雄激素与卵巢卵泡发育的相关研究进展

张祎俐，石鸿娇，赵彤，崔岚巍

(哈尔滨医科大学附属第一医院儿科，哈尔滨 150001)

雄激素在卵巢发育过程中发挥重要作用，卵巢和肾上腺为女性雄激素合成的主要部位。女性体内主要雄激素类型按照血清水平由高到低依次为硫酸脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone sulfate，DHEAS)、脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)、雄烯二酮、睾酮和双氢睾酮。其中，睾酮和双氢睾酮具有生物活性，可直接与雄激素受体(androgen receptor，AR)结合，DHEAS、DHEA和雄烯二酮则需要转化为睾酮和(或)双氢睾酮才能发挥作用[1]。雄激素也可转化为其他性激素间接发挥作用，如雌激素参与月经周期发生及卵巢优势卵泡选择，并对促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)分泌具有负反馈作用，可抑制GnRH脉冲振幅[2]。

雄激素代谢异常是多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)的重要发病机制之一，PCOS约占无排卵性不孕患者的75%[3]。虽然有研究认为PCOS是由于中枢促性腺激素分泌缺陷所致[4]，但其他研究支持雄激素对卵巢发育具有促进作用，刺激卵巢卵泡早期发育对早期卵泡具有保护作用，并参与卵泡晚期发育启动[5]。有研究显示，芳香化前雄激素或芳香化酶抑制剂(如DHEA、来曲唑)可提高卵巢储备功能减退患者窦卵泡、卵母细胞和胚胎数量及质量，并提高妊娠率、活产率[6-8]。了解雄激素在卵巢发育中的作用机制可能为PCOS患者提供新的治疗方向。现就雄激素在卵巢卵泡中的作用、卵巢雄激素紊乱对卵巢发育结局的影响予以综述。

1 雄激素与卵巢卵泡发育

雄激素是维持卵巢正常功能的关键，是卵巢卵泡发育过程中重要的性激素。但是血清雄激素水平过高会抑制卵巢功能，同时可能伴有男性化表现，导致PCOS。因此，雄激素对女性卵巢的影响取决于体内雄激素的实际水平。

1.1AR AR属于核受体超家族中的类固醇受体，是雄激素发挥直接作用的介导物质。全身雄激素受体敲除小鼠模型均存在不孕现象，且卵巢中卵泡闭锁水平升高，卵泡质量下降[9]。此外，不同的颗粒细胞特异性雄激素受体敲除小鼠模型均显示出生育力低下及卵泡质量欠佳，虽然窦前卵泡数量增加，但随着卵巢卵泡发育进展，卵巢中大窦前卵泡及小窦卵泡数量减少，在卵巢发育后期可出现卵泡耗竭加速和卵巢早衰[10]。多种AR受体敲除小鼠模型显示，AR在正常情况下具有维持卵泡发育的作用，在卵泡颗粒细胞中具有调节作用，可避免闭锁以保护早期卵泡。

在女性卵巢中，AR主要表达于膜细胞和颗粒细胞，并在优势卵泡中的表达最为丰富。AR存在于卵泡发育的大多数阶段，但在不同卵泡发育阶段AR的作用效应不同。小鼠卵泡经卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone，FSH)处理，AR丰度下降；小鼠卵泡经FSH与黄体生成素(luteinizing hormone，LH)共同处理，AR丰度显著下降[11]。该现象与排卵前卵泡颗粒细胞AR表达下降现象一致，这与P450芳香化酶信使RNA表达增加有关，表明性激素介导作用由AR介导逐渐转变为雌激素受体介导。在双氢睾酮的作用下，小鼠窦前卵泡颗粒细胞AR表达降低，此时低水平FSH并不是直接导致AR表达下降的因素，给予一定量的FSH可恢复AR表达水平，表明卵泡AR表达调节与卵泡发育状态相关。此外，有研究显示，卵丘细胞在发育至窦卵泡的过程中，AR免疫组织化学染色由强染色逐渐下降，表明在卵泡发育过程中AR表达水平呈下降趋势[12]。在牛卵泡中，窦前卵泡的卵母细胞是第一个死亡的成分，而在牛卵泡发育后期，颗粒细胞首先凋亡，颗粒细胞功能缺乏导致雄激素成为闭锁性窦卵泡分泌的主要性激素类固醇[13]。因此，卵巢卵泡发育过程中AR表达的下调可能是卵泡优势选择以及避免闭锁的关键。

