王慧慧，胡靜怡，姚桂東

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心,鄭州 450052)

卵巢衰老(ovarian aging)以卵泡數(shù)量和質(zhì)量下降為主要特征,表現(xiàn)為月經(jīng)周期紊亂甚至閉經(jīng)、生育力逐漸下降至徹底喪失,并伴有全身各系統(tǒng)相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展,最終進展為絕經(jīng)。卵巢衰老根據(jù)病因可分為生理性和病理性兩種類型。生理性卵巢衰老是女性的一種正常生理過程,即卵巢功能隨著年齡增長出現(xiàn)的漸進性衰退。病理性卵巢衰老,即卵巢早衰(premature ovarian failure,POF),則是在遺傳、環(huán)境、免疫、氧化應(yīng)激或某些外傷的影響下出現(xiàn)的卵巢功能異常減退,可發(fā)生在低于40歲的較為年輕的女性群體中。目前,許多女性在工作壓力下錯過了最佳生育年齡,且受到環(huán)境污染等各種因素影響,卵巢衰老進程加快,甚至發(fā)展為POF,使不孕及異常妊娠發(fā)生率顯著增加,引起我國及全球生育率下降。因此,探究POF的發(fā)生機制、探索延緩卵巢衰老的有效策略對改善女性不孕及不良妊娠結(jié)局具有重要指導(dǎo)意義。本文基于國內(nèi)外最新研究成果,綜述多種因素對POF的影響,為深入了解POF及其引發(fā)的全身多系統(tǒng)相關(guān)的防治提供新思路,并為優(yōu)生優(yōu)育提供一定的參考價值。

一、POF發(fā)生的影響因素

目前的研究認(rèn)為,遺傳、免疫、環(huán)境、氧化應(yīng)激、慢性炎癥等影響因素均可能導(dǎo)致POF的發(fā)生,某些不良生活習(xí)慣如吸煙、過度飲酒、熬夜等可以加速這一進程。但在臨床上,POF多為綜合因素致病,且具體病因迄今尚未完全闡明。

1.遺傳因素:包括基因突變、表觀遺傳調(diào)控、DNA損傷、端粒酶改變以及線粒體功能異常等影響因素。

通常情況下,體細(xì)胞DNA高度穩(wěn)定,承載著整個機體的遺傳信息。染色體數(shù)量、結(jié)構(gòu)和片段異常及單個核苷酸位點突變均可能導(dǎo)致卵巢功能異常。有研究證明,人HELQ基因的純合錯義突變可通過影響DNA損傷修復(fù)導(dǎo)致原發(fā)性卵巢功能不全(POI),關(guān)于HELQ基因突變與POI的研究主要集中在歐洲人群和少數(shù)其他族群,目前已知這種突變在漢族POI患者人群中發(fā)生率極低[1]。此外,機體可通過表觀遺傳調(diào)控POF進程。研究發(fā)現(xiàn),DNA甲基化、組蛋白修飾及長鏈非編碼RNA(lncRNAs)均與卵巢儲備功能下降(diminished ovarian reserve,DOR)相關(guān)。N6-腺苷酸甲基化(N6-methyladenosine,m6A)是mRNA最常見的堿基修飾方式,在氧化應(yīng)激、炎癥刺激等因素的影響下,機體可通過下調(diào)卵巢顆粒細(xì)胞中去甲基化酶(fat mass and obesity-associated protein,FTO)的表達,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)m6A修飾異常增多,促進POF的發(fā)生[2]。Kimura等[3]發(fā)現(xiàn),lncRNA-Amhr2可通過調(diào)控抗苗勒管激素(AMH)的分泌調(diào)控卵巢顆粒細(xì)胞功能;陳亞楠等[4]提出lncRNA A-30-P01019163可能通過促進顆粒細(xì)胞增殖和凋亡來影響卵泡發(fā)育。以上結(jié)果表明,lncRNA參與了卵巢顆粒細(xì)胞增殖和凋亡過程,在POF進程中發(fā)揮不可忽視的作用。

