排卵障碍发病机制及治疗的研究进展*

闫 阳,方兰兰,孙莹璞

(郑州大学第一附属医院生殖医学中心河南省生殖与遗传重点实验室,郑州 450052)

排卵障碍包括稀发排卵和无排卵,占不孕症患者病因的25%,其主要临床表现为闭经、月经周期紊乱或不孕症,次要临床表现为体重增加、多毛或乳房痛感的缺失。排卵障碍病因复杂,准确定位及评估排卵障碍发病机制是有效治疗的关键。周期性排卵依赖于下丘脑-垂体-卵巢(hypothalamic-pituitary-ovarian,HPO)轴的反馈和调节,卵泡发育或排卵发生任一环节异常均可导致排卵障碍。因此,排卵障碍病因可归纳为下丘脑-垂体功能异常、卵巢功能异常及反馈调节机制异常[1]。本文重点综述排卵障碍的世界卫生组织(World Health Organization,WHO)分型、发病机制和治疗进展,以期为排卵障碍疾病的深入研究和早期防治提供重要科学依据。

WHO基于外周血清促性腺激素和雌激素水平,将排卵障碍分为3型:(1)Ⅰ型:下丘脑垂体功能衰竭(hypothalamic pituitary failure),主要表现为内源性雌激素、卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)、黄体生成素(luteinizing hormone,LH)水平低落,约占10%;(2)Ⅱ型:下丘脑垂体功能障碍(hypothalamic pituitary dysfunction),主要表现为内源性FSH、LH水平失调,约占80% ～90%;(3)Ⅲ型:卵巢功能减退(ovarian failure),主要表现为FSH、LH水平升高,雌激素水平低落,约占5%。

1 WHOⅠ型排卵障碍:下丘脑垂体功能衰竭

1.1 功能性下丘脑性闭经(functional hypothalamic amenorrhea,FHA) FHA为继发性下丘脑闭经,诱发因素为应激(代谢性、生理性、心理性)、因节食而导致的体重快速下降及过度运动[2]。应激因子触发而引起HPO轴被抑制,进而导致促性腺激素释放激素(gonadotrophin releasing hormone,Gn-RH)缺乏引起闭经。从目前研究来看,有3种假说可解释GnRH脉冲式分泌释放不足的机制。

1.1.1 瘦素减少学说 瘦素是由肥胖基因编码且主要由脂肪细胞分泌的一种细胞因子,循环中的瘦素量主要反映脂肪中能量储备的急剧改变。各种原因造成的能量失衡可导致瘦素水平迅速下降,引发一系列神经内分泌反应作为自我保护,包括降低生殖激素水平。最新研究表明,FHA患者瘦素水平低于正常月经妇女[3],提示瘦素水平降低可导致月经异常,进而增加FHA患病风险。Chou等[4]对FHA患者和正常对照组给予人工合成瘦素治疗36周,发现其可纠正FHA患者的瘦素不足,使月经周期恢复,孕酮、雌二醇、游离三碘甲状腺原氨酸水平升高,皮质醇水平降低,骨钙素含量升高等。这提示体内瘦素水平降低导致了FHA患者的生殖系统、神经内分泌及骨骼异常。

1.1.2 Kisspeptin学说 Kisspeptin是由KISS-1基因编码的多肽类激素,主要由下丘脑的弓状核和视前区分泌,在调节GnRH分泌中起着至关重要的作用[5]。Dhillo等[6]对正常月经周期女性推注不同浓度的kisspeptin-54,发现在整个月经周期中,随着kisspeptin-54浓度升高,血LH水平也随之升高,并且在排卵前期最明显。研究表明,外源性kisspeptin可诱导下丘脑表达G蛋白偶联受体-54(G protein-coupled receptor 54,GPR54)的神经元分泌GnRH,从而有效地刺激HPO轴作用,促进促性腺激素的释放[7]。

1.1.3 基因决定假说 各种应激因子所引起HPO轴的抑制作用在个体中有不同的敏感性,这种敏感性的差异可能反映了FHA的基因易感性。Caronia等[8]通过对55例FHA女性患者性腺机能减退有关的突变基因编码序列进行分析,发现有7例被确定有6个杂合突变:2个是成纤维细胞生长因子受体 1(fibroblast growth factor receptor-1,FGFR1)基因(G260E和R756H),2个是prokineticin receptor 2(PROKR2)基因(R85H和L173R),1个是GnRH受体(GnRHR)基因(R262Q),1个是Kallmann syndrome 1(KAL1)基因(V37L),而月经正常的422例对照组中未发现这些基因变异。这个结果在一定程度上解释了不同女性对于下丘脑-垂体-性腺轴抑制的敏感性不同。

