TGF-β超家族相关成员与卵巢反应不良

申可佳 尤昭玲 付灵梅 申奏秦旋

·综述·

TGF-β超家族相关成员与卵巢反应不良

申可佳 尤昭玲 付灵梅 申奏秦旋

卵巢反应不良(POR)是辅助生殖技术有待解决的难题,目前认为其发生机制与转化生长因子-β(TGF-β)超家族成员有关。中医药辅助生殖在改善卵巢反应性方面疗效显著,故研究中医药对TGF-β超家族成员的调节作用可为中医药参与辅助生殖技术提供相关理论依据。

卵巢反应不良；转化生长因子-β超家族；信号转导；中医药

控制性超排卵(COH)是人类辅助生殖技术(ART)中获取卵子的常用手段和关键技术,COH过程中部分患者出现POR是目前有待解决的难题。POR是促排卵时卵巢发育的卵泡数少,收集的卵子及供移植的胚胎数目不理想,导致ART成功率降低。目前认为可能的病因有：①各种外因导致的卵巢功能受损,如卵巢手术、盆腔及卵巢周围严重粘连等；②卵巢功能早期衰竭(POF),包括年轻女性的卵巢早衰和绝经前的卵巢功能衰竭；③体内存在外源性促性腺激素的抗体或细胞促性腺激素受体缺陷,致促性腺激素作用消失或下降,可能由基因突变或超排卵药物引起；④体内抗透明带抗体的存在；⑤原因不明的POR,表现为卵泡刺激素(FSH)的基础水平通常正常,但超排卵反应不良［1,2］。

从卵泡发育的角度来看,POR的实质是COH时卵泡募集及选择等发生障碍。卵泡的生长发育包括从始基卵泡到初级卵泡、初级卵泡到早期窦卵泡、优势卵泡的选择及发育成熟、卵泡闭锁等,这些过程受到促性腺激素的精密调控,同时也受卵巢局部微环境中各种小分子物质的影响,如卵巢细胞分泌的各种细胞因子及激素等。其中TGF-β超家族成员及其配体、受体和信号传导分子(Smads蛋白)对卵泡的发育起着重要的调控作用,故目前有越来越多的研究关注TGF-β超家族与卵巢反应性及ART结局的关系［3-13］。

TGF-β超家族配体主要包括TGF-βs、生长分化因子(GDF)、骨形成蛋白(BMP)、抗苗勒激素(AMH)、激活素(ACT)、抑制素(INH)、卵泡抑素(FS)等。有研究发现TGF-β1在始基卵泡的募集及始基卵泡池的维持方面起重要调控作用［4］。而卵母细胞来源的GDF-9和BMP-15在多项研究中被证实与卵巢储备功能及卵巢反应性密切相关［5,8］。GDF-9是启动始基卵泡生长的细胞因子,也参与卵丘扩散及维持卵母细胞的微环境,对于卵泡生长、排卵及受精均有重要意义。BMP-15在结构和功能上与GDF-9高度相似,BMP-15可以FSH非依赖的形式在卵泡发育早期调节颗粒细胞的代谢通路,还可能通过对FSH受体(FSHR)的调节影响卵泡对FSH的敏感性从而调控窦卵泡的发育,使更多的卵泡被选择；以及通过旁分泌作用影响机体内分泌调控机制。有研究发现重组的GDF-9用于卵泡体外培养可促进早期卵泡的生长。GDF-9、BMP-15基因敲除大鼠的卵泡在初级卵泡期停止发育,并出现不孕不育。有研究报道卵泡液GDF-9蛋白水平下降与卵巢储备功能下降相关；同时发现GDF-9基因型变异可影响GDF-9成熟蛋白分泌,使其刺激颗粒细胞增殖和诱导Smad-2磷酸化水平的能力下降,这可能是一部分卵巢储备功能下降患者的致病原因。多项研究证实COH卵巢低反应与GDF-9相关,POR者GDF-9蛋白表达降低。而对于BMP-15的报道有看似矛盾的结论：有研究发现卵泡液中高BMP-15水平与COH卵巢低反应的发生有关［7］；而另一研究报道卵巢高反应与卵母细胞BMP-15的表达升高有关［8］。关于AMH目前认为属于原始卵泡募集抑制因子,主要通过抑制始基卵泡发育的起始及抑制卵泡对FSH的敏感性这两方面来抑制卵泡发育,在COH过程中AMH是预测卵巢储备功能和卵巢反应性的良好指标之一［9,10］。INH是与卵巢储备相关的细胞因子,当卵巢储备功能下降时,卵巢颗粒细胞分泌INH减少引起垂体分泌促性腺激素增加,INH-B的减少先于基础FSH和雌二醇(E2)的增加检测出来,故基础INH-B是预测卵巢储备功能的敏感指标。也有报道认为COH早中卵泡期的INH-B水平可以预测卵巢反应性［10］。

