氧化應(yīng)激影響早發(fā)性卵巢功能不全的作用機(jī)制及干預(yù)策略

郭路，李斌

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院婦科，上海200011；2. 上海市女性生殖內(nèi)分泌相關(guān)疾病重點實驗室，上海200090

隨著女性生育年齡的延遲以及三孩政策的開放，卵巢衰老相關(guān)問題越來越受到關(guān)注。卵巢衰老的相關(guān)機(jī)制尚未完全闡明，早發(fā)性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）是早絕經(jīng)的常見原因，約占生育年齡婦女的1～2%[1]。POI 發(fā)病復(fù)雜，約50%以上的患者病因不明，其他一些因素包括自身免疫、毒性、藥物以及遺傳缺陷例如基因突變等。近年來氧化應(yīng)激損傷對女性生殖的影響成為研究的熱點之一，氧化應(yīng)激與線粒體功能障礙相關(guān)，導(dǎo)致卵巢細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)卵巢儲備功能降低，但其具體作用機(jī)制不詳。探索與卵巢衰老有關(guān)的分子機(jī)制有助于優(yōu)化治療方案，減緩卵巢衰老，對改善女性生活質(zhì)量及提高其受孕率具有重要意義。本文對氧化應(yīng)激與早發(fā)性卵巢功能不全的關(guān)系和可能的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 氧化應(yīng)激與POI 相關(guān)

氧化應(yīng)激是指氧自由基過量生成和（或）細(xì)胞內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)受損，導(dǎo)致活性氧（Reactive oxygen species，ROS）累積及其相關(guān)代謝產(chǎn)物過量聚集，從而對細(xì)胞產(chǎn)生多種毒性作用的病理狀態(tài)。POI 是多基因起源的，全外顯子測序和生物信息學(xué)分析可能成為POI 病因診斷和風(fēng)險預(yù)測的實用工具[2]。通過對年輕和年長非人類靈長類動物卵巢單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析的研究，揭示了特定于早期卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞的抗氧化信號[3]。此外，人顆粒細(xì)胞表現(xiàn)出年齡相關(guān)抗氧化通路相關(guān)基因——和表達(dá)下調(diào)，并伴隨著顆粒細(xì)胞中ROS 和凋亡增加，表明氧化損傷是卵巢功能衰退的關(guān)鍵因素[4]。過度產(chǎn)生的ROS 還可以引起減數(shù)分裂Ⅱ期小鼠卵泡功能退化，影響其受孕率。已有研究發(fā)現(xiàn)超促排卵誘導(dǎo)POI 小鼠模型中血清ROS、丙二醛(Malondialdehyde, MDA) 水平顯著升高，抗氧化指標(biāo)超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase, GSHPx）活性明顯下降[5]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)雷公藤所致卵巢功能不全模型組小鼠血清及卵巢組織中SOD、GSH-Px活性上升，MDA 活性下降。此外，POI 患者血清SOD 及GSH-Px 活性降低，MDA 活性升高，這與之前文獻(xiàn)報道結(jié)果相一致[6]。

2 線粒體參與氧化應(yīng)激損傷誘導(dǎo)POI 過程

線粒體作為動力工廠，與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，除了參與能量代謝外，還參與細(xì)胞其他許多重要功能，例如蛋白質(zhì)和核酸等大分子生成，脂質(zhì)合成，細(xì)胞凋亡，鈣平衡，ROS 產(chǎn)生以及抗氧化保護(hù)。卵母細(xì)胞和卵巢細(xì)胞線粒體對于卵泡發(fā)育和卵母細(xì)胞成熟具有重要意義。小鼠顆粒細(xì)胞氧化損傷會影響卵泡發(fā)育過程中顆粒細(xì)胞增殖及分化所必需的ATP 供應(yīng)和線粒體基因表達(dá)[7]。Ding 等[8]通過檢測卵巢早衰患者與正常女性血清中ROS及線粒體ATP酶-6 水平提示氧化應(yīng)激和ATP 酶-6 突變可能誘發(fā)POI。除了線粒體的遺傳突變外，卵母細(xì)胞中ROS 的升高、OXPHOS 活性的降低以及ATP 產(chǎn)生的降低也與POI 相關(guān)。以上結(jié)果表明，線粒體功能障礙可能導(dǎo)致POI 致病過程。

