氧化应激影响早发性卵巢功能不全的作用机制及干预策略

郭路，李斌

1. 复旦大学附属妇产科医院妇科，上海200011；2. 上海市女性生殖内分泌相关疾病重点实验室，上海200090

随着女性生育年龄的延迟以及三孩政策的开放，卵巢衰老相关问题越来越受到关注。卵巢衰老的相关机制尚未完全阐明，早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）是早绝经的常见原因，约占生育年龄妇女的1～2%[1]。POI 发病复杂，约50%以上的患者病因不明，其他一些因素包括自身免疫、毒性、药物以及遗传缺陷例如基因突变等。近年来氧化应激损伤对女性生殖的影响成为研究的热点之一，氧化应激与线粒体功能障碍相关，导致卵巢细胞凋亡，诱导卵巢储备功能降低，但其具体作用机制不详。探索与卵巢衰老有关的分子机制有助于优化治疗方案，减缓卵巢衰老，对改善女性生活质量及提高其受孕率具有重要意义。本文对氧化应激与早发性卵巢功能不全的关系和可能的作用机制进行综述。

1 氧化应激与POI 相关

氧化应激是指氧自由基过量生成和（或）细胞内抗氧化防御系统受损，导致活性氧（Reactive oxygen species，ROS）累积及其相关代谢产物过量聚集，从而对细胞产生多种毒性作用的病理状态。POI 是多基因起源的，全外显子测序和生物信息学分析可能成为POI 病因诊断和风险预测的实用工具[2]。通过对年轻和年长非人类灵长类动物卵巢单细胞转录组学分析的研究，揭示了特定于早期卵母细胞和颗粒细胞的抗氧化信号[3]。此外，人颗粒细胞表现出年龄相关抗氧化通路相关基因——和表达下调，并伴随着颗粒细胞中ROS 和凋亡增加，表明氧化损伤是卵巢功能衰退的关键因素[4]。过度产生的ROS 还可以引起减数分裂Ⅱ期小鼠卵泡功能退化，影响其受孕率。已有研究发现超促排卵诱导POI 小鼠模型中血清ROS、丙二醛(Malondialdehyde, MDA) 水平显著升高，抗氧化指标超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase, GSHPx）活性明显下降[5]。本课题组前期研究发现雷公藤所致卵巢功能不全模型组小鼠血清及卵巢组织中SOD、GSH-Px活性上升，MDA 活性下降。此外，POI 患者血清SOD 及GSH-Px 活性降低，MDA 活性升高，这与之前文献报道结果相一致[6]。

2 线粒体参与氧化应激损伤诱导POI 过程

线粒体作为动力工厂，与氧化应激密切相关，除了参与能量代谢外，还参与细胞其他许多重要功能，例如蛋白质和核酸等大分子生成，脂质合成，细胞凋亡，钙平衡，ROS 产生以及抗氧化保护。卵母细胞和卵巢细胞线粒体对于卵泡发育和卵母细胞成熟具有重要意义。小鼠颗粒细胞氧化损伤会影响卵泡发育过程中颗粒细胞增殖及分化所必需的ATP 供应和线粒体基因表达[7]。Ding 等[8]通过检测卵巢早衰患者与正常女性血清中ROS及线粒体ATP酶-6 水平提示氧化应激和ATP 酶-6 突变可能诱发POI。除了线粒体的遗传突变外，卵母细胞中ROS 的升高、OXPHOS 活性的降低以及ATP 产生的降低也与POI 相关。以上结果表明，线粒体功能障碍可能导致POI 致病过程。

3 氧化应激参与POI 治病过程的可能机制

卵巢储备功能耗竭、卵泡闭锁增多或消耗加速，是POI发生发展的病理生理特征，但其病因复杂多样，具体机制尚不明确。研究发现老年女性卵母细胞ROS 水平增加[9]。氧化应激水平升高被认为是年龄相关卵母细胞质量下降的主要原因。由于线粒体氧化磷酸化是细胞ROS 的主要来源，线粒体功能障碍是卵母细胞衰老的焦点[10]。线粒体损伤诱导颗粒细胞凋亡通路的激活，卵母细胞质量降低，进而抑制雄激素向雌激素转化所需的芳香化酶的表达，从而导致低雌激素症状[4]。研究发现ERK、JNK、Nrf2/Keap1、PI3K/AkT/mTOR 通路可能参与POI 发病过程，抗氧化剂具有改善POI 作用[11-13]。