除了在非激素依赖阶段调控始基卵泡募集和初级卵泡发育,TGF-β超家族还可在促性腺激素依赖阶段通过调控卵泡促性腺激素受体［FSHR和黄体生成素受体(LHR)］的表达来调节卵泡对促性腺激素的反应。FSHR和LHR是促性腺激素作用于卵巢的物质基础,其表达除了受FSH和雌雄激素调控,还受到众多细胞因子的调控,如TGF-β超家族及生长激素等可增加FSHR的表达；表皮生长因子及成纤维生长因子不影响FSHR的基础表达量,却减弱FSH对FSHR的作用效应等。TGF-β超家族的TGF-βs、ACT、INH、FS、BMPs等均可在不同时期以相同或相反的作用调控卵泡对促性腺激素的反应。如ACT-INH-FS系统不但通过内分泌对垂体合成分泌FSH进行调节,而且通过自分泌或旁分泌在卵巢局部调节卵巢细胞对促性腺激素的反应性；BMP-6可能与优势卵泡形成后的卵泡闭锁相关；重组BMP-2使绵羊颗粒细胞雌激素和抑制素A产生增加,重组BMP-4和BMP-7促进雌激素生成及抑制孕酮合成,这些效应都是通过BMPs对FSH 的作用而引导产生的［11］；TGF-βs可增加颗粒细胞FSHR的表达,从而提高其对FSH的反应及细胞内芳香化酶(P450arom)活性和LHR的表达［12］等。

TGF-β超家族通过与卵泡细胞上相应受体(Tgfbr2,Tgfbr1,Acvr1b等)结合,再启动多条信号转导通路来传递生物信息,完成对卵泡发育的调节。作为TGF-β超家族成员的TGF-β受体分子及其底物Smads蛋白家族在卵泡发育过程中同样发挥重要作用。研究发现定向敲除Smads蛋白会出现卵泡发育及排卵障碍、闭锁卵泡增加以及与年龄相关的不孕不育等［11,12］。最近的研究表明在始基卵泡募集及维持的过程中存在多个miRNAs的调控,其中miR-145影响TGF-β信号通路中Tgfbr2的表达,进而调控始基卵泡的募集及维持［4］。FOXL2可能通过与Smads蛋白的作用来调节靶基因的转录表达,参与始基卵泡募集及初级/次级卵泡发育调控,是哺乳动物卵巢发育最早的标志性启动基因［6］。

POR是当今辅助生殖技术领域的难题和挑战,本课题组在临床实践中发现中医药辅助COH在改善女性卵巢功能障碍及POR方面疗效显著,也开展了相关实验研究［3,13,14］。若继续深入开展TGF-β超家族及相关通路的实验研究,或许能为中医药改善POR提供更多科学客观的依据,在不孕症的治疗中发挥重要作用。

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10.14164/j.cnki.cn11-5581/r.2016.24.124

2016-11-18］

国家自然科学基金项目资助(项目编号：81303003,81403427)

410208 湖南中医药大学

申可佳