卵泡液中干細(xì)胞因子在女性不孕癥及輔助生殖技術(shù)中的研究進(jìn)展

王旭，王光明，董兆梅

體外受精和胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer,IVF-ET)的成功率在一定程度上取決于卵母細(xì)胞的發(fā)育潛力，因此，準(zhǔn)確評(píng)估卵母細(xì)胞的發(fā)育潛力是IVF-ET過程中的一個(gè)重要步驟[1]。而卵泡液是卵母細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境，對(duì)卵母細(xì)胞的成熟、受精以及妊娠結(jié)局均起著不可或缺的作用。

已有研究表明，卵泡液中的干細(xì)胞因子(stem cell factor,SCF)參與配子成熟、胚胎發(fā)育，也可與體內(nèi)的雌激素、孕酮等共同作用促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟，是影響卵泡發(fā)育的重要因子[2-3]。SCF既可參與卵母細(xì)胞成熟的調(diào)控，也可通過介導(dǎo)信號(hào)通路及聯(lián)合其他細(xì)胞因子等多種方式在女性不孕疾病中異常表達(dá)[4]，因此本文就卵泡液中SCF在女性不孕癥及輔助生殖技術(shù)(assisted reproductive technology,ART)中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在探討SCF與卵母細(xì)胞成熟度的相關(guān)性，為進(jìn)一步提高不孕癥患者的妊娠率提供理論依據(jù)。

1 SCF與其受體

SCF是發(fā)現(xiàn)于造血干細(xì)胞(hematopoietic stem cells,HSCs)中的一種細(xì)胞因子，廣泛分布于胃腸道Cajal間質(zhì)細(xì)胞、肥大細(xì)胞和生殖細(xì)胞等，通過與其受體(C-kit)結(jié)合介導(dǎo)生物效應(yīng)，引起細(xì)胞增殖、分化、凋亡和遷移等多種生物學(xué)活動(dòng)，并與其信號(hào)通路一并在一些細(xì)胞的發(fā)育中起重要作用[5-6]。C-kit是一種Ⅲ型酪氨酸激酶受體，專門結(jié)合SCF，也稱為KIT配體，通過其分子功能誘導(dǎo)和增強(qiáng)下游信號(hào)通路的活性，在原始卵泡激活和卵泡生長(zhǎng)中起重要作用。在成熟卵巢中，C-Kit在卵母細(xì)胞中表達(dá)，卵泡液中的SCF主要由顆粒細(xì)胞分泌，配體-受體相互作用建立了卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞之間的通信，參與原始卵泡的發(fā)育、生長(zhǎng)和排卵前優(yōu)勢(shì)卵泡的出現(xiàn)[7-8]。

2 SCF與卵泡的發(fā)育

卵泡發(fā)育的優(yōu)劣直接影響卵母細(xì)胞的質(zhì)量，卵母細(xì)胞的數(shù)量和質(zhì)量一定程度上決定著后續(xù)能否成功受精、成功種植和宮腔內(nèi)繼續(xù)妊娠。以往關(guān)于卵母細(xì)胞成熟調(diào)控的研究主要集中在下丘腦-垂體-卵巢軸的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，目前，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到卵巢內(nèi)因子在調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞成熟中也起著重要作用。

卵巢中的SCF屬于集落刺激因子家族，與C-kit結(jié)合后，其信號(hào)通過磷酸肌醇3-激酶(phasphatidy inositol-3 kinase,PI3K)途徑傳導(dǎo)[9]，這對(duì)調(diào)節(jié)早期卵泡發(fā)育和增強(qiáng)促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟的因子有非常重要的作用，而這些因子反過來(lái)又會(huì)刺激周圍顆粒細(xì)胞的增殖和分化。根據(jù)以往的研究，Zhang X等[10]通過小鼠實(shí)驗(yàn)提出通過SCF/C-kit作用可激活PI3K/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(serine-threonine protein kinase,Akt)信號(hào)通路來(lái)抑制小鼠原始卵泡卵母細(xì)胞凋亡，促進(jìn)卵母細(xì)胞發(fā)育，但其具體機(jī)制尚不明了。故Tan J等[11]通過對(duì)人3個(gè)原核(pronucleus,PN)胚胎和小鼠2PN胚胎進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，C-kit信號(hào)可能通過絲裂原活化的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(mitogen extracellular signal regulated kinase,MEK)/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)途徑，上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子ETS差異基因5(Etsvariantgene 5,ETV5)的表達(dá)，從而促進(jìn)人胚胎著床前的發(fā)育和囊胚形成，但在人類正常胚胎發(fā)育中的作用還有待進(jìn)一步研究。

