女性原始气泡生长启动机制研究进展

女性原始气泡生长启动机制研究进展

在动物卵巢中，原始卵的数量最多。然而，只有少数几个原始卵发育成熟并被排出，许多卵被锁住。卵泡的生长发育是一个复杂的生理过程,多种因素参与这一过程。原始卵泡生长的启动是指原始卵泡向初级卵泡的转变,由于原始卵泡上尚无卵泡刺激素(FSH)受体表达,因此这一阶段是非促性腺激素依赖期。探索原始卵泡的启动机制有助于对卵巢生理和病理更深层次的了解。现对促进和抑制原始卵泡启动的相关分子机制作一综述。1促进原始卵生长的因素1.1细胞外作诱导物GDF-9是转化生长因子β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)超家族成员之一。GDF-9是卵母细胞分泌的糖蛋白,主要表达于卵母细胞中,能够促进颗粒细胞的增殖与卵泡膜细胞的分泌。研究表明,敲除GDF-9基因后小鼠卵泡发育阻滞,且颗粒细胞增殖受限,维持在单层状态。添加重组GDF-9后,体外培养人的卵巢组织可使原始卵泡启动增多。GDF-9可以通过细胞外调节蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases,ERK)、母亲DPP同源物(mothersagainstdecapentaplegichomolog,SMAD)等信号传导途径调节卵泡颗粒细胞增殖、卵泡的发育及排卵。GDF-9还可以通过影响颗粒细胞中前列腺素合成酶2等基因的表达,促进卵丘的扩张和卵泡的生长。1.2bmp-4对原始卵BMP是TGF-β超家族的另一成员,具有调节细胞增殖和分化等功能。其中,BMP-4、BMP-7和BMP-15对卵泡启动具有正向促进作用,有助于卵泡的存活和发育。BMP-4能促进原始卵泡发育,增强原始卵泡向初级卵泡的转化。BMP-4蛋白位于卵泡的基质细胞和基膜上,其受体存在于颗粒细胞和卵母细胞中。研究表明,在添加BMP-4条件下培养4日龄大鼠卵巢可以观察到原始卵泡数目减少、启动增加;而加入BMP-4特异性抗体将观察到卵巢组织体积明显减小,且初级卵泡数量较少,原始卵泡数量较多,说明BMP-4在原始卵泡启动过程中发挥正向作用。BMP-4还具有调控甾体类激素合成与分泌的功能,可以通过促进FSH介导的p38丝裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK)通路增加雌激素的分泌,抑制孕激素的合成。BMP-7存在于卵泡膜间质细胞上,对卵泡的作用与BMP-4相似。给新生小鼠卵巢注射重组BMP-7后发现原始卵泡数减少,初级、窦前、窦卵泡数量增多。添加BMP-7体外培养大鼠卵巢也可观察到类似现象。这些结果说明BMP-7可能促进原始卵泡发展成为生长卵泡。近期研究表明,BMP-4和BMP-7分别通过磷脂酰肌醇3激酶/丙酮酸脱氢酶激酶1/蛋白激酶B(PI3K/PDK-1/Akt)、PI3K/PDK-1/蛋白激酶C(PKC)通路发挥抑制颗粒细胞凋亡的作用,调控颗粒细胞增殖。BMP-15由卵母细胞分泌,在人类原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡、窦前卵泡、窦卵泡和成熟卵泡均有表达。BMP-15通过Kit配体/酪氨酸蛋白激酶受体(kitligand/c-kit,KL/c-kit)信号通路促进颗粒细胞的增殖。BMP-15基因敲除后,c-kit受体表达受影响,导致卵泡膜细胞不能正常形成。BMP-15还可以调控颗粒细胞和卵母细胞发育,在形成优势卵泡与闭锁卵泡的过程中发挥重要作用。BMP-15某些基因位点的突变可能与卵巢早衰(prematureovarianfailure,POF)具有相关性,但具体的发病机制有待进一步探索。