雄激素與卵巢卵泡發育的相關研究進展

張祎俐，石鴻嬌，趙彤，崔嵐巍

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院兒科，哈爾濱 150001)

雄激素在卵巢發育過程中發揮重要作用，卵巢和腎上腺為女性雄激素合成的主要部位。女性體內主要雄激素類型按照血清水平由高到低依次為硫酸脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone sulfate，DHEAS)、脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)、雄烯二酮、睪酮和雙氫睪酮。其中，睪酮和雙氫睪酮具有生物活性，可直接與雄激素受體(androgen receptor，AR)結合，DHEAS、DHEA和雄烯二酮則需要轉化為睪酮和(或)雙氫睪酮才能發揮作用[1]。雄激素也可轉化為其他性激素間接發揮作用，如雌激素參與月經周期發生及卵巢優勢卵泡選擇，并對促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)分泌具有負反饋作用，可抑制GnRH脈沖振幅[2]。

雄激素代謝異常是多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)的重要發病機制之一，PCOS約占無排卵性不孕患者的75%[3]。雖然有研究認為PCOS是由于中樞促性腺激素分泌缺陷所致[4]，但其他研究支持雄激素對卵巢發育具有促進作用，刺激卵巢卵泡早期發育對早期卵泡具有保護作用，并參與卵泡晚期發育啟動[5]。有研究顯示，芳香化前雄激素或芳香化酶抑制劑(如DHEA、來曲唑)可提高卵巢儲備功能減退患者竇卵泡、卵母細胞和胚胎數量及質量，并提高妊娠率、活產率[6-8]。了解雄激素在卵巢發育中的作用機制可能為PCOS患者提供新的治療方向。現就雄激素在卵巢卵泡中的作用、卵巢雄激素紊亂對卵巢發育結局的影響予以綜述。

1 雄激素與卵巢卵泡發育

雄激素是維持卵巢正常功能的關鍵，是卵巢卵泡發育過程中重要的性激素。但是血清雄激素水平過高會抑制卵巢功能，同時可能伴有男性化表現，導致PCOS。因此，雄激素對女性卵巢的影響取決于體內雄激素的實際水平。

1.1AR AR屬于核受體超家族中的類固醇受體，是雄激素發揮直接作用的介導物質。全身雄激素受體敲除小鼠模型均存在不孕現象，且卵巢中卵泡閉鎖水平升高，卵泡質量下降[9]。此外，不同的顆粒細胞特異性雄激素受體敲除小鼠模型均顯示出生育力低下及卵泡質量欠佳，雖然竇前卵泡數量增加，但隨著卵巢卵泡發育進展，卵巢中大竇前卵泡及小竇卵泡數量減少，在卵巢發育后期可出現卵泡耗竭加速和卵巢早衰[10]。多種AR受體敲除小鼠模型顯示，AR在正常情況下具有維持卵泡發育的作用，在卵泡顆粒細胞中具有調節作用，可避免閉鎖以保護早期卵泡。

在女性卵巢中，AR主要表達于膜細胞和顆粒細胞，并在優勢卵泡中的表達最為豐富。AR存在于卵泡發育的大多數階段，但在不同卵泡發育階段AR的作用效應不同。小鼠卵泡經卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone，FSH)處理，AR豐度下降；小鼠卵泡經FSH與黃體生成素(luteinizing hormone，LH)共同處理，AR豐度顯著下降[11]。該現象與排卵前卵泡顆粒細胞AR表達下降現象一致，這與P450芳香化酶信使RNA表達增加有關，表明性激素介導作用由AR介導逐漸轉變為雌激素受體介導。在雙氫睪酮的作用下，小鼠竇前卵泡顆粒細胞AR表達降低，此時低水平FSH并不是直接導致AR表達下降的因素，給予一定量的FSH可恢復AR表達水平，表明卵泡AR表達調節與卵泡發育狀態相關。此外，有研究顯示，卵丘細胞在發育至竇卵泡的過程中，AR免疫組織化學染色由強染色逐漸下降，表明在卵泡發育過程中AR表達水平呈下降趨勢[12]。在牛卵泡中，竇前卵泡的卵母細胞是第一個死亡的成分，而在牛卵泡發育后期，顆粒細胞首先凋亡，顆粒細胞功能缺乏導致雄激素成為閉鎖性竇卵泡分泌的主要性激素類固醇[13]。因此，卵巢卵泡發育過程中AR表達的下調可能是卵泡優勢選擇以及避免閉鎖的關鍵。

