腫瘤壞死因子-α與不孕癥的研究進展

李南南 吳菲 馬瑞紅 趙志梅 夏天 向恬 王寶娟 郭孟佳

不孕癥(infertility)是指性生活正常，一年未采取任何避孕措施而未成功妊娠者。臨床根據(jù)既往是否存在妊娠史，將不孕癥分為原發(fā)性不孕和繼發(fā)性不孕兩大類。不孕是女性常見的生殖疾病，女性不孕因素以盆腔因素為主,如輸卵管異常、子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EMS)、子宮內(nèi)膜炎癥粘連、子宮內(nèi)膜息肉(endometrial polyps，EP)、生殖道腫瘤及發(fā)育畸形等；其次為排卵異常,包括多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)、卵巢早衰(premature ovarian failure，POF)及高泌乳素血癥等[1]。隨著世界人口總數(shù)的增長，社會、生活、經(jīng)濟環(huán)境及女性妊娠年齡等因素的改變，不孕癥患者數(shù)量呈逐年上升趨勢，目前，已有超過8 000萬人受此病痛的折磨，約占全球所有夫婦的8%～12%[2]。對于不孕癥的認識已不僅僅局限于一種疾病，WHO已視其為中度殘疾[3]。不孕不僅給為了治療而奔波勞頓的女性帶來了巨大的心理生理的傷害，更是為社會的醫(yī)療資源帶來了沉重的負擔。不孕癥已日趨成為社會關(guān)注的焦點問題。

細胞因子是一類具有廣泛生物活性的低分子量可溶性蛋白，可以通過影響人類內(nèi)分泌調(diào)節(jié)和免疫系統(tǒng)，調(diào)控生殖過程[4]。腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)作為細胞因子的一種，按其來源的不同可分為兩種類型，即受到刺激而處于激動狀態(tài)的巨噬細胞產(chǎn)生的TNF為TNF-α，淋巴細胞產(chǎn)生的TNF命名為腫瘤壞死因子β(tumor necrosis factor-β,TNF-β)。其中以TNF-α與人類的生殖過程關(guān)系密切。

TNF-α的來源廣泛，體內(nèi)的多種細胞均有分泌，如人類卵母細胞、卵丘細胞、卵泡膜細胞[5]、顆粒細胞及黃體[6]等。腫瘤壞死因子α受體(tumor necrosis factor α receptor，TNFR)有兩種形式，分別為Ⅰ型腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor α receptorⅠ,TNFRI)和Ⅱ型腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor α receptor Ⅱ,TNFRⅡ)，常見于肝、肺、胃、腸和肌肉組織。研究發(fā)現(xiàn)[7]，在女性卵巢癌中TNFRⅠ定位在腫瘤上皮和腫瘤本身，而TNFRⅡ的mRNA和蛋白則定位在浸潤性卵巢的巨噬細胞中。TNF-α及TNFR的這種共表達表明腫瘤壞死因子α具有自分泌和旁分泌的能力。此外，TNF-α通過細胞膜上特異性受體，TNFR的受體后效應(yīng)向細胞核傳遞信息從而產(chǎn)生促進細胞增殖與分化、細胞凋亡、免疫調(diào)節(jié)、炎癥介導(dǎo)、抗腫瘤、細胞毒性等復(fù)雜的生物學(xué)活性，進而參與到生命活動的調(diào)控中[8-9]。TNF-α含量在多囊卵巢綜合征、子宮內(nèi)膜異位征、子宮內(nèi)膜息肉等不孕患者體內(nèi)明顯增加，而在卵巢早衰的不孕患者體內(nèi)卻明顯下降，表明其與不孕癥患者的生理病理過程存在著密切的關(guān)系。

一、TNF-α與卵巢功能的相關(guān)性研究

卵巢功能是指卵泡在卵巢皮質(zhì)區(qū)中生長、發(fā)育和形成可受精卵子的能力，即卵子在卵巢中的數(shù)量和質(zhì)量。卵巢功能是否正常對于女性的生活至關(guān)重要。

1. PCOS與TNF-α：PCOS是育齡婦女由于內(nèi)分泌及糖代謝異常所致的一種病理狀態(tài)，它是常見的生殖功能障礙疾病之一。其主要表現(xiàn)為排卵障礙、月經(jīng)紊亂、高雄激素血癥、胰島素抵抗，其中，后兩者是PCOS的主要臨床表現(xiàn)[10]。國內(nèi)PCOS的發(fā)病率為16.9%[11]。PCOS患者的脂肪組織功能障礙和低度慢性炎癥參與PCOS的代謝和生殖功能障礙的發(fā)展。

