生命早期免疫應激對生殖內分泌功能影響的研究現狀

王斌俏，陳媛媛，蘭霄霄，吳雪清

(溫州醫科大學附屬第一醫院婦科，溫州 325000)

·綜述·

生命早期免疫應激對生殖內分泌功能影響的研究現狀

王斌俏，陳媛媛，蘭霄霄，吳雪清*

(溫州醫科大學附屬第一醫院婦科，溫州 325000)

近十年，全球內的育齡女性生育率明顯降低，免疫應激對生殖功能的影響及其作用機制已經成為研究熱點，尤其對青春期的正常啟動、生殖激素的分泌有著顯著影響。另外，免疫應激可導致卵巢儲備功能的下降，以及交配行為的改變等。本文就近年國內外學者在免疫應激模型的建立、對生殖功能影響及其機制的研究進展進行綜述，從而進一步闡明和梳理免疫應激所致生殖功能紊亂的病理生理機制，為相關干預措施提供新思路。

免疫應激； 卵巢儲備； 青春期啟動； 生殖激素

(JReprodMed2017，26(7)：725-729)

目前，在全球，人類生育率下降已成為國際關注的嚴峻社會問題之一，而此現象在育齡女性人群尤為明顯，其中生育能力下降占10.9%，不孕癥發生率高達6%[1]。大量的研究表明生命早期發育階段的不良因素，例如營養不良或過剩[2]、內毒素處理[3]、寒冷應激[4]等，都能通過改變機體神經內分泌的發育，影響青春期及成年后生理調節系統如下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA)軸和下丘腦-垂體-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal axis，HPG)軸的功能改變。除此之外，生命早期微環境改變還會導致長遠的不良結局。研究表明低出生體重兒日后冠心病、2型糖尿病以及高血壓的發病率會增加[5]；宮內發育遲緩和低出生體重會導致女性性早熟和多囊卵巢綜合征[6]等。鑒于生命早期多變因素所產生的長遠影響，愈來愈多的研究已圍繞其展開。其中，應激對生殖功能的影響及其機制已經成為研究熱點。

生命早期免疫應激通過長期程序化作用于HPA軸，增加其成年期HPA軸的興奮性和室旁核促腎上腺皮質素釋放因子(corticotropinreleasing factor，CRF)的基因表達和可的松的分泌[7]。而CRF作為應激的主要激素，是介導應激對生殖系統抑制的核心元素，尤其促性腺激素釋放激素(Gonadotropin-releasing hormone，GnRH)脈沖發生器的活動。此外，應激可通過影響卵巢、卵泡和卵母細胞的發育影響女性生殖功能。近年，越來越多的國內外研究圍繞生命早期免疫應激對生殖發育及其功能展開。本文就近年來國內外學者在免疫應激的建立、對生殖功能影響及其機制的研究進展進行綜述，從而進一步闡明和梳理免疫應激所致生殖功能紊亂的病理生理機制及干預措施的新思路。

一、應激反應及生命早期免疫應激模型的建立

應激反應是指機體為了維持自身穩態，對各種內外源應激因子作出的神經內分泌改變的綜合反應。當應激原對機體內環境穩態產生威脅時，機體會通過激活HPA軸作出相應應答。其中，外周循環中糖皮質激素水平的升高即為典型表現。不管是心理性應激還是生理性應激，其都可能對女性月經周期產生不良影響，如功能性下丘腦閉經和慢性功能性下丘腦不排卵等。