1.2 低促性腺素性功能减退症(idiopathic hypogonadotrophic hypogonadism,IHH) IHH是因先天性下丘脑GnRH神经元功能受损,导致GnRH合成、分泌或功能障碍,并进一步导致垂体分泌促性腺激素减少,引起性腺功能不足的疾病。约50%IHH患者存在嗅觉异常,称为卡尔曼氏综合征(Kallmann syndrome,KS)[9]。但近期研究显示,10%IHH患者在脉冲式GnRH泵入后并无FSH和LH明显升高(垂体功能缺陷),有的患者FSH和LH不能促进睾丸产生睾酮和精子(睾丸功能缺陷)。这些证据提示,IHH患者可能同时存在下丘脑-垂体-睾丸等多个层面的损伤。

IHH目前认为是一种遗传异质性疾病,因单个或多基因突变致病[10]。已发现30多个IHH致病相关基因,这些基因参与调控GnRH神经元多种生物学功能,如ANOS1(KAL1)、DAX1(NROB1)、RNF216、FGFR1、FGF8、PROK2、PROKR2、CHD7、WDR11、NSMF(NELF)、SOX10 等[11-12],但已知基因仅约占IHH病例的50%[13]。

最新研究证实,下丘脑GnRH神经元大多起源于嗅基板,解释了IHH患者可能存在嗅觉异常。由于先天性下丘脑GnRH神经核团、嗅叶和嗅神经发育不全,导致GnRH不能到达垂体,故不能产生FSH、LH,而发生原发性闭经。KS发病率男性高于女性[14],遗传方式有常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传和X连锁遗传。最新一项研究发现,在同一例患者中可同时检测到2个或2个以上KS相关基因突变[15],提示可能存在寡基因遗传方式。

1.3 席汉氏综合征(Sheehan's syndrome) 席汉氏综合征是因促性腺激素分泌不足导致无排卵。主要原因是产后大出血、休克造成垂体前叶急性坏死而丧失正常功能。主要表现为促肾上腺激素、促甲状腺激素及促性腺激素过低[16]。临床症状严重程度与垂体坏死程度有关,一般认为当垂体坏死面积达50%时,临床上可出现症状,坏死达75%以上则症状明显,坏死超过95%则症状严重。

2 WHOⅡ型排卵障碍:下丘脑垂体功能障碍

2.1 多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS) PCOS是最常见的内分泌及代谢性疾病之一,影响6% ～21%的育龄期女性,我国PCOS发病率为2.2% ～6.46%[17]。PCOS可能机制包括以下多种因素。

2.1.1 遗传因素 单核苷酸多态性的检测已发现100多个PCOS易感基因,主要包括类固醇合成基因、胰岛素基因、促性腺激素相关基因、甾体激素生物合成与代谢相关基因、转化生长因子-β通路相关基因、炎症相关基因等[18-19]。国外最新一项全基因组研究进一步证实了18个重要基因位点与PCOS发病的密切关系,涉及了 LHCGR、FSHR、THADA、ERBB4、RAD50、GATA4、DENND1A、C9orf3、FSHB、YAP1、RAB5B/SUOX、HMGA2、KRR1、TOX3、INSR 及 SUMO1P1 基因[20]。

2.1.2 环境因素 胎儿于宫内暴露于高雄激素环境下,成年后会表现出PCOS的特点,而出生后暴露于环境内分泌干扰物如双酚A、二噁英等,是PCOS发生的高危因素。这些环境内分泌干扰物的致生殖毒性可影响下丘脑垂体性腺轴的平衡,引起体内代谢激素水平失衡,并出现胰岛素抵抗。现有研究认为,PCOS患者胰岛素抵抗可发生在骨骼肌细胞、脂肪细胞和成纤维细胞,同时PCOS患者卵巢胰岛素信号通路受损,存在卵巢局部胰岛素抵抗,进而导致卵泡发育异常、排卵障碍与高雄激素血症。

