卵巢衰老与生育力保存的现状与展望

孙翟，李文

上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院，上海200030

当前全球出生人口急剧下跌，我国2020年总生育率降至1.3[1]，创历年新低，低于国际公认的1.5 警戒线。2006—2017年女性平均初育年龄从24.3 岁推迟至27.3 岁[2]，如今三胎政策下部分再生育女性年龄接近40 岁。女性生育力受卵巢功能直接影响，育龄推迟往往伴随卵巢功能下降和衰退，导致女性生殖衰老、生育力降低乃至丧失。面对生育率下降的严峻形势和高龄女性生育挑战，探究卵巢衰老的影响因素、发生机制及有效的生育力保存策略，对于女性生殖健康及社会发展有着重要意义。

1 卵巢衰老概述

卵巢衰老（ovarian ageing）是卵巢功能逐渐衰退的过程, 受年龄、遗传、环境和医源性等多种因素影响，以卵泡数量减少和质量降低为特征，最终表现为绝经并影响全身多系统, 可导致生殖功能丧失及相关疾病的发生[3-4]。年龄相关的卵巢衰老是一个生理性变化过程。当此过程发生过早或加速时，异常状态可与临床中几个诊断概念对应，包括卵巢储备减退（diminished ovarian reserve, DOR）、卵巢低反应（poor ovarian response, POR）、早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency, POI）和卵巢早衰（premature ovarian failure, POF），它们均为卵巢衰老不同阶段或不同程度的特殊表现，强调的侧重点也各有不同[5]，目前POI 和POF 是临床和科研中最常提及的概念。40 岁以下育龄女性中，约1%的人群受到POI困扰[6]，大部分POI 为特发性，病因不明。对于仍处于育龄期的POI 患者，生育力保存显得尤为重要和紧迫。

2 卵巢衰老病因及发生机制

2.1 DNA 损伤、端粒及端粒酶、活性氧和线粒体功能障碍

2.1.1 DNA 损伤 DNA 损伤监测和修复机制确保了卵母细胞的质量和正常发育。DNA 损伤应答（DDR）和纺锤体组装检查点（SAC）能有效识别细胞周期中大部分的DNA 损伤[7]。随年龄增长，胞内损伤监测和修复机制效率降低，导致DNA 损伤累积，最终造成卵母细胞死亡。

2.1.2 端粒及端粒酶 端粒对于维持染色体完整性至关重要，端粒酶的作用在于维持端粒长度。卵巢衰老往往伴随端粒缩短，研究发现白细胞端粒较长的女性进入更年期时间比端粒短者晚约3年[8]，POI 患者卵泡颗粒细胞端粒长度变短，端粒酶活性降低[9]，提示端粒及端粒酶参与调节卵巢衰老进程[10]。

2.1.3 活性氧（reactive oxygen species，ROS）ROS 可加速体细胞和生殖细胞老化，过量ROS 可造成胞核及线粒体DNA 损伤及细胞凋亡[11]。在小鼠中证实，长期氧化应激状态使卵泡数减少且降低卵母细胞质量[12]。抗氧化剂NAC 可增加氧化应激小鼠的卵母细胞端粒长度和端粒酶活性[13]，从而减轻氧化损伤，延缓卵母细胞衰老。

2.1.4 线粒体含量及功能 卵母细胞含丰富的细胞质及线粒体，线粒体不仅为卵母细胞成熟、受精和胚胎发育提供能量，还参与钙离子稳态、凋亡和自噬的调节[14]。MII 期卵母细胞线粒体DNA（mtDNA）含量与年龄呈负相关，高龄会导致mtDNA 突变率增加，卵母细胞发育潜力降低[15]。与卵巢储备正常的同龄女性相比，POI 女性外周血细胞mtDNA 拷贝数更低[16]。

2.2 遗传因素

2.2.1 基因突变 研究提示自然绝经年龄是可遗传的，全基因组关联分析(GWAS) 揭示了与绝经年龄相关的数十个基因遗传位点[17-18]。FSH、FSHR、LH、LHR、CYP17 和CYP19 等通过激素作用影响卵泡功能，而BMP15、GDF9 和GPR3 等基因突变可导致卵泡池减少和生殖寿命缩短[19-20]。后续有研究发现了在卵泡发育、卵泡池维持和卵巢衰老中的非常规功能基因如等，其突变或缺失可造成小鼠的生殖衰老或POI 发生[4]。以上基因参与卵巢衰老的具体机制尚不完全清楚，FMR1 突变与脆性X 综合征相关，MYADML 参与调节FSH 和AMH 水平，部分可能通过调控卵泡发育和线粒体功能等途径[4]。

2.2.2 表观遗传修饰 卵母细胞发生和早期胚胎发育过程中，建立适当的表观遗传修饰是一个关键点。卵母细胞在衰老中会发生表观遗传修饰异常，涉及DNA、RNA、组蛋白的乙酰化和甲基化等过程[21-23]。研究显示颗粒细胞中去甲基化酶FTO 调控m6A 修饰，参与延缓卵巢衰老[24]。研究表观遗传修饰有望对阐明特发性POI 病因及机制带来新方向。

2.3 微环境改变 近年来提出了炎症老化概念，认为慢性促炎状态在POI 发病中起重要作用[25]。促炎细胞因子、巨噬细胞和胶原沉积共同构成异常炎症微环境。老龄小鼠卵巢中存在单核细胞募集和巨噬细胞激活增强[26]，多核巨细胞被认为是潜在的炎性卵巢衰老标志物[27]。当小鼠卵巢炎症状态被抑制时，巨噬细胞浸润减少，卵泡储备也能保持稳定[28]。此外，胞外基质沉积导致的卵巢间质纤维化也与卵巢衰老相关[29]。

