卵巢纤维化相关疾病与影响因子研究进展

胡周，南亚楠，刘佳，颜倩，赵丕文

(北京中医药大学生命科学学院，北京 100102)

纤维化可发生于多种组织器官，如肺、肝脏、肾脏、卵巢等。不同组织纤维化病因各不相同，但会共同表现出细胞外基质(extracellular matrix，ECM)过度沉积、胶原纤维增加和组织器官功能丧失等病理现象[1-2]。卵巢具有生殖和内分泌功能，当卵巢发生病变引起卵巢生理结构受损改变，如果没有采取及时有效的治疗方法，会发展、加剧而产生器质性疾病并导致器官功能下降甚至衰竭，使其丧失周期性排卵和内分泌功能。引起卵巢纤维化的疾病种类多样，涉及病理机制复杂，主要是在各种因子作用下导致成纤维细胞长时间过度增殖，ECM缓慢沉积。卵巢纤维化是一种慢性渐进性卵巢疾病，严重威胁了女性生殖健康和生活质量。

一、卵巢纤维化相关因子

卵巢局部微环境的多种细胞因子，如结缔组织生长因子(CTGF)、转化生长因子β(TGF-β)、血管紧张素(angiotensin，Ang)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)等参与了纤维化过程的发生发展。正常情况下，促纤维化因子与抗纤维化因子、ECM的合成与分解相互平衡，有利于卵巢组织损伤的修复。若纤维化进程持续发展则会破坏卵巢组织结构，进而影响卵巢的生理功能，所以深入了解纤维化相关因子在卵巢中分布及表达情况尤为重要。

1.结缔组织生长因子(CTGF)：CTGF最早于人脐静脉内皮细胞条件培养基中发现，由349个氨基酸组成，分子量为34～38 KD，富含半胱氨酸，属于即刻早期基因家族成员之一，该家族成员在氨基酸序列上具有高度同源性，广泛分布于人类多种组织器官中。

CTGF与TGF-β在生物学功能上密切相关，CTGF主要介导TGF-β的促纤维化作用，是TGF-β和孕酮信号传导级联的下游介质，具有趋化细胞、促进有丝分裂、增强细胞黏附分子表达、促进特定细胞胶原蛋白合成等多种生物学活性。Harlow等[3]发现CTGF mRNA在大鼠的窦前卵泡和窦卵泡、母鸡的卵泡颗粒细胞和卵泡膜细胞中表达。正常生理条件下，卵巢颗粒细胞和成纤维细胞通过自分泌或旁分泌CTGF到卵巢中，促进卵泡发育增殖，重塑颗粒细胞周围细胞外基质、调节窦前卵泡和窦卵泡的形成，增强细胞粘附分子的表达，这对正常卵泡发育和排卵是必需的[4]。CTGF四个结构域在不同的微环境下、对不同细胞组织发挥不同的生物学作用，通过多种信号传导途径调节炎症介质、诱导组织器官纤维进程[5]。Smad2、Smad3和ERK1/2介导的信号通路参与了TGF-β1诱导的人颗粒细胞CTGF表达的上调[4]。CTGF作为TGF-β1的下游反应元件，TGF-β1过度表达会上调CTGF水平，CTGF通过旁分泌机制可进一步作用于间充质成纤维细胞，刺激ECM的产生；同时CTGF又是TGF-βSMAD信号通路的重要细胞因子，两者相互影响，进一步促进了胶原蛋白的生成，加速了纤维化的进程。

2.转化生长因子：TGF-β是生长和分化因子TGF-β家族的原型，由哺乳动物中的33个基因编码，并包含同二聚体和异二聚体。TGF-β通过与细胞膜上特异性受体结合发挥生物学作用，其受体分布广泛，在不同微环境下介导不同的信号途径，在胞外基质的合成、间质转化、免疫、炎症等过程中发挥重要作用。研究发现，在各种组织器官纤维化过程中，TGF-β是迄今为止发现的最强的ECM沉积促进剂之一，与肾、肝、卵巢、心脏和口腔粘膜等器官纤维化疾病关系密切。