DNA損傷在POF進程中發(fā)揮了重要作用。一方面,DNA損傷會觸發(fā)染色體異常、基因突變等問題,影響卵母細(xì)胞質(zhì)量;另一方面,DNA損傷還可以通過激活p53、p16INK4a、p21等信號通路,抑制卵泡發(fā)育和成熟,同時增加卵泡凋亡的發(fā)生率,導(dǎo)致卵母細(xì)胞數(shù)量減少、質(zhì)量下降,促進POF的發(fā)生[5]。DNA損傷修復(fù)途徑受損則會影響生殖細(xì)胞基因組穩(wěn)定,影響卵巢儲備[6]。研究表明,氧化應(yīng)激、熱量限制等途徑可能激活叉頭框蛋白O3(FOXO3)信號通路,導(dǎo)致卵泡中DNA損傷的積累,進而造成卵泡發(fā)育障礙和卵巢功能下降[7]。目前關(guān)于DNA損傷造成POF的具體作用機制尚未完全知曉。

端粒位于染色體末端,能極大限度的保護染色體的完整性,維持基因組穩(wěn)定。端粒酶的激活可調(diào)控細(xì)胞中端粒長度的平衡,促使細(xì)胞正常持續(xù)分裂。因此,端?？s短和端粒酶的異常對生殖細(xì)胞、癌細(xì)胞以及干細(xì)胞等分裂行為活躍的細(xì)胞具有顯著的不良影響,會降低細(xì)胞的增殖分化能力,加速衰老,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn),卵巢的端粒酶活性有隨著年齡增長而下降的趨勢,且一些POF患者相較于同年齡段卵巢功能正常者而言,其卵巢細(xì)胞內(nèi)的端粒長度要更短一些,表明端粒的縮短可能在POF中發(fā)揮重要作用[8]。2021年,Chen等[9]首次提出,醋酸鹽可提高端粒附近組蛋白H4K16的乙?；?引起去乙?；瘡?fù)合物從端粒區(qū)域滑落,破壞端粒異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)從而特異地加速衰老發(fā)生。端?？s短被認(rèn)為是衰老的特征之一,但可以通過基因治療等方法維持端粒長度,重建卵巢功能、延緩女性生殖衰老甚至延長壽命,這有望成為生殖醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究領(lǐng)域的診療熱點。

線粒體是在卵母細(xì)胞中數(shù)量最多且唯一含有自身基因組(mtDNA)的細(xì)胞器,是內(nèi)源性活性氧的主要來源,在氧化磷酸化、細(xì)胞周期、鈣穩(wěn)態(tài)、衰老和凋亡的調(diào)節(jié)供能過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[10]。線粒體功能障礙時,可通過線粒體數(shù)量、形態(tài)、mtDNA異常以及氧化應(yīng)激損傷等多種途徑造成能量代謝紊亂,限制卵泡發(fā)育和成熟,進而引起卵巢儲備功能下降[11]。機體在疾病狀態(tài)或長期刺激狀態(tài)下,mtDNA突變會積累到一定量,可觸發(fā)細(xì)胞自噬過程,導(dǎo)致線粒體總量減少,增加還原型輔酶Ⅰ/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)比例,加劇氧化還原,誘導(dǎo)POF發(fā)生[12]。

2.免疫因素:免疫系統(tǒng)參與了POF的調(diào)控過程,具體可能包括自身免疫反應(yīng)和免疫抗體及免疫細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答對卵巢組織的破壞。自身免疫反應(yīng)指免疫系統(tǒng)錯誤的攻擊正常卵巢組織或細(xì)胞,這種攻擊可能導(dǎo)致卵巢組織損傷和功能下降,使卵巢提前進入衰老狀態(tài)。自身免疫反應(yīng)觸發(fā)原因尚不完全清楚,但可能與遺傳、環(huán)境因素和生活方式有關(guān)。如有研究表明,吸煙、過度飲酒、喝咖啡和營養(yǎng)不良等均可能會增加自身免疫反應(yīng)的風(fēng)險[13]。當(dāng)機體處于感染、藥物反應(yīng)或自身免疫反應(yīng)狀態(tài)時,免疫抗體和免疫細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答會對卵巢的正常生理結(jié)構(gòu)和功能造成不可逆的損害。

