蘇健 邢麗 杜曉琴 葉娟 陳燕 劉雪鷗
1天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院 300052;2天津市醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院 300020
甲狀腺是人體最大的內(nèi)分泌腺,其分泌的甲狀腺激素(thyroid hormones,THs)對人體具有極其重要的作用,幾乎作用于人體的全部細(xì)胞,主要合成和分泌少量的3,5,3三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine,T3)和甲狀腺素(四碘甲腺原氨酸)(thyroxine,T4)。THs參與機(jī)體的物質(zhì)代謝、產(chǎn)熱、生長發(fā)育,還可參與維持其他系統(tǒng)的生理功能,對人體生長發(fā)育、組織和器官分化等至關(guān)重要[1]。生理狀態(tài)下人體THs維持在一個(gè)相對穩(wěn)定的水平,過高或過低均會(huì)引起機(jī)體發(fā)生病理變化,THs可通過下丘腦-垂體-卵巢軸來影響人體內(nèi)的促卵泡生成激素(FSH)、促黃體生成激素(LH)、雌二醇(E2)、催乳素等性激素的分泌,進(jìn)而影響卵泡發(fā)育[2]。
1.1 卵泡發(fā)育的各個(gè)階段 女性卵巢中卵泡的發(fā)育始于胚胎時(shí)期,卵巢在垂體周期性分泌的促性腺激素(gonadotropins,Gn)的影響下,每隔28 d左右有1個(gè)卵泡發(fā)育成熟并排出,左右卵巢不定期地交替排卵。一生中約排卵400~500個(gè),其余卵泡均于不同年齡通過細(xì)胞凋亡的機(jī)制先后退化為閉鎖卵泡。卵泡發(fā)育是個(gè)連續(xù)的生長過程,一般可分為始基卵泡、竇前卵泡、竇狀卵泡和排卵前卵泡4個(gè)階段。竇前卵泡又分為初級(jí)卵泡和次級(jí)卵泡。而只有到次級(jí)卵泡階段時(shí),卵泡生長發(fā)育所必需的幾種特異性受體才會(huì)在顆粒細(xì)胞上出現(xiàn),即雄激素受體、卵泡刺激素受體、雌激素受體,卵泡內(nèi)膜上出現(xiàn)了黃體生成素受體,竇前卵泡的次級(jí)卵泡階段才具備了FSH、LH作用的條件和合成性激素的能力。所以,卵泡發(fā)育是一個(gè)多細(xì)胞參與的、內(nèi)分泌調(diào)控與局部微環(huán)境協(xié)同調(diào)控的復(fù)雜在體過程。
1.2 影響卵泡發(fā)育的因素
1.2.1 激素調(diào)節(jié) 卵泡發(fā)育的主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)是下丘腦-垂體-卵巢軸。下丘腦通過分泌促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)調(diào)節(jié)垂體FSH和LH的釋放,使卵巢性激素分泌發(fā)生周期性變化;卵巢分泌的激素對中樞生殖調(diào)節(jié)激素的合成與分泌具有反饋調(diào)節(jié)作用[3]。卵泡從有腔階段發(fā)育至排卵階段LH起到了非常重要的作用,F(xiàn)SH可調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞功能,促進(jìn)卵泡發(fā)育和E2的生成。研究顯示,人類卵泡的卵母細(xì)胞可以表達(dá)甲狀腺素受體(TR)和促甲狀腺素受體,人類卵泡的顆粒細(xì)胞中存在T3的結(jié)合位點(diǎn),人類子宮內(nèi)膜及肌層表達(dá)甲狀腺素受體,卵泡液中能檢測到T3和T4[4]。動(dòng)物研究也顯示,Wistar大鼠子宮平滑肌細(xì)胞、宮腔上皮、子宮內(nèi)膜腺上皮、內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞、輸卵管的平滑肌細(xì)胞及上皮細(xì)胞均有甲狀腺素受體的表達(dá)[5]。甲狀腺素受體廣泛表達(dá)于女性生殖系統(tǒng)中,這也表明THs在女性生殖系統(tǒng)的發(fā)育及功能調(diào)控中發(fā)揮作用。