早发性卵巢功能不全的干细胞治疗进展

姚瑶，张丽娜，纪亚忠*

(1.同济大学医学院，上海 200092；2.同济大学附属同济医院，上海 200065)

早发性卵巢功能不全(POI)是指女性出现卵巢过早衰竭的一种病理状态，其临床特点为月经紊乱、促卵泡生成素(FSH)水平升高以及雌激素波动性下降。临床诊断POI需同时具备生化指标异常和月经紊乱：两次(间隔4周以上)FSH>25 U/L；月经稀发/闭经≥4个月[1-2]。POI发病可能与遗传因素、免疫因素、环境因素及医源性因素等有关，由于其具体病因和机制尚不完全清楚，目前没有十分有效的治疗措施，临床上使用的激素补充疗法虽然能一定程度上缓解症状，但是并不能恢复患者的卵巢功能，还可能增加女性患者中风、乳腺癌、子宫内膜癌及静脉血栓等的患病率。

干细胞是一类永生的或者能够进行无限自我更新的细胞，它能够产生基因型完全相同的子代细胞，也能够分化为多种特定的组织细胞。干细胞移植技术采用细胞学的方法将干细胞提取、分离、处理后，将其移植至人体中，以达到修复衰老细胞、重建正常功能组织和细胞的目的，目前许多研究结果表明干细胞能有效用于POI治疗。与目前临床上POI的治疗措施相比，干细胞移植技术具有安全、无毒副作用、能直接恢复患者卵巢功能等优点，有望从根本上解决POI这一难题，故而已经成为治疗POI的研究热点。现就不同来源的干细胞治疗POI的研究进展及其机制作一综述。

一、胎儿附属物源性干细胞

胎儿附属物包括胎盘、胎膜、脐带和羊水，是维持胎儿宫内正常生长发育的重要组织。胎儿附属物源性干细胞主要通过干预相关信号通路，调节卵巢免疫微环境及细胞自噬水平，从而抑制细胞凋亡；同时能通过旁分泌作用诱导卵泡细胞生长、促进颗粒细胞增殖，改善卵巢功能，具有来源广泛、取材方便及不损伤供者健康等优势。

1.胎盘源性间充质干细胞：近年相关研究显示，胎盘源性间充质干细胞能够通过抑制颗粒细胞凋亡、抗炎及免疫调节、自分泌和旁分泌等机制改善POI模型小鼠的卵巢功能。Li等[3]使用透明带糖蛋白3(ZP3)肽段建立了POI小鼠模型，通过人胎盘间充质干细胞(hPMSCs)移植观察其对POI的治疗效果及机制；研究发现hPMSCs移植能够通过抑制卵巢内内质网应激IRE1α信号通路表达进而抑制颗粒细胞(GCs)的显著凋亡，降低闭锁卵泡数量，促进卵泡细胞的发育和成熟；hPMSCs移植后，POI小鼠的高促性腺激素水平和低雌激素水平得到逆转，卵泡发育不良得以改善。Zhang等[4]研究发现，hPMSCs移植可能是通过增加卵巢中抗苗勒管激素(AMH)和颗粒细胞标记物FSHR的表达来实现抑制颗粒细胞凋亡、抑制卵泡闭锁和促进卵泡发育的目的，从而恢复POI小鼠的卵巢功能。Lu等[5]通过尾静脉注射hPMSCs对POI模型小鼠进行治疗，结果发现干细胞移植后的POI小鼠Th1/Th2细胞因子比值发生了变化，小鼠体内的高IFN-γ水平、高IL-2水平和低IL-4水平得以逆转，表明了hPMSCs移植能够调节卵巢内的免疫微环境，在POI小鼠卵巢功能的恢复上起了重要的作用。Yin等[6]研究发现，hPMSCs移植能够通过PI3K/Akt信号通路改变POI小鼠体内Th17/Tc17和Th17/Treg细胞的比例，参与调节受损的卵巢功能。