此外,纖維化是一種與免疫系統(tǒng)有關(guān)的病理過程,可普遍發(fā)生于肺、脾臟、肝臟和卵巢等全身多器官中。當(dāng)卵巢受到損傷時,如卵巢異位囊腫、多囊卵巢綜合征、不安全人工流產(chǎn)術(shù)后等情況下,若修復(fù)過程中促纖維化因子與抗纖維化因子失衡,纖維化進程持續(xù)進展,則會損害卵巢的正常生理結(jié)構(gòu)。若沒有采取及時有效的治療方法,纖維結(jié)締組織大量增生,卵巢失去結(jié)構(gòu)完整性的同時還會伴有功能的逐步減退;當(dāng)纖維化修復(fù)過強失控時,甚至發(fā)生卵巢衰竭[14]。

3.炎癥因素:當(dāng)機體長期處于慢性炎癥環(huán)境時,白介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、前列腺素E2(PGE2)等炎癥因子的過度表達會導(dǎo)致機體持續(xù)處于高度促炎狀態(tài),誘導(dǎo)女性卵巢組織呈現(xiàn)不可逆的病理改變[15]。TNF-α、IL-6、PGE2等目前已被證實與卵巢儲備下降相關(guān)。隨著年齡的增加,上述炎癥因子在衰老器官的血清水平顯著增高,在POF小鼠的卵巢中增幅尤為顯著,使用抗炎化合物治療后,受損的卵巢功能得以修復(fù)[16]。這提示我們或許可以通過抗炎來防治POF的發(fā)生。

4.環(huán)境因素:近年來,空氣污染對生殖健康的危害越來越受到重視。流行病學(xué)和臨床試驗研究證明,空氣中的PM2.5細(xì)顆粒物主要通過激活核因子(NF-κB)/IL-6 途徑及其相關(guān)的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)卵巢細(xì)胞凋亡和全身炎癥,降低卵巢儲備,誘導(dǎo)POF發(fā)生[17]。塑料袋中某些化學(xué)物質(zhì)對人類健康存在一定威脅,如鄰苯二甲酸酯(phthalate acid esters,PEAs)、雙酚A等。PEAs的雌性生殖毒性作用的主要靶器官為卵巢,具有抑制卵泡生長、阻礙正常排卵以及干擾女性激素的合成與代謝過程等作用,長期暴露將會給卵巢帶來不可逆的損害[18]。此外,Li等[19]發(fā)現(xiàn),某些食品添加劑和女性常用的護膚品中含有對羥基苯甲酸酯(PrP),懷孕期的ICR小鼠腹膜內(nèi)注射人類相關(guān)劑量的PrP會加劇卵巢氧化應(yīng)激、炎癥和纖維化,從而激活線粒體凋亡途徑促進卵泡閉鎖。類固醇生成因子(steroidogenic factor-1,SF-1)是卵巢類固醇激素合成的重要靶點,有研究發(fā)現(xiàn)大鼠高劑量砷暴露處理后SF-1啟動子區(qū)的DNA甲基化水平提高,進而降低了SF-1 mRNA的表達水平,類固醇激素合成關(guān)鍵酶的表達下調(diào),影響卵巢顆粒細(xì)胞類固醇激素的合成,最終進展為卵巢儲備功能下降[20]。