現已有較多的研究采用內毒素(又名脂多糖，Lipopolysaccharide，LPS)所致免疫應激模型來研究其引起的長期影響及潛在機制，如成年免疫反應[8]、代謝[9-10]等。脂多糖是革蘭氏陰性菌細胞外膜表層成分，由脂質A、核也多糖和O-抗原構成。其中脂質A是主要致病成分，導致機體免疫應激反應。在嚙齒類動物中，HPA軸通常在出生后一周內發育完全[11]。Witek-Janusek[12]首次發現新生大鼠對內毒素沖擊可引起內分泌系統的高敏性。后Shanks等[7]發現，新生兒時期的免疫應激(暴露于內毒素)能通過減少海馬和下丘腦的皮質激素受體數量而減弱可的松的負反饋作用，從而增加成年后機體HPA的興奮性和對應激的反應性。另有研究發現新生大鼠第3和5天 LPS處理后表現為青春期啟動明顯延遲，而第7和9天及第14和16天LPS暴露均對青春期啟動無明顯改變[13]，表明內毒素作用于出生第7天后將不會影響生殖功能。因此目前學者研究常對新生大鼠在出生第3和5天給予內毒素處理，建立生命早期免疫應激模型來研究一系列生理病理變化及機制，并發現此處理會引起青春期啟動的改變，HPG軸活動異常及雌雄大鼠交配能力下降等變化[13-16]。

二、生命早期免疫應激對青春期啟動的影響

青春期啟動是由中樞神經控制的一系列神經網絡和內分泌調控因子交互作用的極其復雜的過程，是機體迅速生長和生殖的系統發育，是生命過程中的重要里程碑。青春期啟動時間過早或過晚對一生的健康都有潛在影響。現有大規模流行病學調查證明，早熟或晚熟人群中48種常見病發病率明顯增加，如糖尿病、肥胖癥、高血壓、抑郁癥、乳腺癌等[17]。目前，國內外肥胖癥發病率急劇上升，同時伴隨著青春期啟動年齡大幅度的提前，肥胖成為可能影響青春期發育的因素[18]。最近也有研究表明[16，19]，生命早期的免疫應激導致青春期啟動(陰道初開放)提前的同時，還伴隨著體重與青春期啟動時間之間的線性關系的紊亂[16]。但另有其他研究指出[3，13]，生命早期免疫應激的雌性大鼠可出現青春期啟動時間延遲，而體重并未改變，出現此現象可能是大鼠種類的差異所致。這表明免疫應激也可能是目前影響青春期發育的另一個因素。其可能機制是GnRH神經元的有效調控器下丘腦內側視前區(medial Preoptic area，mPOA)中的kiss1基因表達下調。Kisspeptin/GPR54系統由Kiss1基因編碼的產物kisspeptin及其特異性受體G蛋白偶聯受體54 (GPR54)組成。自2003年發現kisspeptin/GPR54系統對哺乳動物生殖功能起關鍵作用以來，該系統在HPG軸的研究引起了越來越多的關注。Kiss1或Kiss1r基因失活會造成嚴重的先天性促性腺激素缺乏，引起一系列生殖內分泌問題。有研究發現腦室內CRF注射，同時下調mPOA和弓狀核中kiss1和kiss1r 基因的表達[20]，并且腦室內CRF和CRF拮抗劑注射能分別延遲和提前大鼠青春期啟動，而不影響血循環中皮質類固醇水平。這也表明CRF可能在青春期啟動中通過kiss1起著單獨的調控作用[21]。此前已有學者[22-23]發現早期LPS暴露會使得胎兒GnRH神經元遷移至大腦使得成年期其下丘腦中25%的GnRH神經元抑制，這可能由于母體和胎兒對免疫應激的共同免疫反應所致，而85%的神經元抑制才可能導致不孕，故具體作用機制尚待進一步研究。無論延遲還是提前，都表明免疫應激對青春期發育與成熟有著顯而易見的擾亂影響。

