早发性卵巢功能不全致病因素及机制研究进展*

2022-11-24黄燕靖张明敏周凡茹胡茹楠宋坤琨

中西医结合研究 2022年1期

黄燕靖张明敏周凡茹李凡胡茹楠宋坤琨

华中科技大学同济医学院附属同济医院1中西医结合研究所，2中西医结合科，武汉 430030

早发性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency，POI)是指女性40岁之前出现卵巢功能减退甚至衰竭[1]。POI以高促性腺激素和低雌激素血症为特征，临床症状多表现为月经紊乱(闭经或月经稀发)、生育能力下降甚至不孕，常伴有潮热、盗汗、失眠等围绝经期症状。此外，在POI患者中，心血管疾病、骨质疏松症等疾病的患病风险及死亡风险均增高，严重影响了患者的生活质量和生命安全[2]。POI发病具有年龄特异性，在<40岁的女性中发病率约为1%，而在<30岁的女性中约为0.1%[3]。近年来POI患病率持续上升，全球自发性POI患病率已高达3.7%[4]。POI病因复杂，已确诊的POI病例中70%～90%的患者病因尚未明确。明确POI的病因及发病机制对寻求有效治疗方案、避免女性生殖损害、维护女性生殖健康具有积极意义。基于此，本文对近年来有关POI的致病因素及有关机制进行综述如下。

1 遗传因素

研究发现，25%～30%的POI病例是遗传缺陷引起的，并且超过75个基因参与了POI的发生[5]，这些基因影响了性腺发育、减数分裂、DNA损伤修复、卵泡发育、激素代谢、线粒体功能等多个过程[6]。

特纳综合征(Turner syndrome，TS)是由X染色体完全或部分缺失引起的罕见疾病，大约每2500名新生女婴中就有1名受其影响[7]。身材矮小和POI是TS的主要特征。TS核型主要包括45，X0染色体、镶嵌型以及X染色体结构异常。患TS镶嵌型或X染色体结构畸变的女性可能有较高的机率拥有足够的卵巢储备；而45，X0核型的TS患者由于青春期前所有卵泡的退化以及条纹卵巢的存在，常观察到原发性闭经现象[7]。正常女婴出生时卵巢内约有200万个卵母细胞，但TS女性在出生时卵巢内的卵母细胞明显减少。与正常核型人群相比，TS 45，X0核型胎儿生殖细胞凋亡发生率明显增高[8]，这可能是TS患者发生POI的主要原因之一。

脆性X智力低下1基因(fragile X mental retardation 1 gene，FMR1)是X连锁基因，其5' UTR区含有1个CGG三核苷酸序列。在该区域内CGG 55～200的重复扩增(称为前突变)会导致脆性X相关原发性卵巢功能不全(fragile X-associated primary ovarian insufficiency，FXPOI)[9]。1项关于FMR1 CGG重复序列长度与特发性POI严重程度的相关性Meta分析[10]表明，FMR1基因前突变与各阶段特发性POI的易感性增加密切相关，约有20%携带FMR1前突变基因的女性会发生FXPOI，而在普通人群中此比例为1%。FMR1基因突变引起POI的病理机制尚未完全清楚，目前存在2种理论：①RNA毒性机制，即突变导致FMR1编码产物减少而mRNA累积过多，累积的mRNA可能产生细胞毒性作用，导致卵泡损伤和闭锁；②蛋白质相关机制，即重复相关的非AUG翻译导致了含有异常聚甘氨酸的蛋白质形成，称为FMR polyG，该蛋白可通过蛋白与蛋白的相互作用，隔离活细胞发挥正常功能所需的特定蛋白[9]，进而导致卵巢功能受损。

