高脂饮食对啮齿类动物卵巢功能影响的研究进展

周志阳，徐欣欣，吴雪清

(温州医科大学附属第一医院，温州 325000)

·综述·

高脂饮食对啮齿类动物卵巢功能影响的研究进展

周志阳，徐欣欣，吴雪清*

(温州医科大学附属第一医院，温州 325000)

随着现代生活水平的提高，肥胖的发病率急剧上升，成为影响当今人类生殖健康的一大问题。引起肥胖的一个重要原因是富含脂肪的高能量食品摄入增加，但是高脂饮食对女性生殖功能的影响机制尚不清楚。使用啮齿类动物模型进行研究时发现，高脂饮食会使其生殖系统出现卵巢周期紊乱，导致生育力下降、不孕、自发性流产等。本文就高脂饮食诱导的肥胖对啮齿类动物卵巢功能的影响及相关机制研究进行综述。

高脂饮食； 啮齿类动物； 生殖功能

(JReprodMed2017，26(11)：1154-1157)

随着现代生活水平的提高，肥胖的发病率急剧上升，成为影响当今人类生殖健康的一大问题。根据世界卫生组织报告，2014年全世界有15%的成年女性肥胖，并且在低收入和中等收入国家呈上升发展趋势[1]。卵巢功能与机体能量状态密切相关：一定的脂肪含量是女性卵巢功能发育的前提，但过度的脂肪堆积会导致月经周期紊乱、性腺功能减退及不孕[2]。与正常体重的妇女相比，肥胖妇女在自然周期和不孕治疗周期中的妊娠率、诱导排卵率和胚胎移植成功率明显降低[3]。

引起肥胖的一个重要原因是富含脂肪的高能量食品摄入增加，但是高脂饮食对女性卵巢功能的影响机制尚不完全清楚。动物模型既能精确控制暴露因素，又能收集人类研究中不易获得的生殖组织。使用啮齿类动物模型发现高脂饮食使啮齿类动物出现卵巢周期紊乱，导致生育力下降、不孕、自发性流产等[4-8]。本文就高脂饮食诱导的肥胖对啮齿类动物卵巢功能的影响及相关机制研究作一综述。

一、高脂饮食诱导的肥胖对卵巢形态及功能的影响

正常卵巢中存在处于不同发育时期的卵泡，卵泡的发育受到卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)及胰岛素等激素的生理性调节。高脂饮食会造成卵巢组织脂肪浸润、内分泌功能失调，影响卵泡的发育，损害卵巢功能。研究发现，成年大鼠在长期高脂饮食后，其卵巢皮质中除了窦前卵泡、窦卵泡外，还出现了充满丰富脂滴的空泡样多边形细胞[9]。这些多边形细胞广泛分布在基质中，排列成群，形成液性囊肿。卵巢脂肪组织浸润会引起炎性细胞聚集，诱发炎症反应，影响卵泡的激活，导致卵泡发育迟缓[6]。另外高脂饮食诱导的啮齿类肥胖动物模型中，卵泡液中甘油三酯和游离脂肪酸的升高改变了卵泡微环境，使卵巢凋亡反应性增加，卵泡闭锁明显，大部分卵泡处于初级卵泡阶段，同时卵母细胞的数量明显减少、成熟度降低，卵母细胞复合体也表现出颗粒细胞明显减少[10-11]。高脂饮食诱导的肥胖不仅引起卵巢形态学改变，同时FSH、LH、雌激素、孕激素等激素的合成受到不同程度影响，正常的发情周期受到破坏[5，9]。并且，高脂饮食诱导的肥胖导致啮齿类动物卵巢形态学的改变和激素水平的变化随着高脂饮食时间的延长而加重[10]，这说明长期高脂饮食会持续损害卵巢功能。