1.2雄激素自身作用 睾酮和双氢睾酮均可刺激原始卵泡启动，增加卵泡数量，提高总卵泡存活率，但两者对卵泡的影响并不完全相同。产前母羊经睾酮处理表现为直径约7 mm大窦卵泡，且卵泡质量得到改善；经双氢睾酮处理的产前母羊则表现为直径3～4 mm小窦卵泡[14-15]。两者之间的差异可能是由于P450芳香化酶作用下部分睾酮芳香化产生雌激素所致。在水牛体外颗粒细胞培养液中添加睾酮，可显著提高水牛颗粒细胞雌激素合成相关基因表达和雌二醇分泌水平，表明雄激素和雌激素均参与卵巢卵泡发育的调控[16]。

雄激素和FSH的协同作用在卵泡发育中起重要作用。FSH刺激颗粒细胞产生雌激素，这一过程所需底物主要为LH刺激膜细胞产生的雄激素，尤其是雄烯二酮。雄激素通过增加类固醇生成酶(P450胆固醇侧链裂解酶和P450芳香化酶)在颗粒细胞中的水平，促进颗粒细胞分化[17]。灵长类动物经睾酮处理可增加初级卵泡中FSH受体信使RNA表达水平；小鼠经睾酮和双氢睾酮同时处理，可提高颗粒细胞中FSH受体蛋白水平[18]。FSH与颗粒细胞上FSH受体结合后，细胞内环腺苷酸水平升高，环腺苷酸信号通路激活，促进颗粒细胞内P450芳香化酶的合成，增加颗粒细胞雌激素的合成[19]。由于每个卵泡的FSH受体数量不同，对FSH的敏感性存在差异，卵巢卵泡发育具有不均一性，即卵泡发育不同步，卵巢内同一时期存在多个不同发育阶段的卵泡，优势卵泡数量较少。

卵巢卵泡发育早期，雄激素通过使卵泡规避闭锁结局发挥间接保护作用，增加小卵泡的存活数量及生存质量。低水平雄激素可促进卵泡启动募集，减少卵泡凋亡；相反，若雄激素水平过高则会增加卵泡凋亡和闭锁发生率[20]。对于大窦卵泡，睾酮可抑制颗粒细胞中芳香化酶活性，降低雌激素水平，从而阻碍卵泡发育。AR在卵泡发育过程中存在免疫染色梯度，因此雄激素以依赖卵泡发育状态变化的方式增强或减弱颗粒细胞对FSH的反应性，这可能有助于卵泡被选择为优势卵泡或经历闭锁，决定卵泡发育的最终结局。

1.3雄激素与雌激素的相互作用 在卵巢中，FSH刺激卵泡的早期发育，LH则通过膜细胞上LH受体刺激胆固醇向雄烯二酮转化，以调控雄激素产生；颗粒细胞在FSH刺激下，将雄激素转化为雌激素[21]。膜细胞产生的雄烯二酮大部分提供给颗粒细胞产生雌激素，由颗粒细胞产生的雌激素主要进入卵泡液，但仍有一小部分雄烯二酮在膜细胞内转化为雌二醇并进入血液循环。雄激素在卵泡发育早期支持卵泡生长，后期则抑制卵泡分化与雌二醇的产生。雌二醇与FSH协同促进卵泡后期发育，即卵泡芳香化酶的有效催化作用是优势卵泡选择的重要因素。雌激素在促进细胞间缝隙连接和窦卵泡形成以及增加雌激素受体水平方面发挥重要作用[22]。此外，雌激素与促性腺激素有协同作用，包括促进卵巢生长、LH受体和FSH受体形成以及增强芳香化酶活性。