动物研究发现，BRCA2基因在卵泡发育、卵母细胞成熟中必不可少，其参与双链DNA的损伤修复，BRCA2缺陷或突变会阻碍DNA损伤修复过程，进而诱发POI[11]。卵泡刺激素与受体结合后刺激环磷酸腺苷的产生，这对卵泡发育和成熟至关重要，而FSHR基因突变会影响环磷酸腺苷的产生，导致卵泡无法发育成熟，并长期停留于初级、次级或窦卵泡阶段，这可能与POI的发病密切相关[12]。新生儿卵巢同源蛋白盒基因(newborn ovary homeobox gene，NOBOX)是卵母细胞特异性的同源盒基因，可调控RB1基因的表达，诱导G2/M阻滞，该基因缺陷可能通过影响RB1表达导致细胞周期失调[13]。研究证实NOBOX参与调控卵母细胞减数分裂GV阻滞，其序列变异可能会影响卵母细胞形成和卵泡发育，进而诱发POI。生长分化因子9 (growth differentiation factor 9，GDF9)是卵泡发生和排卵的重要调节因子。GDF9基因突变会诱导潜伏GDF9的激活，增强成熟GDF9的生物活性，其活性的增强会增加生长卵泡的比例，导致卵巢储备过早耗尽，进而诱发POI[14]。肿瘤抑制因子结节性硬化复合物1 ((tuberous sclerosis complex，TSC1)在维持原始卵泡沉默中发挥重要作用，小鼠卵母细胞中缺乏TSC1会刺激大量原始卵泡激活，导致POI[15]。除上述基因外，NR5A1、POLG、FIGLA、FOXL2、STAG3、HFM1、MCM8、MCM9、FANCA、TP63、POLR3H、MEIOB、DMC1、KHDRBS1、EIF4ENIF1、BNC1等多个基因的遗传变异都与POI相关[16]，但具体发病机制仍需进一步探索。

2 自身免疫性因素

自身免疫性疾病与POI密切相关，患有自身免疫性疾病或处于自身免疫失调临床前状态的女性发生POI 的风险会更高[17]。据估计，4%～30%的POI病例与自身免疫性疾病相关[18]，其中最常见的是甲状腺相关疾病，如甲状腺功能减退、桥本甲状腺炎。此外，糖尿病、阿狄森氏病、特发性血小板减少性紫癜、自身免疫性溶血性贫血、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、克罗恩病、干燥综合征以及慢性活动性肝炎等多种自身免疫性疾病也与POI相关[19]。自身免疫性卵巢损伤一般通过改变T细胞亚群、增加产生自身抗体的B细胞、减少细胞毒性T淋巴细胞以及自然杀伤细胞的数量和活性等多种机制介导[20]。此外，有研究发现，在自身免疫性POI小鼠和患者中都检测到miR-21和Peli1的低表达，且在自身免疫性POI患者中，miR-21和Peli1呈正相关，表明了miR-21和Peli1可能与自身免疫性POI的发病有关，其机制可能是通过调控靶基因Peli1进而调节调节性T细胞的比例[21]。

3 医源性因素

放疗、化疗等抗癌治疗常导致医源性POI[22]。环磷酰胺、顺铂等化疗药物会加速原始卵泡活化、促进生长卵泡的闭锁甚至诱导细胞凋亡[23]；其机制可能是诱导卵母细胞内双链DNA断裂，并通过促凋亡蛋白PUMA参与原始卵泡凋亡[24]。丙烯醛是环磷酰胺的强效代谢产物，小鼠中期Ⅱ级卵母细胞暴露于丙烯醛后会导致卵母细胞线粒体功能障碍，表现为线粒体膜电位改变，并通过激活caspase促进细胞凋亡[25]。此外，化疗药物还会破坏卵巢间质和血管系统并促进炎症的发生。有研究发现，母体在怀孕前使用环磷酰胺可能会影响后代卵母细胞的功能[26]，但化疗对患者卵巢功能的损伤并不是绝对的，它主要取决于患者的年龄、化疗药物类别、剂量以及治疗持续时间等。此外，卵巢对辐射高度敏感，低剂量γ射线辐射后，卵巢内成熟卵母细胞显著减少[27]。辐射会诱发炎症和氧化损伤，下调PI3K和AKT并上调FOXO3a的表达，进而导致卵泡闭锁[28]。而急性暴露于电荷氧颗粒通过增加DNA双链断裂、氧化脂质损伤和卵泡凋亡导致卵泡衰竭[29]。