三、生命早期免疫應激對生殖激素分泌的影響

生殖激素包括GnRH、卵泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)等，它們與性器官、性細胞等的發生和發育以及發情、排卵、妊娠、分娩和泌乳等生殖活動直接相關[24]。當排卵前促性腺激素的分泌被阻斷，或者垂體切除后血清促性腺激素水平下降，有腔卵泡則閉鎖。培養的卵泡細胞經促性腺激素處理后凋亡受到抑制。因此，生殖激素對生殖功能的發育起著不可或缺的作用。在生命早期免疫應激模型中，HPG軸功能長期抑制。出生第3、5天LPS暴露會導致雌性大鼠在生命早期階段、青春期以及交配期的LH脈沖分泌受抑制[16]。在成年期后期，早期LPS處理過的雌性大鼠較容易出現血循環中孕酮低水平，睪酮水平呈上升趨勢[25]以及FSH分泌顯著下降的現象。Iwasa等[26]的研究發現，免疫應激通過環氧酶1(Cox-1)和環氧酶2(Cox-2)調節kiss1和kiss1r表達來影響HPG軸功能。并且，在出生第10天注射LPS建立免疫應激模型，出現成年時期同型應激后卵巢發情周期延長，可能由于早期應激使下丘腦CRF釋放，抑制GnRH釋放[14]。同樣的，另有研究發現，生命早期免疫應激不會改變基礎LH的脈沖分泌，mPOA中的CRF、CRF-R1/R2的表達也無改變，而成年期急性LPS應激能顯著抑制LH的脈沖分泌[27]，可能的原因是生命早期LPS暴露程序化改變mPOA中的CRF-R1調控機制，致敏成年時期同型應激導致的對LH分泌的抑制作用。這些都表明早期神經內分泌系統和免疫系統的相互作用，會使得后期生殖功能對免疫應激的敏感性發生改變。

四、生命早期免疫應激對卵巢儲備功能的影響

卵巢儲備功能(ovarian reserve)是指卵巢皮質區卵泡生長發育形成可受精卵母細胞的能力，包括卵巢內存留卵泡的數量和質量。據研究發現，生命早期免疫應激會導致成年大鼠卵巢中最大的卵泡內膜厚度增加，卵巢儲備功能下降[3]，并且在2周齡時已經出現原始卵泡數量明顯減少的現象[19]。p75NGFR作為交感神經分布的標志，其在卵巢功能的多方面起著調節作用，如卵泡發育，排卵和類固醇生成等，且進一步研究顯示，早期免疫應激大鼠在成年期時，卵巢中p75NGFR表達上調，表明早期LPS暴露可能是通過影響卵巢交感神經活動最終使得卵巢儲備功能下降[3]。另外，生命早期免疫應激可導致急性期前炎性細胞因子(如TNF-α，IL-6，IL-1β)聚集，它們影響促性腺激素非依賴性階段時期的卵泡發育[28]，這可能是原始卵泡池形成紊亂以致后期卵巢儲備下降的過渡階段[3]。除此之外，LPS也可通過Toll樣受體4(Toll-like receptors 4，TLR4)作用于卵巢，TLR4主要表達于卵巢上皮細胞、顆粒細胞核、卵巢巨噬細胞，它們在排卵過程中起著重要的調節作用[29]。通過體外實驗發現，LPS可致使卵巢顆粒細胞通過TLR4產生一系列磷酸化反應，如p38 和 ERK1/2 及 NF-κB，最終導致 IL-6、IL-1β、IL-8、IL-10 和TNF-α的表達[30-31]。最近有研究發現，新生幼鼠在生命早期LPS暴露后2天，卵巢的炎癥基因表達顯著上調，尤其是TLR4。同樣，動物體內實驗發現，LPS暴露會使得卵泡閉鎖，最終導致卵泡發育受損，如牛[32]和嚙齒類動物[33]。此類數據都表明生命早期的外周LPS暴露所致免疫應激導致卵巢原始卵泡儲備減少，其可能機制是TLR4通路的激活，最終產生一系列炎癥反應。