另一項(xiàng)研究表明,卵巢組織的促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)刺激2h可使環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平升高,THs刺激后10、30、60 min和24 h均可激活ERK1/2(extracellular signal-regulated kinase,細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶)通路,提示TSH或THs對卵巢功能的調(diào)控作用。而TSH和THs刺激卵巢組織對于卵泡的大小并不影響,顯示TSH和THs對卵泡發(fā)育的影響是一個(gè)長期過程[6]。給人工授精母羊注射馬絨毛膜促性腺激素10 d,每天400國際單位,與減半劑量組比較,結(jié)果顯示,高劑量組的孕激素水平有所提高且黃體增大[7]。褪黑激素(melatonine,MT)可以一定程度上保護(hù)卵巢免受氧化損傷[8]。脫氫表雄酮補(bǔ)充劑對輔助不孕癥治療有積極影響,但是仍需進(jìn)一步證明[9]。由此可見,激素調(diào)控卵泡發(fā)育的機(jī)制十分復(fù)雜,各種激素間可能存在相互作用,直接或者間接調(diào)控卵泡的成熟。
1.2.2 細(xì)胞因子調(diào)節(jié) 在卵巢中產(chǎn)生的細(xì)胞因子可以調(diào)控卵巢的狀態(tài),是卵巢生理活動(dòng)的主要參與者,為卵泡發(fā)育至排卵的全過程提供適合的生理環(huán)境,對于調(diào)控細(xì)胞增殖或分化、毛囊存活或閉鎖、卵母細(xì)胞成熟的程度具有選擇性。在細(xì)胞因子調(diào)節(jié)卵泡發(fā)育的全過程中,顆粒細(xì)胞(granulosa cells,GC)、theca細(xì)胞、卵母細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞(stromal cells,SC)等可分泌抗苗勒管激素(AMH)、成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblast growth factor,F(xiàn)GF)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenic protein,BMP)、生 長 分 化 因子-9(growth differentiation factor-9,GDF-9)、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(stromal cell-derived factor 1α,SDF-1α)、干細(xì)胞因子(stem cell factor,SCF)、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factorβ,TGF-β)、表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等,并誘導(dǎo)卵泡發(fā)育。前期研究中,檢測育齡期婦女的卵泡發(fā)現(xiàn),在卵泡血管生成過程中前列腺素和VEGF分別通過多個(gè)受體發(fā)揮互補(bǔ)作用[10]。在檢測不同鼠齡老鼠卵巢中吻素(kisspeptin,KP)mRNA和蛋白的表達(dá)水平,結(jié)果老齡組老鼠卵巢中KP表達(dá)增加,表明KP與生殖衰老階段的卵泡發(fā)育和排卵過程有關(guān)[11]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中在犬發(fā)情期小竇狀卵泡發(fā)育階段中表達(dá)上升,GDF-9在犬間情期表達(dá)上升,在不發(fā)情期以及發(fā)情期表達(dá)降低,這些蛋白的差異表達(dá)表明其極可能與犬的卵泡發(fā)育相關(guān)[12]。因此,研究卵巢內(nèi)分泌的多種細(xì)胞因子對卵泡的影響,或可預(yù)測女性卵巢的存在狀態(tài),以此來對臨床女性不孕癥等疾病的治療提供幫助。
