生命早期免疫应激对生殖内分泌功能影响的研究现状

王斌俏，陈媛媛，兰霄霄，吴雪清

(温州医科大学附属第一医院妇科，温州 325000)

·综述·

生命早期免疫应激对生殖内分泌功能影响的研究现状

王斌俏，陈媛媛，兰霄霄，吴雪清*

(温州医科大学附属第一医院妇科，温州 325000)

近十年，全球内的育龄女性生育率明显降低，免疫应激对生殖功能的影响及其作用机制已经成为研究热点，尤其对青春期的正常启动、生殖激素的分泌有着显著影响。另外，免疫应激可导致卵巢储备功能的下降，以及交配行为的改变等。本文就近年国内外学者在免疫应激模型的建立、对生殖功能影响及其机制的研究进展进行综述，从而进一步阐明和梳理免疫应激所致生殖功能紊乱的病理生理机制，为相关干预措施提供新思路。

免疫应激； 卵巢储备； 青春期启动； 生殖激素

(JReprodMed2017，26(7)：725-729)

目前，在全球，人类生育率下降已成为国际关注的严峻社会问题之一，而此现象在育龄女性人群尤为明显，其中生育能力下降占10.9%，不孕症发生率高达6%[1]。大量的研究表明生命早期发育阶段的不良因素，例如营养不良或过剩[2]、内毒素处理[3]、寒冷应激[4]等，都能通过改变机体神经内分泌的发育，影响青春期及成年后生理调节系统如下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA)轴和下丘脑-垂体-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal axis，HPG)轴的功能改变。除此之外，生命早期微环境改变还会导致长远的不良结局。研究表明低出生体重儿日后冠心病、2型糖尿病以及高血压的发病率会增加[5]；宫内发育迟缓和低出生体重会导致女性性早熟和多囊卵巢综合征[6]等。鉴于生命早期多变因素所产生的长远影响，愈来愈多的研究已围绕其展开。其中，应激对生殖功能的影响及其机制已经成为研究热点。

生命早期免疫应激通过长期程序化作用于HPA轴，增加其成年期HPA轴的兴奋性和室旁核促肾上腺皮质素释放因子(corticotropinreleasing factor，CRF)的基因表达和可的松的分泌[7]。而CRF作为应激的主要激素，是介导应激对生殖系统抑制的核心元素，尤其促性腺激素释放激素(Gonadotropin-releasing hormone，GnRH)脉冲发生器的活动。此外，应激可通过影响卵巢、卵泡和卵母细胞的发育影响女性生殖功能。近年，越来越多的国内外研究围绕生命早期免疫应激对生殖发育及其功能展开。本文就近年来国内外学者在免疫应激的建立、对生殖功能影响及其机制的研究进展进行综述，从而进一步阐明和梳理免疫应激所致生殖功能紊乱的病理生理机制及干预措施的新思路。

一、应激反应及生命早期免疫应激模型的建立

应激反应是指机体为了维持自身稳态，对各种内外源应激因子作出的神经内分泌改变的综合反应。当应激原对机体内环境稳态产生威胁时，机体会通过激活HPA轴作出相应应答。其中，外周循环中糖皮质激素水平的升高即为典型表现。不管是心理性应激还是生理性应激，其都可能对女性月经周期产生不良影响，如功能性下丘脑闭经和慢性功能性下丘脑不排卵等。

现已有较多的研究采用内毒素(又名脂多糖，Lipopolysaccharide，LPS)所致免疫应激模型来研究其引起的长期影响及潜在机制，如成年免疫反应[8]、代谢[9-10]等。脂多糖是革兰氏阴性菌细胞外膜表层成分，由脂质A、核也多糖和O-抗原构成。其中脂质A是主要致病成分，导致机体免疫应激反应。在啮齿类动物中，HPA轴通常在出生后一周内发育完全[11]。Witek-Janusek[12]首次发现新生大鼠对内毒素冲击可引起内分泌系统的高敏性。后Shanks等[7]发现，新生儿时期的免疫应激(暴露于内毒素)能通过减少海马和下丘脑的皮质激素受体数量而减弱可的松的负反馈作用，从而增加成年后机体HPA的兴奋性和对应激的反应性。另有研究发现新生大鼠第3和5天 LPS处理后表现为青春期启动明显延迟，而第7和9天及第14和16天LPS暴露均对青春期启动无明显改变[13]，表明内毒素作用于出生第7天后将不会影响生殖功能。因此目前学者研究常对新生大鼠在出生第3和5天给予内毒素处理，建立生命早期免疫应激模型来研究一系列生理病理变化及机制，并发现此处理会引起青春期启动的改变，HPG轴活动异常及雌雄大鼠交配能力下降等变化[13-16]。

