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子宫内膜（endometrium）是哺乳动物子宫内侧的上皮组织层以及其黏膜层。子宫内膜可分为基底层（basal layer）及机能层（functional layer），其机能层会在月经周期或是动情周期增厚，若没有受精卵著床，变厚的内膜会脱落，即为月经。若有受精卵著床，妊娠期间的子宫内膜血管会变多且变粗，腺体也会增加，最后血管互相联系融合形成胎盘，提供胚胎及胎儿需要的氧气及营养[1][2]。目前已在子宫及子宫内膜识别到共生菌群的存在[3]。
子宫内膜包括一层的柱状上皮以及柱状上皮以下的基质。基质是一层结缔组织，其厚度会依激素的多寡而变化。简单的管状子宫腺从基质的底部延伸到子宫内膜的表面，也有螺旋动脉让血液可以流通。在女性生殖年龄时，子宫内膜中可以识别出不同的两层，分别是机能层及基底层[4]。只有在子宫腔的内层存在这两层，输卵管内膜的内层没有这様的结构[1][2]：
- 机能层（functional layer）邻近子宫腔。机能层在月经周期的第一阶段（卵泡期）成长，其增殖是由雌激素所引发，而在黄体期分泌的黄体酮会让机能层产生变化，让子宫内膜成为适合胚胎著床及发育的环境，月经周期的最后，如果没有孕激素维持下，供应机能层血液的动脉会渐渐收缩，因此机能层细胞会因缺血而死亡，最后脱落排出，即为月经。
- 基底层（basal layer）贴近子宫肌层，在机能层的下方，在月经周期中的任何阶段都不会脱落，机能层也是在基底层以上发展。
可以透过观察子宫内膜的组织学差异，来判断目前是在月经周期中的哪个阶段[5]：
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子宫内膜是最内层的内腺层，是子宫的内里层，防止子宫中相对位置的子宫肌层互相黏粘，因此可以让子宫腔维持通畅。在月经周期或动情周期时，子宫内膜会变厚，成长为有许多血管的腺体组织层，这是囊胚到达子宫后，最适合着床的环境。子宫内膜可以用超音波扫描仪检测到，平均厚度为6.7 mm。
子宫内膜在妊娠时其腺体及血管都会变多，直径也会变粗。血管之间会互相融合，相互联系，最后形成胎盘，提供胚胎及胎儿所需的氧气及营养。
子宫内膜会有周期性的增厚及脱落。人类和其他人科动物（例如猩猩）会有月经周期，其他大部份的哺乳类则会有动情周期。这二种情形下，子宫内膜都会因为雌激素的影响而变厚，不过一旦排卵之后，卵巢会分泌雌激素以及孕酮。这会改变子宫内膜增厚的机制，会让衬里较多的分泌物，成为适合囊胚著床的环境。
若受精卵没有著床，子宫内膜会脱落（月经周期）或是被吸收（动情周期）。若是月经周期的动物，子宫内膜脱落时会包括内膜功能层的破裂、小型结缔血管的撕裂、最后组织及血液由阴道流出，称为月经。月经排出的过程会需要几天，中间也会伴随子宫的收缩，有助于排出增厚的子宫内膜。
若卵子受精形成受精卵后，会在子宫壁著床，并分泌人绒毛膜促性腺激素（HCG）作为给人体的回授。受精卵会在怀孕过程中持续的分泌HCG，使人体中分泌孕酮及雌激素的黄体可以持续存在一段时间。此时子宫内膜不会被吸收也不会脱落，而会形成蜕膜。蜕膜会形成胎盘的一部份，支持及保护受精卵的成长。
若因为缺乏激素，使得的子宫内膜受到的刺激不足，子宫内膜会维持很薄且没有活性。对人类而言，会出现闭经，也就是没有月经的情形。在更年期后，子宫内膜也会萎缩。相反的，若子宫内膜长期暴露在雌激素的刺激下（而没有孕酮的刺激），子宫内膜可能会增生。长期服用口服避孕药与高效黄体制剂也会造成子宫内膜的萎缩[6][7]。
人类子宫内膜的增厚及脱落周期大约会是28天，其他哺乳动物子宫内膜有不同变化的周期。子宫内膜的生长也可能受到季节、气候、压力所影响。子宫内膜本身也会在不同阶段分泌不同的激素，影响生殖系统中的其他器官。
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胚胎的绒毛膜组织可能导致子宫内膜的显著变化，称为阿斯反应，其外观类似于癌症[8]。以往这类的变化会诊断为子宫内膜癌，因此此部份重要的是不应将此变化误诊为癌症。
- 子宫腺肌病是指子宫内膜的成长侵入子宫的肌肉层（子宫肌层）中[9]。
- 子宫内膜异位症是指内膜出现在子宫以外的部位[10]。
- 子宫内膜增生症是指子宫内膜的过度增殖[11]。
- 子宫内膜癌也称为子宫体癌，其病因是由于细胞异常的生长，并且具备了能够侵袭或扩散到身体其他部位的能力[12]，常见的症状便是非经期子宫出血[13]。
- 阿舍曼综合征也称为子宫内粘连，是指子宫内膜的基底层受到器械的损害（例如子宫扩刮术[14]或是感染（例如子宫内膜结核病），导致子宫内膜硬化和形成粘连，闭塞部份或是全部的子宫腔。
子宫内膜过薄（Thin endometrium）定义为子宫内膜厚度小于8 mm。一般是在更年期后出现。可以增加子宫内膜的治疗方式包括维生素E、精氨酸及西地那非柠檬酸盐[15]。
利用cDNA微阵列的基因表达谱可以用来诊断子宫内膜的疾病[16]，欧洲女性和男性更年期协会（EMAS）提出了有关评估子宫内膜详细资讯的指南[17]。
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在进行生育医学（例如体外人工受精）时，会用阴道超声检查观察子宫内膜的情形。在胚胎植入时，子宫内膜的厚度最好是在7至14mm之间，而且是有三条白线（Triple-line）的情形[18]，表示子宫内膜中间含有高回声（hyperechoic）带（会是较亮的颜色），而其两侧有低回声（hypoechoic）带（会是较暗的颜色）。三条白线表示子宫内膜中基底层和功能层的分离，在雌二醇上升后的子宫周期中也会看到，会在排卵后消失[19]。
以往曾认为子宫内膜是无菌的，不过后来发现健康的子宫内膜中也有常居的非致病微生物。因此子宫及其组织不是在灭菌条件下[20][21][22][23]。
最早有关子宫内膜中人类微生物群系的研究是在2015年出版，当时是针对特殊的群体进行分析，而且样本数太少，无法推广到一般情形。在一个针对58名进行子宫切除术妇女所进行的研究中，发现了十二种细菌，最常见的是乳杆菌（Lactobacillus）和普雷沃氏菌（Prevotella），其密度较阴道中的菌种要低很多。在另外针对22名因不孕症接受辅助生殖女性的研究中，最常见的是乳杆菌和黄杆菌（Flavobacterium），没有生育妇女和已生育妇女的菌群特性大致类似[3]。
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人类胚胎发生的初始阶段 -
人类子宫内膜纵剖面。 -
活检下的子宫内膜样腺癌，H＆E染色 -
子宫内膜的显微照片 -
由外源性孕酮引起的蜕膜性子宫内膜的显微照片，H＆E染色。 -
由外源性孕酮引起的蜕膜性子宫内膜的显微照片，H＆E染色。 -
经期子宫内膜显微照片可见基质细胞凝聚。
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