1.2.3 其他因素 卵泡的連續(xù)生長過程還會(huì)受到其他多種物質(zhì)的影響[13]。在卵母細(xì)胞中敲除Drp1蛋白,致使成年卵巢內(nèi)的卵泡被阻滯在初級(jí)和次級(jí)卵泡階段,但這個(gè)表型可以被FSH所部分扭轉(zhuǎn)[14]。卵巢內(nèi)的間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSC)對于維持卵泡的整體形態(tài)、調(diào)控卵泡發(fā)育及其存活率有重要影響[15]。MSC可能對化療所致的卵巢早衰有一定保護(hù)作用,卵巢經(jīng)MSC處理后可提高卵泡的存活率并促進(jìn)卵泡的發(fā)育[16]。在多囊卵巢綜合征患者的卵泡液中存在外泌體(Exosomes,EXs),其運(yùn)輸通過卵泡液到達(dá)卵母細(xì)胞,發(fā)揮相應(yīng)的調(diào)控作用,促進(jìn)卵母細(xì)胞的發(fā)育成熟和啟動(dòng)減數(shù)分裂[17]。高脂飲食型肥胖也會(huì)導(dǎo)致卵泡細(xì)胞周期阻滯以及顆粒細(xì)胞的過度凋亡,最終導(dǎo)致卵泡發(fā)育異常甚至卵巢衰竭[18]。
THs可通過下丘腦-垂體-卵巢軸來影響人體內(nèi)的多種重要物質(zhì)的分泌及交換,進(jìn)而調(diào)控卵泡內(nèi)各細(xì)胞的生長,最終影響卵泡發(fā)育。
2.1 THs對卵母細(xì)胞的影響 在卵母細(xì)胞發(fā)育過程中,THs發(fā)揮著重要作用,甲狀腺功能亢進(jìn)和減退都會(huì)影響機(jī)體的新陳代謝,進(jìn)而影響卵巢和卵泡的發(fā)育及功能。學(xué)術(shù)界關(guān)于THs對卵母細(xì)胞的影響一直存在爭議。研究表明,正常女性卵泡發(fā)育各個(gè)階段的卵母細(xì)胞中均有TR表達(dá),且體外受精(in vitro fertilization,IVF)女性體內(nèi)有THα1、THα2、THβ1和THβ2 mRNA在其成熟的卵母細(xì)胞中表達(dá)[19]。Aghajanova等[20]在體外培養(yǎng)人類卵母細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中加入高劑量THs,結(jié)果卻未顯示高劑量THs對卵母細(xì)胞產(chǎn)生明顯影響。不過低濃度的T3對于小鼠卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂階段無影響,而高濃度T3可能對小鼠卵母細(xì)胞產(chǎn)生危害,影響小鼠的減數(shù)分裂能力[21]。也有研究顯示,合并自身免疫性甲狀腺疾?。ˋITD)女性的卵母細(xì)胞受精率較對照組均下降,暗示卵巢可能有抗甲狀腺抗體的特性,且卵母細(xì)胞質(zhì)量受甲狀腺抗體的危害[22]??梢姡珹ITD對卵母細(xì)胞發(fā)育存在潛在影響,但其具體影響程度和作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究闡述。
2.2 THs對顆粒細(xì)胞的影響 卵巢得以維持和發(fā)揮本身的功能,其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是顆粒細(xì)胞的增殖和成熟。顆粒細(xì)胞是卵巢中孕酮、E2等類固醇激素合成和分泌的主要場所,其生長狀態(tài)健康與否和卵泡有著密切聯(lián)系。一般情況下THs不會(huì)單獨(dú)發(fā)生作用,THs與LH/HCG協(xié)同作用,在FSH參與下直接刺激顆粒細(xì)胞功能及滋養(yǎng)層分化。THs和FSH聯(lián)合作用,通過PI3K/Akt通路激活顆粒細(xì)胞,促進(jìn)顆粒細(xì)胞增殖,抑制顆粒細(xì)胞衰老。在嚙齒類動(dòng)物中甲狀腺功能低下同樣會(huì)影響顆粒細(xì)胞,抑制GnRH的活性,致使青春期發(fā)育緩慢[23]。
諸多動(dòng)物體外實(shí)驗(yàn)顯示,THs在顆粒細(xì)胞內(nèi)非?;钴S。小鼠體外實(shí)驗(yàn)證明,高濃度的THs可降低顆粒細(xì)胞中被FSH刺激的芳香化酶的活性,抑制卵泡腔的形成,損害小鼠卵泡的發(fā)育[24]。之前的研究也顯示,讓THs以劑量依賴的形式來調(diào)節(jié)豬顆粒細(xì)胞對FSH的反應(yīng)性;同時(shí)可促進(jìn)黃體顆粒細(xì)胞的增殖[25]。研究亦顯示,生理劑量的THs協(xié)同F(xiàn)SH促進(jìn)竇前卵泡的生長,并認(rèn)為這是通過同時(shí)上調(diào)X連鎖凋亡抑制蛋白(Xiap)和下調(diào)促凋亡因子Bad介導(dǎo)的[26]。