1.3采用x-sm或map法测未确定实验大鼠原始卵体启动Kit即酪氨酸激酶受体蛋白,其配体为KL。Kit表达于卵母细胞表面,KL由颗粒细胞产生,Kit-KL信号传导是原始卵泡启动和发育的必要条件。体外培养4日龄大鼠的卵巢组织添加KL后原始卵泡迅速发育,而加入c-kit单克隆抗体后启动被彻底阻断;通过基因敲入的方法,纯合KitY719F突变雌性小鼠原始卵泡启动加速,对原始卵泡向初级卵泡的转化起作用。Kit-KL可激活Akt/PI3K信号通路,调节细胞增殖、生存、迁移和代谢。1.4bfgf参与原始植物群落生长的调节bFGF表达于原始卵泡和初级卵泡的卵母细胞,其受体位于周围的颗粒细胞。bFGF通过作用于周围的颗粒细胞促进原始卵泡生长启动。阻断内源性bFGF将导致原始卵泡启动减少。bFGF还可以通过作用于KL增加原始卵泡向初级卵泡的转化。其中FGF-10越来越受到关注,在未成年和成年女性的卵母细胞和颗粒细胞中均存在FGF-10表达。FGF-10具有维持窦前卵泡的形态学稳定性,促进已启动卵泡生长的作用。1.5lif参与了初始卵母构的表达LIF是白细胞介素6(IL-6)家族成员,可对多种组织和细胞的生长、凋亡进行调节。LIF能促进原始卵泡向初级卵泡转化,加入LIF抗体能阻断这一过程。LIF上调颗粒细胞中KLmRNA的表达,从而加速卵泡生长的启动。LIF可以激活前颗粒细胞酪氨酸蛋白激酶1/信号转导及转录活化因子3(JAK1/STAT3)通路正向调控原始卵泡的活化。此外,LIF还能与FSH联合作用,促进卵母细胞的发育和成熟。2抑制初始椭圆形生长的因素2.1pten-pi3k/akt信号传导机制PTEN是人类10号染色体上的一个抑癌基因,也是PI3K通路中的一个负调控子,具有促进细胞凋亡,调控细胞周期的功能。PTEN蛋白存在于卵母细胞和颗粒细胞胞质中,当原始卵泡生长启动后,PTEN蛋白的表达下调。PTEN功能缺失可导致原始卵泡过度活化。PTEN缺失或突变可以使PI3K通路信号增强,PIP3水平增加,Akt磷酸化加强,促进了叉头转录因子FOXO3a的核转运,表现为原始卵泡过度活化,发育到初级和次级卵泡阶段,导致整个原始卵泡池的过早激活。由于卵泡的激活和发育是不可逆的,卵泡生长启动后如果没有被选中继续发育就会闭锁。若原始卵泡过量消耗将导致POF。因此,未成熟卵母细胞PTEN-PI3K/Akt信号传导对调控原始卵泡启动后卵母细胞的生长有重要作用。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)是一种丝/苏氨酸蛋白激酶,在哺乳动物中主要以mTORC1及mTORC2两种形式存在。特异性阻断PTEN-PI3K/Akt-mTORC1信号通路可以有效阻滞原始卵泡池的过早启动,使卵巢的卵泡容量得到保存。PTEN与PI3K/Akt-mTORC1作用的关系有望成为临床防治POF的突破口之一。2.2抗炎与胞核表达FOXO家族是叉头转录因子家族的一个亚类,包括FOXO3a、FOXO1和FOXO4,是PTEN/PI3K/Akt通路的下游组分。FOXO3a主要在原始卵泡及早期初级卵泡卵母细胞核表达,在以后阶段的卵泡中表达减少。FOXO3a参与卵母细胞的凋亡。小鼠若敲除此基因,出生后2~3周原始卵泡即全面启动,早年就因原始卵泡池消耗而不孕。FOXO3a下调促进原始卵泡生长启动,FOXO3a是卵泡启动的一个抑制性因子。FOXO3a是Akt的底物,其功能受PI3K和PTEN调控。卵母细胞FOXO3a是PTEN/PI3K的下游产物。FOXO3a在原始卵泡募集时进入细胞核,生长启动时运出细胞核,卵母细胞特异性PTEN敲除后,PI3K介导的Akt激活,FOXO3a过度磷酸化,运出细胞核,刺激原始卵泡启动。