2.羊膜干细胞：羊膜干细胞是一种对POI有显著治疗潜力的干细胞，研究发现羊膜上皮干细胞(hAEC)和羊膜间充质干细胞(hAMSC)对POI小鼠模型具有良好疗效。Yao等[7]研究发现经hAECs移植治疗后，POI小鼠各阶段的卵泡数量均有所增加，其血管内皮细胞生长因子受体1(VEGFR1)和血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR2)的表达均有所上调，POI小鼠卵巢微血管密度(MVD)水平也有明显升高，推测hAECs可能是通过调节血管内皮生长因子A(VEGF-A)及其受体的表达来诱导血管生成增加和与旁分泌活动相关的卵泡生长，从而恢复卵巢功能。Ding等[8]利用环磷酰胺建立了不同程度的POI小鼠模型，利用羊膜干细胞移植技术进行治疗研究，评估了hAECs和hAMSCs的治疗作用，发现hAMSCs表现出比hAECs更显著的细胞生物学特征和更强大的促颗粒细胞增殖的能力，该研究表明hAMSCs是一种比hAECs更有效改善卵巢功能的细胞类型，在治疗POI上表现出了更大的潜力。

3.绒毛膜源性间充质干细胞：目前对于绒毛膜源性间充质干细胞(cpMSCs)治疗POI的研究尚不多。Li等[9]使用环磷酰胺建立了POI小鼠模型，通过静脉注射进行cpMSCs移植，结果发现小鼠血清E2水平和FSH水平均得到显著改善，卵巢中卵泡数量显著增加，受损的卵巢功能得以恢复。说明了cpMSCs是一类具有MSCs特性的、安全的干细胞，能够在治疗POI的干细胞选择上提供更多可能性。

4.脐带间充质干细胞：脐带间充质干细胞(UCMSC)是干细胞研究的热点。Song等[10]建立了由环磷酰胺诱导的POI大鼠模型，以尾静脉注射和卵巢原位移植两种方式进行了UCMSCs移植，发现UCMSCs移植能够显著改善POI大鼠的激素分泌：大鼠血清E2水平显著回升，FSH水平明显下降，尾静脉组AMH水平明显增高，但原位组AMH水平变化不大；同时，POI大鼠的次级卵泡显著增加，但原始卵泡、初级卵泡和窦卵泡的数量无显著变化；该研究还发现UCMSCs移植能够降低POI大鼠卵巢细胞凋亡，表明了UCMSCs在POI治疗中的有效性和安全性。Zheng等[11]将UCMSCs通过尾静脉注射至POI大鼠模型中，研究发现该措施能够改善POI大鼠的激素分泌、延长其发情周期、促进卵泡生长发育；同时引发POI大鼠卵巢组织中Caspase-3、FSHR的表达降低，TrkA和NGF的水平增加，证明了UCMSCs移植能通过PI3K/Akt信号通路改善卵巢功能。Lu等[12]利用顺铂诱导POI大鼠模型，将UCMSCs移植至大鼠体内发现其能通过调节AMPK/mTOR信号通路抑制卵泡间质细胞的自噬水平，从而恢复大鼠的卵巢功能。此外，UCMSCs移植还能显著减少颗粒细胞的凋亡，UCMSCs中表达的血红素加氧酶-1(HO-1)基因能够激活JNK/Bcl-2信号通路调节细胞自噬和上调CD8+CD28-T细胞的循环，从而帮助恢复受损的卵巢功能。Yan等[13]在阴道超声引导下将UCMSCs注射至患者的卵巢中，随访发现大多数患者的卵巢中出现不同阶段的卵泡，卵巢功能得以改善，并且无一患者出现与治疗相关的严重不良反应或并发症，为治疗的安全性和有效性提供了依据。

5.脐血源性间充质干细胞：Elfayomy等[14]从人脐带血中分离出间充质干细胞，并研究了其对紫杉醇诱导的大鼠POI模型的影响，发现移植脐血源性间充质干细胞后，POI大鼠的FSH水平显著降低，E2水平升高，窦卵泡素增加；推测脐血源性干细胞可能是通过修复卵巢白膜、促进卵泡上皮细胞增殖以及激活CK8/18、TGF-β和PCNA来修复卵巢功能。

