高脂飲食對嚙齒類動物卵巢功能影響的研究進(jìn)展

周志陽，徐欣欣，吳雪清

(溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，溫州 325000)

·綜述·

高脂飲食對嚙齒類動物卵巢功能影響的研究進(jìn)展

周志陽，徐欣欣，吳雪清*

(溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，溫州 325000)

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，肥胖的發(fā)病率急劇上升，成為影響當(dāng)今人類生殖健康的一大問題。引起肥胖的一個重要原因是富含脂肪的高能量食品攝入增加，但是高脂飲食對女性生殖功能的影響機(jī)制尚不清楚。使用嚙齒類動物模型進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，高脂飲食會使其生殖系統(tǒng)出現(xiàn)卵巢周期紊亂，導(dǎo)致生育力下降、不孕、自發(fā)性流產(chǎn)等。本文就高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對嚙齒類動物卵巢功能的影響及相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)行綜述。

高脂飲食； 嚙齒類動物； 生殖功能

(JReprodMed2017，26(11)：1154-1157)

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，肥胖的發(fā)病率急劇上升，成為影響當(dāng)今人類生殖健康的一大問題。根據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，2014年全世界有15%的成年女性肥胖，并且在低收入和中等收入國家呈上升發(fā)展趨勢[1]。卵巢功能與機(jī)體能量狀態(tài)密切相關(guān)：一定的脂肪含量是女性卵巢功能發(fā)育的前提，但過度的脂肪堆積會導(dǎo)致月經(jīng)周期紊亂、性腺功能減退及不孕[2]。與正常體重的婦女相比，肥胖婦女在自然周期和不孕治療周期中的妊娠率、誘導(dǎo)排卵率和胚胎移植成功率明顯降低[3]。

引起肥胖的一個重要原因是富含脂肪的高能量食品攝入增加，但是高脂飲食對女性卵巢功能的影響機(jī)制尚不完全清楚。動物模型既能精確控制暴露因素，又能收集人類研究中不易獲得的生殖組織。使用嚙齒類動物模型發(fā)現(xiàn)高脂飲食使嚙齒類動物出現(xiàn)卵巢周期紊亂，導(dǎo)致生育力下降、不孕、自發(fā)性流產(chǎn)等[4-8]。本文就高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對嚙齒類動物卵巢功能的影響及相關(guān)機(jī)制研究作一綜述。

一、高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對卵巢形態(tài)及功能的影響

正常卵巢中存在處于不同發(fā)育時期的卵泡，卵泡的發(fā)育受到卵泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)及胰島素等激素的生理性調(diào)節(jié)。高脂飲食會造成卵巢組織脂肪浸潤、內(nèi)分泌功能失調(diào)，影響卵泡的發(fā)育，損害卵巢功能。研究發(fā)現(xiàn)，成年大鼠在長期高脂飲食后，其卵巢皮質(zhì)中除了竇前卵泡、竇卵泡外，還出現(xiàn)了充滿豐富脂滴的空泡樣多邊形細(xì)胞[9]。這些多邊形細(xì)胞廣泛分布在基質(zhì)中，排列成群，形成液性囊腫。卵巢脂肪組織浸潤會引起炎性細(xì)胞聚集，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，影響卵泡的激活，導(dǎo)致卵泡發(fā)育遲緩[6]。另外高脂飲食誘導(dǎo)的嚙齒類肥胖動物模型中，卵泡液中甘油三酯和游離脂肪酸的升高改變了卵泡微環(huán)境，使卵巢凋亡反應(yīng)性增加，卵泡閉鎖明顯，大部分卵泡處于初級卵泡階段，同時卵母細(xì)胞的數(shù)量明顯減少、成熟度降低，卵母細(xì)胞復(fù)合體也表現(xiàn)出顆粒細(xì)胞明顯減少[10-11]。高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖不僅引起卵巢形態(tài)學(xué)改變，同時FSH、LH、雌激素、孕激素等激素的合成受到不同程度影響，正常的發(fā)情周期受到破壞[5，9]。并且，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖導(dǎo)致嚙齒類動物卵巢形態(tài)學(xué)的改變和激素水平的變化隨著高脂飲食時間的延長而加重[10]，這說明長期高脂飲食會持續(xù)損害卵巢功能。

二、高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖損害生殖功能的機(jī)制研究

高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖會導(dǎo)致內(nèi)臟器官脂肪組織堆積、機(jī)體代謝紊亂，包括高胰島素血癥、高瘦素血癥等，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，影響卵巢功能。關(guān)于高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對其生殖功能的損傷機(jī)制暫不明確，目前部分動物研究提出了一些相關(guān)原因。