二、高脂饮食诱导的肥胖损害生殖功能的机制研究

高脂饮食诱导的肥胖会导致内脏器官脂肪组织堆积、机体代谢紊乱，包括高胰岛素血症、高瘦素血症等，诱发炎症反应，影响卵巢功能。关于高脂饮食诱导的肥胖对其生殖功能的损伤机制暂不明确，目前部分动物研究提出了一些相关原因。

1.胰岛素：胰岛素信号通过在中枢神经系统和卵巢调节生殖功能。在中枢神经系统中，促性腺激素释放激素(GnRH)通过激活促性腺细胞有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路促进LH的分泌。同样，胰岛素在促性腺细胞中也能够激活MAPK通路，所以胰岛素可能有刺激促性腺激素释放的作用[12]。目前有研究表明，在卵巢中胰岛素存在调节类固醇激素的产生、卵泡生长、颗粒细胞分化等作用。高脂饮食诱导的肥胖动物模型表现出伴胰岛素抵抗的高胰岛素血症。早期高胰岛素血症会增加LH分泌，但是长期的高胰岛素刺激最终会导致胰岛素抵抗，导致LH生物合成能力的下降[9]。高胰岛素也会增加颗粒细胞和膜细胞低密度脂蛋白(LDL)受体的表达来促进类固醇激素合成，提高孕酮的水平。孕酮的增加会破坏正常的发情周期，导致间情期的延长和发情期的缩短从而损伤生育能力[12]。

2.瘦素：瘦素(LP)是一种由脂肪组织分泌的蛋白质类激素，在生殖系统中有重要的作用。在高脂饮食诱导的肥胖动物模型中，血浆LP浓度升高。有研究表明，生命早期高脂饮食后随着血浆中LP浓度升高，成年期原始卵泡减少，并且使用LP拮抗剂可以消除LP对原始卵泡池的负面影响[13]。LP信号对排卵功能也非常重要，使用LP受体拮抗剂会导致排卵率显著降低[14]。但是随着LP浓度的升高，同样也会出现排卵功能障碍[15]。在卵巢中，LP可以调节卵巢局部的氧化应激水平、促性腺激素和类固醇激素受体的表达，LP对卵巢的作用可能是继发于局部的氧化应激水平和受体数量的改变[16-17]。另外也有研究表明，LP可能通过可卡因-苯丙胺调节转录肽(CART)来影响卵巢功能。LP及CART在高脂饮食小鼠卵巢中表达明显增加，且在细胞水平及动物水平均已证明LP促进颗粒细胞CART的表达，随后CART抑制颗粒细胞芳香化酶mRNA的表达和类固醇激素的分泌，从而影响卵泡的摄取及排卵，导致生育能力的降低[18]。

3.炎症反应：高脂饮食诱导的肥胖会形成慢性的、全身性的、低水平的炎症[19]。成年小鼠高脂喂养后，卵巢旁脂肪组织脂肪细胞体积增大，形成了很多冠状结构(CLS)。CLS是免疫细胞积聚于死亡脂肪细胞所形成的免疫细胞簇，并且是肥胖个体脂肪组织中炎症细胞因子的主要来源。CLS结构的增加伴随着许多炎性细胞标志物的增多，包括T细胞、巨噬细胞、树突状细胞以及炎性细胞因子和趋化因子等。与卵巢旁脂肪组织类似，卵巢组织中相关炎症反应标志物同样增多[6]。生理状态下在卵母细胞成熟的不同阶段，自由基和抗氧化剂似乎在卵巢环境中起着复杂和多功能的作用[20]。高脂饮食诱导的全身性炎症和卵巢局部的炎症反应会破坏原有的卵巢微环境，对各级卵泡的发育产生不利的影响，同时出现不良的生殖结局[6，20]。这就说明高脂饮食提高了全身性的及卵巢局部的炎症反应，潜在、负面地影响卵巢功能。

