子宮內(nèi)膜異位癥對(duì)卵母細(xì)胞和胚胎發(fā)育的影響機(jī)制研究進(jìn)展

簡(jiǎn)啟亮，王芳

(蘭州大學(xué)第二醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)科,蘭州 730030)

子宮內(nèi)膜異位癥(EMs)是導(dǎo)致生育能力受損的眾多醫(yī)學(xué)謎題之一,它是一種以慢性炎癥為特征的慢性良性疾病,在全球育齡期婦女中發(fā)病率達(dá)10%,是引起女性不孕的重要因素之一,對(duì)患者生活、工作和心理健康等都造成了嚴(yán)重影響[1-2]。EMs的臨床表現(xiàn)包括激素失衡和子宮內(nèi)膜容受性受損的免疫反應(yīng),以及配子和胚胎發(fā)育能力的降低。研究表明,體外受精(IVF)治療時(shí),EMs患者的受精率、可移植胚胎數(shù)量、囊胚形成率、著床率和妊娠率均有所下降[3-5]。EMs對(duì)生殖組織細(xì)胞功能和發(fā)育動(dòng)態(tài)的影響有一系列可能的影響機(jī)制,如盆腔粘連、慢性炎癥、卵泡生成障礙、黃體期破壞、抗子宮內(nèi)膜抗體、孕酮抵抗等[6-8]。由于缺乏對(duì)EMs影響配子和胚胎的潛在機(jī)制的研究,在EMs不孕婦女的診斷和管理方面存在一定的弱點(diǎn)和局限性。

卵母細(xì)胞質(zhì)量和胚胎質(zhì)量是IVF助孕成功的兩個(gè)重要因素,實(shí)施輔助生殖技術(shù)助孕的患者因EMs導(dǎo)致卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量下降而達(dá)不到滿意的妊娠結(jié)局[9]。了解EMs影響卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量的機(jī)制可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和評(píng)估EMs與生育能力的關(guān)系。本文從卵母細(xì)胞和胚胎的角度提供見解,著重闡述EMs可能在慢性炎癥影響下激活損害卵母細(xì)胞受精能力以及胚胎發(fā)育能力的機(jī)制,對(duì)臨床決策具有重要價(jià)值。

一、氧化應(yīng)激的影響

1.EMs引起活性氧簇升高:活性氧簇(ROS)是有氧呼吸的副產(chǎn)物,配子、胚胎及其周圍環(huán)境都可能是ROS的潛在來源。ROS參與介導(dǎo)健康組織正常發(fā)育、分化和凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要的生理過程,其在生殖組織中的調(diào)節(jié)功能包括卵泡發(fā)生、卵母細(xì)胞成熟、黃體溶解、胚胎發(fā)育和著床過程調(diào)節(jié)[10],但ROS的過度表達(dá)是有害的。

近年來,研究證實(shí)EMs和ROS的產(chǎn)生密切相關(guān),由于異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖速度加快,導(dǎo)致EMs患者腹腔液、卵泡液和外周循環(huán)血中的ROS水平明顯升高,同時(shí)伴有抗氧化水平的下降[11]。過量ROS可能通過直接的細(xì)胞失調(diào)過程或間接的病毒感染現(xiàn)象,對(duì)輸卵管的微環(huán)境、卵泡生長(zhǎng)和胚胎質(zhì)量都造成影響。過量的ROS還可以通過引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)EMs患者卵丘顆粒細(xì)胞的衰老,進(jìn)而導(dǎo)致卵母細(xì)胞質(zhì)量的下降,引發(fā)EMs相關(guān)性不孕[12]。胚胎周圍的氧濃度、金屬陽(yáng)離子、可見光和胺氧化酶,以及精子產(chǎn)生的ROS同樣會(huì)對(duì)胚胎造成不利影響,降低了胚胎的種植率,不僅造成EMs相關(guān)性不孕還會(huì)引起EMs的擴(kuò)散[13]。抗氧化劑的產(chǎn)生能抵消ROS過度表達(dá)的不利影響。當(dāng)抗氧化機(jī)制缺乏平衡ROS產(chǎn)生的能力時(shí),促進(jìn)了氧化應(yīng)激代謝物在腹膜、卵泡液和卵巢中的積累[14]。氧化應(yīng)激可能是卵母細(xì)胞衰老和生殖病理的“啟動(dòng)子”,特別導(dǎo)致卵泡異常閉鎖、減數(shù)分裂異常、受精率低、胚胎發(fā)育遲緩和生殖疾病[15]。