5.細(xì)胞氧化應(yīng)激:細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)包括自由基和非自由基,大多是在真核細(xì)胞常見的代謝過程中作為副產(chǎn)物生成。它們都含有氧原子,并具有很強的氧化能力。低濃度的ROS廣泛參與轉(zhuǎn)錄因子的激活以促進細(xì)胞增殖、分化,對卵巢中各級卵泡發(fā)育起著重要作用。然而,ROS水平過高時,將誘發(fā)卵巢細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激,對DNA、蛋白質(zhì)等造成氧化損傷,從而導(dǎo)致POF和相關(guān)疾病的發(fā)展[21]。盡管氧化應(yīng)激在POF中的作用機制尚未完全闡明,但目前認(rèn)為在氧化應(yīng)激狀態(tài)下,卵巢組織中的抗氧化酶和分子,如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)等無法有效清除ROS,導(dǎo)致ROS進一步堆積,引起DNA氧化損傷和修復(fù)機制的失調(diào),最終降低卵母細(xì)胞的發(fā)育潛能。同時,多種信號通路,如NF-κB、JNK、p38MAPK等被激活,可能直接或間接地促進卵巢細(xì)胞凋亡和損傷,進而引起POF[22]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞內(nèi)蛋白的合成、折疊、修飾等特定功能方面發(fā)揮著不可或缺的作用。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔中未折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)過多積累時,某些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特異性分子可通過特殊機制感知并觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)[23]。長期無法解決的ERS是造成POF的重要因素。ERS可能通過多種機制,如炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白異常、細(xì)胞周期調(diào)控失衡等引起POF。最近的研究表明,ERS可能影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移,從而影響卵巢血管生成,導(dǎo)致卵巢組織缺氧和萎縮[24]。盡管具體生物學(xué)機制尚不清晰,但探究ERS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路對拯救生殖衰老或許有全新的指導(dǎo)意義。

許多影響POF的因素均通過激活氧化應(yīng)激達到最終結(jié)局,氧化應(yīng)激也促進了其它相關(guān)病因的發(fā)展,包括端?？s短、線粒體功能障礙、細(xì)胞凋亡和炎癥,這為我們理解POF的發(fā)生機制提供了新的見解。因此,減輕卵巢氧化應(yīng)激是治療POF的重要手段。與合成抗氧化劑相比,天然產(chǎn)物抗氧化劑具有較高的抗氧化應(yīng)激能力,安全且可接受性強,或許可以為預(yù)防或治療POF及相關(guān)疾病提供新的、安全的干預(yù)策略。

二、POF防治相關(guān)策略

定期進行婦科檢查和血液檢查,可以對卵巢功能異常變化進行提前預(yù)警,及時采取治療措施。一些疾病如甲狀腺功能異常、自身免疫性疾病、某些遺傳性疾病等可能會引起POF[25],需要加以關(guān)注,提前預(yù)防POF的發(fā)生。隨著研究的不斷深入,除了可以通過調(diào)整生活方式防治POF,也有研究發(fā)現(xiàn)許多食品和藥物中的成分具有改善卵巢功能的作用。此外,研究人員也發(fā)現(xiàn)了多個可能影響卵巢功能的基因,發(fā)現(xiàn)或許可以通過干預(yù)基因表達為治療POF提供更多的可能性。

1.調(diào)整生活方式:采取健康的生活方式,包括均衡飲食、適當(dāng)?shù)腻憻捄土己玫乃吡?xí)慣。吸煙和過量飲酒可能會加速POF進程,建議戒煙限酒以減少對身體的負(fù)面影響。肥胖會影響體內(nèi)激素水平進而對卵巢功能造成負(fù)面影響,因此,應(yīng)控制體重,維持體質(zhì)量指數(shù)(BMI)在(18.5～24.9)kg/m2之間。此外,睡眠充足可以促進身體新陳代謝和激素水平的平衡,有助于預(yù)防POF的發(fā)生。

