早发性卵巢功能不全的病因及治疗研究进展

杨柳,白云

作者单位:030001 山西 太原,1.山西医科大学;2山西省妇幼保健院(山西省儿童医院)妇产科

早发性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency,POI)是指女性在40岁之前发生卵巢功能减退,以月经紊乱并伴有高促性腺激素和低雌激素为特征,是一种常见的生殖障碍性疾病。根据2016年欧洲人类生殖与胚胎学会(European Society of Human Reproduction and Embryology,ESHRE)指南,POI的诊断标准为:女性在40岁之前出现月经稀发或闭经大于4个月,间隔4周以上检测两次卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)水平>25 U/L[1]。调查显示中国女性POI的发病率为1%,不同年龄段发病率不同,20岁前为1/10 000,30岁前为1/1 000,35岁前为1/250,40岁前为1/100[2]。POI的病因和发病机制复杂,病情进展迅速且缺乏有效治疗措施,严重影响女性身心健康,并且随着生育年龄增加,POI对生育力造成的损害也成为关注重点。本文对POI的病因及现阶段治疗进行综述。

1 POI病因

1.1 遗传因素

1.1.1 染色体异常 10%～13%的POI患者存在染色体数目或结构异常。染色体缺陷导致的原发性闭经病例中94%对应于X染色体异常,包括47、XXX、Turner综合征(45,X)、X染色体长臂部分缺失、倒位、重复和平衡易位等。45,X为原发性闭经最常见的遗传学原因,涉及POI表型的关键区域(Xq13-Xq21到Xq23-Xq27)[3]。POI患者中约2%存在常染色体异常。POI的遗传原因具有高度异质性,可能涉及各种遗传缺陷的相互作用。研究发现大约10%～30%的POI病例的一级亲属存在遗传缺陷,表明POI病因与遗传学相关[4]。

1.1.2 基因异常 数百种致病变异参与POI病因学,临床研究较多的有:

脆性X智力低下基因1(fragile X mental retardation 1,FMR1)与脆性X综合征相关,具有FMR1前突变的女性中约20%会发生POI[5]。脆性X综合征由脆性X智力迟钝蛋白(FMRP)的缺乏或缺失引起,在超过99%的情况下,FMR1基因的5′非翻译区中的一段CGG重复序列的扩增导致DNA高甲基化和转录抑制,其等位基因在80～100个CGG三核苷酸之间重复时致病风险更大,但却未发现FMR1CGG中间重复长度与特发性POI的严重程度之间存在相关性[6]。

骨形态发生蛋白15(bone morphogenetic protein 15,BMP15)和生长分化因子9(growth differentiation factor 9,GDF9)基因是TGF-β超家族的相关成员,它们的主要功能包括调节细胞增殖和分化、卵泡存活和闭锁以及卵母细胞成熟。研究发现,BMP15/GDF9基因变异在POI表型上具有高发病率[7]。

卵泡刺激素受体基因(follicile stimulating hormone receptor,FSHR)是一种G蛋白偶联受体,通过FSH激活后促进许多细胞内信号传导途径,研究发现FSHR基因突变可造成卵泡发育障碍[8]。

叉头盒L2基因(forkhead box L2,FOXL2)突变可导致睑裂狭小、上睑下垂、倒转型内眦赘皮综合征(blepharophimosis,ptosis,and epicanthus inversus syndrome,BPES)。除眼睑外,FOXL2在卵巢中的表达最为丰富,是最早的颗粒细胞标志物,在性别决定、肿瘤发生、卵巢体细胞增殖和分化中起着至关重要的作用,FOXL2突变可导致POI和女性不孕症[9]。

基质抗原3基因(stromal antigen-3,STAG3)编码减数分裂特异性蛋白,已被确定为罕见的POI单基因病因,敲除该基因的小鼠的卵母细胞发育停滞于减数分裂期[10]。STAG3突变属于常染色体隐形遗传,已在POI患者中发现了多种STAG3基因变异[11]。

碱性核蛋白1(basonuclin1,BCN1)参与卵母细胞中的脂质代谢和维持氧化还原稳态。BNC1缺乏可通过卵母细胞中的NF2-Hippo途径激活铁死亡,最终导致POI,为POI铁死亡靶向治疗提供了启示[12]。

染色体微小维持体8(minichromosome maintenance 8,MCM8)和染色体微小维持体9(minichromosome maintenance 9,MCM9)分别位于20号染色体和6号染色体上,与减数分裂I型同源重组过程中双链DNA断裂的修复有关,MCM8/9功能障碍可致基因组不稳定最终导致POI[13]。

