TGF-β超家族相關成員與卵巢反應不良

申可佳 尤昭玲 付靈梅 申奏秦旋

·綜述·

TGF-β超家族相關成員與卵巢反應不良

申可佳 尤昭玲 付靈梅 申奏秦旋

卵巢反應不良(POR)是輔助生殖技術有待解決的難題,目前認為其發生機制與轉化生長因子-β(TGF-β)超家族成員有關。中醫藥輔助生殖在改善卵巢反應性方面療效顯著,故研究中醫藥對TGF-β超家族成員的調節作用可為中醫藥參與輔助生殖技術提供相關理論依據。

卵巢反應不良；轉化生長因子-β超家族；信號轉導；中醫藥

控制性超排卵(COH)是人類輔助生殖技術(ART)中獲取卵子的常用手段和關鍵技術,COH過程中部分患者出現POR是目前有待解決的難題。POR是促排卵時卵巢發育的卵泡數少,收集的卵子及供移植的胚胎數目不理想,導致ART成功率降低。目前認為可能的病因有：①各種外因導致的卵巢功能受損,如卵巢手術、盆腔及卵巢周圍嚴重粘連等；②卵巢功能早期衰竭(POF),包括年輕女性的卵巢早衰和絕經前的卵巢功能衰竭；③體內存在外源性促性腺激素的抗體或細胞促性腺激素受體缺陷,致促性腺激素作用消失或下降,可能由基因突變或超排卵藥物引起；④體內抗透明帶抗體的存在；⑤原因不明的POR,表現為卵泡刺激素(FSH)的基礎水平通常正常,但超排卵反應不良［1,2］。

從卵泡發育的角度來看,POR的實質是COH時卵泡募集及選擇等發生障礙。卵泡的生長發育包括從始基卵泡到初級卵泡、初級卵泡到早期竇卵泡、優勢卵泡的選擇及發育成熟、卵泡閉鎖等,這些過程受到促性腺激素的精密調控,同時也受卵巢局部微環境中各種小分子物質的影響,如卵巢細胞分泌的各種細胞因子及激素等。其中TGF-β超家族成員及其配體、受體和信號傳導分子(Smads蛋白)對卵泡的發育起著重要的調控作用,故目前有越來越多的研究關注TGF-β超家族與卵巢反應性及ART結局的關系［3-13］。

TGF-β超家族配體主要包括TGF-βs、生長分化因子(GDF)、骨形成蛋白(BMP)、抗苗勒激素(AMH)、激活素(ACT)、抑制素(INH)、卵泡抑素(FS)等。有研究發現TGF-β1在始基卵泡的募集及始基卵泡池的維持方面起重要調控作用［4］。而卵母細胞來源的GDF-9和BMP-15在多項研究中被證實與卵巢儲備功能及卵巢反應性密切相關［5,8］。GDF-9是啟動始基卵泡生長的細胞因子,也參與卵丘擴散及維持卵母細胞的微環境,對于卵泡生長、排卵及受精均有重要意義。BMP-15在結構和功能上與GDF-9高度相似,BMP-15可以FSH非依賴的形式在卵泡發育早期調節顆粒細胞的代謝通路,還可能通過對FSH受體(FSHR)的調節影響卵泡對FSH的敏感性從而調控竇卵泡的發育,使更多的卵泡被選擇；以及通過旁分泌作用影響機體內分泌調控機制。有研究發現重組的GDF-9用于卵泡體外培養可促進早期卵泡的生長。GDF-9、BMP-15基因敲除大鼠的卵泡在初級卵泡期停止發育,并出現不孕不育。有研究報道卵泡液GDF-9蛋白水平下降與卵巢儲備功能下降相關；同時發現GDF-9基因型變異可影響GDF-9成熟蛋白分泌,使其刺激顆粒細胞增殖和誘導Smad-2磷酸化水平的能力下降,這可能是一部分卵巢儲備功能下降患者的致病原因。多項研究證實COH卵巢低反應與GDF-9相關,POR者GDF-9蛋白表達降低。而對于BMP-15的報道有看似矛盾的結論：有研究發現卵泡液中高BMP-15水平與COH卵巢低反應的發生有關［7］；而另一研究報道卵巢高反應與卵母細胞BMP-15的表達升高有關［8］。關于AMH目前認為屬于原始卵泡募集抑制因子,主要通過抑制始基卵泡發育的起始及抑制卵泡對FSH的敏感性這兩方面來抑制卵泡發育,在COH過程中AMH是預測卵巢儲備功能和卵巢反應性的良好指標之一［9,10］。INH是與卵巢儲備相關的細胞因子,當卵巢儲備功能下降時,卵巢顆粒細胞分泌INH減少引起垂體分泌促性腺激素增加,INH-B的減少先于基礎FSH和雌二醇(E2)的增加檢測出來,故基礎INH-B是預測卵巢儲備功能的敏感指標。也有報道認為COH早中卵泡期的INH-B水平可以預測卵巢反應性［10］。