由于SCF在人類卵泡中的調(diào)控機(jī)制還不清楚，而血清抗苗勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)水平是公認(rèn)的卵巢儲(chǔ)備標(biāo)志，故許多研究試圖以AMH的作用去闡明SCF對(duì)卵泡發(fā)育的機(jī)制。Hu R等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在卵泡液和人顆粒細(xì)胞中AMH和SCF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上呈顯著的負(fù)相關(guān)，AMH以劑量依賴性的方式下調(diào)人顆粒細(xì)胞中SCF mRNA和蛋白的表達(dá)，且至少部分是通過環(huán)磷酸腺苷(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)途徑介導(dǎo)下調(diào)的，而cAMP/PKA途徑已被證實(shí)可以增強(qiáng)SCF的轉(zhuǎn)錄。目前關(guān)于AMH與SCF之間調(diào)控的研究結(jié)果，可能為臨床高AMH水平導(dǎo)致的卵泡生長(zhǎng)遲緩患者提供新的治療方向，但SCF在基因水平上的表達(dá)調(diào)控非常復(fù)雜，且具有物種特異性，因此，SCF在體內(nèi)調(diào)控的分子機(jī)制有待進(jìn)一步探索[13]。

3 SCF與不孕癥

不孕癥是指與同一配偶不避孕、有規(guī)律性生活至少12個(gè)月而未能獲得臨床妊娠。這是一種低生育力的狀態(tài)，嚴(yán)重危害育齡期女性的生殖健康[14]。世界衛(wèi)生組織在發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查估計(jì)，女性不孕癥占不孕夫婦病因的37%[15]。不孕癥的發(fā)生率會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而提高，且隨著年齡的增大，胚胎出現(xiàn)異常的比例也會(huì)增加，繼而影響生育。SCF能夠參與生殖系統(tǒng)細(xì)胞的增殖、分化和發(fā)育的過程，并且在多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)、子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis,EMS)、卵巢腫瘤等女性生殖系統(tǒng)疾病中異常表達(dá)。目前對(duì)SCF在不孕癥中的研究較局限，本文只闡述SCF與PCOS和EMS的關(guān)系。

3.1 SCF與PCOS的關(guān)系

PCOS是育齡期婦女最常見的婦科內(nèi)分泌疾病，我國(guó)育齡人群患病率為5.61%，嚴(yán)重影響患者的生育力、生活質(zhì)量及心理健康，由于病因不明、臨床表現(xiàn)多樣，對(duì)于其診斷標(biāo)準(zhǔn)、治療方案尚無(wú)統(tǒng)一定論[16]。

闡明PCOS的病因以及尋找治療方式是生殖醫(yī)學(xué)亟待解決的問題，盡管SCF的研究還處于探索階段，但積極尋找SCF與PCOS的關(guān)系已成為目前研究的熱點(diǎn)。最近研究表明，顆粒細(xì)胞功能障礙可能是其發(fā)病機(jī)制的部分原因，而卵泡液中的SCF主要由顆粒細(xì)胞分泌，故研究者利用DNA微陣列數(shù)據(jù)分析PCOS和非PCOS患者顆粒細(xì)胞中差異表達(dá)的基因，結(jié)果提示，PCOS患者顆粒細(xì)胞中激活的絲裂原活化蛋白激酶激酶4(MAP3K4)和磷酸化細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(p-ERK1/2)水平降低，可使細(xì)胞增殖能力下降和功能發(fā)生異常，成為導(dǎo)致PCOS發(fā)生的部分機(jī)制[17]，而顆粒細(xì)胞的增殖、發(fā)育障礙也會(huì)影響SCF的形成。多項(xiàng)研究表明，PCOS患者卵泡液中SCF水平較正常人卵泡液中SCF水平降低[18-19]，這使探尋PCOS病因有了更多的方向。PCOS是不孕的重要原因之一，進(jìn)一步探索SCF對(duì)PCOS患者的影響也許能為了解PCOS發(fā)生發(fā)展的機(jī)制、在ART中更好更準(zhǔn)確地評(píng)估卵母細(xì)胞成熟度、有效提高臨床受精率、妊娠率提供理論依據(jù)。

3.2 SCF與EMS的關(guān)系

EMS是子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)出現(xiàn)在子宮腔以外的部位，大多數(shù)位于盆腔臟器和壁腹膜，以卵巢和宮骶韌帶最為常見，并在性激素的作用下，發(fā)生周期性的缺血、壞死、脫落和出血，造成局部慢性炎癥反應(yīng)，據(jù)估計(jì)有5%～15%的育齡期女性患有此病[20-22]。EMS導(dǎo)致不孕的病因復(fù)雜且不明確，根據(jù)現(xiàn)有研究，異位的子宮內(nèi)膜導(dǎo)致的經(jīng)期疼痛及性交疼痛會(huì)造成患者的心理壓力，同時(shí)患者體內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)的變化以及局部炎癥反應(yīng)等也會(huì)降低患者的生育力[23- 24]。