1.2雄激素自身作用 睪酮和雙氫睪酮均可刺激原始卵泡啟動，增加卵泡數量，提高總卵泡存活率，但兩者對卵泡的影響并不完全相同。產前母羊經睪酮處理表現為直徑約7 mm大竇卵泡，且卵泡質量得到改善；經雙氫睪酮處理的產前母羊則表現為直徑3～4 mm小竇卵泡[14-15]。兩者之間的差異可能是由于P450芳香化酶作用下部分睪酮芳香化產生雌激素所致。在水牛體外顆粒細胞培養液中添加睪酮，可顯著提高水牛顆粒細胞雌激素合成相關基因表達和雌二醇分泌水平，表明雄激素和雌激素均參與卵巢卵泡發育的調控[16]。

雄激素和FSH的協同作用在卵泡發育中起重要作用。FSH刺激顆粒細胞產生雌激素，這一過程所需底物主要為LH刺激膜細胞產生的雄激素，尤其是雄烯二酮。雄激素通過增加類固醇生成酶(P450膽固醇側鏈裂解酶和P450芳香化酶)在顆粒細胞中的水平，促進顆粒細胞分化[17]。靈長類動物經睪酮處理可增加初級卵泡中FSH受體信使RNA表達水平；小鼠經睪酮和雙氫睪酮同時處理，可提高顆粒細胞中FSH受體蛋白水平[18]。FSH與顆粒細胞上FSH受體結合后，細胞內環腺苷酸水平升高，環腺苷酸信號通路激活，促進顆粒細胞內P450芳香化酶的合成，增加顆粒細胞雌激素的合成[19]。由于每個卵泡的FSH受體數量不同，對FSH的敏感性存在差異，卵巢卵泡發育具有不均一性，即卵泡發育不同步，卵巢內同一時期存在多個不同發育階段的卵泡，優勢卵泡數量較少。

卵巢卵泡發育早期，雄激素通過使卵泡規避閉鎖結局發揮間接保護作用，增加小卵泡的存活數量及生存質量。低水平雄激素可促進卵泡啟動募集，減少卵泡凋亡；相反，若雄激素水平過高則會增加卵泡凋亡和閉鎖發生率[20]。對于大竇卵泡，睪酮可抑制顆粒細胞中芳香化酶活性，降低雌激素水平，從而阻礙卵泡發育。AR在卵泡發育過程中存在免疫染色梯度，因此雄激素以依賴卵泡發育狀態變化的方式增強或減弱顆粒細胞對FSH的反應性，這可能有助于卵泡被選擇為優勢卵泡或經歷閉鎖，決定卵泡發育的最終結局。

1.3雄激素與雌激素的相互作用 在卵巢中，FSH刺激卵泡的早期發育，LH則通過膜細胞上LH受體刺激膽固醇向雄烯二酮轉化，以調控雄激素產生；顆粒細胞在FSH刺激下，將雄激素轉化為雌激素[21]。膜細胞產生的雄烯二酮大部分提供給顆粒細胞產生雌激素，由顆粒細胞產生的雌激素主要進入卵泡液，但仍有一小部分雄烯二酮在膜細胞內轉化為雌二醇并進入血液循環。雄激素在卵泡發育早期支持卵泡生長，后期則抑制卵泡分化與雌二醇的產生。雌二醇與FSH協同促進卵泡后期發育，即卵泡芳香化酶的有效催化作用是優勢卵泡選擇的重要因素。雌激素在促進細胞間縫隙連接和竇卵泡形成以及增加雌激素受體水平方面發揮重要作用[22]。此外，雌激素與促性腺激素有協同作用，包括促進卵巢生長、LH受體和FSH受體形成以及增強芳香化酶活性。