除了在非激素依賴階段調控始基卵泡募集和初級卵泡發育,TGF-β超家族還可在促性腺激素依賴階段通過調控卵泡促性腺激素受體［FSHR和黃體生成素受體(LHR)］的表達來調節卵泡對促性腺激素的反應。FSHR和LHR是促性腺激素作用于卵巢的物質基礎,其表達除了受FSH和雌雄激素調控,還受到眾多細胞因子的調控,如TGF-β超家族及生長激素等可增加FSHR的表達；表皮生長因子及成纖維生長因子不影響FSHR的基礎表達量,卻減弱FSH對FSHR的作用效應等。TGF-β超家族的TGF-βs、ACT、INH、FS、BMPs等均可在不同時期以相同或相反的作用調控卵泡對促性腺激素的反應。如ACT-INH-FS系統不但通過內分泌對垂體合成分泌FSH進行調節,而且通過自分泌或旁分泌在卵巢局部調節卵巢細胞對促性腺激素的反應性；BMP-6可能與優勢卵泡形成后的卵泡閉鎖相關；重組BMP-2使綿羊顆粒細胞雌激素和抑制素A產生增加,重組BMP-4和BMP-7促進雌激素生成及抑制孕酮合成,這些效應都是通過BMPs對FSH 的作用而引導產生的［11］；TGF-βs可增加顆粒細胞FSHR的表達,從而提高其對FSH的反應及細胞內芳香化酶(P450arom)活性和LHR的表達［12］等。

TGF-β超家族通過與卵泡細胞上相應受體(Tgfbr2,Tgfbr1,Acvr1b等)結合,再啟動多條信號轉導通路來傳遞生物信息,完成對卵泡發育的調節。作為TGF-β超家族成員的TGF-β受體分子及其底物Smads蛋白家族在卵泡發育過程中同樣發揮重要作用。研究發現定向敲除Smads蛋白會出現卵泡發育及排卵障礙、閉鎖卵泡增加以及與年齡相關的不孕不育等［11,12］。最近的研究表明在始基卵泡募集及維持的過程中存在多個miRNAs的調控,其中miR-145影響TGF-β信號通路中Tgfbr2的表達,進而調控始基卵泡的募集及維持［4］。FOXL2可能通過與Smads蛋白的作用來調節靶基因的轉錄表達,參與始基卵泡募集及初級/次級卵泡發育調控,是哺乳動物卵巢發育最早的標志性啟動基因［6］。

POR是當今輔助生殖技術領域的難題和挑戰,本課題組在臨床實踐中發現中醫藥輔助COH在改善女性卵巢功能障礙及POR方面療效顯著,也開展了相關實驗研究［3,13,14］。若繼續深入開展TGF-β超家族及相關通路的實驗研究,或許能為中醫藥改善POR提供更多科學客觀的依據,在不孕癥的治療中發揮重要作用。

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10.14164/j.cnki.cn11-5581/r.2016.24.124

2016-11-18］

國家自然科學基金項目資助(項目編號：81303003,81403427)

410208 湖南中醫藥大學

申可佳