TGF-β超家族相關(guān)成員與卵巢反應(yīng)不良

申可佳 尤昭玲 付靈梅 申奏秦旋

·綜述·

TGF-β超家族相關(guān)成員與卵巢反應(yīng)不良

申可佳 尤昭玲 付靈梅 申奏秦旋

卵巢反應(yīng)不良(POR)是輔助生殖技術(shù)有待解決的難題,目前認(rèn)為其發(fā)生機(jī)制與轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)超家族成員有關(guān)。中醫(yī)藥輔助生殖在改善卵巢反應(yīng)性方面療效顯著,故研究中醫(yī)藥對TGF-β超家族成員的調(diào)節(jié)作用可為中醫(yī)藥參與輔助生殖技術(shù)提供相關(guān)理論依據(jù)。

卵巢反應(yīng)不良；轉(zhuǎn)化生長因子-β超家族；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；中醫(yī)藥

控制性超排卵(COH)是人類輔助生殖技術(shù)(ART)中獲取卵子的常用手段和關(guān)鍵技術(shù),COH過程中部分患者出現(xiàn)POR是目前有待解決的難題。POR是促排卵時(shí)卵巢發(fā)育的卵泡數(shù)少,收集的卵子及供移植的胚胎數(shù)目不理想,導(dǎo)致ART成功率降低。目前認(rèn)為可能的病因有：①各種外因?qū)е碌穆殉补δ苁軗p,如卵巢手術(shù)、盆腔及卵巢周圍嚴(yán)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(jīng)前的卵巢功能衰竭；③體內(nèi)存在外源性促性腺激素的抗體或細(xì)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(nèi)抗透明帶抗體的存在；⑤原因不明的POR,表現(xiàn)為卵泡刺激素(FSH)的基礎(chǔ)水平通常正常,但超排卵反應(yīng)不良［1,2］。

從卵泡發(fā)育的角度來看,POR的實(shí)質(zhì)是COH時(shí)卵泡募集及選擇等發(fā)生障礙。卵泡的生長發(fā)育包括從始基卵泡到初級卵泡、初級卵泡到早期竇卵泡、優(yōu)勢卵泡的選擇及發(fā)育成熟、卵泡閉鎖等,這些過程受到促性腺激素的精密調(diào)控,同時(shí)也受卵巢局部微環(huán)境中各種小分子物質(zhì)的影響,如卵巢細(xì)胞分泌的各種細(xì)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(dǎo)分子(Smads蛋白)對卵泡的發(fā)育起著重要的調(diào)控作用,故目前有越來越多的研究關(guān)注TGF-β超家族與卵巢反應(yīng)性及ART結(jié)局的關(guān)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(fā)現(xiàn)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(diào)控作用［4］。而卵母細(xì)胞來源的GDF-9和BMP-15在多項(xiàng)研究中被證實(shí)與卵巢儲備功能及卵巢反應(yīng)性密切相關(guān)［5,8］。GDF-9是啟動(dòng)始基卵泡生長的細(xì)胞因子,也參與卵丘擴(kuò)散及維持卵母細(xì)胞的微環(huán)境,對于卵泡生長、排卵及受精均有重要意義。BMP-15在結(jié)構(gòu)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(fā)育早期調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞的代謝通路,還可能通過對FSH受體(FSHR)的調(diào)節(jié)影響卵泡對FSH的敏感性從而調(diào)控竇卵泡的發(fā)育,使更多的卵泡被選擇；以及通過旁分泌作用影響機(jī)體內(nèi)分泌調(diào)控機(jī)制。有研究發(fā)現(xiàn)重組的GDF-9用于卵泡體外培養(yǎng)可促進(jìn)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(fā)育,并出現(xiàn)不孕不育。有研究報(bào)道卵泡液GDF-9蛋白水平下降與卵巢儲備功能下降相關(guān)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)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(xì)胞增殖和誘導(dǎo)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(xiàng)研究證實(shí)COH卵巢低反應(yīng)與GDF-9相關(guān),POR者GDF-9蛋白表達(dá)降低。而對于BMP-15的報(bào)道有看似矛盾的結(jié)論：有研究發(fā)現(xiàn)卵泡液中高BMP-15水平與COH卵巢低反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)［7］；而另一研究報(bào)道卵巢高反應(yīng)與卵母細(xì)胞BMP-15的表達(dá)升高有關(guān)［8］。關(guān)于AMH目前認(rèn)為屬于原始卵泡募集抑制因子,主要通過抑制始基卵泡發(fā)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(fā)育,在COH過程中AMH是預(yù)測卵巢儲備功能和卵巢反應(yīng)性的良好指標(biāo)之一［9,10］。INH是與卵巢儲備相關(guān)的細(xì)胞因子,當(dāng)卵巢儲備功能下降時(shí),卵巢顆粒細(xì)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(chǔ)FSH和雌二醇(E2)的增加檢測出來,故基礎(chǔ)INH-B是預(yù)測卵巢儲備功能的敏感指標(biāo)。也有報(bào)道認(rèn)為COH早中卵泡期的INH-B水平可以預(yù)測卵巢反應(yīng)性［10］。

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

TGF-β超家族通過與卵泡細(xì)胞上相應(yīng)受體(Tgfbr2,Tgfbr1,Acvr1b等)結(jié)合,再啟動(dòng)多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來傳遞生物信息,完成對卵泡發(fā)育的調(diào)節(jié)。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(fā)育過程中同樣發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)定向敲除Smads蛋白會(huì)出現(xiàn)卵泡發(fā)育及排卵障礙、閉鎖卵泡增加以及與年齡相關(guān)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(gè)miRNAs的調(diào)控,其中miR-145影響TGF-β信號通路中Tgfbr2的表達(dá),進(jìn)而調(diào)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(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá),參與始基卵泡募集及初級/次級卵泡發(fā)育調(diào)控,是哺乳動(dòng)物卵巢發(fā)育最早的標(biāo)志性啟動(dòng)基因［6］。

POR是當(dāng)今輔助生殖技術(shù)領(lǐng)域的難題和挑戰(zhàn),本課題組在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)中醫(yī)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(guān)實(shí)驗(yàn)研究［3,13,14］。若繼續(xù)深入開展TGF-β超家族及相關(guān)通路的實(shí)驗(yàn)研究,或許能為中醫(yī)藥改善POR提供更多科學(xué)客觀的依據(jù),在不孕癥的治療中發(fā)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(xué)基金項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號：81303003,81403427)

410208 湖南中醫(yī)藥大學(xué)

申可佳