卵巢干細胞巢對卵巢生殖衰老影響的研究進展*

葉海峰 綜述，李小燕，李 薇，鄭月慧△ 審校

(1.南昌大學江西醫學院 330031;2.江西省生殖生理與病理重點實驗室,南昌 330031)

卵巢生殖干細胞的發現、成功分離及建系打破了壟斷生殖醫學界一百多年的卵泡池固定學說，并為有效地增加原始卵泡池、改善卵巢功能和延緩卵巢衰老帶來了前所未有的希望。傳統觀點認為機體和組織器官的衰老是由于干細胞的衰老導致的，但在卵巢衰老中，卵巢干細胞巢的衰老和退化被認為是導致卵巢生殖功能衰退的主要因素，而并非只是由于卵巢生殖干細胞本身的衰老所致。本文將論述哺乳動物卵巢生殖干細胞巢的衰老對生殖功能產生的影響。

干細胞巢就是干細胞微環境，目前哺乳動物造血干細胞巢、小腸干細胞巢、神經元干細胞巢、精元干細胞巢的結構和功能已經研究的相對透徹[1-4]，但哺乳動物卵巢干細胞巢的相關研究及其衰老對卵巢功能的影響還有待進一步研究。

1 卵巢生殖干細胞的研究背景及其特征

持續了半個多世紀的傳統觀點認為，雌性哺乳動物卵泡池重大的卵母細胞在出生后便已經固定，青春期后開始不斷減少直至全部耗竭[5-6]。然而在2004年，JOHNSON等[7]在測定小鼠不同天數閉鎖卵泡數和未閉鎖卵泡數時，結果發現卵泡閉鎖的發生率要高于未閉鎖卵泡數量的減少率，因此便推測卵巢中存在具有增殖能力的的細胞，這對壟斷生殖醫學界的卵泡池固定理論提出了嚴峻的挑戰。此后，各國的學者們紛紛利用不同的方法進行反復驗證，雖然目前仍有少數學者對哺乳卵巢干細胞仍持懷疑態度[8-9]，但研究者通過干細胞分離純化、體外培養、移植、轉基因和體內世系追蹤等方法，在多種哺乳動物包括人類的卵巢均發現卵巢生殖干細胞的存在[10-12]。

卵巢生殖干細胞是來自于卵巢皮層的雙潛能干細胞，能通過對稱分裂產生一個新的干細胞或不對稱分裂分化為卵巢生殖細胞和原始顆粒細胞[13]。卵巢生殖干細胞在光鏡下呈圓形，約15～20 μm，數目稀少，經傳代增殖后可見成串或成簇存在，經PCR檢測表達果蠅vasa基因同源類似物(MVH)、把具體結合轉錄因子4(OCT4)、同源框蛋白質(Mango)、干擾素誘導的跨膜蛋白(Fragilis)、二肽基肽(Stella)、酪氨酸激酶受體(C-kit)等多種生殖細胞和干細胞標志物。

2 卵巢干細胞巢的尋找、構成及其生物學特性

干細胞巢即干細胞周圍所生存的微環境，由SCHOFIELD[14]在研究造血干細胞的特殊環境時提出的，后來在消化系統、神經系統、毛囊和性腺等組織也發現類似的Niche結構[15]。

干細胞巢是由Niche細胞、細胞外基質、細胞因子等構成[16]，在機體發育早期的組織形成和出生之后的組織修復起重要作用。卵巢生殖干細胞的周圍存在著調控其功能的卵巢干細胞巢，而免疫系統相關細胞和分子是卵巢干細胞巢的重要組成部分。BUKOVSKY[17]指出，在胚胎發育的早期卵巢干細胞巢就已經形成，由非定位卵巢單核細胞(MDCs)、T細胞和血管內皮細胞等組成，而成人卵巢生殖干細胞巢則由初級MDC(CD14+MDC)、活化的MDC(HLA-DR+MDC)及T細胞等組成。