2.藥物治療:目前常用藥物包括激素類、抗氧化劑類以及一些臨床代謝類藥物。雌激素替代療法(hormone replacement therapy,HRT)是目前最常用的POF治療方法。一方面,雌、孕激素的補充可以彌補卵巢功能衰退時的激素不足,有助于維持卵巢組織的正常結(jié)構(gòu)和功能,降低卵巢萎縮和卵泡損失的風(fēng)險;另一方面,HRT可以減少慢性炎癥反應(yīng)在卵巢中的發(fā)生,減慢POF的進展速度。但HRT的長期使用會增加血栓形成、心血管疾病、乳腺癌等的風(fēng)險,對于患有這些疾病或存在高風(fēng)險的人來說可能并不適合[26]。黃體酮類藥物可以促進子宮內(nèi)膜增生和生殖能力,如適當(dāng)?shù)姆么姿峒琢u孕酮可能有助于減緩POF的進程[27]。脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)是一種由腎上腺分泌的激素,可以轉(zhuǎn)化為雄激素和雌激素。一些研究表明,DHEA的補充可以改善卵巢功能,防治POF[28]。

褪黑素(melatonin)是由松果體分泌、受光周期調(diào)控且僅在夜間釋放的一種激素。一方面,褪黑素可通過增加解偶聯(lián)蛋白(uncoupling proteins,UCPs)活性、促進線粒體合成及調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)等方式起到保護線粒體的作用,減少自由基的產(chǎn)生,改善卵巢功能。另一方面,褪黑素還可促進DNA損傷修復(fù),確?；蚍g的準(zhǔn)確性和蛋白質(zhì)合成的穩(wěn)定性,發(fā)揮防治POF的作用[29]。研究發(fā)現(xiàn),褪黑素存在于卵巢卵泡液和卵母細(xì)胞中,具有強大的抗氧化能力,可以去除活性氧ROS 和活性氮(reactive nitrogen species,RNS),對抗卵巢細(xì)胞的氧化應(yīng)激,且其清除作用是直接作用,不需要受體介導(dǎo)[30]。因此,褪黑素可能在卵母細(xì)胞成熟、受精、胚胎發(fā)育和對抗POF快速進展中發(fā)揮多種有利作用。

黃芩苷(baicalin)是坤泰膠囊的主要成分,可通過雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路改善卵巢功能,降低氧化應(yīng)激對顆粒細(xì)胞活力的影響,減少細(xì)胞凋亡[31]。谷胱甘肽、維生素C(抗壞血酸)和維生素E(α-生育酚)等作為天然抗氧化劑,口服可以預(yù)防衰老對小鼠卵母細(xì)胞質(zhì)量的負(fù)面影響[32]。

槲皮素(quercetin)是一種重要的類黃酮物質(zhì),在水果和蔬菜中含量豐富。研究發(fā)現(xiàn),給予POF大鼠槲皮素處理后,血清中AMH、雌二醇(E2)、FSH和LH水平含量增加,FSH/LH 比值顯著降低,表明槲皮素能改善POF大鼠性激素水平[33]。此外,槲皮素還能促進各級卵泡發(fā)育和顆粒細(xì)胞增殖,協(xié)同正向誘導(dǎo)內(nèi)分泌變化,修復(fù)卵巢功能。還有研究發(fā)現(xiàn),槲皮素可通過直接清除氧化自由基、鰲和金屬離子、降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛及調(diào)節(jié)抗氧化酶SOD、GSH-Px等的活性,減緩機體氧化應(yīng)激過程[34]。

臨床上的一些代謝類藥物目前已被證實具有防治POF的作用。二甲雙胍作為糖尿病的一線用藥,還可通過誘導(dǎo)沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶類 1(silent information regulator factor 2 related enzymes 1,SIRT1)的表達,減少氧化損傷,在機體和細(xì)胞水平對抗衰老[35]。他汀類藥物對女性生殖健康產(chǎn)生的積極影響也在不斷探索中。另外,一些保健品也被宣傳可以改善POF帶來的卵巢功能損害,如大豆異黃酮、葡萄籽提取物、葛根提取物等[36]。但是,這些藥物的療效還需要進一步研究證實。