卵泡闭锁是女性卵巢卵泡生理性退化过程，颗粒细胞凋亡是其主要特征，卵泡刺激素(FSH)和TGF-β超家族在卵巢闭锁过程中具有重要的调节功能[6]。在经典TGF-β信号通路中，TGF-βRⅡ自身磷酸化激活后与TGF-βRⅠ相互作用并激活TGF-βRⅠ，而TGF-βRⅠ可以进一步识别激活下游的Smad2和Smad3，并将Smad2和Smad3募集到Ⅰ型受体上，磷酸化的Smad2和Smad3与Smad4形成三聚体作用于细胞核，调控与ECM蛋白表达相关的靶基因，而TGF-β/Smad3信号传导失调和持续激活在纤维化组织表型的起始和发展中起重要作用。TGF-β同时还参与调节其他信号通路如胞外信号调节激酶通路、p38丝裂原活化蛋白激酶通路、PI3K通路等。阻断TGF-β1信号通路可以抑制TGF-β1参与的组织器官纤维化进程，针对TGF-β1的特异性抑制剂有望成为纤维化的有效治疗方法，如双酚类药物可以调节上皮细胞间质转化(EMT)相关基因以及TGF-β信号通路相关基因来抑制EMT过程[7]；成纤维细胞生长因子21可以通过激活Akt/MDM2/p53信号通路，负调节TGF-β/Smad2/Smad3介导的EMT过程预防纤维化[8]。

3.血管紧张素(Ang)：近年来在各种纤维化疾病中肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)越来越受到关注。肾素是催化血管紧张素原N端水解血管紧张素I的限速酶，调节RAS的启动；Ang具有极强的收缩血管和刺激肾上腺皮质分泌醛固酮等作用。在正常情况下，血管紧张素原被肾素催化为Ang I后，经血管紧张素转化酶裂解为AngⅡ。AngⅡ不仅具有调节机体水电解质的平衡、升高血压，维持人体内环境稳定等作用，还可以促进细胞增生、收缩和分裂，同时上调TGF-β1的表达，发挥促进ECM沉积作用[9]。

在女性妊娠过程中卵巢内分泌会影响RAS组分的变化，高水平的AngⅡ在维持循环血容量、子宫胎盘血流量和血压中起关键作用。局部组织RAS中AngⅡ和AngⅡ-(1-7)通过与不同的受体结合而起拮抗作用，其血管紧张素受体1型(AT1R)和2型(AT2R)或Mas受体对血管生成以及肿瘤细胞增殖进行调节，并介导RAS对卵巢组织生理和病理的调节作用[10]。当RAS在成纤维细胞内分泌表达增强会正向调节TGF-β、纤溶酶原激活物抑制因子1的转录表达，导致炎症反应的发生，使胶原合成与降解过程平衡打破，造成组织器官纤维化或硬化的发生[11]。针对RAS中AngⅡ诱导组织器官纤维化的特性[12-13]，通过抑制AngⅡ介导的NF-κB等因子表达和细胞外基质蛋白的产生，可以有效减轻组织器官的纤维化状况。

4.基质金属蛋白酶(MMPs)及其抑制因子(TIMPs)：MMP主要作用于ECM的降解过程，现已知的MMPs有至少14种，它们具有相似的基因结构，但对基质作用具有特异性。MMPs以酶原形式分泌，在蛋白分解酶等激活因子的作用下活化，MMPs在卵巢成熟和胚胎发育等过程中发挥着不可替代的作用。女性卵巢在每个月经周期中都会发生大量的组织重塑，组织重塑是卵泡生长和扩张、卵泡壁破裂和排卵后卵泡转化为黄体的必要条件，也是黄体退化期间黄体的结构溶解所必需的。在生殖周期的不同阶段，MMPs与其特异性抑制剂TIMPs的表达水平会随之变化[14]。MMPs的多样性也导致不同MMP参与了卵巢不同信号调节过程，如成熟卵泡和黄体产生的MMP2促进哺乳动物排卵[15]；在重度子宫内膜异位症患者中，MMP-7的活性和表达明显升高，诱导了宫颈上皮细胞的EMT[16]；MMPs在调节卵巢周期活动时也会受到金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)的调控，TIMP含量增加会导致ECM积聚或纤维化，而TIMP的表达下降会导致基质蛋白水解增强。组织器官中MMPs和TIMPs维持平衡，共同作用调节ECM的合成与降解，与组织的修复、纤维化等密切相关。