4.Kisspeptin/GPR54信号通路：Kisspeptins是一个多肽家族，由kiss1基因编码，结合G蛋白受体GPR54，被认为是下丘脑垂体性腺轴的一个关键的上游调控因子。Kisspeptin/GPR54系统在下丘脑中通过调节GnRH的分泌来调节生殖功能，并且已经证实它在青春期发动和生殖功能成熟中起重要作用[21]。在不同的物种中发现卵巢局部也存在Kisspeptin和GPR54的表达，其功能可能包括排卵、卵泡发育等[22-23]，卵巢中Kisspeptin/GPR54信号的缺乏会导致卵巢早衰[24-25]。断奶后高脂饮食的动物模型中发现，在发情前期和发情期会出现kiss1 mRNA的下调，同时Kisspeptin在发情前期和发情期窦卵泡中膜细胞免疫反应性降低，GPR54则没有明显改变[22]。故高脂饮食诱导的肥胖导致生殖功能的异常包括卵泡发育、排卵障碍等可能是由于卵巢局部kiss1基因表达下调引起的。

5.磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)信号通路：原始卵泡内在激活的分子调控机制尚未完全清楚，一些研究表明PI3K信号通路可能参与其中[26]。PI3K信号通路受到多种因素调节。卵巢具有胰岛素和胰岛素样生长因子1(IGF-1)受体，可以通过其配体引起胰岛素受体底物(IRSs)的磷酸化，激活下游介质，包括PI3K/蛋白激酶B(AKT)信号通路。干细胞生长因子受体(c-KIT)由卵母细胞表达，其KIT配体(KITLG，也称为干细胞因子)由颗粒细胞表达。C-KIT和KITLG结合后同样也会激活PI3K信号通路。高脂饮食诱导的肥胖不仅损害肌肉和肝脏的胰岛素信号，同样还影响其他胰岛素反应组织如卵巢组织[9]，但是高脂饮食诱导的肥胖对卵巢c-KIT/KITLG信号的影响研究较少。研究发现高脂饮食诱导的肥胖会减少胰岛素信号的表达，但是干细胞生长因子的信号表达会提高，从而激活PI3K信号通路[26]。PI3K的通路失调会导致很多病理作用，包括原始卵泡的激活异常、下游相关的异源物质代谢基因表达异常等，从而导致卵巢早衰、卵泡募集与排卵障碍、卵巢生发上皮肿瘤等疾病的发生[27]。

6.细胞周期阻滞和细胞凋亡：细胞周期是指细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂之间的时相。在细胞周期的运行中，参与细胞周期调控的蛋白主要包括细胞周期素(cyclin)、周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)及CDK抑制因子(CKI)[28]。若细胞周期调控蛋白出现异常，细胞将不能从一个阶段进入下一个阶段，这种现象称为细胞周期阻滞。细胞凋亡是一个重要的生理过程，从早期的卵母细胞发生到最后的黄体消亡，几乎对卵巢所有的生理反应发挥调节作用[29]。颗粒细胞增殖和凋亡之间的平衡对卵巢滤泡的发育和卵巢功能非常重要[30-31]。研究发现高脂饮食会导致卵巢颗粒细胞的凋亡蛋白升高，同时细胞周期阻滞于G1/S期，并且随着高脂饮食时间的延长，凋亡反应性和细胞周期阻滞效应明显增加[5，10]。颗粒细胞的细胞周期阻滞和凋亡导致大量的卵泡闭锁及卵泡发育迟缓。因此，高脂饮食可能通过提高凋亡同时抑制增殖来耗竭卵巢储备，损害卵巢功能。

三、问题与展望

综上所述，高脂饮食诱导的肥胖会通过各种机制对卵巢组织产生病理性的损伤，导致卵巢组织形态学改变以及内分泌功能损伤。但是使用动物模型研究女性生殖健康存在一个最明显和重要的限制，在动物如啮齿类动物中卵母细胞募集时间及妊娠期比在人体中短得多。这给研究慢性肥胖与正常老化过程对妇女生殖功能的影响带来一定的困难。同时，由于人体卵巢组织标本难以获得，从动物模型中获得的信息难以推断高脂饮食诱导的肥胖对人体卵巢功能的影响，故高脂饮食对于人体卵巢组织的影响还需要进一步的研究。

[1] World Health Organization.Obesity and overweight[EB/OL].2015-06.http：//www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/.

