子宫内膜异位症异位内膜干细胞生物学行为特征研究

The origin of endometriotic implants and the pathogenesis of endometriosis has long been an area of active investigation. The human endometrium is a dynamic tissue, which undergoes cycles of growth and regression with each menstrual cycle. It is likely that adult stem/progenitor cells are responsible for this remarkable regenerative capacity. In vitro and in vivo assays recently have demonstrated the stem cells with clonogenicity, proliferative and differentiation potentials from the human endometrium. The role of endometrial stem cells and their niches in pathologic processes in endometriosis is indefinite. Our study analyzes, for the first time internationally, biological characteristics of eutopic and ectopic endometrium in endometriosis and normal endometrium comparatively. We study adult stem cell properties including cell cycle, self-renewal, differentiation, proliferative potential in vitro, the expression pattern of estrogen receptor, two isoforms of the progesterone receptor, and P450 aromatase and the response of differentiated cells to estrogen and progesterone. Animal experiment will also be conduct to study whether single-cell suspensions of unfractionated human endometrial cells injected directly beneath the kidney capsule of NOG mice generate endometrial tissue comprising glands that proliferated in response to estrogen, and stroma that differentiated into decidual cells on further administration of progesterone. Our study will help to illuminate the biological characteristics of endometrial stem cells in the endometriotic implant in endometriosis. Identification of endometrial stem/progenitor cells in endometriotic implants provides scientific evidence to the stem-cell origined endometriotic etiology as well as gives new insight into the etiological therapy of endometriosis.

子宫内膜异位症发病原因复杂，目前尚未研究清楚。人正常子宫内膜随月经周期的变换周而复始地生长及退化，这种再生能力可能是由于在子宫内膜组织中存在成体干细胞或前体细胞。子宫内膜干细胞在子宫内膜异位症的发病机制中所起的作用目前尚不明确。本研究在国内外首次对子宫内膜干细胞（包括上皮前体细胞及间质干细胞）在内异症患者异位内膜与患者自身在位内膜组织中的生物学行为以及与正常子宫内膜组织中的生物学行为进行比较分析，包括细胞周期，增殖及分化能力，分化细胞雌、孕激素受体表达，对雌、孕激素刺激反应性及动物接种实验研究，揭示内异症患者中异位内膜组织的干细胞生物学行为特点，为子宫内膜异位症的干细胞来源发病学说提供科学依据，对于指导子宫内膜异位症的病因学治疗有重要价值。

研究目的：分化抑制子/DNA结合抑制子-1(ID-1)是内皮细胞(ECs)中活化素受体样激酶-1(ALK1)的特异性下游基因，它介导转化生长因子-β(TGF-β)/ALK1诱导的（Smad依赖的）内皮细胞迁移。然而，ID-1基因在TGF-β1诱导的人胚胎干细胞向内皮分化及血管发生的信号转导通路中的作用，尚未有确切的研究报道。本文以人胚胎干细胞（hESCs）的体外分化作为血管内皮发育的模型，来研究ID-1基因在TGF-β1诱导的人胚胎干细胞定向分化为血管内皮细胞及血管发生的信号转导通路中的作用。.研究方法：建立TGF-β1诱导的人胚胎干细胞分化为血管内皮细胞及形成血管样结构的模型，免疫荧光定性分析不同浓度的TGF-β1对血管内皮定向分化及血管发生的作用。实时定量PCR检测TGF-β1诱导组及对照组中ID-1基因和内皮细胞标志基因表达含量。小干扰RNA技术和实时定量PCR分析ID-1基因在TGF-β1诱导的人胚胎干细胞分化的血管内皮细胞中的功能。实时定量PCR技术和western杂交分析分化和血管发生过程中TGF-β1受体及信号分子蛋白时间动力学表达。.研究结果：在hESCs分化为ECs早期，TGF-β1能够通过抑制ID-1基因的表达诱导人胚胎干细胞向内皮系的定向分化，在分化晚期的血管发生阶段，TGF-β1通过ALK1/Smad1,5/ ID-1信号转导通路增强ID-1基因的表达而促进内皮细胞增殖。但是TGF-β1在血管生成过程中对于血管出芽却起抑制作用。另外，TGF-β1诱导的人胚胎干细胞定向分化为血管内皮细胞过程及ID-1基因的表达对于TGF-β1不仅具有时间依赖性，而且具有浓度的依赖性。通过沉默ID-1基因来降调该基因的表达将促进TGF-β1诱导的人胚胎干细胞定向分化为血管内皮细胞而抑制分化的内皮细胞增殖和迁移。.结论：在分化过程中TGF-β1可以通过ALK5通路刺激内皮方向的分化，而在增殖过程中则通过TGF-β1/ALK1/ ID-1, Smad1/Smad5依赖的信号转导途径增强分化的内皮细胞的增殖。本研究运用人胚胎干细胞体外分化的模型，有助于我们了解胚胎发育早期阶段体内血管形成的部分机制。通过进一步研究该基因的调控因子，以促进或抑制其表达水平，对于临床治疗病理性血管生成和促进修复性血管生成有指导借鉴意义。