二、伴有卵巢纤维化的疾病与其治疗进展

卵巢纤维化可作为主要病理表现出现在女性的多种疾病中，包括卵巢早衰(POF)、卵巢子宫内膜异位囊肿、多囊卵巢综合征(PCOS)、卵巢癌和化疗导致的卵巢损伤等。发生纤维化的卵巢中卵巢被膜变厚、间充质结缔组织增多、窦卵泡数量减少、纤维化相关因子表达增多。通过特异性抑制纤维化因子的表达，激活休眠的原始卵泡，恢复卵巢正常结构组织功能等，可有效改善卵巢纤维化状况。

1.POF致卵巢纤维化及其治疗方法：POF又被称为更年期提前或卵巢功能不全，指女性在35～40岁前就因某种原因引起的，以闭经、不育、促性腺激素水平升高和雌激素分泌不足等为主要特征的一种疾病。其定义应满足以下3个特征：(1)闭经4个月以上；(2)血清雌二醇水平低于73.2 pmol/L(20 pg/ml)；(3)血清FSH水平升高(相隔数周的至少两个样品中超过40 U/L)。POF产生的原因可能有染色体异常、软骨营养不良、特发性因素、卵巢破坏性因素和自身免疫异常等。在POF小鼠和大鼠动物模型中发现卵巢间质纤维化明显[17-18]；另有文献报道，用彩色多普勒超声检查可以检测出POF患者的卵巢纤维条索状改变、子宫体积和内膜声像变化等，可见卵巢早衰过程中卵巢间质部血管网生成减少，卵巢发生了明显的卵巢纤维化现象[19]。

根据卵巢的组织学变化特征，POF可分为两类：一类是卵泡衰竭，其特征是卵巢皮质中充满了纤维组织或卵巢基质，卵巢囊变厚，卵泡数量极少或者完全没有；另一类型是卵泡皮质中卵泡数量正常，但对促性腺激素敏感性低。到目前为止，还没有已知的理想疗法可以治疗POF。Kawamura等[20]发现可以通过体外激活的方式刺激残余的休眠卵泡进行受孕，其转基因小鼠研究表明，PI3K -AKT途径可以介导激活卵巢内休眠的原始卵泡，磷酸酶和张力蛋白同源抑制剂以及磷脂酰肌醇3激酶激活剂被证明可以激活体外培养物中休眠的原始卵泡，而卵巢碎片可以促进卵泡的生长；将两种方法结合使用，于体外用激活剂激活原始卵泡，加入卵巢碎片促进卵泡生长，然后进行卵巢组织自体移植可以使卵泡在POF患者卵巢内成功生长并且达成妊娠。在POF动物模型的对侧卵巢中可以明显观察到纤维化和许多无定形的卵泡，而人羊膜上皮细胞(hAECs)具有替代缺陷细胞，恢复损伤组织器官功能的潜力，hAEC以旁分泌的形式产生多种细胞因子参与了包括凋亡、细胞周期、免疫反应等多种生物学过程[21]。通过移植hAEC可以抑制卵巢颗粒细胞凋亡，激活TGF-β/Smad信号通路，促进受损卵巢中的血管生成和功能的恢复，改善了卵巢纤维化症状。

2.人工流产致卵巢纤维化及其改善方法：人工流产指妊娠3个月内人工终止妊娠，可分为手术流产和药物流产两种方法，是避孕失败的补救措施，同时也应用于因疾病不宜继续妊娠和预防先天性或遗传性疾病等。在合法且规范的环境条件下人工流产是安全的，但据估计全球每年5 570万例流产中，几乎有一半是在未经适当培训或使用非推荐方法的不安全流产[22]。不安全的人工流产常会导致月经过少、闭经等症状，究其原因，在多数发展中国家人工流产流产所需的技术培训和医疗器材普及不全面，不安全的人工流产会导致并发症，产妇死亡和费用增加，手术者操作不规范直接损伤了子宫内膜组织，致使宫腔、宫颈粘结。长期的子宫出血会加重宫腔感染，炎症反应加深，子宫内膜不正常剥脱、残留，纤维蛋白质渗出并过度沉积，扰乱了体内正常妊娠激素水平，导致卵巢储备功能降低，进一步发展为POF，并最终导致卵巢纤维化的形成。