五、生命早期免疫應激對交配行為及子代的影響

交配行為，是一種在生物界普遍存在的現象，是生物體為了延續后代而發生的精子與卵結合的過程。生命早期免疫應激不僅影響卵巢儲備功能，還會導致交配過程障礙等。通過生命早期第3、5天的LPS暴露實驗發現免疫應激對雌雄大鼠的交配行為都存在一定的危害，但雌性尤為明顯。其在交配過程中，交配拒絕行為(如踢)明顯增加，接受能力顯著下降，出現焦慮樣表現，最終使得交配成功率下降，這些對生育率都有潛在的影響[16]。此外，早期免疫應激大鼠對子代的母愛關懷減少[34]，這對子代的生殖功能的發展也有著顯著的影響。Sominsky等[19]對早期免疫應激大鼠的子代觀察發現，其生育率雖未受明顯影響，但子代的死亡率和發病率明顯升高，且伴隨著皮質醇激素上升、青春期啟動延遲的現象。

六、生命早期免疫應激與大腦邊緣系統的研究及展望

杏仁核是大腦邊緣系統的組成部分，已有許多研究指出，尤其是杏仁核中的中央核(central nucleus，CeA)和內側杏仁核(MeA)在應激和生殖中有著重要調節作用[35]。CeA對于系統性的應激原有著高反應性。杏仁核亞核可調節排卵、卵巢周期、垂體LH和FSH分泌以及交配行為等[36]。CeA中的CRF過表達可使大鼠發情周期紊亂和GnRH表達下調[37]。并且生命早期LPS暴露的雌性大鼠CeA中的CRF表達上調[36]。MeA也是HPG軸和HPA軸的主要調節器，并且CeA和MeA之間有著廣泛的交互作用。MeA廣泛投射至mPOA，其和kisspeptin系統之間有著潛在的解剖基礎，但具體作用機制尚不明確，需進一步的研究。

發育起源的疾病和健康愈來愈引起當今科學界和醫學界的重視。生命早期暴露于LPS對青春期發育、卵巢周期及排卵及GnRH、LH、FSH分泌都有深遠的影響，而其中，生命早期的免疫應激可能通過CRF及其受體調節，引起短期和長遠的影響；其可能通過一系列炎癥因子作用干擾卵巢原始卵泡儲備；也可能是目前新的研究所提示的杏仁核亞核在免疫應激反應中作用機理等。另外，目前Kisspeptin/GPR54系統作為調控生殖功能的重要組成部分，其在中樞水平的研究頗多，但在外周性腺水平上的研究目前還較少，這為我們進一步闡明新生兒時期的免疫應激對生殖功能長遠影響的病理生理機制提供新的方向，為重視和及時合理預防及處理生命早期時期的一些不良因素提供依據，為臨床預防和治療感染導致的生殖功能失調提供新的科學依據和治療靶點，為預防和治療發育起源的疾病提供新的策略。

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[編輯：辛玲]

DOI：搭建信息資源的橋梁

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(本刊編輯部)

Effect of neonatal immune challenge on reproductive endocrine function

WANGBin-qiao，CHENYuan-yuan，LANXiao-xiao，WUXue-qing*

DepartmentofGynecology，theFirstAffiliatedHospitalofWenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325000

There is a trend for ever-growing increase of infertility and sub-fertility in the healthy people with reproductive age，particularly apparent for the female.The effect of immune stress on reproductive function and its mechanism has become a research hotspot.It has a significant impact on puberty onset and secretion of reproductive hormones.In addition，immune stress can lead to decrease ovarian reserve function，as well as mating behavior changes.In recent years，domestic and foreign researchers have established immune stress model.This paper reviews the advances in research on reproductive function and its mechanism，and explores the new strategies for prevention and intervention of the influence of immune stress on reproductive function.

Immune stress； Ovarian reserve； Puberty onset； Hormones

10.3969/j.issn.1004-3845.2017.07.021

2016-10-18；

2016-11-16

浙江省自然科學基金[LY17H040009]；浙江省科技廳項目公益項目[2016C37132]；溫州市科技局[Y20140743]

王斌俏，女，浙江臺州人，碩士研究生，生殖內分泌專業.(*

，Email：wuxueqing@37@hotmail.com)