IRE1α依赖性蜕膜编程缺陷与复发性植入失败中炎症及血管生成受损的关联

《Biology》：Altered IRE1α-Dependent Decidual Programming Links Impaired Inflammation and Angiogenesis in Recurrent Implantation Failure

　　

背景：蜕膜化改变了子宫内膜基质细胞（EnSC）的分泌组，从而产生与胚胎植入相关的无菌性炎症，但导致该过程发生改变的机制尚不清楚。研究人员评估了IRE1α介导的内质网（ER）应激信号传导受损是否与复发性植入失败（RIF）患者中血管生成性蜕膜编程缺陷相关。方法：通过生物信息学分析子宫内膜芯片数据识别候选通路，并在可生育女性与RIF女性（分泌期）的子宫内膜活检组织中进行RT-qPCR验证，同时在分离的EnSC中通过流式细胞术进行验证。使用滋养层球体和内皮细胞迁移实验评估功能改变。使用毒胡萝卜素（thapsigargin）在EnSC中诱导ER应激。结果：RIF子宫内膜表现出体内蜕膜化受损，IGFBP1和PGR表达降低，同时参与囊胚粘附的分子表达改变。来源于RIF的EnSC条件培养基损害了滋养层向外生长。RIF样本表现出抗血管生成和炎症谱改变，其特征为细胞内IL-1β蓄积减少、VEGFA降低以及sFlt1表达升高。生物信息学分析确定IRE1α通路是与血管生成相关的中枢性改变网络。与此一致，RIF样本中IRE1α、sXBP1和NLRP3表达降低。此外，在EnSC中诱导ER应激可促进内皮细胞迁移。结论：RIF与血管生成性蜕膜编程缺陷相关，该缺陷与IRE1α介导的ER应激信号受损有关。这些发现将IRE1α轴确定为复发性植入失败未来治疗探索的潜在相关通路。

**IRE1α依赖性蜕膜编程缺陷与复发性植入失败中炎症及血管生成受损的关联：研究解读**

**1. 研究背景与问题**

胚胎成功植入需要胚胎粘附、炎症反应和血管生成的协调调控。蜕膜化是子宫内膜基质细胞（endometrial stromal cells, EnSC）在分泌期经历的表型和功能重塑过程，其通过分泌组改变建立胚胎-子宫内膜对话，为胚胎植入提供容受性微环境。在植入窗期，子宫内膜发生短暂的、受控的无菌性炎症反应，其中白细胞介素-1β（IL-1β）被认为是维持子宫内膜容受性的关键炎症介质。同时，植入过程伴随血管生成反应，以支持螺旋动脉重塑和滋养层侵袭。越来越多的证据表明，内质网（endoplasmic reticulum, ER）应激及其触发的未折叠蛋白反应（unfolded protein response, UPR）可诱导蜕膜分泌表型并调控炎症与血管生成相关介质的产生。在UPR的三大感受器中，肌醇需求酶1α（IRE1α）通路已被证明可促进血管生成和血管适应：活化后IRE1α通过其内切核糖核酸酶活性剪接X盒结合蛋白1（XBP1）mRNA，生成活性转录因子sXBP1，进而调控血管内皮生长因子（VEGF）的表达和胞内稳定。相反，VEGF本身也能选择性激活IRE1α-XBP1剪接通路，形成动态反馈环路。

复发性植入失败（recurrent implantation failure, RIF）定义为女性经历两次或以上体外受精（IVF）胚胎移植周期后仍未能妊娠，且已排除胚胎因素（通常为经PGT-A检测的整倍体囊胚）。既往研究表明，RIF患者的EnSC在体外诱导分化时蜕膜反应存在缺陷，但将蜕膜化缺陷与炎症和血管生成异常联系起来的分子机制仍不清楚。基于此，研究人员提出假设：IRE1α介导的ER应激信号受损可导致RIF患者血管生成性蜕膜编程缺陷。

**2. 研究目的与主要方法**

该研究旨在整合生物信息学分析、子宫内膜活检组织和原代EnSC培养，探讨ER应激、炎症和血管生成在胚胎植入中的关系，并验证药理性诱导ER应激是否能恢复RIF患者的血管生成反应。主要关键技术方法包括：使用公共数据库（Reactome、Gene Ontology、Wikipathways和KEGG）筛选与血管生成、ER应激、粘附及炎症相关的信号通路，构建基因互作网络并基于公共子宫内膜表达芯片（GSE234354和GSE92324）进行差异表达分析；通过RT-qPCR检测子宫内膜活检样本中相关基因表达；通过流式细胞术检测EnSC内IL-1β产生情况；使用滋养层球体（blastocyst-like spheroid, BLS）迁移实验和HUVEC伤口愈合实验评估功能改变；使用毒胡萝卜素（thapsigargin, Tg）和IRE1α抑制剂STF-083010进行药理学干预。样本包括可生育女性（n=12，至少两次足月妊娠且无流产史）和RIF患者（n=20，至少两次IVF-胚胎移植失败且无既往妊娠史）的分泌期子宫内膜活检，原代EnSC培养用于部分功能实验。