对于人工流产所致的卵巢纤维化，可以首先从以下3个方面进行改善：(1)增强民众安全堕胎的意识和基础手段；(2)改善药物和手术流产方法；(3)保证人工流产程序的完整性和安全性，降低人工流产并发症，改善手术后患者的生活质量。同时，在缓解人工流产所引发的POF、卵巢形态结构与功能的改变方面，可以通过交联透明质酸钠凝胶处理来预防宫腔粘连[23]；移植hAEC抑制卵巢颗粒细胞凋亡，以改善卵巢纤维化症状，在一定程度上可以恢复卵巢形态结构与功能。

3.PCOS致卵巢纤维化及其治疗方法：PCOS是妇女常见的一种复杂的内分泌及代谢异常所致的疾病。在鹿特丹PCOS会议上定义，如女性出现以下三项中的两项即被诊断为多囊卵巢综合征：(1)高雄激素血症；(2)稀发排卵或不排卵；(3)阴道超声检测到12个以上直径2～9 mm的卵泡或卵泡体积大于10 ml[24]。PCOS的主要临床表现是肥胖、雄激素过多、高胰岛素血症和胰岛素抵抗。PCOS的发生发展与TGF-β和CTGF等生长因子密切相关。PCOS患者卵巢中TGF-β1 mRNA表达异常，卵泡液中TGF-β1水平升高[25]；在由脱氢表雄酮(DHEA)引起的PCOS动物模型中，模型组的血纤蛋白和胶原蛋白的含量明显更高，在滤泡基底膜滤泡和间质区域检测到高水平的纤维蛋白和胶原蛋白[26]，揭示了PCOS与卵巢纤维化之间的联系。

PCOS是常见的内分泌和生殖系统疾病，因其异质性很难判断其病因确切源头，很多证据表明PCOS是一种复杂的多基因疾病，受很强的表观遗传和环境因素影响。目前尚无针对PCOS的通用疗法，只能推测出PCOS的前提是雄激素分泌过多，遗传易感性也可能是原发性类固醇生成异常和触发因素的基础，应针对个体不同病因对症治疗。在缓解PCOS患者卵巢纤维化症状的研究方面，有文献表明PCOS妇女的TGF-β生物利用度异常增加，在维生素D(VD)缺陷的患者中更为明显，通过补充VD可以显著降低TGF-β的生物利用度[27]；DHEA诱导的PCOS大鼠模型通过TGF-β信号途径导致了卵巢过度纤维化，针对TGF-β的特异性抑制剂TGF-βRI(SB431542)可抑制TGF-β的下游信号分子并上调MMP2，从而阻止胶原蛋白的沉积；此外，TGF-βRI抑制剂(SB431542)可以抑制加速纤维化基因的转录并调节上皮间质转化相关介体，从而改善DHEA诱导的PCOS大鼠模型的卵巢过度纤维化[26]。

4.放化疗并发症致卵巢纤维化及改善方法：女性恶性肿瘤患者在接受放化疗时，卵巢结构功能都会受到影响，临床常出现月经紊乱、闭经等围绝经期症状，严重时会导致不孕不育。放疗时，放射线在杀伤肿瘤细胞的同时也会对正常细胞造成严重影响，射线作用到细胞核会影响DNA的合成，细胞增殖将受到永久性阻滞或激发细胞程序性死亡即细胞凋亡。射线还会诱发卵泡细胞周围的颗粒细胞死亡，阻断了卵细胞的营养供应，使卵细胞不能继续发育甚至死亡，造成卵巢不可逆损害，且卵巢损害与放射治疗剂量呈依赖关系[28]。化疗药物也可引起卵巢组织细胞凋亡，卵泡内的特定受体在接受化疗药物的作用后可激活下游的细胞凋亡通路，诱发卵泡细胞发生凋亡，如细胞周期特异性药物甲氨蝶呤和氟尿嘧啶的副作用。非细胞周期药物如烷化剂环磷酰胺等通过对卵泡的破坏和卵巢组织纤维化的促进作用影响卵泡的正常发育和成熟。放化疗并发症在组织形态学方面的具体表现为：卵泡丧失、卵巢皮质萎缩和水肿，严重者卵泡染色质浓缩、核膜溶解、卵巢皮质增厚，最终造成卵巢间质纤维化和玻璃样变[29]。