6.羊水干细胞：近期羊水干细胞移植的相关研究有了新突破。研究表明，人羊水干细胞(AFCs)移植入POI大鼠模型体内后能够修复损伤卵巢的结构和功能，其作用机制可能是通过抑制PI3K/PTEN/Akt信号通路的激活、抑制颗粒细胞的凋亡以及增加FSHR蛋白的表达实现的[15]。

二、骨髓间充质干细胞

骨髓间充质干细胞(BMSC)是研究最广泛的一种成体干细胞，移植后可归巢于卵巢，通过Wnt/β-catenin和Hippo信号通路调节卵泡生长，在旁分泌作用下促进血管生成，对卵巢细胞进行基因调控，从而促进卵泡发育，恢复卵巢受损功能。El-Derany等[16]将BMSCs静脉注射至放疗诱导的POI大鼠体内，发现BMSCs能够定向迁移至大鼠卵巢、子宫中并且上调了与卵泡生长成熟有关的Wnt/β-catenin和Hippo 信号通路，大鼠的激素水平得以改善，卵巢受损的结构和功能得以恢复。此外，治疗卵巢受损血管也是恢复卵巢功能中的关键一环。Shi等[17]认为BMSCs通过旁分泌有助于血管生成。彭静等[18]研究了同种异体骨髓间充质干细胞在环磷酰胺诱导的POI小鼠模型中的治疗作用，发现BMSCs能够减少闭锁卵泡的数量，增加窦卵泡、次级卵泡和颗粒细胞的数量。同时，BMSCs移植后，小鼠卵巢卵泡发育的相关基因，如Nano3、Nabox和Lhx8的表达明显上调。

三、脂肪来源间充质干细胞

脂肪来源间充质干细胞(ADSC)也具有MSC的特性，移植后能通过旁分泌和免疫调节机制作用于卵巢而发挥治疗作用，逐渐受到研究者的广泛关注。Su等[19]建立大鼠POI模型，将分离的ADSC联合可溶性胶原支架移植入大鼠体内，发现ADSC移植一周后主要分布于卵巢的间质组织内，能通过旁分泌促进卵泡内颗粒细胞增殖和血管生成。此外，ADSC/可溶性胶原支架移植能够帮助ADSC在卵巢中聚集和存活、分泌更多生长因子。宋开静等[20]将不同浓度的异体脂肪来源间充质干细胞于POI患者的外周血共同培养，发现加入ADSCs后CD4+CD25+Foxp3+Treg在CD4+细胞中所占比例均明显增高，Foxp3 mRNA的表达水平有所上调，说明ADSC可能由此促进Treg细胞发挥免疫调节作用，参与POI的治疗。

四、外泌体

外泌体是由细胞分泌的一种包含RNA和蛋白质的小囊泡，能够介导细胞间通讯。外泌体移植后通过调节PI3K/Akt信号通路抑制细胞凋亡，通过旁分泌和基因调控作用于卵巢细胞，从而起到恢复受损卵巢功能，延缓卵巢功能下降的作用。有研究显示，干细胞分泌的外泌体具有抑制雌性小鼠卵巢损伤和缓解与年龄相关的生育能力下降的功能[21]。Ding等[22]从hAMSCs中获得了外泌体(hAMSC-Exos)并进行了相关研究，该研究分析了hAMSC-Exos的miRNA谱，发现hAMSC-Exos含有的miR-320a具有恢复卵巢功能、增加卵泡数量、改善激素水平的功能，还能通过调节人绒毛膜促性腺激素(HCG)和卵母细胞的抗衰老生化酶4(SIRT4)从而降低ROS水平、延缓卵巢功能下降。Ding等[23]研究发现，hUMSC衍生的外泌体miR-17-5p能够通过抑制SIRT7及其下游靶基因的表达来恢复卵巢功能。Yang等[24]研究了骨髓间充质干细胞衍生的外泌体miR-144-5p对POI大鼠模型的治疗效果，发现该外泌体移植后，POI大鼠的发情周期显著恢复，窦卵泡数量有所增加，AMH水平和E2水平上调，FSH和LH水平降低；该实验结果显示miR-144-5p能通过靶向抑制抑癌基因PTEN来负调节PI3K/AKT通路，从而减少颗粒细胞的凋亡，参与卵巢功能的修复。另一项研究表明，胎盘来源的间充质干细胞通过上调大鼠血清中外泌体的抗氧化酶来降低ROS水平，以此促进细胞增殖、减少细胞凋亡[25]。