FANCA基因(fanconi anemia complementation group A,FANCA)参与DNA损伤与修复过程,其突变可引起范可尼贫血综合征(FA)。在最近的小型探索性全外显子组测序研究中,POI患者体内发现了FANCA和FANCM的双等位基因隐匿突变,但研究表明FANCA单等位基因突变与POI相关性更高[14]。

此外,全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)和下一代测序(next-generation sequencing,NGS)已从POI谱系或POI与自然绝经期或提前绝经期之间的共享遗传因素鉴定出一些其他的致病基因[4]。例如,与生殖内分泌相关的雌激素受体α(ESR1)及细胞色素P450 1(CYP1);与DNA损伤修复、同源重组和减数分裂相关的融合蛋白CSB-PGBD3[15]、核孔蛋白107 kDa(NUP107)[16]及联会复合中心元件蛋白1(SYCE1)[17];与mRNA转录和翻译相关的真核翻译起始因子4E核输入因子1(EIF4ENIF1)[18]及含KH域RNA结合信号通路关联蛋白1(KHDRBS)[19]等。因突变率低,且研究尚不完善,在此不做赘述,但可以提供一个基因靶点治疗思路。

1.1.3 蛋白及通路异常 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)参与蛋白质翻译、细胞生长、调控卵泡生长、自噬及代谢等生理活动,磷酸酶和张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome10,PTEN)为mTOR的终止信号。在环磷酰胺造成的POI小鼠模型中发现mTOR升高,推测POI发生可能与PTEN/P13K/AKT/mTOR信号通路激活导致原始卵泡闭锁有关[20]。

脑源性神经生长因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)可促进卵母细胞成熟和胚胎发育,也与不孕症和子宫内膜异位症有关。BDNF-NTRK2通路参与卵巢发育、卵泡募集、卵泡生长以及卵母细胞成熟过程,研究表明POI患者的血浆BDNF水平较低,提示BDNF与POI相关[21]。

1.2 免疫因素

POI患者中4%～30%存在自身免疫性卵巢炎。24%～73%的POI患者可检测出抗卵母细胞抗体(anti-oocyte antibody,AOA),POI中检出率较高的其他抗体有抗类固醇生成细胞抗体(steroid-producing cells antibody,StCA)、抗透明带抗体(zonapellucida antibody,ZPAb)、抗心磷脂抗体(anticardiolipin antibody,ACL)、抗核抗体(antinuclear antibody,ANA)以及抗肾上腺皮质抗体(anti-adrenocortical antibody,AAA)等,但其灵敏度和特异度仍需要进一步研究[22]。当抗体与卵巢相关抗原结合后,卵巢的自身免疫性反应可加速卵泡闭锁,导致卵巢功能衰竭。与POI有关的常见免疫性疾病有甲状腺功能减退、自身免疫性肾上腺功能不全、自身免疫性多腺体综合征和自身免疫性Addison’s病等[23]。

1.3 医源性因素

1.3.1 手术因素 盆腔内手术,无论伴或不伴卵巢切除术,均可能会伤及卵巢周围组织,引起卵巢缺损或局部炎症,损害卵巢功能。相对于开腹而言,腹腔镜在妇科手术中的广泛应用降低了手术对卵巢功能损害的风险,但无法避免电凝止血对卵巢带来的不良影响。研究表明,在腹腔镜下卵巢囊肿剥除术中,双极、单极电凝均会损伤卵巢功能,尤其止血时双极电凝对卵巢功能的影响较大。因此,在进行卵巢手术时,应尽量避免双极电凝的使用来保护卵巢功能的完整性[24]。

1.3.2 放化疗因素 放疗和化疗药物的长期应用都有可能导致卵巢功能的永久性丧失,放疗的辐射剂量、范围和时间都会导致不同程度的卵巢功能损伤。据报道,低于2 Gy的剂量可以摧毁50%的原始卵泡,5～10 Gy的盆腔放射剂量会导致卵巢功能永久衰退,而化疗药物对卵泡的直接毒性则会影响卵巢的内分泌和生殖功能[23]。

1.4 酶相关因素

17α-羟化酶和17,20-碳链裂解酶缺陷会导致血清和卵泡液中的雌二醇水平降低,影响卵泡的生长发育进而导致卵巢功能降低,严重者可致POI。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。Tet1缺陷会导致泛素化缺陷、自噬下降、X染色体连锁基因表达下调(如FMR1基因),影响卵母细胞的质量及数量并降低卵泡储备,最终进展为POI[25]。

