节滋养层细胞的侵袭和迁移，推测 MMP-2 和 VEGF 是滋养层细胞侵袭的关键因素，G-CSF 可能通过细胞因子网络促进胚胎着床；通过 PI3K 和 MAPK 通路上调 β1 整合素的表达，增强人类 Swan 71 滋养层细胞的迁移，MAPK 在调节细胞增殖、分化、迁移和侵袭中起作用，Erk1/2 和 P38 是主要亚家族，PI3K 作为 Erk1/2 和 P38 的上游调节因子，提示 G-CSF 可能作为促进胎盘着床的额外调节因子，且研究观察到 G-CSF 诱导片状伪足突出、尾部收缩和细胞体收缩，导致肌动蛋白细胞骨架形态变化和细胞运动性增强；G-CSFR 也存在于滋养层 JEG-3 细胞中，G-CSF 通过与 G-CSFR 结合，刺激 JEG-3 细胞中的 Jak/STAT 和 MAPK（P38）通路，促进滋养层细胞的存活、增殖和迁移；在 G-CSF 的峰值刺激期间，整合素 α-V/β-3（ITGB3）被激活，在细胞迁移和胚胎着床中发挥作用，纤溶酶原激活剂尿激酶受体（PLAUR）通过与整合素相互作用在细胞迁移中起作用，胸苷磷酸化酶（TYMP）对局部血管生成至关重要，分化簇（CD）40 及其相应配体 CD40L 在调节细胞增殖中不可或缺；G-CSF 还可通过旁分泌或自分泌机制诱导环磷酸腺苷（cAMP）的分泌，介导人类子宫内膜基质细胞的转化，这在成功的胚胎着床中起重要作用。
对免疫的作用
正常妊娠可被描述为半合子移植过程，其特征是孕妇的免疫耐受，这对母体免疫系统构成重大挑战，受多种因素影响，研究表明 G-CSF 可能在抑制母体免疫过程中起关键作用，促进妊娠免疫耐受的建立。调节性 T 细胞（Tregs）是天然的免疫抑制性 T 细胞，Scarpellini 等报道 G-CSF 增加复发性妊娠丢失患者蜕膜 Treg 细胞的数量，且 G-CSF 和 VEGF 在滋养层中的表达有助于免疫抑制作用。最近研究表明，主要由 CD4+Foxp3+Treg 细胞产生的 IL-35 可下调 Th17 细胞的发育并诱导免疫耐受，IL-35 在维持母胎免疫耐受中起有益作用。G-CSF 还可通过调节细胞因子的产生来调节 T 细胞功能，调节 Th1 和 Th2 免疫反应之间的平衡。CD4+T 细胞根据其细胞因子分泌分为 Th1 和 Th2 细胞两个功能亚群，Th1 细胞介导细胞免疫，分泌 IL-2、干扰素 -γ（IFN-γ）、TNF-β 等细胞因子，对妊娠产生负面影响；Th2 细胞介导体液免疫，主要分泌 IL-4、IL-6、IL-10 等细胞因子，有利于妊娠，因此妊娠目前被认为是 Th2 现象。进一步证据表明，G-CSF 可通过增加 IL-4、IL-5、IL-10 和转化生长因子 -β（TGF-β）等细胞因子的分泌，将 T 细胞功能从 Th1 转向 Th2。其他研究表明，G-CSF 诱导 CD4+和 CD8+T 细胞以时间依赖性方式表达 G-CSFR，并在反复刺激下维持 CD4+T 细胞上的 G-CSFR 表达。Chang 等发现转录因子 GATA-3 是 Th2 免疫反应的关键调节因子，G-CSF 动员后，CD4+T 细胞中 GATA-3 表达显著增加，导致 T 细胞分化向 Th2 免疫反应倾斜，而非 Th1，这可能是 G-CSF 调节 T 细胞免疫的主要机制之一。
G-CSF 在人类生殖中的临床应用
自 1978 年世界上首例成功体外受精（IVF）以来，辅助生殖技术（ART）的成功分娩率显著提高，但在临床环境中，生殖医学仍面临许多挑战性问题，妊娠率始终低于临床预期。鉴于 G-CSF 的多方面作用，其可能为不孕妇女提供一种新的治疗选择，以下总结 G-CSF 对各种生殖相关疾病的治疗效果。
用于薄型子宫内膜患者