[2] Javed A，Chelvakumar G，Bonny AE.Polycystic ovary syndrome in adolescents：a review of past year evidence[J].Curr Opin Obstet Gynecol，2016，28：373-380.

[3] Kawwass JF，Kulkarni AD，Hipp HS，et al.Extremities of body mass index and their association with pregnancy outcomes in women undergoing in vitro fertilization in the United States[J].Fertil Steril，2016，106：1742-1750.

[4] Tsoulis MW，Chang PE，Moore CJ，et al.Maternal high-fat diet-induced loss of fetal oocytes is associated with compromised follicle growth in adult rat offspring[J].Biol Reprod，2016，94：94.

[5] Hussain MA，Abogresha NM，Hassan R，et al.Effect of feeding a high-fat diet independently of caloric intake on reproductive function in diet-induced obese female rats[J].Arch Med Sci，2016，12：906-914.

[6] Nteeba J，Ortinau LC，Perfield JW 2nd，et al.Diet-induced obesity alters immune cell infiltration and expression of inflammatory cytokine genes in mouse ovarian and peri-ovarian adipose depot tissues[J].Mol Reprod Dev，2013，80：948-958.

[7] Lie ME，Overgaard A，Mikkelsen JD.Effect of a postnatal high-fat diet exposure on puberty onset，estrous cycle regularity，and kisspeptin expression in female rats[J].Reprod Biol，2013，13：298-308.

[8] Jungheim ES，Travieso JL，Hopeman MM.Weighing the impact of obesity on female reproductive function and fertility[J].Nutr Rev，2013，71(Suppl 1)：S3-S8.

[9] Akamine EH，Marçal AC，Camporez JP，et al.Obesity induced by high-fat diet promotes insulin resistance in the ovary[J].J Endocrinol，2010，206：65-74.

[10] Wu Y，Zhang Z，Liao X，et al.High fat diet triggers cell cycle arrest and excessive apoptosis of granulosa cells during the follicular development[J].Biochem Biophys Res Commun，2015，466：599-605.

[11] Jungheim ES，Schoeller EL，Marquard KL，et al.Diet-induced obesity model：abnormal oocytes and persistent growth abnormalities in the offspring[J].Endocrinology，2010，151：4039-4046.

[12] Lawson MA，Jain S，Sun S，et al.Evidence for insulin suppression of baseline luteinizing hormone in women with polycystic ovarian syndrome and normal women[J].J Clin Endocrinol Metab，2008，93：2089-2096.

[13] Sominsky L，Ziko I，Soch A，et al.Neonatal overfeeding induces early decline of the ovarian reserve：Implications for the role of leptin[J].Mol Cell Endocrinol，2016，431：24-35.

[14] Dupuis L，Schuermann Y，Cohen T，et al.Role of leptin receptors in granulosa cells during ovulation[J].Reproduction，2013，147：221-229.

[15] Trisolini C，Albrizio M，Roscino MT，et al.Leptin and queen ovary：new insights about ovulation[J].Res Vet Sci，2013，94：707-710.

[16] Silveira Cavalcante F，Aiceles V，da Fonte Ramos C.Leptin regulates gonadotropins and steroid receptors in the rats ovary[J].Nutr Hosp，2013，28：164-168.

[17] Bilbao MG，Di Yorio MP，Galarza RA，et al.Regulation of the ovarian oxidative status by leptin during the ovulatory process in rats[J].Reproduction，2015，149：357-366.

[18] Ma X，Hayes E，Prizant H，et al.Leptin-induced CART(cocaine-and amphetamine-regulated transcript)is a novel intraovarian mediator of obesity-related infertility in females[J].Endocrinology，2016，157：1248-1257.