1.5 阴道菌群

Wen等[26]发现POI患者血清中升高的FSH和LH水平与放线菌、加德纳菌和异位杆菌呈正相关,与厚壁菌门、乳杆菌和双歧杆菌呈负相关。而在POI患者血清中降低的抗苗勒氏管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)和抑制素B与放线菌、加德纳菌和奇异菌属呈负相关,与厚壁菌门、乳杆菌和双歧杆菌呈正相关,双歧杆菌与血清雌激素水平呈显著正相关。总之,POI患者阴道微生物群的改变与卵巢储备减少、内分泌紊乱和围绝经期综合征症状有关。近年来业界对阴道菌群研究愈加关注,但其与POI发生的关系仍缺乏直接的证据。

1.6 疫苗与其他

有研究表明,POI与接种四价(human papilloma virus,HPV)疫苗的相关性有统计学意义[27]。也有报道称接种HPV疫苗后,POI患病风险并没有增加,对生育力的损害也基本没有[28],两者关系需要进一步研究明确。卵巢细胞自噬参与卵泡发育和闭锁,在POI发病过程中发挥重要作用[29]。颗粒细胞内线粒体功能失调可能会引发颗粒细胞的凋亡,进而导致POI[30]。半乳糖血症、低碳水化合物及低膳食纤维摄入可引发代谢异常,导致POI[31]。环境中的化学物质例如增塑剂、杀虫剂、尼古丁等也会导致卵母细胞凋亡和体内激素水平变化。吸烟、酗酒、负面情绪刺激、昼夜节律紊乱和长期的精神压力等会引发体内雌孕激素水平波动,加速卵巢功能的衰退,严重者可致POI。

除上述描述的POI致病因素外,仍有大多数患者没有明确病因,为特发性POI,可从中医学角度探寻其可能的发病原因。《傅青主女科》中曰:“有年未至七七而经水先断者……谁知是心肝脾之气郁乎”以及“经水出诸肾”。肾藏精,主生殖,肾中精气的盛衰影响着“肾-天癸-冲任-胞宫”生殖轴,与卵巢的生理功能息息相关。中医学认为POI的病机在于肾,并与五脏密切相关[32]。

2 治疗

早发现、早诊断、早治疗为POI重要的治疗原则,虽然目前尚无有效的方法恢复卵巢功能,但POI病因学研究的不断深入给改善POI患者卵巢功能提供了多种思路。

2.1 药物治疗

2.1.1 激素替代治疗 POI患者卵巢功能下降,体内雌激素水平下降,会导致潮热、盗汗、失眠、多梦、骨量减少以及泌尿生殖道功能障碍等一系列症状,严重影响女性身心健康。激素替代治疗(hormone replacement therapy,HRT)是目前临床常用治疗方法,通过人为补充雌孕激素可有效改善更年期症状,降低骨质疏松症和心血管疾病的风险,提高患者的生活质量。然而,HRT不能完全恢复卵巢功能,如激素分泌、卵泡生长或排卵[33]。

2.1.2 褪黑激素 Genario等[34]发现褪黑激素(melatonin,MT)可改善卵母细胞质量和生育率,在女性生殖系统中发挥重要作用。已有研究称信号转导器和转录激活因子(signal transducer and activator of transcription 3,Stat3)参与4-乙烯基环己烯二环氧化物(4-VCD)诱导的POI发病机制,以及4-VCD在卵巢颗粒细胞(granular cell,GC)自噬中的调节作用。MT抑制miR-15a-5p并激活Stat3和PI3K-Akt-mTOR途径,最终阻碍GC自噬,但未能探讨MT是否可以调节其他信号通路影响GC自噬[35]。

2.1.3 补肾活血中药 我国多项研究均发现补肾活血中药可保护卵巢功能。姜云等[36]发现补肾活血膏不仅可改善POI患者体内性激素水平,还可明显提高性生活质量。龚歆等[37]研究发现冬虫夏草入膏方可增加膏方疗效,应用低剂量虫草(0.4 g/L)在恢复正常月经周期及升高AMH、E2方面效果最优。钟海英等[38]自拟益卵汤联合穴位贴敷治疗POI患者,发现患者临床症状、性激素水平均较前改善。但是由于中药有效成分复杂且中药复方的相互配伍,其具体机制难以阐明。

2.2 非药物治疗

2.2.1 间充质干细胞 间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)可以修复卵巢结构和改善卵巢功能。有实验证明骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMMSC)、人脐带间充质干细胞(human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells,HUC-MSCs)、脂肪间充质干细胞(human adipose derive mesenchymal stem cells,hADSCs)、人月经血来源间充质干细胞(human menstrual blood stem cells,hMenSCs)以及人羊膜间充质干细胞(human amniotic mesenchymal stem cells,hAMSCs)可以恢复卵巢活力,增加卵泡数量,恢复激素水平,改善POI[39]。Ling等[40]证明移植的hAD-MSCs并不会分化成卵母细胞或颗粒细胞,而可能通过旁分泌机制改善POI大鼠的卵巢功能。然而,基于干细胞的治疗仍面临一些挑战,包括移植排斥、肿瘤转化、来源有限、伦理问题等,导致其临床应用有限。