有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)月經(jīng)逆行進(jìn)入腹膜腔后,經(jīng)血中的紅細(xì)胞溶血產(chǎn)生的鐵離子過多,導(dǎo)致體內(nèi)鐵水平升高,過量鐵促進(jìn)經(jīng)血中的子宮內(nèi)膜細(xì)胞粘附于腹膜并生長(zhǎng),從而形成異位病灶誘發(fā)EMs[16]。EMs腹腔液中的過量鐵破壞小鼠囊胚形成,降低谷胱甘肽過氧化酶4(GPX4)表達(dá),誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化,提示過量鐵可引起胚胎毒性,導(dǎo)致鐵死亡的發(fā)生[17]。在EMs患者中谷胱甘肽-轉(zhuǎn)移酶(GST)的濃度和功能都受到損害,這意味著EMs患者細(xì)胞抗氧化機(jī)制明顯受損,它們的總抗氧化能力減弱[18]。因此,EMs患者腹腔ROS升高,而無法增加氧化應(yīng)激水平將可能導(dǎo)致卵母細(xì)胞發(fā)育受損和功能障礙。

2.ROS升高損傷卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量:ROS在卵母細(xì)胞成熟、卵巢類固醇激素合成、排卵過程、胚胎種植能力及囊胚形成等多個(gè)生殖生理學(xué)方面產(chǎn)生影響。而由于代謝過于旺盛或清除能力低下使ROS濃度過高則會(huì)引起氧化應(yīng)激,造成細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸等大分子的過氧化損傷。ROS產(chǎn)生的細(xì)胞毒性作用包括導(dǎo)致磷脂過氧化、脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致的細(xì)胞膜通透性增加、細(xì)胞膜完整性受損、酶活化和功能障礙,線粒體結(jié)構(gòu)破壞和分布異常造成的胚胎永久性發(fā)育阻滯,以及DNA結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞和最終的細(xì)胞死亡[18]。

ROS對(duì)卵母細(xì)胞的影響表現(xiàn)在對(duì)減數(shù)分裂時(shí)紡錘體微管的解散。紡錘體是卵母細(xì)胞核成熟過程中最關(guān)鍵的細(xì)胞器之一,其對(duì)諸多因素極其敏感。在減數(shù)分裂過程中,氧化應(yīng)激會(huì)誘導(dǎo)染色體端粒損傷,促進(jìn)染色體的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致了減數(shù)分裂時(shí)染色體的錯(cuò)誤分離從而產(chǎn)生非整倍體。紡錘體異常阻礙了卵母細(xì)胞核的成熟,細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的成熟是成功受精的關(guān)鍵,這個(gè)過程中受到的任何干擾都可能導(dǎo)致形態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)異常,使可利用卵母細(xì)胞數(shù)減少,降低受精率和胚胎種植率,導(dǎo)致生育力減退。EMs患者腹腔微環(huán)境中ROS顯著增多,而抗氧化應(yīng)激物質(zhì)減少,造成細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸等大分子的過氧化損傷,導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)破壞和分布異常造成胚胎永久性發(fā)育阻滯。氧化應(yīng)激除了損傷卵母細(xì)胞外,還阻斷受精卵的早期發(fā)育,導(dǎo)致胚胎質(zhì)量下降,嚴(yán)重時(shí)甚至死亡[19]。在牛胚胎發(fā)育研究中發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)液中加入患有輕度EMs不孕婦女的卵泡液會(huì)損害卵母細(xì)胞和胚胎的發(fā)育,而抗氧化劑的使用會(huì)抵抗這種不利影響,進(jìn)一步證實(shí)氧化應(yīng)激對(duì)卵母細(xì)胞和胚胎發(fā)育存在不利影響[20]。此外,ROS對(duì)蛋白質(zhì)也產(chǎn)生不利的影響,會(huì)促進(jìn)細(xì)胞周期失調(diào)、細(xì)胞核DNA碎片化,而引發(fā)胚胎發(fā)育停滯。由于線粒體DNA對(duì)突變易感,在進(jìn)一步受到細(xì)胞中存在的ROS的影響后它的代謝功能改變,會(huì)導(dǎo)致胚胎的發(fā)育停滯及細(xì)胞凋亡的發(fā)生[21]。

總之,EMs患者伴隨著ROS的升高,這些代謝副產(chǎn)物導(dǎo)致生育力下降甚至不育的生理過程是復(fù)雜的,抗氧化劑在預(yù)防和治療EMs中的有益作用需要進(jìn)一步研究,同時(shí)還需要臨床試驗(yàn)來確定其效果。對(duì)于氧化應(yīng)激與EMs相關(guān)不孕癥之間的關(guān)系仍然需要更深層次的探究。