有研究表明，優勢卵泡具有早期優勢[23]。相對從屬卵泡，優勢卵泡在早期含有更多的顆粒細胞和FSH受體。同時，優勢卵泡膜細胞在LH誘導下可通過P450芳香化酶將小部分雄激素轉化為雌二醇，雌二醇的分泌可促進優勢卵泡顆粒細胞形成FSH受體。雌二醇本身對顆粒細胞FSH受體的數量、分布和親和力無影響，但雌激素已被證明與FSH具有協同作用，可提高顆粒細胞FSH受體敏感性[24]。成熟顆粒細胞表達LH受體，進一步促進顆粒細胞內雌二醇的生成；同時優勢卵泡產生的雌激素對垂體FSH分泌具有負反饋作用，導致循環中FSH水平下降，從而抑制從屬卵泡生長。表明在卵泡發育后期，優勢卵泡對FSH依賴性較小，對LH更為敏感。有研究證實，優勢卵泡內雄激素/雌激素比值較低，從屬卵泡則表現為雄激素/雌激素比值升高[25]，因此雄激素/雌激素比值在卵泡結局選擇中起重要作用。

2 雄激素在青春期卵巢發育中的作用

下丘腦脈沖式分泌GnRH增加是青春期啟動的標志，低頻率GnRH脈沖性分泌有利于FSH分泌，高頻率GnRH脈沖性分泌則有利于LH分泌[26]。雄激素在FSH、LH的作用下產生雌激素，對卵巢發育進行調控，同時雌激素對下丘腦-垂體-性腺軸具有負反饋作用，可抑制GnRH分泌。青春期啟動，GnRH脈沖被重新激活，性激素釋放增加并刺激性腺，由此產生的卵巢激素可以產生第一個負反饋，而月經初潮與第一次排卵之間的延遲實際上是由于GnRH脈沖重新激活時雌二醇初次升高所致。隨后，類固醇負反饋敏感性降低，增加了雌二醇的正反饋作用，雌二醇的臨界水平可引起Kisspeptin和GnRH脈沖性分泌增加，從而導致LH分泌增加及排卵[27]。一方面，青春期女性下丘腦-垂體-性腺軸的激素調控功能發育不完全，雌激素的反饋作用具有缺陷；另一方面，GnRH高頻率分泌導致LH分泌增加，FSH增加不明顯，形成卵巢局部高LH環境，導致卵巢發育障礙，卵泡閉鎖增加。因此，多囊卵巢形態及無排卵性月經周期在正常青春期女性中常見。多囊卵巢形態是指一側卵巢直徑為2～9 mm的卵泡不少于12個或一側卵巢體積>10 ml[28]。無排卵性月經周期可導致血清睪酮水平升高[29]，故青春期多毛、痤瘡可能是正常生理表現。

3 雄激素與代謝異常相關疾病

3.1雄激素缺乏與早發性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency,POI) 女性在40歲前發生卵巢功能減退稱為POI綜合征，其特征為閉經伴隨低雌激素及高促性腺激素[30]。有研究發現，與同期育齡女性相比，POI患者的血清總睪酮水平明顯降低，但DHEAS水平較高[31-32]。另有研究顯示，與同期育齡女性相比，POI患者血清總睪酮、DHEAS水平明顯下降，但與自然絕經后女性相比血清總睪酮水平差異無統計學意義，且自然絕經后女性DHEAS水平下降更為明顯[33]。在POI大鼠模型中可觀察到卵巢組織萎縮，纖維結締組織和脂肪組織取代了大部分區域；有散在慢性炎癥細胞浸潤，卵巢間質增生明顯，竇前卵泡、竇卵泡減少[34]。因此，POI患者睪酮水平下降與卵巢皮質萎縮相關。此外，有研究認為，POI患者DHEAS水平高于自然絕經后女性的原因是POI患者相對年輕，具有較高的代償能力[33]。在各年齡段女性中，腎上腺皮質網狀帶主要合成DHEA和DHEAS，兩者不具備生物活性，是外周轉化為睪酮的潛在前體池。