目前發(fā)現(xiàn)TNF-α可以通過以下三個途徑誘導(dǎo)PCOS的產(chǎn)生，其一，當TNFRI或者TNFRII的胞內(nèi)部分與腫瘤壞死因子相關(guān)因子(tumor necrosis factor receptor-associated factors，TRAFs)結(jié)合后激活核因子NF-KB(nuclear factor KB，核因子NF-KB)途徑，一方面增強雄激素受體的活性，一方面顆粒細胞芳香酶的活性有所降低從而減少了雄激素向雌激素的轉(zhuǎn)化，引起高雄激素血癥[12]；其二，抑制胰島素受體底物1(insulin receptor substrate -1，IRS-1)和胰島素受體β(insulin receptor β，INSR-β)的酪氨酸磷酸化，阻礙胰島素信號向下的傳導(dǎo)[13]，使多種細胞因子和蛋白下調(diào)，形成胰島素抵抗；其三，TNF-α屬于炎癥介質(zhì)，可以誘導(dǎo)局部的炎癥反應(yīng)，局部量過多的情況下就可能引起周圍器官的炎性病變，在卵巢中就體現(xiàn)為卵泡膜細胞以及間質(zhì)細胞的增殖[14]，進而導(dǎo)致卵巢功能及形態(tài)出現(xiàn)異常。

Shao等[15]研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者的血清中有高水平的TNF-α表達，且在治療前后的血清TNF-α水平測試中，治療后的TNF-α水平明顯低于治療前且接近于正常值。此結(jié)果與Mahde等[16]及國內(nèi)學(xué)者馬卿蓮等[17]在臨床研究中發(fā)現(xiàn)的結(jié)論一致，即PCOS組患者血清中的TNF-α水平明顯高于對照組。

2.卵巢儲備能力下降與TNF-α：卵巢儲備功能是指卵巢內(nèi)卵泡的數(shù)量和質(zhì)量，可直接反映女性的生育能力。卵巢儲備能力下降是指卵巢產(chǎn)卵能力減弱，卵泡細胞質(zhì)量下降，從而導(dǎo)致生育能力的減弱。卵巢儲備能力下降是一個漸進的過程，如若得不到及時有效的治療，最終將發(fā)展為卵巢衰竭。而POF是由于卵巢功能衰退而引起的月經(jīng)失調(diào)、性欲減退、性功能降低、不孕、圍絕經(jīng)期綜合征等一系列臨床表現(xiàn)的疾病，常發(fā)生在女性初潮以后至40歲以前[18]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，POF在40歲前的發(fā)生率為1%，30歲前為0.1%，近年來呈上升趨勢[19]，嚴重影響女性的生育能力。其發(fā)病機制至今并不明確，普遍認為與遺傳因素、免疫因素、酶缺乏、環(huán)境應(yīng)激損傷、促性腺激素傳導(dǎo)障礙等有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，當機體的免疫功能異常時，機體的免疫系統(tǒng)將卵巢中的一些正常細胞視為外源性細胞，將其表面的信號分子視為抗原分子，并激活CD4+T細胞[20]，增加其數(shù)量或功能，增加由CD4+T細胞表達和分泌的TNF-α等細胞因子的數(shù)量[21]，這些細胞因子可直接作用于B細胞，促進其增殖、分化和抗體的產(chǎn)生，導(dǎo)致卵巢卵母細胞、卵泡膜細胞的細胞膜表面表現(xiàn)出抗原分子，使細胞膜結(jié)構(gòu)破壞或者細胞凋亡[22]。由于卵巢的過度自損傷，最終將導(dǎo)致卵巢功能下降。