2.2.2 外泌体 外泌体是在细胞之间运输蛋白质、脂质和核酸等的功能载体[41]。许多研究发现,细胞来源的外泌体例如羊水干细胞来源外泌体miR-10a[42]、BMMSC来源外泌体miR-644-5p[43]、HUC-MSC来源外泌体miR-17-5p[44]以及hAMSCs来源外泌体miR-320a[45]等可以显著恢复POI小鼠的卵巢功能,增加窦状卵泡的数量,抑制卵巢GCs的凋亡。与细胞相比,外泌体具有免疫原性低、非致瘤性、临床安全性高、伦理风险低等优点。虽然外泌体治疗POI的临床试验仍处于早期阶段,但越来越多学者已经关注到这个领域,外泌体将成为无细胞治疗POI的新手段。

2.2.3 电针 电针(electro-acupunture,EA)是指将脉冲电流施加于针灸针上对穴位进行刺激的方法。EA可以抑制卵泡丢失,激活AMH,还可以通过调节肠道微生物群的丰度来改善生殖功能,但具体机制不明。Geng等[46]发现EA治疗可以抑制小鼠卵巢中的氧化应激和铁死亡。EA还可能通过调节PI3K-Akt-mTOR途径来调节POI[47]。俞舒丹[48]在EA联合促性腺激素释放激素激动剂(gonadotropin-releasing hormone agonist,GnRH-a)对VCD所致大鼠卵巢损伤的治疗中发现,造模前EA联合GnRH-a可通过调控HPO轴更明显地抑制卵巢窦前卵泡过度招募与激活,保存卵巢窦前卵泡,进而保护卵巢功能,其机制可能与上调卵巢组织PI3K/Akt/mTOR通路下游分子Akt、mTOR的表达有关。目前EA治疗POI的研究尚在动物实验阶段,临床疗效有待进一步研究。

2.2.4 穴位埋线疗法 穴位埋线是在中医针灸理论基础上将可吸收的线体通过针具置入穴位处的皮下组织或肌层内,通过线体在穴位内长期刺激经穴以达到疏通经络、调理脏腑的一种针刺疗法。穴位埋线疗法主要通过调节HPO轴起效,可升高E2水平,降低FSH水平,有效防治POI的发生发展。穴位埋线临床可重复性高、疗程短、疗效长,相比口服药物及针刺疗法,患者依从性高、心理负担小,能有效预防及治疗因POI所致不孕、月经周期紊乱、持续闭经、失眠抑郁等多种症状[49]。但是穴位埋线为有创操作,可能出现感染、局部皮肤刺痛、青紫、硬结,甚至神经损伤等不良反应。

2.2.5 温灸罐治疗 温灸罐治疗集五合一:刮痧、艾灸、推拿、按摩、拔罐,具有温经通络、补肾调经、调和阴阳气血之功效,可改善盆腔血液循环,促进卵泡的发育。王娇[50]发现针对POI患者,温灸罐可改善其临床症状,使FSH水平下降,E2、AMH水平升高,增加窦卵泡数,促进卵巢功能更好地恢复。但其步骤繁琐、治疗周期长,且操作不当易灼伤皮肤,临床应用有限。

2.3 其他

近年来研究人员在探索新的治疗方法,例如将富含血小板血浆灌注到卵巢中、卵巢组织移植、构建人工卵巢、人工配子和线粒体替代疗法等,为治疗POI提供了新的途径。然而,它们受到成本高、实际应用困难和伦理规范等限制[51]。对于有POI遗传风险的患者来说,生育力保存技术意义非常。卵巢组织冷冻保存、胚胎和卵母细胞冷冻保存、卵母细胞体外成熟和体外激活等新的创新技术已开始成功探索。但是,文献中关于保留生育力的大多数数据都涉及癌症患者,就可用的可能性、风险和生殖成功的概率等缺乏准确和个体化的参考和指导[52]。

3 总结及展望

POI病因复杂,遗传、免疫、医源性因素、环境等只能解释一部分的发病原因,大多数患者病因仍不明确。近年来对POI的病因学研究多注重于基因及阴道菌群方面。病因可指导治疗,早诊断、早干预为POI重要的治疗原则。目前并没有针对POI的根本治疗手段,不论中医、西医、中西医结合疗法,仅停留在对症治疗,探索POI特异性诊断指标和预测因子以及拓宽治疗思路仍是未来的研究方向。