4 环境因素

POI患者中有相当一部分是由环境因素引起的，如烟草、环境内分泌干扰物等。烟草烟雾中含有多环芳香烃、苯并芘、尼古丁等多种有害物质。烟草烟雾暴露会导致卵巢内初级和成熟卵泡数量减少、窦卵泡和卵母细胞凋亡增加、氧化应激增强以及雌孕激素水平显著变化，从而影响正常卵巢功能，甚至引起POI[30]。

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是常见的环境内分泌干扰物。DEHP急性暴露会破坏小鼠动情周期、影响类固醇激素和肽类激素分泌并诱导卵泡闭锁，从而加速生殖老化[31]。DEHP暴露还可通过激活AMPK-SKP2-CARM1信号通路诱导自噬，从而降低原始卵泡数量[32]。单细胞转录测序发现，DEHP可能通过增强生殖细胞氧化应激反应影响生殖系囊肿破裂和原始卵泡形成过程；此外DEHP还会引起生殖细胞和/或体细胞的DNA损伤和凋亡增加[33]，这些可能与POI 的发生直接相关。

镉暴露通过破坏正常的纺锤体组装、染色体排列和肌动蛋白帽的形成阻碍小鼠卵母细胞减数分裂，而且暴露后卵母细胞整体DNA甲基化、组蛋白赖氨酸甲基化、乙酰化水平降低。此外，暴露于镉可诱导氧化应激，表现为卵母细胞活性氧水平增加和细胞凋亡，进而引起线粒体分布异常、能量供应不足和DNA损伤，最终导致卵母细胞质量恶化[34]。与此类似的是，甲氧基氯暴露后也会引起活性氧积累、线粒体分布异常、线粒体膜电位降低和脂质过氧化增加，进而影响卵母细胞质量[35]。

5 疫苗接种

人类乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)疫苗接种与POI的潜在关联一直受到广泛关注。回顾性队列研究表明，HPV疫苗接种后没有发现POI风险增加的证据[36]。而与之相反的是，对FDA疫苗不良事件报告系统的数据分析发现，HPV4疫苗与POI有统计学意义的相关性，包括闭经、月经不调、卵泡刺激素增高、提前绝经等情况，并且HPV9疫苗在月经不调方面有潜在的统计学风险[37]。有证据表明，HPV疫苗接种可能引发终身致残的自身免疫疾病[36]，所以HPV疫苗可能通过触发自身免疫反应引起POI，但具体机制仍需进一步研究。

6 酶缺陷

临床上发现2例17α-羟化酶缺乏患者都存在原发性闭经、第二性征缺乏、孕激素和促性腺激素水平升高的现象[38]。此外，17-α-羟化酶和17，20-碳链裂解酶缺陷会导致血清和卵泡液中的雄烯二酮、睾酮以及雌二醇水平降低[39]，以上证据提示17α-羟化酶或17，20-碳链裂解酶缺乏可能与POI的发生存在相关性。

半乳糖血症是血半乳糖增高的中毒性临床代谢综合征。研究发现，因缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，患半乳糖血症的女性血液中积累的半乳糖对卵巢产生毒性作用，并最终导致卵泡储备加速耗竭和POI的发生[40]。

10-11易位甲基胞嘧啶双加氧酶(ten-eleven translocation methyl cytosine dioxygenase，TET)与DNA去甲基化有关。与正常小鼠相比，Tet1酶缺陷小鼠年轻时卵泡储备显著减少，并且会随着年龄增长会进一步减少。卵母细胞单细胞转录分析发现，Tet1缺陷会导致细胞器分裂(导致泛素化缺陷、自噬下降)、X染色体连锁基因表达下调(如FMR1基因)，这些变化会影响卵母细胞的质量和数量并降低卵泡储备，进而导致POI[41]。

7 其他

除以上致病因素外，1项临床病例对照研究发现，低碳水化合物和膳食纤维摄入与较高POI发病率有关，而每周摄入新鲜水果天数≥1天可以降低过早绝经和POI的风险，足量乳制品摄入也可能有利于保护女性卵巢功能[42-43]。此外，体重、酒精和咖啡因摄入量、睡眠质量、口服避孕药和体育活动等也是POI发生的潜在因素，但具体发病机制仍需要进一步研究。