二、生命早期免疫应激对青春期启动的影响

青春期启动是由中枢神经控制的一系列神经网络和内分泌调控因子交互作用的极其复杂的过程，是机体迅速生长和生殖的系统发育，是生命过程中的重要里程碑。青春期启动时间过早或过晚对一生的健康都有潜在影响。现有大规模流行病学调查证明，早熟或晚熟人群中48种常见病发病率明显增加，如糖尿病、肥胖症、高血压、抑郁症、乳腺癌等[17]。目前，国内外肥胖症发病率急剧上升，同时伴随着青春期启动年龄大幅度的提前，肥胖成为可能影响青春期发育的因素[18]。最近也有研究表明[16，19]，生命早期的免疫应激导致青春期启动(阴道初开放)提前的同时，还伴随着体重与青春期启动时间之间的线性关系的紊乱[16]。但另有其他研究指出[3，13]，生命早期免疫应激的雌性大鼠可出现青春期启动时间延迟，而体重并未改变，出现此现象可能是大鼠种类的差异所致。这表明免疫应激也可能是目前影响青春期发育的另一个因素。其可能机制是GnRH神经元的有效调控器下丘脑内侧视前区(medial Preoptic area，mPOA)中的kiss1基因表达下调。Kisspeptin/GPR54系统由Kiss1基因编码的产物kisspeptin及其特异性受体G蛋白偶联受体54 (GPR54)组成。自2003年发现kisspeptin/GPR54系统对哺乳动物生殖功能起关键作用以来，该系统在HPG轴的研究引起了越来越多的关注。Kiss1或Kiss1r基因失活会造成严重的先天性促性腺激素缺乏，引起一系列生殖内分泌问题。有研究发现脑室内CRF注射，同时下调mPOA和弓状核中kiss1和kiss1r 基因的表达[20]，并且脑室内CRF和CRF拮抗剂注射能分别延迟和提前大鼠青春期启动，而不影响血循环中皮质类固醇水平。这也表明CRF可能在青春期启动中通过kiss1起着单独的调控作用[21]。此前已有学者[22-23]发现早期LPS暴露会使得胎儿GnRH神经元迁移至大脑使得成年期其下丘脑中25%的GnRH神经元抑制，这可能由于母体和胎儿对免疫应激的共同免疫反应所致，而85%的神经元抑制才可能导致不孕，故具体作用机制尚待进一步研究。无论延迟还是提前，都表明免疫应激对青春期发育与成熟有着显而易见的扰乱影响。

三、生命早期免疫应激对生殖激素分泌的影响

生殖激素包括GnRH、卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)等，它们与性器官、性细胞等的发生和发育以及发情、排卵、妊娠、分娩和泌乳等生殖活动直接相关[24]。当排卵前促性腺激素的分泌被阻断，或者垂体切除后血清促性腺激素水平下降，有腔卵泡则闭锁。培养的卵泡细胞经促性腺激素处理后凋亡受到抑制。因此，生殖激素对生殖功能的发育起着不可或缺的作用。在生命早期免疫应激模型中，HPG轴功能长期抑制。出生第3、5天LPS暴露会导致雌性大鼠在生命早期阶段、青春期以及交配期的LH脉冲分泌受抑制[16]。在成年期后期，早期LPS处理过的雌性大鼠较容易出现血循环中孕酮低水平，睾酮水平呈上升趋势[25]以及FSH分泌显著下降的现象。Iwasa等[26]的研究发现，免疫应激通过环氧酶1(Cox-1)和环氧酶2(Cox-2)调节kiss1和kiss1r表达来影响HPG轴功能。并且，在出生第10天注射LPS建立免疫应激模型，出现成年时期同型应激后卵巢发情周期延长，可能由于早期应激使下丘脑CRF释放，抑制GnRH释放[14]。同样的，另有研究发现，生命早期免疫应激不会改变基础LH的脉冲分泌，mPOA中的CRF、CRF-R1/R2的表达也无改变，而成年期急性LPS应激能显著抑制LH的脉冲分泌[27]，可能的原因是生命早期LPS暴露程序化改变mPOA中的CRF-R1调控机制，致敏成年时期同型应激导致的对LH分泌的抑制作用。这些都表明早期神经内分泌系统和免疫系统的相互作用，会使得后期生殖功能对免疫应激的敏感性发生改变。

四、生命早期免疫应激对卵巢储备功能的影响

卵巢储备功能(ovarian reserve)是指卵巢皮质区卵泡生长发育形成可受精卵母细胞的能力，包括卵巢内存留卵泡的数量和质量。据研究发现，生命早期免疫应激会导致成年大鼠卵巢中最大的卵泡内膜厚度增加，卵巢储备功能下降[3]，并且在2周龄时已经出现原始卵泡数量明显减少的现象[19]。p75NGFR作为交感神经分布的标志，其在卵巢功能的多方面起着调节作用，如卵泡发育，排卵和类固醇生成等，且进一步研究显示，早期免疫应激大鼠在成年期时，卵巢中p75NGFR表达上调，表明早期LPS暴露可能是通过影响卵巢交感神经活动最终使得卵巢储备功能下降[3]。另外，生命早期免疫应激可导致急性期前炎性细胞因子(如TNF-α，IL-6，IL-1β)聚集，它们影响促性腺激素非依赖性阶段时期的卵泡发育[28]，这可能是原始卵泡池形成紊乱以致后期卵巢储备下降的过渡阶段[3]。除此之外，LPS也可通过Toll样受体4(Toll-like receptors 4，TLR4)作用于卵巢，TLR4主要表达于卵巢上皮细胞、颗粒细胞核、卵巢巨噬细胞，它们在排卵过程中起着重要的调节作用[29]。通过体外实验发现，LPS可致使卵巢颗粒细胞通过TLR4产生一系列磷酸化反应，如p38 和 ERK1/2 及 NF-κB，最终导致 IL-6、IL-1β、IL-8、IL-10 和TNF-α的表达[30-31]。最近有研究发现，新生幼鼠在生命早期LPS暴露后2天，卵巢的炎症基因表达显著上调，尤其是TLR4。同样，动物体内实验发现，LPS暴露会使得卵泡闭锁，最终导致卵泡发育受损，如牛[32]和啮齿类动物[33]。此类数据都表明生命早期的外周LPS暴露所致免疫应激导致卵巢原始卵泡储备减少，其可能机制是TLR4通路的激活，最终产生一系列炎症反应。