研究表明,磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3-kinase,PI3K)途径主要与胰岛素对葡萄糖代谢的调控有关,任何环节受损均可导致胰岛素抵抗[21]。胰岛素受体基因突变,尤其是编码胰岛素受体酪氨酸激酶区突变时,会导致受体前不能裂解为成熟的α、β亚基,因而不能形成功能健全的胰岛素受体。突变发生在β亚基酪氨酸激酶的异常,通常比在α亚基所引起的胰岛素抵抗更强烈。现有研究认为,该基因突变造成胰岛素受体丝氨酸磷酸化作用增加、酪氨酸激酶活性减弱,这可能是PCOS患者胰岛素作用受体后信号转导障碍的重要机制之一。

2.1.3 慢性炎症因素 PCOS患者外周血中慢性炎症细胞因子,如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、C反应蛋白(C reactive protein)、白介素(Interlukin)等有不同程度的升高,卵巢组织中可见巨噬细胞和淋巴细胞浸润。各类炎症因子在导致卵巢无排卵过程中的作用,仍需进一步研究。

2.1.4 社会心理因素 长期焦虑、抑郁、悲伤、紧张等会增加肥胖、不良生活习惯(如酗酒、抽烟)的发生,加重肥胖问题,扰乱内分泌系统并加重内分泌失调、炎症反应等,导致恶性循环。

2.2 高泌乳素闭经(Hyper-prolactinemia) 高泌乳素血症导致生殖功能障碍的机制可能有两种:(1)中枢作用,即过高的催乳素(Prolactin,PRL)通过短路反馈影晌下丘脑多巴胺神经元分泌率,激活α内啡肽神经元活性,从而抑制GnRH的合成与释放,使促性腺激素脉冲分泌减弱,雌激素正反馈作用消失,引起无排卵或黄体期缩短、黄体功能不足。(2)末梢作用,即过高的PRL作用于卵巢局部PRL受体,减弱或阻断卵巢对促性腺激素的反应,抑制卵泡发育与成熟,不能形成排卵前雌激素高峰及LH峰,并抑制FSH诱导的雌激素生成、LH诱导的孕酮生成[22]。

3 WHOⅢ型排卵障碍:卵巢功能减退

3.1 早发型卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency,POI) POI指在妇女40岁之前出现绝经,并呈低雌激素和高促性腺激素血症状态,患病率约为1% ～3%。Bidet等[23]研究表明,约10% ～20%的POI患者有自发排卵甚至妊娠的可能。POI发病机制可总结为以下3方面。

3.1.1 遗传因素 POI存在较强的遗传异质性,染色体异常和单个基因缺陷均可导致[24]。POI患者染色体数目及结构异常主要发生在X染色体。通过对基因单核苷酸多态性分析、家系研究以及进一步的功能性研究显示[25],X染色体上的骨形成蛋白15(bone morphogenetic protein 15,BMP15)、家族性智力低下1(fragile X mental retardation 1,FMR1)、家族性智力低下2(fragile X mental retardation 2,FMR2)和常染色体上的生长分化因子-9(growth differentiation factor-9,GDF-9)、卵泡刺激素受体(follicle stimulating hormone receptor,FSHR)、抑制素(Inhibin,INH)、雌激素受体等基因可能与卵巢早衰的发生有关。

3.1.2 细胞自噬与细胞凋亡 在卵泡发育过程中,自噬和凋亡相互联系、相互制约、相互促进,共同维持着卵巢的正常功能。细胞自噬与细胞凋亡之间存在着许多分子联系,凋亡相关蛋白Bcl-2、Caspase与自噬相关蛋白Beclin-1互相作用,可以引起卵巢发育异常;凋亡蛋白Bim、Fas与自噬相关信号通路PTEN-PI3K及下游转录因子FoxO蛋白互相作用,可导致卵巢卵泡激活异常[26];激素异常通过TGF-β/Smad3通路介导凋亡和自噬相关蛋白异常[27],导致卵泡闭锁,从而导致卵巢早衰。

3.1.3 信号通路异常

3.1.3.1 PI3K-Akt/mTOR通路 PI3K-Akt/mTOR信号通路参与颗粒细胞与卵母细胞间相互作用,与卵巢早衰的发生关系密切。FSH由垂体前叶合成和分泌,可与卵巢颗粒细胞膜上的特异性受体结合激活上游的蛋白激酶A(Protein kinase A,PKA)通路继而激活下游的PI3K/Akt通路和MAPK通路,诱导芳香化酶表达,调节雌激素和孕激素的分泌,促使卵巢颗粒细胞成熟。在实验中,如果终止PI3K信号,可导致原始卵泡过早发育,并过快凋亡,从而导致卵巢早衰发生。Akt受上游PI3K调控,通过磷酸化雷帕霉素的哺乳动物靶标(mTOR)的Ser-448位点而激活mTOR,进而调节其下游可调节卵泡发育的S6K1和4E-BP1分子。卵母细胞或颗粒细胞中mTOR的异常表达均可破坏卵泡的周期性募集,导致原始卵泡池过早耗竭,对女性的生育力造成不可逆的损伤[28]。