4 抗氧化剂有望成为POI 治疗手段

由于氧化应激是影响POI 的主要因素，抗氧化剂可以减少氧化应激损伤进而改善老年女性和POI 患者的生殖结局，在POI 相关疾病中具有广泛的应用前景。

4.1 白藜芦醇 白藜芦醇是一种天然多酚化合物，能够清除ROS 并中和氧自由基。白藜芦醇通过上调抗氧化酶的表达和活性，抑制其他ROS 生成酶（如一氧化氮合酶）来降低氧化应激。在始基卵泡募集过程中，白藜芦醇可以促进卵泡激活，在POI 大鼠模型中激活PI3K/AkT 通路减少颗粒细胞氧化应激，抑制细胞凋亡[14]。在卵母细胞减数分裂过程中，白藜芦醇可以增加胞质环腺甘酸，激活AMPK/SIRT1通路，进而促进脂肪酸氧化、线粒体呼吸等。白藜芦醇预处理可以改善环磷酰胺所致大鼠卵巢颗粒细胞损伤，而SIRT1 选择性抑制剂Ex527 可削弱白藜芦醇的保护作用，表明SIRT1 可能是白藜芦醇作用的重要信号通路[15]。

4.2 褪黑素 褪黑素是由松果体分泌的吲哚胺类物质，广泛分布于身体各个部位，在调节昼夜节律、免疫应答、炎症、肿瘤发生等方面发挥多种生物学功能。Ma 等[16]研究发现褪黑素治疗组小鼠卵巢储备功能改善，其血清中MDA 降低，SOD、GSH-Px 和AMH 活性升高。进一步研究发现褪黑素通过激活SRIT1 信号途径减少自由基的产生，减轻氧化应激损伤和凋亡损伤从而保护卵巢功能，提示SIRT1 可能是褪黑素抗氧化应激作用改善POI 小鼠模型卵巢功能的潜在作用靶点[16-17]。褪黑素不但可以通过受体依赖途径清除大量ROS、活性氮，从而减少线粒体损伤和凋亡级连反应。褪黑素的其他一些作用机制包括与钙调蛋白结合调节NO 的产生等。Keap1-Nrf2-ARE 在MLT 清除自由基及促酶生成过程中起重要作用。褪黑素对卵巢抗衰老作用的机制仍需进一步研究，但在接受治疗的卵巢功能下降女性中，褪黑素可以提供额外的益处[18]。

4.3 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD） NAD+的水平随着卵母细胞的衰老而下降，在减数分裂过程中，NAD+对于卵母细胞储备保护具有重要意义[19]。NAD+还可以通过NAD+依赖性去乙酰基酶sirtuins（SIRT1-7）调节卵母细胞氧化应激水平，SIRT2 过表达小鼠卵母细胞表现出与ROS 减少相关的衰老延缓，而SIRT1 缺失的卵母细胞氧化应激水平增加，胚胎发育受损，最终导致女性不育[20]。喂食NAD+前体可提高卵母细胞NAD+储备，使卵母细胞再生并恢复老年女性的生育能力[21]。

4.4 二甲双胍 二甲双胍作为治疗2 型糖尿病一线药物，其良好的抗氧化应激作用价值也不断被关注。二甲双胍可抑制mTOR途径和电子传递链中线粒体复合物1，激活AMPK，减少DNA 损伤，及内源性ROS 产生。多项研究提示在PCOS 患者体内氧化应激水平增高，二甲双胍的应用可以降低其氧化应激水平[22]。在1 项大型回顾性临床研究中，Pan等[23]在对7 049 例PCOS 患者进行分析并发现，PCOS 患者中POI 发生率显著增高（＜0.001），风险比为8.64。其中应用二甲双胍患者POI 发病率显著降低，二甲双胍的使用可以显著降低POI 的发生风险。Qin 等[24]通过给小鼠喂食二甲双胍，发现二甲双胍组小鼠始基卵泡、初级卵泡数量及SIRT1 表达显著增加，而氧化代谢物显著降低，提示二甲双胍可能通过诱导SIRT1 的表达和减少氧化损伤来延缓卵巢衰老过程。

4.5 其他抗氧化剂 辅酶Q10 也是一种抗氧化剂和自由基清除剂，具有膜稳定作用，可以提高抗氧化酶的活性，抑制脂质过氧化作用。随机对照实验发现辅酶Q10 可用于治疗卵巢储备功能下降患者[25]。硫辛酸可以减少绝经后女性骨质丢失，降低ROS 的产生，提高卵泡抗氧化能力，改善缺血再灌注损伤模型组大鼠卵巢总氧化应激水平[26]。其他一些抗氧化剂如维生素C、E 和叶酸、麦角硫因等对卵巢功能改善都会有所帮助。

5 展望

近年来，氧化应激与POI 的研究日益增多，研究证明氧化应激在POI 的发生、发展过程中起了重要作用。抗氧化剂通过抑制卵泡凋亡，改善卵泡质量及调节卵巢激素分泌等减轻氧化应激，减弱自由基对组织的损伤，进而参与卵巢功能保护过程，改善POI 患者的低雌激素状态，提高女性生活质量。目前临床上维生素、辅酶Q10 及褪黑素已预防性应用于卵巢功能低下女性，但其疗效仍需临床进一步评估。抗氧化剂治疗POI 的研究尚浅，在今后的研究中需进一步探讨抗氧化剂作用于卵巢功能的复杂、确切机制。随着POI 基础研究的深入以及实验方法的进步，抗氧化剂有望在POI、女性不孕症、卵巢衰老等疾病的临床治疗中发挥重要作用，以其为女性患者带来福音。