2.3式内中小型受害者的发育FOXL2是叉头转录因子超家族的另一成员。哺乳动物的FOXL2表达于眼睑和卵巢,从原始卵泡到窦前卵泡阶段,FOXL2在颗粒细胞中表达水平逐渐下降。人类FOXL2突变会导致一种常染色体显性遗传病———先天性小睑裂综合征,又称睑裂狭小-上睑下垂-倒向型内眦赘皮综合征(blepharophimosis-ptosis-epicanthusinversussyndrome,BPES),典型特征是眼睑发育不良,且容易发生POF。FOXL2可抑制某些卵泡增殖、分化相关基因的转录。小鼠FOXL2基因失活后,颗粒细胞不能由扁平转变为立方形,原始卵泡中大部分卵母细胞发生闭锁,因此,FOXL2是抑制原始卵泡生长的重要原因。2.4p2p7抑制活性Cip/Kip家族可抑制细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependentkinase,Cdk)的活性,p27是Cip/Kip家族成员,具有抑制细胞周期的作用。p27表达于原始卵泡和初级卵泡卵母细胞核中。p27缺失小鼠原始卵泡池过早启动,在早年就发生POF,表明在卵母细胞和前颗粒细胞中p27是卵泡生长启动的抑制因子,可以维持原始卵泡的静息状态,防止原始卵泡过早启动;此外,p27通过抑制停留在减数分裂双线期的卵母细胞细胞周期依赖性激酶2/细胞分裂周期2-细胞周期素A/E1(cyclin-dependentkinase-2/celldivisioncycle-2-cyclinA/E1,Cdk2/Cdc2-cyclinA/E1)功能调控卵母细胞的生长,还可以作用于凋亡相关蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9(caspase-9)、caspase-3、caspase-7及多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(polyADP-ribosepolymerase,PARP)介导卵泡的闭锁。S期激酶相关蛋白2(S-phasekinase-associatedprotein2,Skp2)可以促进P27蛋白降解,Skp2基因缺失小鼠p27水平增高,卵泡发育紊乱,卵巢储备量明显减少,基因缺失小鼠胚胎卵巢细胞凋亡明显加剧,使小鼠原始卵泡池的容量在性成熟和POF后进一步显著减少。2.5amh基因缺失AMH又称苗勒管抑制物(Müllerian-inhibitorysubstance,MIS),是TGF-β超家族成员,AMH在胚胎期参与性分化和男性性腺的发育。女性卵巢中窦前卵泡和小窦卵泡的颗粒细胞可分泌AMH。原始卵泡、闭锁卵泡和卵泡膜细胞中无表达。在生育期,随着年龄的增长,AMH水平逐渐下降,至绝经期血清中检测不到AMH。小鼠Amh基因敲除后,原始卵泡缓慢减少,至4月龄时,原始卵泡池明显耗竭,说明AMH可抑制原始卵泡的启动。进一步研究发现,培养人卵巢皮质组织加入重组鼠AMH后,原始卵泡的启动也被抑制。这些研究提示AMH对原始卵泡向初级卵泡的转化起抑制作用。3原始卵池的激活女性生殖功能的衰老是一个自然而渐进的过程,在此过程中卵母细胞的数量和质量缓慢下降。由于疾病或医源性因素(如化疗等)使原始卵泡池耗竭时,绝经提早发生,女性丧失生育能力。任一抑制分子的功能缺失都会导致原始卵泡池过早地、不可逆地启动。这种原始卵泡池的整体激活会导致休眠卵泡储存量减少,最终导致卵巢早衰。POF患者在40岁前由于卵巢功能减退而发生绝经,血清FSH>40IU/L。由于原始卵泡的启动是一个不可逆的过程,过度启动会导致卵泡的早期消耗,发生卵巢功能减退及POF。POF可能是由于卵泡