3.1.3.2 Wnt/β-catenin信号通路 一方面,Wnt信号通路对卵巢中类固醇生成过程起调控作用[29]。另一方面,Wnt信号通路在卵泡发育、排卵及黄体生成过程中起至关重要作用。Gustin等[30]研究发现,阻断Wnt信号可减少支持细胞的增殖,而稳定β-catenin信号则会促进增殖,表明颗粒细胞的更新依赖于支持细胞群体中的Wnt/β-catenin信号传导。

3.2 卵巢不敏感综合征(insensitive ovarian syndrome) 卵巢不敏感综合征,又称卵巢抵抗综合征(resistant ovary syndrome,ROS)或Savage综合征,指原发性闭经或年龄＜30岁的继发性闭经,内源性促性腺激素水平升高,雌激素水平偏低,卵巢内有正常卵泡存在,但对大剂量外源性促性腺激素刺激呈低反应,约占高促性腺激素闭经患者11%～20%。卵巢不敏感综合征是多种原因导致的卵巢对促性腺激素的敏感性降低,发生机制复杂且尚未阐明,其可能机制为基因突变或缺陷(主要包括FSH受体基因、颗粒细胞及卵母细胞来源基因)、卵泡细胞膜促性腺激素信号转导异常、卵巢局部调节因子异常、免疫功能异常等[31-34]。

4 排卵障碍的治疗

4.1 行为干预治疗 生活方式的调整和行为干预可改善女性生殖功能。对于肥胖型排卵障碍的患者,特别是PCOS患者,通过生活方式的调整,患者体质量指数下降,胰岛素敏感性增加,高胰岛素血症等生殖内分泌紊乱得以有效改善,一方面可恢复其自发排卵,另一方面可增加促排卵药物的敏感性,提高排卵率及妊娠率[35]。其他有益女性生殖健康的行为包括远离环境中的有害化学物质,如食用添加剂、残留农药,减少汞、苯的暴露,戒烟戒酒,减少被动吸烟。

4.2 心理支持治疗 排卵障碍性不孕症患者呈现出独特的心理学特征和问题,同时这些心理学问题又加重了生殖内分泌功能失调,导致女性不孕的恶性循环[36]。研究表明,有效的心理干预可缓解排卵障碍性不孕症患者的负性心理,进而提高妊娠率,降低治疗中断率[37]。对排卵障碍性不孕症患者的心理治疗包括运用合理情绪疗法(rational-emotive therapy)、团体咨询,以帮助患者建立正确的认知,完善患者社会支持系统,对患者进行应对指导,调节患者不良个性特征及负性心理状态等。现有研究一致认为,加强对支持的利用,提高个人的主观支持,有益于不孕症患者缓解压力,提高自信[38-39]。

4.3 激素替代治疗(hormone replacement therapy,HRT) 对于排卵障碍性不孕症患者,可通过雌激素对下丘脑-垂体的负反馈调节降低FSH水平,从而提高FSH受体敏感性,提高妊娠率。在青春期,使用外源性激素补充治疗,可促进生长发育、第二性征发育和性器官成熟。在青春期后及围绝经期,使用外源性雌孕激素补充治疗,可维持月经周期、保护子宫内膜、改善围绝经期症状、预防骨质疏松和心血管系统疾病。

4.4 促排卵治疗 对于有生育要求的排卵障碍患者,可进行促排卵治疗,首选克罗米芬和促性腺激素。一线治疗药物为克罗米芬,但仅适用于WHOⅡ型排卵障碍,且治疗中可能出现高排卵率、低妊娠率。10% ～30%患者有克罗米芬抵抗,即经6个周期治疗后仍无排卵。国内定义为克罗米芬150mg/d,5天后仍无排卵。研究表明,克罗米芬治疗中有排卵周期的妊娠率为20% ～25%,流产率为20%,略高于自然妊娠的流产率(12% ～15%)。