2.3 THs對卵泡膜細(xì)胞的影響 包繞卵泡的卵泡膜可分為卵泡外膜和卵泡內(nèi)膜。卵泡外膜為致密的卵巢間質(zhì)組織,與卵巢間質(zhì)無明顯界限,卵泡內(nèi)膜從卵巢皮脂層間質(zhì)細(xì)胞演化而來,細(xì)胞呈多邊形,比顆粒細(xì)胞略大。卵泡膜細(xì)胞上已被證實(shí)有LH受體的存在,在卵泡的生長過程中,卵泡膜細(xì)胞依賴FSH和LH產(chǎn)生類固醇,加速黃體化進(jìn)程,促進(jìn)排卵。T4可促進(jìn)新陳代謝,維持正常生長發(fā)育,提高機(jī)體感受性,使卵巢卵泡膜細(xì)胞上的FSH和LH受體得以恢復(fù)并對內(nèi)源性促性腺激素有促進(jìn)作用,從而促進(jìn)卵巢中尚殘存的始基卵泡發(fā)育。郝紅革[27]給合并甲狀腺功能減退的卵巢早衰患者補(bǔ)充T4,可降低血清中FSH、提高E2的水平,進(jìn)而影響卵泡的發(fā)育。
2.4 THs對卵泡液的影響 人體卵泡液中存在THs,1993年,Wakim等[28]在接受IVF治療的女性卵泡液中檢測到TR,但是人體血清和卵泡液中THs的存在水平一直飽受爭議,不過一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,動(dòng)物血清中T4的水平高于卵泡液。Round等[29]以合并AITD但甲狀腺功能正常的不孕癥女性為研究對象,檢測其卵泡液,觀察到卵泡液中存在抗甲狀腺抗體,且取卵時(shí)卵泡液中甲狀腺過氧化物酶抗體(TPOAb)、甲狀腺球蛋白抗體(TGAb)濃度與血中濃度相關(guān)。
甲狀腺合成激素的過程比較復(fù)雜,任何合成的環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均可導(dǎo)致甲狀腺疾病的發(fā)生,影響女性生殖能力。甲狀腺功能亢進(jìn)或減退會(huì)引起性激素結(jié)合球蛋白(sex hormone-binding globulin,SHBG)和性激素水平的變化,使下丘腦-垂體-卵巢軸功能異常,進(jìn)而影響卵泡的生長成熟[29]。
3.1 機(jī)體甲狀腺功能亢進(jìn)對卵泡發(fā)育的影響 過多的THs對女性卵巢功能產(chǎn)生不利影響,研究表明,甲狀腺功能亢進(jìn)患者由于體內(nèi)的THs分泌增加而導(dǎo)致SHBG和E2的水平升高,清除率下降;雄激素代謝發(fā)生改變,雄激素和雄烯二酮生成增加、濃度升高,雄烯二酮和雄激素向E2的轉(zhuǎn)化增多[30]。且患者卵泡期和黃體期的LH水平要高于正常人,進(jìn)而影響卵泡的發(fā)育及功能,引起月經(jīng)紊亂和排卵障礙。
3.2 機(jī)體甲狀腺功能減退對卵泡發(fā)育的影響 甲狀腺功能減退會(huì)影響女性體內(nèi)多種激素分泌,且甲狀腺功能減退患者體內(nèi)的THs分泌減少而使得SHBG和E2的水平降低,最終導(dǎo)致卵巢發(fā)育各個(gè)階段的卵泡數(shù)量和體積減小,甚至不孕。有報(bào)道認(rèn)為,原發(fā)性甲狀腺功能減退患者中血清FSH水平升高,血清FSH水平高于LH水平且與TSH水平呈正相關(guān)[31]。導(dǎo)致FSH相對高水平和LH低水平的作用機(jī)制尚不清楚,其原因可能與TSH和促性腺激素交叉反應(yīng)的負(fù)反饋機(jī)制有關(guān)。甲狀腺功能低下的家兔的初級(jí)卵泡、次級(jí)卵泡和成熟卵泡變小,并且卵巢的芳香化酶表達(dá)減少[32]。短期THs缺乏大鼠會(huì)使血液中催乳素水平升高從而影響卵泡發(fā)育。不但如此,THs水平異常還會(huì)降低新生小鼠的原始卵泡、生長卵泡和有腔卵泡的數(shù)量[33]。
綜上所述,THs對于機(jī)體的生長、代謝作用廣泛,并且THs可以通過影響血清中多種激素及細(xì)胞因子的分泌,進(jìn)而參與到體內(nèi)激素代謝、調(diào)控等。不僅如此,THs在女性卵泡發(fā)育過程中也起到了舉足輕重的作用,THs可通過下丘腦-垂體-卵巢軸來影響卵巢功能,進(jìn)而影響卵泡發(fā)育的各個(gè)環(huán)節(jié),THs對于卵母細(xì)胞、顆粒細(xì)胞等的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,但是其對于卵泡液、卵泡膜細(xì)胞等的影響還需要進(jìn)一步研究,或可為不孕癥女性的臨床治療提供思路。