[19] Hotamisligil GS.Inflammation and metabolic disorders[J].Nature，2006，444：860-867.

[20] Diamanti-Kandarakis E，Papalou O，Kandaraki E，et al.Mechanisms in endocrinology：Nutrition as a mediator of oxidative stress in metabolic and reproductive disorders in women[J].Eur J Endocrinol，2017，176：R79-R99.

[21] Millar RP，Babwah AV.KISS1R：Hallmarks of an effective regulator of the neuroendocrine axis[J].Neuroendocrinology，2015，101：193-210.

[22] Zhou Q，Chen H，Yang S，et al.High-fat diet decreases the expression of Kiss1 mRNA and kisspeptin in the ovary，and increases ovulatory dysfunction in postpubertal female rats[J].Reprod Biol Endocrinol，2014，12：127.

[23] Fernandois D，Na E，Cuevas F，et al.Kisspeptin is involved in ovarian follicular development during aging in rats[J].J Endocrinol，2016，228：161-170.

[24] Gaytan F，Garcia-Galiano D，Dorfman MD，et al.Kisspeptin receptor haplo-insufficiency causes premature ovarian failure despite preserved gonadotropin secretion[J].Endocrinology，2014，155：3088-3097.

[25] Dorfman MD，Garcia-Rudaz C，Alderman Z，et al.Loss of Ntrk2/Kiss1r signaling in oocytes causes premature ovarian failure[J].Endocrinology，2014，155：3098-3111.

[26] Nteeba J，Ross JW，Perfield JW 2nd，et al.High fat diet induced obesity alters ovarian phosphatidylinositol-3 kinase signaling gene expression[J].Reprod Toxicol，2013，42：68-77.

[27] Zheng W，Nagaraju G，Liu Z，et al.Functional roles of the phosphatidylinositol 3-kinases(PI3Ks)signaling in the mammalian ovary[J].Mol Cell Endocrinol，2012，356：24-30.

[28] Meyyappan M，Wong H，Hull C，et al.Increased expression of cyclin D2 during multiple states of growth arrest in primary and established cells[J].Mol Cell Biol，1998，18：3163-3172.

[29] Gonet AE，Stauffacher W，Pictet R，et al.Obesity and diabetes mellitus with striking congenital hyperplasia of the islets of langerhans in spiny mice(AcomysCahirinus)：I.Histological findings and preliminary metabolic observations[J].Diabetologia，1966，1：162-171.

[30] 朱辉，倪江，边淑玲，等.大鼠多囊卵巢颗粒细胞凋亡的实验观察[J].生殖医学杂志，2001，10：214-217.

[31] Chowdhury I，Thompson WE，Welch C，et al.Prohibitin(PHB)inhibits apoptosis in rat granulosa cells(GCs)through the extracellular signal-regulated kinase 1/2(ERK1/2)and the Bcl family of proteins[J].Apoptosis，2013，18：1513-1525.

[编辑：侯丽]

Effects of high-fat diet on ovarian function in rodents

ZHOUZhi-yang，XUXin-xin，WUXue-qing*

TheFirstAffiliatedHospital，WenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325000

With the enhancement of living conditions，the prevalence of obesity increases rapidly which predisposes people to reproductive dysfunction.The main causation of obesity is intake of high-fat diet.However，the effective mechanism of high-fat diet on female reproductive function remains to be elucidated.By using the rodent models，it has been reported that obesity induced by high-fat diet would lead to ovulatory dysfunction，infertility，spontaneous abortion.This review introduces the effects of high-fat diet on ovarian function in rodents and the related mechanism.

High-Fat; Rodents; Reproductive function

10.3969/j.issn.1004-3845.2017.11.023

2017-04-26；

2017-05-14

周志阳，男，浙江苍南人，硕士研究生，妇科学专业.(*

)