3 氧化應(yīng)激參與POI 治病過程的可能機(jī)制

卵巢儲備功能耗竭、卵泡閉鎖增多或消耗加速，是POI發(fā)生發(fā)展的病理生理特征，但其病因復(fù)雜多樣，具體機(jī)制尚不明確。研究發(fā)現(xiàn)老年女性卵母細(xì)胞ROS 水平增加[9]。氧化應(yīng)激水平升高被認(rèn)為是年齡相關(guān)卵母細(xì)胞質(zhì)量下降的主要原因。由于線粒體氧化磷酸化是細(xì)胞ROS 的主要來源，線粒體功能障礙是卵母細(xì)胞衰老的焦點[10]。線粒體損傷誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞凋亡通路的激活，卵母細(xì)胞質(zhì)量降低，進(jìn)而抑制雄激素向雌激素轉(zhuǎn)化所需的芳香化酶的表達(dá)，從而導(dǎo)致低雌激素癥狀[4]。研究發(fā)現(xiàn)ERK、JNK、Nrf2/Keap1、PI3K/AkT/mTOR 通路可能參與POI 發(fā)病過程，抗氧化劑具有改善POI 作用[11-13]。

4 抗氧化劑有望成為POI 治療手段

由于氧化應(yīng)激是影響POI 的主要因素，抗氧化劑可以減少氧化應(yīng)激損傷進(jìn)而改善老年女性和POI 患者的生殖結(jié)局，在POI 相關(guān)疾病中具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.1 白藜蘆醇 白藜蘆醇是一種天然多酚化合物，能夠清除ROS 并中和氧自由基。白藜蘆醇通過上調(diào)抗氧化酶的表達(dá)和活性，抑制其他ROS 生成酶（如一氧化氮合酶）來降低氧化應(yīng)激。在始基卵泡募集過程中，白藜蘆醇可以促進(jìn)卵泡激活，在POI 大鼠模型中激活PI3K/AkT 通路減少顆粒細(xì)胞氧化應(yīng)激，抑制細(xì)胞凋亡[14]。在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，白藜蘆醇可以增加胞質(zhì)環(huán)腺甘酸，激活A(yù)MPK/SIRT1通路，進(jìn)而促進(jìn)脂肪酸氧化、線粒體呼吸等。白藜蘆醇預(yù)處理可以改善環(huán)磷酰胺所致大鼠卵巢顆粒細(xì)胞損傷，而SIRT1 選擇性抑制劑Ex527 可削弱白藜蘆醇的保護(hù)作用，表明SIRT1 可能是白藜蘆醇作用的重要信號通路[15]。

4.2 褪黑素 褪黑素是由松果體分泌的吲哚胺類物質(zhì)，廣泛分布于身體各個部位，在調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律、免疫應(yīng)答、炎癥、腫瘤發(fā)生等方面發(fā)揮多種生物學(xué)功能。Ma 等[16]研究發(fā)現(xiàn)褪黑素治療組小鼠卵巢儲備功能改善，其血清中MDA 降低，SOD、GSH-Px 和AMH 活性升高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)褪黑素通過激活SRIT1 信號途徑減少自由基的產(chǎn)生，減輕氧化應(yīng)激損傷和凋亡損傷從而保護(hù)卵巢功能，提示SIRT1 可能是褪黑素抗氧化應(yīng)激作用改善POI 小鼠模型卵巢功能的潛在作用靶點[16-17]。褪黑素不但可以通過受體依賴途徑清除大量ROS、活性氮，從而減少線粒體損傷和凋亡級連反應(yīng)。褪黑素的其他一些作用機(jī)制包括與鈣調(diào)蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)NO 的產(chǎn)生等。Keap1-Nrf2-ARE 在MLT 清除自由基及促酶生成過程中起重要作用。褪黑素對卵巢抗衰老作用的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究，但在接受治療的卵巢功能下降女性中，褪黑素可以提供額外的益處[18]。