卵巢干細胞巢中的免疫系統相關的細胞和分子參與卵巢生殖干細胞的不對稱分裂，引起生殖細胞的產生并調節其發生對稱分裂和遷移、生成新的顆粒細胞及胎兒和成人的原始卵泡、促進原始卵泡的選擇和生長以及優勢卵泡的形成，從而維持卵巢的正常功能。此結論基于如下現象[18-20]：(1)卵巢網通道中含有的免疫系統相關細胞是卵巢生殖干細胞形成卵巢所必需的。人類胚胎卵巢是通過生殖嵴區域腹膜間皮的卵巢干細胞的進化而定性的，由來自于中腎管的卵巢網形成。卵泡的發育通常始于卵巢皮質的最內層，靠近卵巢網，而卵巢網是卵泡發育所必需的。卵巢網通道中含有免疫系統相關的細胞如小的未提呈的MDC，它們分化成大量活化的MDC，尚有T細胞。這些免疫系統相關細胞是卵巢網形成卵巢必需的。(2)免疫系統相關細胞是卵巢生殖干細胞巢的重要組成部分并觸發卵巢生殖干細胞的非對稱分裂。胎兒卵巢生殖干細胞巢由原始生殖細胞、未提呈的MDC和T淋巴細胞組成。未定型的卵巢生殖干細胞產生于妊娠第6周，先于原始生殖細胞的到達，原始生殖細胞在第7周侵入卵巢生殖干細胞層。卵巢生殖干細胞只有在細胞信號如MDC分泌的CD14和T淋巴細胞分泌的CD8)和激素信號(如絨毛膜促性腺激素和雌二醇)的共同作用下才能發生非對稱分裂產生次級生殖細胞，次級生殖細胞進入卵巢皮層，并最終分化為卵母細胞。被MDC和T細胞提呈的卵巢生殖干細胞數量決定生殖細胞的數量。(3)免疫系統相關細胞也觸發卵巢生殖干細胞的對稱分裂并啟動卵泡的生長，免疫系統的衰退導致卵泡更新的停止。當初級CD14+MDC和T淋巴細胞在一些卵巢表面上皮中擴展，觸發生殖細胞的對稱分裂；免疫系統的功能在35～40歲左右明顯下降，與此同時，卵泡更新停止。

3 卵巢干細胞巢的衰老對卵巢生殖衰老的影響

卵巢衰老是一個多因素相互作用、逐漸累積的復雜的生理過程，其本質是卵巢內卵泡數量的減少和質量的降低，表現為生殖功能的喪失和內分泌功能的降低[21-22]。女性卵巢衰老的速度要明顯快于機體其他器官，不僅影響生殖健康，并可引發嚴重的圍絕經期癥狀和諸多老年性疾病[23]，如心血管疾病、癌癥、骨質疏松、老年性癡呆、肥胖等。

以往的觀點認為機體和組織器官的衰老是由于干細胞的衰老所致[24-25]，然而近年來，一些學者指出可能與干細胞巢的衰老更為緊密[26-27]。在衰老個體中，盡管存在干細胞，但因為干細胞巢的不合格會導致各系統的失調[28]。隨著年齡的增長，卵巢功能并不因為卵巢生殖干細胞的活動而維持[29]。NIIKURA和其團隊發現減數分裂特異性標志物Stra8和Dazl在無排卵功能老年雌性小鼠卵巢中高度表達[30]，還有學者在老年鼠、不孕鼠和卵巢早衰鼠的卵巢中均可分離出卵巢生殖干細胞[31]。這些都說明卵巢功能與卵巢干細胞的存在與否沒有直接聯系。此外，把老年小鼠卵巢組織移植進年輕小鼠卵巢中，年輕小鼠中會有表達綠色熒光蛋白(GFP)陽性的原始卵泡形成；但把年輕小鼠卵巢組織移植到老年小鼠卵巢中，則會使年輕小鼠組織中的未成熟卵泡數目減少[32]。這進一步說明卵巢功能的衰老減退主要是由于卵巢生殖干細胞巢的衰老，而非卵巢生殖干細胞自身的衰老。

4 導致卵巢干細胞巢衰老的相關因素

卵巢生殖干細胞屬于成體干細胞，目前多數學者認為引起成體干細胞衰老的機制有內源性機制和外源性微環境兩個方面，主要包括DNA損傷、端粒縮短、活性氧水平升高、表觀遺傳修飾、細胞極性改變、代謝及微環境等方面[33-34]，其中外源性微環境的衰老在引起和加速卵巢生殖衰老中起重要的作用。而干細胞巢由血管間分隔室組成，血管間分隔室把干細胞與免疫系統、循環系統連接起來了[35]。因此免疫系統和循環系統的功能改變可能會對卵巢干細胞巢的衰老產生影響。