二、免疫平衡破壞的影響

1.EMs破壞免疫系統(tǒng):免疫系統(tǒng)具有識(shí)別和排除抗原性異物、與機(jī)體其他系統(tǒng)相互協(xié)調(diào),共同維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生理平衡的功能,在EMs疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。EMs患者的子宮內(nèi)膜細(xì)胞在缺乏免疫系統(tǒng)識(shí)別和清除能力的異位區(qū)種植和生長(zhǎng),即EMs能夠促進(jìn)異位的內(nèi)膜細(xì)胞改變免疫耐受[22]。由于這些細(xì)胞保留了它們的激素反應(yīng)能力,并且周期性激活,因此會(huì)引起炎癥反應(yīng)最終發(fā)展為慢性炎癥[23]。在炎癥的初始階段可以觀察到輔助性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的涌入,至慢性期建立時(shí),招募的巨噬細(xì)胞被依次激活,進(jìn)而引起粘附和血管生成。

已有研究證實(shí),細(xì)胞因子、趨化因子和前列腺素,構(gòu)成關(guān)鍵的炎癥調(diào)節(jié)因子,在EMs患者的腹腔液中明顯增加,這些細(xì)胞因子促進(jìn)疾病的發(fā)展,進(jìn)一步影響生殖功能[24]。正常情況下,腹腔液中的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞的含量都處在正常范圍[25]。EMs會(huì)促進(jìn)炎癥反應(yīng),從而激活巨噬細(xì)胞,巨噬細(xì)胞被激活后吞噬能力增強(qiáng),可吞噬精子、抑制精子的活力,干擾精卵的結(jié)合及胚胎的發(fā)育,影響了生育能力[26]。免疫反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子是白細(xì)胞介素(IL)-1,它能誘導(dǎo)前列腺素的分泌。 巨噬細(xì)胞在受精過程和早期胚胎分裂過程中具有分泌IL-1的能力,這對(duì)生殖功能產(chǎn)生有害影響。IL-1干擾生殖的途徑是通過刺激T細(xì)胞產(chǎn)生IL-2,而反過來IL-2也能刺激各種類型T細(xì)胞克隆擴(kuò)張,增強(qiáng)了自然殺傷(NK)細(xì)胞的活性[27]。EMs患者腫瘤壞死因子(TNF-α)、IL-8和IL-10水平均有升高,這些分子的來源被認(rèn)為是腹腔液中巨噬細(xì)胞及其產(chǎn)生的細(xì)胞因子的混合物,這些細(xì)胞因子的水平增強(qiáng)可能與卵巢反應(yīng)受損有關(guān)[28]。

總之,免疫系統(tǒng)損傷而引起EMs相關(guān)不孕癥的機(jī)制是復(fù)雜的,需要進(jìn)一步探究。

2.免疫系統(tǒng)破壞影響卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量:EMs患者的慢性炎癥可能從多個(gè)方面影響生育能力。EMs患者卵泡液中IL-1β、IL-8、IL-10和TNF-α等多種細(xì)胞因子的水平增強(qiáng),卵母細(xì)胞和胚胎發(fā)育動(dòng)力下降時(shí)這些因子可以作為關(guān)鍵診斷標(biāo)記物[29]。前列腺素和細(xì)胞因子可以影響胚胎的發(fā)育和著床潛力,在配子形成初始到進(jìn)入子宮這個(gè)過程中都有損傷發(fā)生,這歸咎于巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的細(xì)胞因子生成[30]。由于髓過氧化物酶產(chǎn)生的氧化因子誘導(dǎo),使得巨噬細(xì)胞激活,卵母細(xì)胞發(fā)生退化,而卵丘細(xì)胞缺乏保護(hù)能力,EMs患者生殖器官中存在炎癥時(shí)導(dǎo)致卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量下降[31]。此外,EMs可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致熱休克蛋白失調(diào),而熱休克蛋白保護(hù)細(xì)胞避免氧化應(yīng)激和炎癥的侵害。在EMs中免疫反應(yīng)受到影響,熱休克蛋白表達(dá)異常增加引發(fā)了細(xì)胞損傷甚至細(xì)胞凋亡,影響了卵母細(xì)胞質(zhì)量。與免疫反應(yīng)有關(guān)的分子機(jī)制還可能會(huì)干擾排卵過程,促進(jìn)卵巢分泌類固醇失調(diào)或黃體功能低下,導(dǎo)致懷孕困難[32]。

這些累積的證據(jù)表明,EMs患者由于炎癥影響的腹腔液會(huì)對(duì)胚胎產(chǎn)生毒性作用,但影響機(jī)制的復(fù)雜性和相關(guān)性需要進(jìn)一步探討,以期為EMs相關(guān)不孕癥的診療及如何有效的長(zhǎng)期管理提供重要信息。