五、其他源性干细胞

1.经血源性间充质干细胞：Noory等[26]从女性月经血中分离出间充质干细胞(MenSCs)，将其处理后移植至POI大鼠体内，发现MenSCs可以通过旁分泌调节Bax和Bcl2基因的表达、修复受损卵巢功能，有可能分化为GCs将FSH保持在低水平并防止卵泡排空。Yamchi等[27]研究了CD146+MenSCs对环磷酰胺诱导的POI大鼠模型的影响，发现MenSCs移植治疗后POI大鼠的卵巢功能得到明显改善：卵泡数量显著增加、激素水平正常化、卵巢纤维化减少；同时观察到MenSCs移植后大鼠的Smad2、4和TGF-β1转录水平下调，介导了MenSCs对受损卵巢的治疗效果。

2.皮肤源性间充质干细胞：Lai等[28]研究了皮肤源性间充质干细胞(SMSC)对于POI的治疗潜力，该研究中红色荧光蛋白和AMH抗体的免疫染色表明静脉注射的SMSC能够迁移至卵巢中发挥治疗作用；PCR结果显示SMSC移植后小鼠的促炎因子如TGF-β、TNF-α、IL-8、IL-6等的表达水平显著降低，卵子发生标记基因如Nobox、Nanos3、Lhx8的表达有所增加，表明了SMSC移植可以减少卵巢炎症，调控早期卵泡发生的转录环节，对损伤的小鼠卵巢具有恢复作用。

3.诱导多能干细胞：Liu等[29]将诱导多能干细胞(IPS)诱导分化的激素敏感性卵巢颗粒样细胞(OGLC)注射至环磷酰胺诱导的POI小鼠模型中，免疫组织化学染色表明OGLC强烈表达AMH、抑制素α、抑制素β等颗粒细胞标志物，病理分析显示移植后小鼠卵巢组织中闭锁卵泡数量减少，成熟卵泡数量增加，激素水平也趋于正常，说明了IPS对于POI小鼠模型的卵巢形态和功能的改善具有积极作用。

4.卵巢干细胞：最近的研究表明，成年哺乳动物卵巢中存在分子特征与生殖系祖细胞/干细胞一致的细胞，为POI的治疗提供了新的思路[30]。Stimpfel等[31]从7名成年女性的卵巢皮质组织中分离出一种干细胞，并将其命名为卵巢间充质干细胞(PO-MSC)，发现PO-MSC能够表达与MSCs相关的特征基因，比如CD44、CD105、CD90、M-CAM等；该研究还发现PO-MSCs具有多能性，可以分化为脂肪细胞、神经细胞、成骨细胞和胰腺细胞。Besikcioglu等[32]研究了卵巢基质干细胞(OSSC)和BMSCs对环磷酰胺诱导的POI大鼠模型的影响，发现OSSCs对卵泡的保护作用更明显。

六、结语

POI可导致女性出现不孕及低雌激素相关症状，同时增加其心理和社会负担，干细胞治疗为POI患者改善卵巢功能、实现临床妊娠带来希望。目前大量研究表明，胎儿附属物源性干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、其他源性干细胞以及外泌体具有干细胞特性和治疗POI的有效性。然而，干细胞治疗POI的具体机制尚不明确，治疗POI的最佳干细胞尚无定论，若将干细胞疗法应用至临床实践中，仍需不断探索。