3.基因治療:目前,一些基因已被證明與POF相關(guān),研究人員正在探索利用RNA干擾技術(shù)(RNAi)和基因編輯技術(shù)(例如CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù))來調(diào)控衰老相關(guān)基因的表達,甚至替換異常基因,從而達到減緩衰老、延長壽命的目的。

近年來的研究表明,SIRT1在細(xì)胞增殖分化、能量代謝、自噬凋亡、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)等多種生理過程發(fā)揮重要作用。且越來越多的研究發(fā)現(xiàn),SIRT1可通過多途徑參與卵母細(xì)胞發(fā)生和延緩POF進程。FoxO、p53和NF-κB等可通過與一些因子結(jié)合參與炎癥和凋亡的調(diào)節(jié),在細(xì)胞核中,SIRT1作為交通樞紐介導(dǎo)去乙?；饔?降低上述因子轉(zhuǎn)錄水平,抑制細(xì)胞凋亡[37]。在卵巢組織中,SIRT1可能通過激活ERK1/2 信號通路誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞對凋亡的抵抗,直接抑制卵泡閉鎖[38]。研究發(fā)現(xiàn),用能產(chǎn)生ROS的物質(zhì)處理動物細(xì)胞,可上調(diào)SIRT1在細(xì)胞核中的表達并抑制細(xì)胞凋亡[39]。以上研究表明,SIRT1可通過減少ROS的產(chǎn)生,起到保護機體的作用,參與調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激狀態(tài)下的細(xì)胞生存環(huán)境、抑制生殖細(xì)胞凋亡,在POF中發(fā)揮潛在的保護作用。

最新的研究表明,IDO1基因和QPRT基因的活性和表達水平可能也與POF相關(guān)。目前已知,NAD+在POF中起著重要作用,IDO1和QPRT作為NAD+從頭生物合成中的兩個關(guān)鍵基因,敲除后會導(dǎo)致小鼠卵巢NAD+水平下降,引起小鼠動情周期紊亂,卵巢儲備減少和誘導(dǎo)POF發(fā)生[40]。通過調(diào)控上述基因的表達,或許可有效改善POF小鼠的卵巢功能,為防治POF提供了一種可能的方法。此外,FOXO3a基因、BCL2基因目前也被證實可能與POF具有一定的相關(guān)性[41]。

CRISPR-Cas9是一種新興的基因編輯技術(shù),可以精確地修改基因序列,從而影響基因的表達[42]。因為POF與氧化應(yīng)激有關(guān),故導(dǎo)入表達SOD1基因的載體可以增加卵巢內(nèi)SOD1的表達,從而減少卵巢細(xì)胞受氧化應(yīng)激的損傷;導(dǎo)入表達FSH基因的載體則可以促進卵巢內(nèi)卵泡的發(fā)育和雌激素的合成,從激素水平改善卵巢功能。這些方法已經(jīng)在動物模型中取得了一定效果[43],但需要進行更多的研究以確定它們是否安全有效,并且應(yīng)用于人體前仍需要進一步研究。

需要強調(diào)的是,基因治療作為一種有希望的方法,具有一定的潛力,但目前仍處于研究階段,具體的應(yīng)用尚需更多的研究和實驗來驗證其效果和安全性,并嚴(yán)格遵循相關(guān)的法律法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。在延緩卵巢衰老策略上,應(yīng)以保持健康的生活方式和藥物干預(yù)為主要手段。

三、總結(jié)與展望

綜上所述,造成POF的各種因素并非獨立存在,而是相互影響、協(xié)同促進衰老的加速進展。因此,我們可以從多方位對其進行綜合性探究。隨著我們對POF的研究越來越深入,已探索出了多個切實可行的防治策略,為減緩女性卵巢衰老和全身多系統(tǒng)疾病發(fā)生拓寬道路,同時有助于降低流產(chǎn)和減少出生缺陷的發(fā)生。