三、激素代謝異常的影響

1.EMs與激素代謝失調(diào):育齡期女性的正常生理周期中,垂體分泌卵泡刺激素(FSH)和促黃體生成素(LH)刺激卵泡的生長(zhǎng),同時(shí)卵泡對(duì)垂體促性腺激素的分泌也具有反饋調(diào)節(jié),以促進(jìn)優(yōu)勢(shì)卵泡生長(zhǎng)及LH峰的形成,使卵巢正常排卵。有研究發(fā)現(xiàn),EMs是性激素依賴性疾病,當(dāng)子宮內(nèi)膜組織在子宮腔外生長(zhǎng)時(shí),孕激素和雌激素信號(hào)通路被破壞,通常導(dǎo)致孕激素抵抗和雌激素過多,這種激素失衡導(dǎo)致炎癥加劇,增加該病的盆腔疼痛,并降低子宮內(nèi)膜對(duì)胚胎種植的接受性[33]。

在正常的卵泡期,卵泡的生長(zhǎng)受到激素平衡的控制,當(dāng)FSH反饋機(jī)制來控制下丘腦-垂體-卵巢軸(HPO)時(shí),隨著卵泡不斷增大,卵泡內(nèi)的細(xì)胞也在發(fā)生變化,卵泡腔逐漸形成并充滿了卵泡液。卵泡產(chǎn)生LH受體,為排卵做準(zhǔn)備。而EMs患者HPO軸功能紊亂,改變了反饋通路,導(dǎo)致卵巢功能異常,卵泡期延長(zhǎng),部分患者出現(xiàn)月經(jīng)周期異常,導(dǎo)致懷孕困難。EMs患者卵泡期雌二醇(E2)水平下降,促性腺激素平抑因子生物活性增強(qiáng),使雌激素對(duì)垂體敏感性減弱,LH分泌減少、LH峰值出現(xiàn)時(shí)間延后,激素合成障礙,影響卵母細(xì)胞的生長(zhǎng)、成熟、排卵和卵巢黃體的發(fā)育,導(dǎo)致不孕的發(fā)生[34]。此外,Lee等[35]報(bào)道EMs患者黃體期孕酮產(chǎn)生量降低,腹腔液中孕酮含量降低,造成腹腔內(nèi)自由浮動(dòng)的內(nèi)膜細(xì)胞種植和擴(kuò)散,反過來又促進(jìn)EMs的發(fā)生及發(fā)展。

2.激素失調(diào)影響卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量:EMs患者的卵泡液激素水平也在一定程度上發(fā)生改變,主要包括雌激素、雄激素和黃體酮的分泌減少以及激活素的增加。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)EMs患者卵泡液中E2含量明顯低于正常值,同時(shí)存在卵母細(xì)胞質(zhì)量下降的情況[33],E2水平的高低決定了卵母細(xì)胞的質(zhì)量,這意味著EMs患者卵母細(xì)胞質(zhì)量的下降很有可能與E2水平降低有關(guān)。EMs影響血清基礎(chǔ)FSH(bFSH)和抗苗勒管激素(AMH)水平,患者受激素失調(diào)影響而卵泡生成受損,即降低了竇卵泡數(shù)、卵泡生長(zhǎng)速度、優(yōu)勢(shì)卵泡大小并減少了IVF周期獲卵數(shù),卵泡內(nèi)E2濃度均受到影響,進(jìn)而降低了卵母細(xì)胞質(zhì)量[36]。EMs患者卵泡液內(nèi)前列腺素E2(PGE2)與瘦素均呈高濃度水平,兩者升高促進(jìn)了顆粒細(xì)胞凋亡和炎性介質(zhì)釋放,最終改變卵泡液微環(huán)境,損害卵細(xì)胞發(fā)育,影響了卵母細(xì)胞的質(zhì)量。

四、小結(jié)和展望

綜上所述,EMs嚴(yán)重影響了女性生育功能,激活了體內(nèi)的免疫反應(yīng),同時(shí)也對(duì)卵巢功能及胚胎產(chǎn)生毒害作用。然而,研究人員和臨床醫(yī)生在最佳治療以及管理EMs相關(guān)不孕癥上一直有爭(zhēng)議。本文總結(jié)了EMs影響卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量的機(jī)制,深入分析了EMs如何損害卵母細(xì)胞質(zhì)量和胚胎發(fā)育能力。目前,主要依靠形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)來評(píng)估卵母細(xì)胞和胚胎的質(zhì)量和種植潛力,強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)描述EMs患者的生物標(biāo)志物的必要性,以及檢測(cè)其基本分子機(jī)制并評(píng)估其對(duì)卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量的影響的必要性。在這個(gè)精確和個(gè)體化醫(yī)學(xué)的時(shí)代,未來的研究似乎應(yīng)該側(cè)重于發(fā)現(xiàn)敏感的新型工具,既能報(bào)告氧化應(yīng)激狀態(tài),也報(bào)告免疫系統(tǒng)失調(diào)狀態(tài)。全面認(rèn)識(shí)EMs對(duì)卵母細(xì)胞質(zhì)量及胚胎發(fā)育影響的機(jī)制,才能為改善 EMs 患者的生育能力提供更好的治療策略,進(jìn)一步提高EMs相關(guān)不孕癥患者的妊娠率。