卵巢癌治疗一般首选手术治疗，手术探查可进一步明确肿瘤类型及其累及范围，明确分期，为术后、化疗及放疗提供依据，而且术中尽可能切除肿瘤，为术后放化疗创造条件提高疗效。在使用放射疗法进行盆腔放疗前，进行子宫全切除术和卵巢位移术，同时对放射剂量限制可以更好地预防卵巢功能损伤，延缓卵巢结构的变化。放疗的辐射会明显诱导卵巢TGF-β蛋白上调，随后TGF-β磷酸化激活下游的MAPK、p38和JNK通路，造成卵巢纤维化，白杨素可以明显下调TGF-β/MAPK信号传导途径，进而降低卵巢损伤中炎症因子的表达，改善放疗引起的卵巢纤维化状况，恢复正常的卵巢组织结构[30]。

5.卵巢子宫内膜异位症囊肿致卵巢纤维化及其治疗方案：子宫内膜组织中的腺体和间质出现在子宫以外的部位时称为子宫内膜异位症(EMs)，是一种常见的炎症性疾病。研究发现大量的卵巢子宫内膜异位症的异位内膜来源于输卵管上皮[31]，且绝大多数异位内膜位于盆腔脏器和腹膜，并以卵巢、宫骶韧带最为常见。异位内膜首先侵犯卵巢浅表层，引起微小病灶，随后病变发展最终形成单个或多个囊肿，称之为卵巢子宫内膜异位症囊肿。月经逆行被认为是子宫内膜沉积的主要来源，同时也涉及遗传易感女性的生殖内分泌和代谢环境、免疫力、炎症反应以及上皮间质转化[32]。卵巢子宫内膜异位症的主要病理特征是卵巢的纤维化，导致纤维化的细胞类型主要包括血小板、巨噬细胞、异位子宫内膜细胞和感觉神经纤维[33]，这些细胞所分泌的胶原蛋白、TGF-β、结缔组织生长因子等纤维化相关指标上升，组织学表现为卵巢间质纤维结缔组织增多、卵巢包膜增厚[34]。

子宫内膜异位症会造成卵泡发育和排出障碍以及盆腔粘结，是不孕症的主要原因之一。异位内膜组织通过物理和炎症反应导致卵巢储备功能的持续减少，进而诱发活性氧的产生和组织纤维化；外科治疗在子宫内膜异位症切除过程中会造成卵巢组织的机械损伤，从而导致卵巢储备的恶化。现阶段提出了多学科角度、多步技术手段使卵巢储备功能损伤降低到最小程度的治疗方法[35]。关于卵巢子宫内膜异位症分子机制的研究发现，异位的子宫内膜组织中磷酸化NR4A1的水平明显高于正常的子宫内膜，但TGF-β1以AKT依赖性磷酸化方式降低NR4A1的活性，使NR4A1丧失了作为TGF-β1信号传导抑制剂的功能，因而NR4A1激动剂是治疗子宫内膜异位症的潜在方法[34]；与此类似，有研究发现子宫内膜异位症中CTGF和纤维化标志物的上调与miR-214的相互下调有关[36]，而通过外泌体中的microRNA-214传递降低子宫内膜基质和上皮细胞中胶原αI和CTGF的表达，可以有效改善子宫内膜异位症的纤维化症状。

三、展望

纤维化作为女性卵巢功能受损的指标，伴随着多种妇科疾病如PCOS、放化疗并发症、POF等而发生，严重影响女性的生殖功能和生活质量。卵母细胞和颗粒细胞将因卵巢纤维化而发生凋亡，颗粒细胞不能再发挥其正常功能，且卵巢纤维化后其结构功能很难再恢复。现有的研究对卵巢纤维化的产生机制缺乏系统性的共识，为明确卵巢纤维化的特异性治疗方案，开展对卵巢纤维化机制的深入研究对保护女性生殖健康具有深远意义。