有研究表明，优势卵泡具有早期优势[23]。相对从属卵泡，优势卵泡在早期含有更多的颗粒细胞和FSH受体。同时，优势卵泡膜细胞在LH诱导下可通过P450芳香化酶将小部分雄激素转化为雌二醇，雌二醇的分泌可促进优势卵泡颗粒细胞形成FSH受体。雌二醇本身对颗粒细胞FSH受体的数量、分布和亲和力无影响，但雌激素已被证明与FSH具有协同作用，可提高颗粒细胞FSH受体敏感性[24]。成熟颗粒细胞表达LH受体，进一步促进颗粒细胞内雌二醇的生成；同时优势卵泡产生的雌激素对垂体FSH分泌具有负反馈作用，导致循环中FSH水平下降，从而抑制从属卵泡生长。表明在卵泡发育后期，优势卵泡对FSH依赖性较小，对LH更为敏感。有研究证实，优势卵泡内雄激素/雌激素比值较低，从属卵泡则表现为雄激素/雌激素比值升高[25]，因此雄激素/雌激素比值在卵泡结局选择中起重要作用。

2 雄激素在青春期卵巢发育中的作用

下丘脑脉冲式分泌GnRH增加是青春期启动的标志，低频率GnRH脉冲性分泌有利于FSH分泌，高频率GnRH脉冲性分泌则有利于LH分泌[26]。雄激素在FSH、LH的作用下产生雌激素，对卵巢发育进行调控，同时雌激素对下丘脑-垂体-性腺轴具有负反馈作用，可抑制GnRH分泌。青春期启动，GnRH脉冲被重新激活，性激素释放增加并刺激性腺，由此产生的卵巢激素可以产生第一个负反馈，而月经初潮与第一次排卵之间的延迟实际上是由于GnRH脉冲重新激活时雌二醇初次升高所致。随后，类固醇负反馈敏感性降低，增加了雌二醇的正反馈作用，雌二醇的临界水平可引起Kisspeptin和GnRH脉冲性分泌增加，从而导致LH分泌增加及排卵[27]。一方面，青春期女性下丘脑-垂体-性腺轴的激素调控功能发育不完全，雌激素的反馈作用具有缺陷；另一方面，GnRH高频率分泌导致LH分泌增加，FSH增加不明显，形成卵巢局部高LH环境，导致卵巢发育障碍，卵泡闭锁增加。因此，多囊卵巢形态及无排卵性月经周期在正常青春期女性中常见。多囊卵巢形态是指一侧卵巢直径为2～9 mm的卵泡不少于12个或一侧卵巢体积>10 ml[28]。无排卵性月经周期可导致血清睾酮水平升高[29]，故青春期多毛、痤疮可能是正常生理表现。

3 雄激素与代谢异常相关疾病

3.1雄激素缺乏与早发性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency,POI) 女性在40岁前发生卵巢功能减退称为POI综合征，其特征为闭经伴随低雌激素及高促性腺激素[30]。有研究发现，与同期育龄女性相比，POI患者的血清总睾酮水平明显降低，但DHEAS水平较高[31-32]。另有研究显示，与同期育龄女性相比，POI患者血清总睾酮、DHEAS水平明显下降，但与自然绝经后女性相比血清总睾酮水平差异无统计学意义，且自然绝经后女性DHEAS水平下降更为明显[33]。在POI大鼠模型中可观察到卵巢组织萎缩，纤维结缔组织和脂肪组织取代了大部分区域；有散在慢性炎症细胞浸润，卵巢间质增生明显，窦前卵泡、窦卵泡减少[34]。因此，POI患者睾酮水平下降与卵巢皮质萎缩相关。此外，有研究认为，POI患者DHEAS水平高于自然绝经后女性的原因是POI患者相对年轻，具有较高的代偿能力[33]。在各年龄段女性中，肾上腺皮质网状带主要合成DHEA和DHEAS，两者不具备生物活性，是外周转化为睾酮的潜在前体池。