促性腺激素制剂主要应用于WHOⅠ型及Ⅱ型排卵障碍者。在自发月经或用性激素撤退性出血的第3～5天开始用药,初始HMG/FSH剂量为75U/d,每5～7d增加1/2剂量直至卵巢有反应,同时监测血雌激素水平。当优势卵泡直径达15～18mm时,给予HCG 5000～10000U诱发排卵,1次注射或分2天注射,常于应用HCG后36～48h排卵。缺点在于该制剂价格昂贵,且存在OHSS及多胎风险。

4.5 辅助药物治疗 对于POI患者,辅助药物在治疗原发病或伴随疾病中发挥重要作用。对自身免疫抗体阳性者,应给予泼尼松个体化治疗。抗心磷脂抗体阳性者,可通过血浆置换清除血中抗体,可能有助于治疗卵巢早衰。伴随甲状腺、肾上腺疾病时,应调整甲状腺和肾上腺功能;伴随系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎时,应重视免疫治疗;伴随胰岛素依赖性糖尿病时,应给予二甲双胍或噻唑烷二酮类药物以降低血糖,并增强外周组织胰岛素受体的活性。二甲双胍可显著降低卵巢过度刺激综合征的风险,增加临床妊娠率,而对活产率无影响。

其他常用于排卵障碍辅助治疗的药物如他汀类,可有效降低雄激素水平、体质量指数、C反应蛋白、三酰甘油和低密度脂蛋白。中医治疗如药膳、针灸也可用于辅助治疗。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂、选择性5-羟色胺和去甲肾上腺素双重再摄取抑制剂、可乐定等,对缓解绝经相关症状有一定的效果。治疗骨质疏松时,常用药物有双磷酸盐类,如阿伦膦酸钠、依替膦酸二钠、利塞膦酸钠。

4.6 人工辅助助孕治疗

4.6.1 体外受精-胚胎移植(in vitro fertilization-embryo transfer,IVF-ET) IVF-ET现用于原因不明不孕、男方因素、子宫内膜异位症、免疫性不育、宫颈因素及因其他原因不育且经长期治疗无效者,如PCOS、POI等。

4.6.2 赠卵IVF-ET POI、ROS或由于明确遗传因素导致排卵障碍的患者可考虑。

4.6.3 未成熟卵体外培养(in vitro maturation,IVM) PCO/PCOS、女性癌症、ROS患者可考虑IVM。在常规卵巢刺激后,未成熟生发泡期(GV)卵母细胞比例高于预期时,IVM不仅可获得更多的可用胚胎,而且降低治疗费用[40]。目前关于PCOS妇女IVM周期和IVF的有效性和安全性的随机对照试验只有两项[41-42],结果提示PCOS妇女中IVM临床妊娠率高于IVF,但纳入研究的患者卵巢过度刺激综合征(ovarian hyperstimulation syndrome,OHSS)发生率均为零,有待高质量的证据进一步验证。

4.6.4 体外激活技术(in vitro activation,IVA) IVA即在体外短期激活原始卵泡,再将激活后的卵巢移植回体内,结合促排卵和IVF-ET实现妊娠的技术。ROS或POI患者可考虑该技术。

研究证实[43],卵巢组织体外培养无需分离卵泡,避免了使用酶解或机械分离造成的卵泡损伤、卵泡发育潜能下降等,而且可维系卵母细胞及其支持细胞间联系,提供了支持卵泡生长、发育和成熟的内环境,可认为是卵泡培养的最佳方式。吴霜等[44]证实,卵巢组织体外培养及激活过程并未造成卵巢组织异常DNA甲基化水平改变,从表观遗传学角度初步证实了IVA技术的安全性。

冻融后卵巢组织自体移植后,超过95%患者可恢复卵巢的生殖内分泌功能[45],改善患者生活质量,对年轻妇科恶性肿瘤及卵巢早衰患者具有重要意义。卵巢组织自体移植因不受免疫排斥影响,操作相对简单,并发症少,移植效果优于异体移植[46]。与异位移植相比,原位移植优势在于移植后患者有自然妊娠的可能。

5 展 望

综上所述,排卵障碍是女性不孕的重要原因之一,下丘脑-垂体-卵巢轴任一环节异常均可致排卵障碍。同时免疫和内分泌等疾病所导致的病理生理紊乱也对生殖功能有重要影响。目前排卵障碍的发病机制尚未完全明确,治疗方案依据年龄、生育需求等个体化差异大。未来有待进一步挖掘和探索新的预测指标,为排卵障碍的早期预防和规范诊治提供新思路。