2.4 医源性因素 治疗手段多样化同时带来了性腺毒性和生殖功能损害。手术机械和高温热损伤破坏卵巢血供及正常组织结构，造成卵巢功能下降及卵泡生长发育障碍[30]。细胞毒性药物如雷公藤制剂[31]和环磷酰胺等化疗药物可造成卵母细胞凋亡，化疗还可导致卵巢间质纤维化，影响微血管形成[32], 放疗电离辐射直接损伤卵母细胞DNA。

3 女性生育力保存的方法

由于卵巢功能不可逆和卵巢组织不可再生性，女性生育力保存非常必要。其旨在通过药物、手术或实验室技术，为各种因素导致卵巢衰老、存在不孕风险的女性保存其生育后代的能力。目前部分生育力保存技术已经较为成熟并应用于临床，如胚胎/卵母细胞冷冻。部分技术还需优化和完善，保存效率有待提升，同时随着交叉学科发展，一些新兴技术在生育力保存领域的应用正处于探索和实验阶段。

3.1 改善卵巢功能的药物 基于ROS 在卵巢衰老中的关键作用，抗氧化剂如VitC、NAC、褪黑素和CoQ10等在延缓卵巢衰老中起一定作用，部分激素也参与调节卵泡发育和衰老[33]。脱氢表雄酮（DHEA）可以改善POR 患者卵巢储备，使用后IVF 妊娠率达16.7%[34]。生长激素（GH）通过IGF-1 途径促进卵泡发育[35]，40 岁以上IVF患者中GH应用组临床妊娠率为31.8%，显著高于对照组[36]。端粒酶激活剂、表观遗传和免疫调节剂也能一定程度上抵抗卵巢衰老[33]，但目前仍处于实验阶段。

3.2 胚胎/卵母细胞冷冻 自1983年首次报道人冷冻胚胎成功妊娠以来[37]，胚胎冷冻尤其玻璃化冷冻已被广泛应用于临床，成为生殖中心的常规程序。其简单经济、冷冻过程稳定、胚胎复苏存活率及妊娠率高，已成为目前生育力保存最常用方法，尤其已婚女性推荐首选。卵母细胞冷冻适用于单身和年轻女性。卵母细胞体积大、含水量高导致其容易受低温损伤，冻融有一定难度。目前成熟卵母细胞玻璃化冻融率可达80%～95%，胚胎移植周期平均临床妊娠率为30%，累积活产率为33%[38]。

3.3 卵巢组织冷冻（ovarian tissue cryopreservation,OTC）和体外激活技术 冻存卵巢组织中存在大量始基卵泡，移植后可一定程度恢复卵巢功能。截至2017年，通过OTC 诞生的活产婴儿超过130 例[41]。1 项荟萃分析[42]显示卵巢组织冷冻临床疗效令人欣喜，活产率57.5%、持续妊娠率37.7%、内分泌恢复率达63.9%。但仍存在难题亟待解决，首先是移植后血管重建缓慢、血流灌注不足导致的卵泡损失[43]。研究[44]发现通过同步移植3D 细胞外基质、或给予重组人促红细胞生成素、血管内皮生长因子、丹参提取物等，可显著加速新血管生成，改善卵巢移植效果。此外，卵巢组织冷冻存在原发肿瘤再播散风险，因此在肿瘤患者应用中需多学科谨慎评估。

3.4 干细胞移植和卵胞浆线粒体移植 近年来干细胞成为研究热点之一，研究已证实间充质干细胞可修复卵巢损伤并恢复卵巢功能[49-50]。此外，Katsuhiko 等[51]利用胚胎干细胞和多能干细胞诱导形成原始生殖样细胞，将其移植回小鼠体内并发育成卵母细胞，经体外成熟受精后获得子代。目前干细胞治疗POI 疗效还缺乏较大规模临床研究数据支持，同时来源、安全性和伦理问题限制了其广泛应用。

卵巢衰老与卵胞浆线粒体功能障碍有密切关系。最初通过异体卵胞浆置换可改善卵母细胞质量并提高妊娠率，但由于线粒体基因异质性，子代存在“三父母”伦理争议[52]。近来在小鼠和人体均发现了卵源干细胞，为新兴的自体生殖系线粒体能量转移技术（AUGMENT）带来了广阔的应用前景[53]。

3.5 人工卵巢和卵泡体外培养技术 人工卵巢是将分离出的原始卵泡嵌入生物支架后进行培养和移植。卵泡支撑材料包括血浆凝胶、海藻酸盐、微孔水凝胶、细胞外基质等[44,54]。卵泡体外培养技术目前仍处于实验性阶段，有研究将小鼠次级卵泡培养获得GV 期卵母细胞，经体外受精得到子代[55]，尚未有人体卵泡体外培养成熟并妊娠的报道。对于卵巢组织冷冻中有肿瘤播散风险的患者，这两项新兴技术有望为生育力保存提供新方法。

4 展望

随社会经济发展和医疗水平提升，生理性卵巢衰老及环境、医源性等因素造成的卵巢早衰已经成为影响女性卵巢功能和生育需求、威胁生殖健康的主要原因。倡导女性适龄结婚和生育，这是保证生育力最自然高效的途径，医患的生育力保存意识也亟待加强。同时，需要深入研究卵巢衰老的发生发展机制，建立卵巢衰老早期评判标准和预警机制，为生育时机的选择提供参考。目前，改善卵巢功能药物治疗效果有限；线粒体移植和干细胞治疗缺少大规模临床研究证据，细胞来源和安全性有待完善；卵巢组织冷冻还缺乏相应的技术规范和标准。因此，继续推进生育力保存的基础和临床研究、改善和创新生育力保存技术、构建规范和高效的生育力保存诊疗体系是未来需要继续努力的方向。