3.2雄激素过多与PCOS PCOS是女性常见的内分泌及代谢紊乱疾病，是引起育龄女性无排卵性不孕的主要原因，循环雄激素水平过高是PCOS的重要特征之一，与其他临床表现密切相关。成人PCOS诊断标准在排除其他导致高雄激素血症的疾病外还需符合以下3条指标中的2条[35-38]：①稀发排卵和(或)无排卵；②有雄激素过多症的临床表现和(或)生化证据；③妇科超声显示多囊卵巢形态。PCOS女性下丘脑GnRH分泌频率升高[39]，进而引起LH分泌增加，刺激卵泡膜细胞分泌过多的雄激素，同时FSH的相对缺乏会抑制颗粒细胞内雄激素向雌激素转化，进而导致雄激素水平进一步升高。过量雄激素会导致颗粒细胞功能障碍，刺激大量小卵泡异常生长，同时促进卵泡过早黄素化，造成卵泡发育停滞，妨碍优势卵泡出现，进而导致稀发排卵或无排卵，影像学出现多囊卵巢形态。考虑到青春期生理表现与PCOS临床表现存在重叠，因此成人PCOS诊断标准并不适用于青春期PCOS诊断，目前缺乏诊断青春期PCOS的明确指南，仅普遍认为青春期PCOS需在女童月经初潮后2年且符合上述全部3个指标才能诊断。

肾上腺网状带分泌过多雄激素，在外周组织(如脂肪组织)转化形成雌激素，雌激素负反馈作用于下丘脑-垂体-性腺轴，增加下丘脑LH分泌，促进卵巢雄激素合成[40]。肾上腺雄激素合成可改变卵巢类固醇合成，肾上腺雄激素分泌受促肾上腺皮质激素调控。GnRH激动剂可增加PCOS患者雄激素的分泌，采用地塞米松治疗后，相较健康女性，PCOS患者睾酮和雄烯二酮水平降低不明显，表明雄激素主要源于卵巢；但是PCOS患者的一个亚组表现为DHEA和DHEAS循环水平升高，长期使用地塞米松后，相较睾酮和雄烯二酮，DHEA水平存在明显抑制现象，表明肾上腺是PCOS患者雄激素的来源之一[41]。此外，DHEAS可以改变细胞色素P450c17α羟化酶的活性，增加外周皮质醇代谢[40]。在PCOS患者中，随着皮质醇的增加，肾上腺雄激素对促肾上腺皮质激素刺激的反应具有放大效应，且PCOS患者普遍表现为肾上腺皮质过度分泌[42]，说明肾上腺网状带对促肾上腺皮质激素的高反应性可能与某些PCOS患者高雄激素血症的病因有关。

4 小 结

雄激素是雌激素生物合成的底物，雄激素水平是维持正常卵巢功能的关键。雄激素可通过AR直接作用刺激并维持卵泡发育，也可通过转化为雌激素间接发挥作用。雄激素与女性卵巢的生理病理密切相关，与PCOS的关系尤为密切。但由于青春期下丘脑-垂体-性腺轴调节功能尚未健全，青春期生理性变化与PCOS主要临床特征存在许多相似之处。目前尚无明确诊断青春期PCOS的指南，因此了解青少年雄激素与卵巢发育的关系，有利于早期预测和发现青春期PCOS，以进行合理干预，改善成年后健康状态。同时，对卵巢卵泡发育机制的进一步研究，可为传统促性腺激素治疗无反应但仍具有窦前卵泡的不孕患者提供新的治疗方向。