1.胰島素：胰島素信號通過在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和卵巢調(diào)節(jié)生殖功能。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，促性腺激素釋放激素(GnRH)通過激活促性腺細(xì)胞有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路促進(jìn)LH的分泌。同樣，胰島素在促性腺細(xì)胞中也能夠激活MAPK通路，所以胰島素可能有刺激促性腺激素釋放的作用[12]。目前有研究表明，在卵巢中胰島素存在調(diào)節(jié)類固醇激素的產(chǎn)生、卵泡生長、顆粒細(xì)胞分化等作用。高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖動物模型表現(xiàn)出伴胰島素抵抗的高胰島素血癥。早期高胰島素血癥會增加LH分泌，但是長期的高胰島素刺激最終會導(dǎo)致胰島素抵抗，導(dǎo)致LH生物合成能力的下降[9]。高胰島素也會增加顆粒細(xì)胞和膜細(xì)胞低密度脂蛋白(LDL)受體的表達(dá)來促進(jìn)類固醇激素合成，提高孕酮的水平。孕酮的增加會破壞正常的發(fā)情周期，導(dǎo)致間情期的延長和發(fā)情期的縮短從而損傷生育能力[12]。

2.瘦素：瘦素(LP)是一種由脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素，在生殖系統(tǒng)中有重要的作用。在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖動物模型中，血漿LP濃度升高。有研究表明，生命早期高脂飲食后隨著血漿中LP濃度升高，成年期原始卵泡減少，并且使用LP拮抗劑可以消除LP對原始卵泡池的負(fù)面影響[13]。LP信號對排卵功能也非常重要，使用LP受體拮抗劑會導(dǎo)致排卵率顯著降低[14]。但是隨著LP濃度的升高，同樣也會出現(xiàn)排卵功能障礙[15]。在卵巢中，LP可以調(diào)節(jié)卵巢局部的氧化應(yīng)激水平、促性腺激素和類固醇激素受體的表達(dá)，LP對卵巢的作用可能是繼發(fā)于局部的氧化應(yīng)激水平和受體數(shù)量的改變[16-17]。另外也有研究表明，LP可能通過可卡因-苯丙胺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄肽(CART)來影響卵巢功能。LP及CART在高脂飲食小鼠卵巢中表達(dá)明顯增加，且在細(xì)胞水平及動物水平均已證明LP促進(jìn)顆粒細(xì)胞CART的表達(dá)，隨后CART抑制顆粒細(xì)胞芳香化酶mRNA的表達(dá)和類固醇激素的分泌，從而影響卵泡的攝取及排卵，導(dǎo)致生育能力的降低[18]。

3.炎癥反應(yīng)：高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖會形成慢性的、全身性的、低水平的炎癥[19]。成年小鼠高脂喂養(yǎng)后，卵巢旁脂肪組織脂肪細(xì)胞體積增大，形成了很多冠狀結(jié)構(gòu)(CLS)。CLS是免疫細(xì)胞積聚于死亡脂肪細(xì)胞所形成的免疫細(xì)胞簇，并且是肥胖個體脂肪組織中炎癥細(xì)胞因子的主要來源。CLS結(jié)構(gòu)的增加伴隨著許多炎性細(xì)胞標(biāo)志物的增多，包括T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及炎性細(xì)胞因子和趨化因子等。與卵巢旁脂肪組織類似，卵巢組織中相關(guān)炎癥反應(yīng)標(biāo)志物同樣增多[6]。生理狀態(tài)下在卵母細(xì)胞成熟的不同階段，自由基和抗氧化劑似乎在卵巢環(huán)境中起著復(fù)雜和多功能的作用[20]。高脂飲食誘導(dǎo)的全身性炎癥和卵巢局部的炎癥反應(yīng)會破壞原有的卵巢微環(huán)境，對各級卵泡的發(fā)育產(chǎn)生不利的影響，同時出現(xiàn)不良的生殖結(jié)局[6，20]。這就說明高脂飲食提高了全身性的及卵巢局部的炎癥反應(yīng)，潛在、負(fù)面地影響卵巢功能。

4.Kisspeptin/GPR54信號通路：Kisspeptins是一個多肽家族，由kiss1基因編碼，結(jié)合G蛋白受體GPR54，被認(rèn)為是下丘腦垂體性腺軸的一個關(guān)鍵的上游調(diào)控因子。Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)在下丘腦中通過調(diào)節(jié)GnRH的分泌來調(diào)節(jié)生殖功能，并且已經(jīng)證實(shí)它在青春期發(fā)動和生殖功能成熟中起重要作用[21]。在不同的物種中發(fā)現(xiàn)卵巢局部也存在Kisspeptin和GPR54的表達(dá)，其功能可能包括排卵、卵泡發(fā)育等[22-23]，卵巢中Kisspeptin/GPR54信號的缺乏會導(dǎo)致卵巢早衰[24-25]。斷奶后高脂飲食的動物模型中發(fā)現(xiàn)，在發(fā)情前期和發(fā)情期會出現(xiàn)kiss1 mRNA的下調(diào)，同時Kisspeptin在發(fā)情前期和發(fā)情期竇卵泡中膜細(xì)胞免疫反應(yīng)性降低，GPR54則沒有明顯改變[22]。故高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖導(dǎo)致生殖功能的異常包括卵泡發(fā)育、排卵障礙等可能是由于卵巢局部kiss1基因表達(dá)下調(diào)引起的。