薄型子宫内膜的定义和意义已如前述，尽管不应仅依靠子宫内膜厚度来确定子宫内膜容受性或取消胚胎移植周期，但子宫内膜厚度仍是子宫内膜容受性的关键生物标志物。理论上，G-CSF 有望增强子宫内膜修复，对该特定患者群体有益，但现有系统评价结果相互矛盾，大致可分为三类：一些综述表明 G-CSF 对临床妊娠率和着床率有积极影响，但未显示子宫内膜厚度改善；其他研究报道 G-CSF 治疗后子宫内膜厚度改善，但妊娠率未相应增加；大量研究表明，对持续性薄型子宫内膜患者进行宫腔灌注 G-CSF，可显著增加冷冻胚胎移植周期中的子宫内膜厚度和妊娠结局。值得注意的是，一项综述发现宫腔注射 100 μg G-CSF 未显著增加子宫内膜厚度，而 300 μg 的较高剂量导致明显的子宫内膜生长，提示 G-CSF 存在阈值效应。此外，不同给药方式的临床结果存在差异，Rezaei 等发现宫腔注射 G-CSF 比皮下注射导致子宫内膜厚度显著增加，尽管两组妊娠结局无统计学差异，且宫腔灌注组药物副作用少于皮下注射组。然而，He 等的最新研究表明，在移植周期中，皮下注射和宫腔灌注 G-CSF 均可提高临床妊娠率，两种方法之间无统计学差异。相反，Zeyneloglu 等发现皮下注射联合宫腔灌注可增强 G-CSF 对妊娠结局的影响。目前，G-CSF 在冷冻胚胎移植（FET）周期中的最佳剂量、给药方法、对子宫内膜厚度、着床率和妊娠率的疗效存在一定争议，需要更大的随机对照研究来确认 G-CSF 对薄型子宫内膜患者的治疗效果。
用于反复着床失败患者
反复着床失败（RIF）定义为 40 岁以下女性，连续三次以上移植至少三个优质胚胎（新鲜或冷冻）未实现临床妊娠。RIF 的潜在原因是多方面的，包括母体、男性和胚胎因素，目前尚无标准化的治疗方法，导致各种检查和治疗方法的出现，过度治疗和药物过度使用普遍存在。在治疗 RIF 的各种疗法中，G-CSF 的应用引起了广泛关注，现有研究结果喜忧参半，几项荟萃分析表明 G-CSF 不能改善这些患者的临床妊娠率或胚胎着床率，但 2012 年 Scarpellini 等首次报道 G-CSF 可显著提高 RIF 患者的临床妊娠率，随后的几项研究也认同这些发现。值得注意的是，所有先前的研究都一致表明，G-CSF 不会增加接受正常体外受精 - 胚胎移植患者的临床妊娠结局。考虑到 RIF 的母体因素包括免疫异常、血栓前状态、子宫内膜功能不良、感染、生殖系统解剖异常和内分泌失调，推测 G-CSF 可能仅对有免疫异常的 RIF 患者有效，需要进一步研究来验证这一假设。此外，不同研究之间患者的纳入和排除标准、G-CSF 剂量、给药方式和治疗时间差异显著，全球生殖中心关于 G-CSF 在 RIF 患者中应用的高质量随机研究有限，因此需要更多证据。值得注意的是，现有证据确定胚胎质量和子宫内膜容受性（ER）是 RIF 的核心决定因素，胚胎质量占三分之一，ER 占三分之二。Jain 等的研究表明，成功妊娠的妇女在胚胎移植前月经血中 G-CSF、生长调节致癌基因（GRO）、IL-6、IL-9、单核细胞趋化蛋白（MCP）1、M-CSF、基质细胞衍生因子（SDF）1、TNF-β、TNF 相关凋亡诱导配体（TRAIL）、干细胞因子（SCF）、IFN 诱导蛋白（IP）10 和 IFN-γ 诱导单核因子（MIG）水平升高，这些发现表明，G-CSF 和其他细胞因子 / 炎症标志物的联合评估可能成为评估子宫内膜容受性的一种新的非侵入性方法。
用于黄体化未破裂卵泡综合征患者