正常的子宮內(nèi)膜和異位子宮內(nèi)膜病變的上皮細(xì)胞都會(huì)表達(dá)SCF的受體C-kit，SCF又名肥大細(xì)胞生長(zhǎng)因子，其在EMS中表達(dá)亢進(jìn)，可通過自分泌和(或)旁分泌的方式，過度激活細(xì)胞因子的表達(dá)，參與EMS發(fā)生的各種病理過程[4,25]。Franco-Muriollo Y等[26]根據(jù)這一特性研究表示，在EMS的增殖期和分泌期，腺上皮中的磷酸化蛋白激酶B(pAkt)和磷酸化糖原合成酶激酶3β(pGSK3β)的表達(dá)均增加，但在分泌期更加顯著，SCF/C-kit可通過PI3K/Akt通路和GSK3β參與細(xì)胞的生存、增殖和凋亡。并且也有研究通過免疫組化的方法表明SCF/C-kit在腺肌病患者的內(nèi)膜和EMS患者的內(nèi)膜中表達(dá)明顯增強(qiáng)[27]。根據(jù)這一特性，若能找出一種方法抑制SCF的表達(dá)，將為緩解EMS患者的病情發(fā)展提供有效的幫助。由于EMS的易復(fù)發(fā)性、侵襲性等臨床特性，可考慮能否結(jié)合SCF/C-kit的機(jī)制來(lái)更好地減少該病的發(fā)病率，延緩病程進(jìn)展，制定更好的治療方案以及有效的評(píng)估預(yù)后。

4 SCF在ART中的研究進(jìn)展

根據(jù)SCF已被發(fā)現(xiàn)的機(jī)制和作用，研究者嘗試找到血清和卵泡液中的SCF與卵母細(xì)胞成熟度、受精以及臨床妊娠率的關(guān)系。有研究將小鼠卵母細(xì)胞與SCF在體外共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)SCF蛋白的增加顯著促進(jìn)了哺乳動(dòng)物排卵前小鼠卵母細(xì)胞第一極體的排出，并促進(jìn)了卵泡的發(fā)育，證實(shí)了小鼠SCF與卵母細(xì)胞成熟之間的正相關(guān)關(guān)系[28]。趙海波等[29]用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)試了68例IVF-ET的患者，結(jié)果顯示SCF在成熟卵母細(xì)胞的卵泡液、成功受精的卵子卵泡液和優(yōu)質(zhì)胚胎的卵泡液中明顯升高，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。之后一些研究進(jìn)一步證實(shí)了卵泡和血清SCF水平之間明確的相關(guān)性[30]，并且提出血清SCF可能是一個(gè)很有前途的生物標(biāo)志物，特別是在反應(yīng)較差的患者中，它有助于臨床醫(yī)生更加全面地判斷卵子質(zhì)量，用于臨床決定是否取消或繼續(xù)卵母細(xì)胞提取，一旦SCF的作用被確定，可以大大減少輔助生殖的成本和患者取卵而未獲卵的挫敗感。但Cozzolino M等[31]的研究結(jié)果表明，血清和卵泡液中的SCF濃度對(duì)預(yù)測(cè)卵母細(xì)胞提取效率并無(wú)幫助，對(duì)一個(gè)反應(yīng)差的患者進(jìn)行ART不能預(yù)測(cè)達(dá)到胚胎移植和實(shí)現(xiàn)持續(xù)懷孕的概率。盡管許多研究者的結(jié)論不同，但由于標(biāo)本量過少、實(shí)驗(yàn)控制和對(duì)照因素不同、此類研究尚處于表淺階段等原因，還不能準(zhǔn)確評(píng)估SCF能否作為評(píng)價(jià)卵泡發(fā)育、卵母細(xì)胞成熟度的指標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

卵泡發(fā)育、卵母細(xì)胞成熟度、胚胎受精率、優(yōu)質(zhì)胚胎形成率以及臨床妊娠率等均與生殖醫(yī)學(xué)和人類的健康發(fā)展息息相關(guān)，對(duì)這些指標(biāo)的準(zhǔn)確評(píng)估及有效干預(yù)是臨床醫(yī)生工作中必須重視的。SCF對(duì)卵泡發(fā)育的影響機(jī)制雖未完全闡明，但其參與卵泡發(fā)育調(diào)控機(jī)制、對(duì)受精和妊娠結(jié)局的影響等方面有著不可代替的作用，希望隨著研究的持續(xù)進(jìn)行，可以明確SCF能否作為取卵、胚胎受精率和妊娠率的新標(biāo)志。由于許多女性不孕癥的發(fā)病原因不明，臨床表現(xiàn)多樣，SCF在女性不孕癥及ART中的研究還處于表淺階段，亟需更多實(shí)驗(yàn)室和臨床相關(guān)研究進(jìn)行深入探討。