3.2雄激素過多與PCOS PCOS是女性常見的內分泌及代謝紊亂疾病，是引起育齡女性無排卵性不孕的主要原因，循環雄激素水平過高是PCOS的重要特征之一，與其他臨床表現密切相關。成人PCOS診斷標準在排除其他導致高雄激素血癥的疾病外還需符合以下3條指標中的2條[35-38]：①稀發排卵和(或)無排卵；②有雄激素過多癥的臨床表現和(或)生化證據；③婦科超聲顯示多囊卵巢形態。PCOS女性下丘腦GnRH分泌頻率升高[39]，進而引起LH分泌增加，刺激卵泡膜細胞分泌過多的雄激素，同時FSH的相對缺乏會抑制顆粒細胞內雄激素向雌激素轉化，進而導致雄激素水平進一步升高。過量雄激素會導致顆粒細胞功能障礙，刺激大量小卵泡異常生長，同時促進卵泡過早黃素化，造成卵泡發育停滯，妨礙優勢卵泡出現，進而導致稀發排卵或無排卵，影像學出現多囊卵巢形態。考慮到青春期生理表現與PCOS臨床表現存在重疊，因此成人PCOS診斷標準并不適用于青春期PCOS診斷，目前缺乏診斷青春期PCOS的明確指南，僅普遍認為青春期PCOS需在女童月經初潮后2年且符合上述全部3個指標才能診斷。

腎上腺網狀帶分泌過多雄激素，在外周組織(如脂肪組織)轉化形成雌激素，雌激素負反饋作用于下丘腦-垂體-性腺軸，增加下丘腦LH分泌，促進卵巢雄激素合成[40]。腎上腺雄激素合成可改變卵巢類固醇合成，腎上腺雄激素分泌受促腎上腺皮質激素調控。GnRH激動劑可增加PCOS患者雄激素的分泌，采用地塞米松治療后，相較健康女性，PCOS患者睪酮和雄烯二酮水平降低不明顯，表明雄激素主要源于卵巢；但是PCOS患者的一個亞組表現為DHEA和DHEAS循環水平升高，長期使用地塞米松后，相較睪酮和雄烯二酮，DHEA水平存在明顯抑制現象，表明腎上腺是PCOS患者雄激素的來源之一[41]。此外，DHEAS可以改變細胞色素P450c17α羥化酶的活性，增加外周皮質醇代謝[40]。在PCOS患者中，隨著皮質醇的增加，腎上腺雄激素對促腎上腺皮質激素刺激的反應具有放大效應，且PCOS患者普遍表現為腎上腺皮質過度分泌[42]，說明腎上腺網狀帶對促腎上腺皮質激素的高反應性可能與某些PCOS患者高雄激素血癥的病因有關。

4 小 結

雄激素是雌激素生物合成的底物，雄激素水平是維持正常卵巢功能的關鍵。雄激素可通過AR直接作用刺激并維持卵泡發育，也可通過轉化為雌激素間接發揮作用。雄激素與女性卵巢的生理病理密切相關，與PCOS的關系尤為密切。但由于青春期下丘腦-垂體-性腺軸調節功能尚未健全，青春期生理性變化與PCOS主要臨床特征存在許多相似之處。目前尚無明確診斷青春期PCOS的指南，因此了解青少年雄激素與卵巢發育的關系，有利于早期預測和發現青春期PCOS，以進行合理干預，改善成年后健康狀態。同時，對卵巢卵泡發育機制的進一步研究，可為傳統促性腺激素治療無反應但仍具有竇前卵泡的不孕患者提供新的治療方向。