陳麗霞等[23]通過放免法測定卵巢早衰患者血清中TNF-α蛋白的表達水平較PCOS患者及正常婦女有顯著降低(P<0.01)。王一峰等[24]亦有同樣的發(fā)現(xiàn)。此外，TNF-α水平變化與TNF-α-1031(T/C)、TNF-α-308(G/A)、TNF-α-238(G/A)位點多態(tài)性相關(guān)[25]。王雪金等[26]針對TNF-α-1031、TNF-α-238、TNF-α-308基因多態(tài)性與卵巢早衰進行了相關(guān)性研究，結(jié)果顯示，卵巢早衰組TNF-α-238位點和TNF-α-1031位點的等位基因及基因型頻率與正常對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在卵巢早衰組中TNF-α-308G/A的GG基因型的頻率高于對照組，GA和AA基因型則與之相反。其中卵巢早衰組和對照組A等位基因發(fā)生頻率差異顯著。以此推測，TNF-α-308G/A基因多態(tài)性可能與卵巢早衰有關(guān)，可能是卵巢早衰的易感因素。

二、TNF-α與子宮內(nèi)膜容受性的相關(guān)性研究

子宮內(nèi)膜容受性是指子宮內(nèi)膜在胚胎植入時的一種接受能力，是內(nèi)膜特定時期的一種狀態(tài)，是決定妊娠能否成功的一個關(guān)鍵性影響因素。子宮內(nèi)膜容受性與多種生物分子有關(guān)。子宮自然殺傷細胞(uterine natural killer cell，uNK)是子宮內(nèi)膜特有，且在胚胎植入前子宮內(nèi)膜和早孕期蛻膜中數(shù)量最多的一類免疫細胞。uNK細胞隨月經(jīng)周期變化而變化，增殖期較低，而分泌中期其比例迅速上升，并在早孕期達高峰，隨著妊娠的進展又逐漸下降，直到分娩后恢復(fù)到月經(jīng)期水平。uNK在著床和蛻膜免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮積極功能作用，可分泌免疫調(diào)節(jié)細胞因子，如TNF-α。TNF-α在增殖期較少，分泌期逐漸增加，月經(jīng)期達到高峰。分泌期、月經(jīng)期分泌的TNF-α能誘導(dǎo)在維持正常月經(jīng)周期中發(fā)揮一定作用的內(nèi)膜細胞凋亡和確保滋養(yǎng)細胞到達母體血管的蛻膜細胞的凋亡，后者使內(nèi)膜不會因炎癥反應(yīng)而影響胚胎著床。研究發(fā)現(xiàn)[27]，反復(fù)種植失敗的患者經(jīng)治療后體內(nèi)腫瘤壞死因子α含量有所降低，細胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)減弱，子宮內(nèi)膜對于胚胎的免疫排斥減小，從而提高了子宮內(nèi)膜容受性，促進胚胎成功的植入。

三、TNF-α與EP的相關(guān)性研究

EP是婦科常見的內(nèi)膜疾病之一，發(fā)病率高，且有癌變趨向。EP發(fā)病率與年齡相關(guān)，年齡≤35歲約為3%，年齡>35歲為23%，絕經(jīng)后為31%，其中，50歲為高發(fā)年齡，70歲以后極少發(fā)病[28]。EP常因阻礙胚胎順利著床而導(dǎo)致不孕。EP的發(fā)病與局部雌激素受體(estrogen receptor，ER)含量升高、孕激素受體(progestin receptor，PR)含量降低有密切關(guān)系，雌激素與ER結(jié)合形成二聚體復(fù)合物，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子的作用，促進細胞的增殖與分化，引起子宮內(nèi)膜和血管的增生，如果作用過度便可引起子宮內(nèi)膜增生與EP。孕激素與PR形成二聚體復(fù)合物，在雌激素作用的基礎(chǔ)上，使內(nèi)膜由增生期轉(zhuǎn)為分泌期，間質(zhì)細胞蛻膜變，細胞凋亡。多數(shù)學(xué)者認為炎癥因子與ER和PR關(guān)系密切，而NF-KB是重要的炎癥通路，主要涉及組織損傷與應(yīng)激。NF-KB通路與雌孕激素及其受體信號系統(tǒng)存在著密切的聯(lián)系[29]。TNF-α、IL-6可激活NF-KB產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，TNF-α在炎癥反應(yīng)過程中是出現(xiàn)最早的炎性介質(zhì)，也是最重要的炎癥介質(zhì)。雌激素可能通過影響巨噬細胞的功能，促使其釋放TNF-α等因子。

研究發(fā)現(xiàn)[30]，在EP患者的子宮內(nèi)膜中TNF-α含量高于對照組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。Al-jefout等[31]發(fā)現(xiàn)，在EP組織中活化的肥大細胞明顯高于正常子宮內(nèi)膜組織。肥大細胞屬于有效免疫細胞，它主要分泌TNF-α、IL-6、蛋白酶及一些細胞因子，在炎癥疾病中發(fā)揮著重要的作用。