五、生命早期免疫应激对交配行为及子代的影响

交配行为，是一种在生物界普遍存在的现象，是生物体为了延续后代而发生的精子与卵结合的过程。生命早期免疫应激不仅影响卵巢储备功能，还会导致交配过程障碍等。通过生命早期第3、5天的LPS暴露实验发现免疫应激对雌雄大鼠的交配行为都存在一定的危害，但雌性尤为明显。其在交配过程中，交配拒绝行为(如踢)明显增加，接受能力显著下降，出现焦虑样表现，最终使得交配成功率下降，这些对生育率都有潜在的影响[16]。此外，早期免疫应激大鼠对子代的母爱关怀减少[34]，这对子代的生殖功能的发展也有着显著的影响。Sominsky等[19]对早期免疫应激大鼠的子代观察发现，其生育率虽未受明显影响，但子代的死亡率和发病率明显升高，且伴随着皮质醇激素上升、青春期启动延迟的现象。

六、生命早期免疫应激与大脑边缘系统的研究及展望

杏仁核是大脑边缘系统的组成部分，已有许多研究指出，尤其是杏仁核中的中央核(central nucleus，CeA)和内侧杏仁核(MeA)在应激和生殖中有着重要调节作用[35]。CeA对于系统性的应激原有着高反应性。杏仁核亚核可调节排卵、卵巢周期、垂体LH和FSH分泌以及交配行为等[36]。CeA中的CRF过表达可使大鼠发情周期紊乱和GnRH表达下调[37]。并且生命早期LPS暴露的雌性大鼠CeA中的CRF表达上调[36]。MeA也是HPG轴和HPA轴的主要调节器，并且CeA和MeA之间有着广泛的交互作用。MeA广泛投射至mPOA，其和kisspeptin系统之间有着潜在的解剖基础，但具体作用机制尚不明确，需进一步的研究。

发育起源的疾病和健康愈来愈引起当今科学界和医学界的重视。生命早期暴露于LPS对青春期发育、卵巢周期及排卵及GnRH、LH、FSH分泌都有深远的影响，而其中，生命早期的免疫应激可能通过CRF及其受体调节，引起短期和长远的影响；其可能通过一系列炎症因子作用干扰卵巢原始卵泡储备；也可能是目前新的研究所提示的杏仁核亚核在免疫应激反应中作用机理等。另外，目前Kisspeptin/GPR54系统作为调控生殖功能的重要组成部分，其在中枢水平的研究颇多，但在外周性腺水平上的研究目前还较少，这为我们进一步阐明新生儿时期的免疫应激对生殖功能长远影响的病理生理机制提供新的方向，为重视和及时合理预防及处理生命早期时期的一些不良因素提供依据，为临床预防和治疗感染导致的生殖功能失调提供新的科学依据和治疗靶点，为预防和治疗发育起源的疾病提供新的策略。

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[编辑：辛玲]

DOI：搭建信息资源的桥梁

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(本刊编辑部)

Effect of neonatal immune challenge on reproductive endocrine function

WANGBin-qiao，CHENYuan-yuan，LANXiao-xiao，WUXue-qing*

DepartmentofGynecology，theFirstAffiliatedHospitalofWenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325000

There is a trend for ever-growing increase of infertility and sub-fertility in the healthy people with reproductive age，particularly apparent for the female.The effect of immune stress on reproductive function and its mechanism has become a research hotspot.It has a significant impact on puberty onset and secretion of reproductive hormones.In addition，immune stress can lead to decrease ovarian reserve function，as well as mating behavior changes.In recent years，domestic and foreign researchers have established immune stress model.This paper reviews the advances in research on reproductive function and its mechanism，and explores the new strategies for prevention and intervention of the influence of immune stress on reproductive function.

Immune stress； Ovarian reserve； Puberty onset； Hormones

10.3969/j.issn.1004-3845.2017.07.021

2016-10-18；

2016-11-16

浙江省自然科学基金[LY17H040009]；浙江省科技厅项目公益项目[2016C37132]；温州市科技局[Y20140743]

王斌俏，女，浙江台州人，硕士研究生，生殖内分泌专业.(*

，Email：wuxueqing@37@hotmail.com)