4.3 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD） NAD+的水平隨著卵母細(xì)胞的衰老而下降，在減數(shù)分裂過程中，NAD+對于卵母細(xì)胞儲備保護(hù)具有重要意義[19]。NAD+還可以通過NAD+依賴性去乙?；竤irtuins（SIRT1-7）調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞氧化應(yīng)激水平，SIRT2 過表達(dá)小鼠卵母細(xì)胞表現(xiàn)出與ROS 減少相關(guān)的衰老延緩，而SIRT1 缺失的卵母細(xì)胞氧化應(yīng)激水平增加，胚胎發(fā)育受損，最終導(dǎo)致女性不育[20]。喂食NAD+前體可提高卵母細(xì)胞NAD+儲備，使卵母細(xì)胞再生并恢復(fù)老年女性的生育能力[21]。

4.4 二甲雙胍 二甲雙胍作為治療2 型糖尿病一線藥物，其良好的抗氧化應(yīng)激作用價值也不斷被關(guān)注。二甲雙胍可抑制mTOR途徑和電子傳遞鏈中線粒體復(fù)合物1，激活A(yù)MPK，減少DNA 損傷，及內(nèi)源性ROS 產(chǎn)生。多項研究提示在PCOS 患者體內(nèi)氧化應(yīng)激水平增高，二甲雙胍的應(yīng)用可以降低其氧化應(yīng)激水平[22]。在1 項大型回顧性臨床研究中，Pan等[23]在對7 049 例PCOS 患者進(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)，PCOS 患者中POI 發(fā)生率顯著增高（＜0.001），風(fēng)險比為8.64。其中應(yīng)用二甲雙胍患者POI 發(fā)病率顯著降低，二甲雙胍的使用可以顯著降低POI 的發(fā)生風(fēng)險。Qin 等[24]通過給小鼠喂食二甲雙胍，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍組小鼠始基卵泡、初級卵泡數(shù)量及SIRT1 表達(dá)顯著增加，而氧化代謝物顯著降低，提示二甲雙胍可能通過誘導(dǎo)SIRT1 的表達(dá)和減少氧化損傷來延緩卵巢衰老過程。

4.5 其他抗氧化劑 輔酶Q10 也是一種抗氧化劑和自由基清除劑，具有膜穩(wěn)定作用，可以提高抗氧化酶的活性，抑制脂質(zhì)過氧化作用。隨機(jī)對照實驗發(fā)現(xiàn)輔酶Q10 可用于治療卵巢儲備功能下降患者[25]。硫辛酸可以減少絕經(jīng)后女性骨質(zhì)丟失，降低ROS 的產(chǎn)生，提高卵泡抗氧化能力，改善缺血再灌注損傷模型組大鼠卵巢總氧化應(yīng)激水平[26]。其他一些抗氧化劑如維生素C、E 和葉酸、麥角硫因等對卵巢功能改善都會有所幫助。

5 展望

近年來，氧化應(yīng)激與POI 的研究日益增多，研究證明氧化應(yīng)激在POI 的發(fā)生、發(fā)展過程中起了重要作用。抗氧化劑通過抑制卵泡凋亡，改善卵泡質(zhì)量及調(diào)節(jié)卵巢激素分泌等減輕氧化應(yīng)激，減弱自由基對組織的損傷，進(jìn)而參與卵巢功能保護(hù)過程，改善POI 患者的低雌激素狀態(tài)，提高女性生活質(zhì)量。目前臨床上維生素、輔酶Q10 及褪黑素已預(yù)防性應(yīng)用于卵巢功能低下女性，但其療效仍需臨床進(jìn)一步評估。抗氧化劑治療POI 的研究尚淺，在今后的研究中需進(jìn)一步探討抗氧化劑作用于卵巢功能的復(fù)雜、確切機(jī)制。隨著POI 基礎(chǔ)研究的深入以及實驗方法的進(jìn)步，抗氧化劑有望在POI、女性不孕癥、卵巢衰老等疾病的臨床治療中發(fā)揮重要作用，以其為女性患者帶來福音。