對于循環系統，JOHNSON等[36]提出成年小鼠骨髓及外周血中存在一種干細胞，可對雌性哺乳動物的卵泡池進行補充。但學者們紛紛提出質疑，EGGAN等[37]通過循環系統相連的小鼠研究，并沒有發現卵細胞嵌合的現象。此外，對模擬放療造模的小鼠進行骨髓移植，移植后的小鼠也并不能產生卵細胞。因此EGGAN等[37]的理論推翻了JOHNSON等提出的理論。LEE等[38]指出骨髓移植后對模擬放療造模處理而長期不孕的小鼠的生殖功能有拯救作用，但其后代均來源于受體小鼠生殖系。之后又有學者指出骨髓移植對化療藥物引起的卵巢功能損傷具有修復作用[39-40]。近年來，有學者研究發現卵巢干細胞總是伴隨著非常小的胚胎干細胞存在于成年哺乳動物卵巢內[41-42]，而且人類非常小的胚胎干細胞在年輕、中年和老年人的正常外周血中均存在[43]。VIRANTKLUN等[44]經研究指出VSELs與生發血統和造血之間存在潛在聯系。VAN等[45]發現“同伴”血細胞對于卵巢生殖干細胞巢的形成和穩態是必不可少的。由此可以看出循環系統對于卵巢功能的提升至關重要。

免疫系統與卵巢功能的關系在很早就已被發現，但其對卵巢生殖干細胞巢影響未引起研究者的重視。SAKAKVRA等[46]摘除2～4 d的新生小鼠胸腺后發現該類小鼠體內出現卵巢發育不全的現象；RUSSELL等[47]用正常雌鼠的胸腺細胞可使小鼠體內經環磷酰胺和X射線誘導的超排卵現象得到抑制；1979年，BUKOVSKY等[48]首先提出免疫系統在調節卵巢功能中發揮重要作用。近年來，有學者發現給予新生裸鼠肌肉注射胸腺素，該類小鼠發育到成年期時血清中的卵泡生長素和黃體生成素可維持穩定水平，并且使裸鼠卵巢發育不全現象的發生得到抑制[49]；此外，研究者還發現，隨著年齡的增長，機體免疫系統不可避免的發生退化，這種退化首先表現為胸腺功能受損，其次就是卵巢功能的衰退。這些研究結果證明，機體免疫系統與卵巢功能之間存在著密切聯系，但免疫系統的衰老使卵巢生殖干細胞巢發生了哪些變化及其具體的機制目前還有待于進一步研究。

5 調控卵巢干細胞巢對生殖衰老的臨床意義

對于卵巢早衰和圍絕經期患者，可以通過飲食、運動、保健品等提升自身的免疫功能和改善循環系統功能，從而間接為正在衰老的卵巢提供了一個適宜的微環境，使得卵巢干細胞可以繼續保持活性，繼續填補卵泡池，延緩了女性生殖衰老，也進而改善了伴隨卵巢衰老帶來的圍絕經期癥狀和諸多的老年性疾病。

對于成年女性，癌癥治療后導致的不育可先在卵細胞庫凍存卵細胞，在通過輔助生殖技術補救。然而這種方法對于青春期前的患者不適用，因為卵細胞發生還未開始。對于這些患者，在治療前，可以切除部分卵巢組織，然后消化為組織懸液或單個細胞懸液凍存起來。當需要時再把之前凍存的懸液移植到殘留的卵巢中，當進入青春期后便又可恢復卵巢功能。

6 總結與展望

衰老與干細胞衰老密切相關。在卵巢衰老中，卵巢干細胞巢的衰老和退化被認為是導致卵巢生殖功能衰退的主要因素，而并非卵巢生殖干細胞本身的衰老。免疫系統和循環系統對卵巢干細胞巢的衰老有至關重要的作用，但其具體機制還需進一步研究。當前，環境污染、化學殘留、職業暴露、生活壓力以及醫療風險等因素對女性卵巢功能造成的損害，使不孕癥及卵巢功能早衰已成為影響人類繁衍與女性身心健康的主要疾病。據統計，目前全球8 000萬～1.1億不孕癥患者中，約40%女性與卵巢功能衰退有關，約1%而未及40歲的婦女因罹患卵巢早衰而提前絕經；另一方面，由于人類平均壽命延長以及二胎政策的放開，受生理性卵巢衰老所困的高齡女性對于提高生活質量以及延長生殖壽命的需求日益強烈。因此，探討卵巢生殖衰老發生的機理并通過提高免疫力從而間接延緩卵巢衰老過程的發生具有重要意義及廣泛前景。

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