在卵巢刺激期间，G-CSF 在血清和卵泡液中的水平升高，在诱导排卵时达到峰值，随后在胚胎移植前下降。在妊娠患者中，G-CSF 水平从胚胎移植到着床再到妊娠阶段持续上升。最初认为 G-CSF 水平可能是 IVF 结局的主要预测因子，但其预测效果需要进一步确认。G-CSF 在黄体化未破裂卵泡综合征（LUFS）患者中的潜在治疗益处引起了生殖医生的极大兴趣，需要进一步研究。LUFS 是一种临床综合征，其特征是尽管有正常的排卵周期表现，但存在未破裂的卵泡，通过阴道超声可观察到这些卵泡随后的黄体化和萎缩。LUFS 在正常育龄妇女中的发病率约为 5%，在不孕妇女中可升至 25%，其病因尚不清楚，该综合征不仅导致宫内授精（IUI）周期失败，还可能损害黄体功能，降低自然周期中冻融胚胎移植的成功率。目前，采用多种治疗方法如西药（如克罗米芬和来曲唑）、经阴道超声引导卵泡穿刺和腹腔镜手术来促进排卵，但这些治疗容易诱发卵巢过度刺激综合征（OHSS）。几项研究报道，在常规卵巢诱导方法中添加 G-CSF（在注射人绒毛膜促性腺激素（HCG）前 24-48 小时皮下注射 100 μg G-CSF）可显著降低 LUFS 的发生率，且无严重不良反应。然而，Check 等的研究中，在卵泡晚期注射 100 mcg G-CSF，随后在卵泡成熟峰值时注射 10,000 单位 HCG，在至少三个连续周期黄体化无卵母细胞释放的妇女中，6 名妇女接受 10 个周期的 G-CSF 和 HCG 治疗，4 个周期明确释放卵母细胞，4 个周期不确定，2 个周期明确黄体化未破裂，作者得出结论，由于没有对照组，G-CSF 不能明确使卵母细胞释放。此外，G-CSF 浓度与卵母细胞质量相关，而卵母细胞质量与患者年龄密切相关。鉴于这些发现，假设 G-CSF 对子宫内膜的作用可能存在阈值，同样，推测 LUFS 患者应用 G-CSF 促进排卵是否存在阈值剂量，但该领域的现有研究仍然有限，需要更多临床数据支持这一假设。
用于复发性自然流产患者
复发性自然流产（RSA）定义为育龄妇女与同一性伴侣连续两次以上自然流产，是一种受多种因素影响的复杂疾病，包括染色体异常、生殖系统畸形、内分泌功能障碍、感染和自身免疫性疾病。2009 年，Scarpellini 等首次向不明原因 RSA 患者施用 G-CSF，结果显示 G-CSF 组 35 名妇女中有 29 名（82.8%）分娩了健康婴儿，而安慰剂组 33 名妇女中活产率为 48.5%（16 名），这些发现表明 G-CSF 可能是治疗不明原因 RSA 患者的有效方法。后续研究进一步支持这一结论，表明 G-CSF 可降低 RSA 患者的流产率，但其他随机对照试验报道了相互矛盾的结果，称在孕早期使用 G-CSF 并不能改善不明原因 RSA 妇女的妊娠结局，Zafardoust 等进行的一项试点随机对照试验也报道了类似的发现，这些混合结果表明，需要进一步研究来最终确定 G-CSF 治疗不明原因 RSA 患者的有效性。
结论与未来展望
G-CSF 作为一种多功能细胞因子，通过子宫内膜修复、排卵、滋养层增殖和免疫反应参与生殖调节，但其机制途径尚未完全阐明，当前研究存在以下差距：G-CSF 受体结合后的下游信号通路；母胎界面 G-CSF 的细胞特异性功能异质性；不孕症的临床结果不一致和标准化治疗方案。患者选择标准、有效剂量阈值和干预时机等关键参数需要系统研究，未来需要大规模随机对照试验（RCT）来阐明这些机制并制定循证指南，最终通过转化研究为不孕患者带来临床益处。此外，尽管现有文献表明 G-CSF 的常见副作用大多为轻度至中度的髓性骨痛、短暂性白细胞增多、血小板减少和生化改变，且当前临床试验未发现 G-CSF 使用与不良妊娠结局或新生儿并发症之间的关联，但生殖领域 G-CSF 的安全性数据非常少，因此迫切需要进行高质量的 RCT，以全面科学地评估 G-CSF 在生殖领域的安全性。G-CSF 在生殖医学中的治疗潜力具有变革性前景，有望通过多方面的应用彻底改变不孕症的治疗，正在进行的关于细胞特异性 G-CSF 信号传导和剂量反应动力学的研究可能进一步确定个性化给药方案、时间方案和联合治疗，这些进展将 G-CSF 定位为精准生殖护理的基石，有望在未来重新定义生育管理模式。