四、TNF-α與EMS的相關(guān)性研究

EMS是婦科的高發(fā)病之一，是指子宮內(nèi)膜細胞出現(xiàn)在子宮內(nèi)膜以外部位的一類疾病，伴隨痛經(jīng)、月經(jīng)不調(diào)、異位結(jié)節(jié)以及不孕等臨床表現(xiàn)[32]。EMS的病因目前尚不明確，可能與機體的免疫異常、腹腔的炎性環(huán)境有關(guān)[33]。炎癥因子TNF-α是主要的血管活性因子之一，對炎癥和免疫反應(yīng)起著介導(dǎo)和促進作用，同時也參與免疫病理損傷過程。異位內(nèi)膜出現(xiàn)，機體便會調(diào)動體液免疫和細胞免疫，增加病灶周圍活化的巨噬細胞及淋巴細胞[34-35]，二者均可分泌TNF-α，進一步誘導(dǎo)單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)等炎癥因子分泌，導(dǎo)致異位病灶的進一步發(fā)展。

研究發(fā)現(xiàn)，EMS患者血清中TNF-α水平升高[36]、MCP-1水平升高[37]，且隨著病情加重，其含量持續(xù)上升[38]。表明 TNF-α 是EMS 發(fā)病的重要因素，并可作為患者病情改善或進展的有力證據(jù)。

異位病灶的侵入和發(fā)展，新生血管的過度增生，機體TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-8等促炎因子與抗炎因子的動態(tài)失衡，使子宮內(nèi)膜微環(huán)境不適合細胞和胚胎的生長發(fā)育，影響子宮內(nèi)膜容受性，導(dǎo)致胚胎生化，影響妊娠結(jié)局。

五、總結(jié)與展望

綜上所述，腫瘤壞死因子α可能通過以下機制影響不孕癥的發(fā)生，其一，TNFR的胞內(nèi)部分和腫瘤壞死因子相關(guān)因子結(jié)合后激活NF-KB途徑，引起高雄激素血癥；其二，抑制IRS-1和INSR-β的酪氨酸磷酸化，形成胰島素抵抗；其三，TNF-α誘導(dǎo)局部的炎癥反應(yīng)，使卵泡膜細胞及間質(zhì)細胞不斷增殖，導(dǎo)致卵巢功能及形態(tài)出現(xiàn)異常；其四，作用于B細胞，促進其增殖、分化和抗體的產(chǎn)生，導(dǎo)致卵巢卵母細胞、卵泡膜細胞的細胞膜表面表現(xiàn)出抗原分子，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)或者使其凋亡；其五，打破促炎因子與抗炎因子的動態(tài)平衡，促使內(nèi)膜細胞和蛻膜細胞凋亡，降低子宮內(nèi)膜容受性，影響胚胎著床。

受孕是個復(fù)雜的生理過程，導(dǎo)致不孕的原因很多，如排卵障礙因素、輸卵管因素、內(nèi)分泌因素、免疫因素、生殖系統(tǒng)畸形等。男方的精子質(zhì)量在妊娠過程中也起著舉足輕重的角色，研究發(fā)現(xiàn)[39-40]，異常水平的TNF-α可破壞精子細胞膜，降低精子的活動率，降低精子線粒體功能，降低頂體完整率和提高尾部腫脹率。不孕患者的數(shù)量呈逐年增長的趨勢，現(xiàn)如今對不孕癥的研究仍有所欠缺，其進一步發(fā)展仍需要大樣本循證分析和先進科學(xué)技術(shù)的支持。研究發(fā)現(xiàn)，炎癥因子與生殖醫(yī)學(xué)關(guān)系密切，TNF-α正常分泌水平可以調(diào)節(jié)生殖活動的多個環(huán)節(jié)，而異常水平則會影響受孕?，F(xiàn)在對TNF-α的作用機制尚不明確，如TNF-α如何平衡卵泡增殖與凋亡。不孕癥的發(fā)生嚴重影響著患者的幸福感，早預(yù)防、早診斷、早治療是準則。對炎癥因子的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)其參與了人體多種生理病理過程，與不孕癥有著密切的聯(lián)系。TNF-α作為炎癥因子的重要組成部分，為之后從TNF-α入手診療不孕癥提供新的思路。