5.磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)信號通路：原始卵泡內(nèi)在激活的分子調(diào)控機(jī)制尚未完全清楚，一些研究表明PI3K信號通路可能參與其中[26]。PI3K信號通路受到多種因素調(diào)節(jié)。卵巢具有胰島素和胰島素樣生長因子1(IGF-1)受體，可以通過其配體引起胰島素受體底物(IRSs)的磷酸化，激活下游介質(zhì)，包括PI3K/蛋白激酶B(AKT)信號通路。干細(xì)胞生長因子受體(c-KIT)由卵母細(xì)胞表達(dá)，其KIT配體(KITLG，也稱為干細(xì)胞因子)由顆粒細(xì)胞表達(dá)。C-KIT和KITLG結(jié)合后同樣也會激活PI3K信號通路。高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖不僅損害肌肉和肝臟的胰島素信號，同樣還影響其他胰島素反應(yīng)組織如卵巢組織[9]，但是高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對卵巢c-KIT/KITLG信號的影響研究較少。研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖會減少胰島素信號的表達(dá)，但是干細(xì)胞生長因子的信號表達(dá)會提高，從而激活PI3K信號通路[26]。PI3K的通路失調(diào)會導(dǎo)致很多病理作用，包括原始卵泡的激活異常、下游相關(guān)的異源物質(zhì)代謝基因表達(dá)異常等，從而導(dǎo)致卵巢早衰、卵泡募集與排卵障礙、卵巢生發(fā)上皮腫瘤等疾病的發(fā)生[27]。

6.細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡：細(xì)胞周期是指細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂之間的時相。在細(xì)胞周期的運(yùn)行中，參與細(xì)胞周期調(diào)控的蛋白主要包括細(xì)胞周期素(cyclin)、周期蛋白依賴性蛋白激酶(CDK)及CDK抑制因子(CKI)[28]。若細(xì)胞周期調(diào)控蛋白出現(xiàn)異常，細(xì)胞將不能從一個階段進(jìn)入下一個階段，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞周期阻滯。細(xì)胞凋亡是一個重要的生理過程，從早期的卵母細(xì)胞發(fā)生到最后的黃體消亡，幾乎對卵巢所有的生理反應(yīng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[29]。顆粒細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡對卵巢濾泡的發(fā)育和卵巢功能非常重要[30-31]。研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食會導(dǎo)致卵巢顆粒細(xì)胞的凋亡蛋白升高，同時細(xì)胞周期阻滯于G1/S期，并且隨著高脂飲食時間的延長，凋亡反應(yīng)性和細(xì)胞周期阻滯效應(yīng)明顯增加[5，10]。顆粒細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯和凋亡導(dǎo)致大量的卵泡閉鎖及卵泡發(fā)育遲緩。因此，高脂飲食可能通過提高凋亡同時抑制增殖來耗竭卵巢儲備，損害卵巢功能。

三、問題與展望

綜上所述，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖會通過各種機(jī)制對卵巢組織產(chǎn)生病理性的損傷，導(dǎo)致卵巢組織形態(tài)學(xué)改變以及內(nèi)分泌功能損傷。但是使用動物模型研究女性生殖健康存在一個最明顯和重要的限制，在動物如嚙齒類動物中卵母細(xì)胞募集時間及妊娠期比在人體中短得多。這給研究慢性肥胖與正常老化過程對婦女生殖功能的影響帶來一定的困難。同時，由于人體卵巢組織標(biāo)本難以獲得，從動物模型中獲得的信息難以推斷高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖對人體卵巢功能的影響，故高脂飲食對于人體卵巢組織的影響還需要進(jìn)一步的研究。

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[編輯：侯麗]

Effects of high-fat diet on ovarian function in rodents

ZHOUZhi-yang，XUXin-xin，WUXue-qing*

TheFirstAffiliatedHospital，WenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325000

With the enhancement of living conditions，the prevalence of obesity increases rapidly which predisposes people to reproductive dysfunction.The main causation of obesity is intake of high-fat diet.However，the effective mechanism of high-fat diet on female reproductive function remains to be elucidated.By using the rodent models，it has been reported that obesity induced by high-fat diet would lead to ovulatory dysfunction，infertility，spontaneous abortion.This review introduces the effects of high-fat diet on ovarian function in rodents and the related mechanism.

High-Fat; Rodents; Reproductive function

10.3969/j.issn.1004-3845.2017.11.023

2017-04-26；

2017-05-14

周志陽，男，浙江蒼南人，碩士研究生，婦科學(xué)專業(yè).(*

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