**3. 主要研究结果**

*3.1 RIF患者胚胎植入相关过程的相互关联性*

通过整合生物信息学分析，研究人员从公共数据库中提取参与ER应激、血管生成、粘附和炎症的四类通路基因，并结合健康子宫内膜分泌期与增殖期比较的芯片数据，构建了包含837个基因的首个网络。进一步比较RIF患者与可生育女性的子宫内膜表达谱，鉴定出144个差异表达基因。网络分析显示，ER应激与血管生成两个过程节点共享大量失调基因，其中IRE1α是连接两个过程的中枢节点。基于此，选出候选基因进行RT-qPCR验证。

*3.2 RIF患者蜕膜化程序改变*

RIF患者子宫内膜活检中，典型蜕膜化标志物胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP1）和孕激素受体（PGR）表达较可生育女性显著降低，表明体内蜕膜化受损。

*3.3 RIF患者EnSC分泌组损害滋养层迁移*

RIF样本中抑制囊胚粘附的粘蛋白1（MUC1）表达升高，参与囊胚附着的整合素亚基α8（ITGA8）表达降低，提示子宫内膜环境对囊胚粘附的容许性下降。使用BLS迁移实验发现，RIF来源EnSC的条件培养基在48小时时显著降低滋养层迁移指数，且滋养层向外生长形态异常（边缘粗糙），表明蜕膜分泌编程缺陷可造成滋养层功能受损。

*3.4 RIF患者子宫内膜炎症反应改变*

RIF患者与可生育女性之间的IL-1β mRNA表达无显著差异，但流式细胞术检测显示RIF患者子宫内膜间质细胞中产生IL-1β的细胞（vimentin? IL-1β?）频率显著降低。同时，负责前列腺素合成的PTGS1（编码COX1酶）表达在RIF样本中下降，提示子宫内膜微环境存在炎症破坏。

*3.5 RIF子宫内膜呈现血管生成和ER应激标志物失衡*

在RIF子宫内膜中，促血管生成趋化因子CXCL14和ARG2表达升高，抗血管生成的可溶性fms样酪氨酸激酶-1（sFlt1）表达增加，而其配体——主要促血管生成因子VEGFA表达显著降低，整体呈现抗血管生成倾向。进一步分析显示，RIF样本中ER应激感受器IRE1α、其下游介质硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）和sXBP1的表达均显著减少。此外，炎症小体关键组分NLRP3（NLR家族含pyrin结构域蛋白3）在RIF子宫内膜中表达降低，与IL-1β产生减少相吻合。在体外植入模型中，使用IRE1α抑制剂STF-083010处理蜕膜化HESC可显著降低BLS的扩展指数，提示IRE1α通路机械性参与子宫内膜容受性调节。

*3.6 ER应激诱导促进RIF患者子宫内膜血管生成*

在RIF来源的原代EnSC中，以不引起细胞死亡的浓度（1 μg/mL，4小时）使用毒胡萝卜素（Tg）处理，可显著上调GRP78（编码BiP）表达，确认UPR被激活。Tg处理还显著增加IRE1α和sXBP1表达。收集条件培养基进行HUVEC伤口愈合实验，发现Tg处理组的培养基显著增强内皮细胞迁移能力，表明药理性诱导ER应激可部分恢复RIF-EnSC的促血管生成分泌能力。

**4. 讨论与结论总结**

该研究结果支持一个模型：RIF患者蜕膜化缺陷伴随IRE1α-UPR通路激活受损，进而导致炎症信号、炎症小体活化和血管生成因子失衡。综合证据包括：RIF子宫内膜中IGFBP1和PGR降低，MUC1升高而ITGA8降低，RIF来源条件培养基损害滋养层迁移；炎症方面出现细胞内IL-1β产生减少和PTGS1降低，且NLRP3表达下降；血管生成方面表现为VEGFA减少和sFlt1增加，同时IRE1α和sXBP1表达下调。关键的是，Tg诱导ER应激可使RIF-EnSC重新获得促进内皮细胞迁移的能力，而IRE1α特异性抑制剂可损害蜕膜细胞的容受性，提供了IRE1α轴参与该过程的药理学证据。

研究结论为：RIF与蜕膜化、炎症和血管生成网络以及IRE1α通路的转录失调相关。这些发现为子宫内膜容受性的分子调控提供了新见解，并提示调节ER应激-UPR轴可能成为复发性植入失败未来转化研究的潜在靶点。值得注意的是，由于Tg诱导的是整体ER应激而非选择性激活IRE1α，因此观察到的血管生成恢复不能完全归因于IRE1α单一路径；此外，样本量有限及可生育对照组与RIF组之间产次差异（产次可影响子宫内膜转录组）是本研究公认的局限性。