卵泡液代謝組學與相關疾病的研究進展

于陽洋，孫振高

(1.山東中醫藥大學中醫學院，濟南 250011； 2.山東中醫藥大學第一臨床醫學院，濟南 250000)

卵泡液為卵母細胞的發育提供了微環境，在卵泡生長、卵母細胞成熟和排卵的生理過程中起重要作用。卵母細胞周圍卵泡液的某些生化特性可能對卵母細胞質量及受精和胚胎發育具有重要作用。卵泡液由周圍顆粒細胞產生的分泌物以及局部毛細血管擴散的血清組成，同時還包含跨越血濾泡屏障的血漿成分以及顆粒細胞和膜細胞分泌的活性產物[1]。顆粒細胞和膜細胞分泌的活性產物含有大量的蛋白質、代謝物、離子化合物和調節因子。卵泡液蛋白質(腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6、波形蛋白、酶類-1和促黃體生成素)和代謝物組成與卵母細胞受精、胚胎發育以及妊娠能力相關[2-3]。卵母細胞質量或發育能力是活胚發育的內在要求，目前常規體外受精對卵母細胞的評估有限，受精后胚胎的發育潛力主要取決于胚胎的細胞發育階段和形態，此種評價方式存在很大的不足[4]。卵泡液代謝組學研究對評價及預測卵母細胞體外受精和胚胎發育的潛能、育齡女性的妊娠能力、活產率以及指導孕期用藥具有重大意義[4-6]。但目前關于婦科疾病的卵泡液代謝組學研究相對較少，現就近年來常見的影響女性生殖能力及生活質量的婦科疾病的卵泡液代謝組學研究進展予以綜述，以期為相關婦科疾病的早期診斷和鑒別提供幫助。

1 代謝組學概述

代謝組是某種狀態下細胞、組織、器官或生物體的所有內源性小分子代謝物的集合。代謝組學是通過分析代謝產物理解生物系統和預測生物行為結果的學科，可反映外界刺激或遺傳修飾的細胞或組織代謝應答變化，常利用磁共振成像和質譜檢測技術分析生物的體液代謝物，但此方法對生物樣品代謝物的鑒定仍存在重大缺陷[7]。代謝組學通過鑒定不同樣本以及不同階段生物代謝物的含量對生物系統的變化規律以及相關行為結局進行深入研究。

2 多囊卵巢綜合征的卵泡液代謝組學研究

2.1多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome，PCOS)卵泡液代謝組學鑒定 PCOS是常見的由多種原因導致的生殖和內分泌代謝疾病，影響全世界約10%的育齡女性[8]。PCOS的臨床表現多樣，主要包括高雄激素血癥、月經不規律或稀發以及卵巢多囊形態。PCOS患者常表現為肥胖、多毛癥、胰島素抵抗和血脂異常等。此外，PCOS患者患子宮內膜癌和心血管疾病的風險也增加[5]。有研究通過比較非PCOS女性與PCOS患者的卵泡液蛋白庫，鑒定出PCOS 患者卵泡液中有770個具有不同調節作用的蛋白，且PCOS患者較非PCOS女性存在186個差異表達蛋白，其中99個蛋白表達上調、87個蛋白表達下調[9]。參與卵泡發育的蛋白主要包括雙調蛋白、硫酸肝素蛋白多糖2、腫瘤壞死因子、阿爾法誘導蛋白、纖溶酶原和淋巴管內皮透明質酸受體、金屬蛋白酶組織抑制劑1、胰島素樣生長因子結合蛋白-2、胰島素樣生長因子結合蛋白-3、胰島素樣生長因子結合蛋白-4、胰島素樣生長因子2、凝血因子Ⅱ、超氧化物歧化酶3和纖溶酶原[9]。PCOS患者卵泡液中載脂蛋白前體和多克隆抗體的蛋白表達水平較健康人群高，存在胸苷激酶原、細胞角蛋白、抗凝血酶、人纖維蛋白原α鏈前體1亞型、轉鐵蛋白、膜聯蛋白6種過度表達蛋白[8]。

2.2PCOS與非PCOS卵泡液能量代謝差異 PCOS 患者與非PCOS患者的卵泡液能量代謝存在差異，PCOS患者卵泡液的乳酸水平較低，血脂和葡萄糖水平較高。通過磁共振成像分析PCOS患者卵泡液的研究發現，不同能量代謝中間體水平與PCOS存在相關性，PCOS患者的代謝差異可能由卵泡的雄激素化引起，其胰島素敏感性可能調節顆粒細胞中葡萄糖轉運體的表達，并可能通過降低卵母細胞對葡萄糖的攝取來控制卵母細胞的能力，從而控制能量代謝[10]。代償機制產生的過多雌激素可能作用于PCOS卵母細胞，改變卵泡液的成分，并對生理卵母細胞的成熟和質量產生不利影響。

2.3PCOS與控制性卵巢刺激的共同卵泡液代謝組學 控制性卵巢刺激超反應是PCOS患者體外受精過程的重要特征之一，但非PCOS不孕患者的體外受精過程也可能表現為控制性卵巢刺激超反應。對卵泡液代謝特征與控制性卵巢刺激超反應關系以及對體外受精患者卵泡液的分析發現，控制性卵巢刺激超反應者和控制性卵巢刺激正常反應者的卵泡產生、卵母細胞和胚胎質量以及多種物質代謝均存在差異[11]。控制性卵巢刺激正常反應者有14個生物標志物表達上調，分別為脂肪酸、二酰甘油、三酰甘油、神經酰胺、鞘氨醇-1-磷酸、磷脂酰膽堿和鞘磷脂、a1-抗胰蛋白酶、載脂蛋白A～I和轉鐵蛋白、絲氨酸棕櫚酰轉移酶、LCB2、蘇氨酸蛋白激酶、DNA損傷自噬調整蛋白、白細胞介素[11]。

3 卵泡液代謝組學與子宮內膜異位癥的相關研究

3.1子宮內膜異位癥(endometriosis，EMT)的卵泡液代謝組學 EMT是一種慢性婦科疾病，影響10%～32%的育齡婦女，可能導致不孕[12]。對卵泡液蛋白質譜的研究有助于闡明與EMT相關的生物標志物。對能夠受孕或不能受孕EMT患者與無EMT成功受孕女性蛋白譜的分析顯示，各組間有29個差異表達點，并鑒定出21種蛋白，表明EMT患者蛋白質組存在一定的功能富集，并發現了與異位子宮內膜損害有關的蛋白質(如載脂蛋白AIV、轉抑素、補體因子等)[12]。研究表明，EMT可導致卵泡液中不同的蛋白表達，從而影響妊娠結局，可見對相關蛋白表達差異的研究有助于診斷EMT，并可發現治療EMT的潛在靶點，有助于進一步了解EMT的生理病理機制[13]。

3.2EMT的潛在生物代謝組學標志物 EMT存在明顯的潛在生物代謝組學標志物。研究發現，EMT患者卵泡液中葡萄糖、乳酸、乙酸不飽和脂質的水平較高，β羥丁酸、檸檬酸、纈氨酸、琥珀酰輔酶(重要的支鏈氨基酸)的水平較低[14]。EMT患者葡萄糖水平的升高主要歸因于糖酵解，而顆粒細胞的糖酵解增加可導致乳酸水平升高，可見EMT的發生可能與促炎細胞因子(腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β等)的過度表達相關[15]。EMT患者卵泡液的乳酸及部分促炎細胞因子水平升高，PCOS與EMT患者卵泡液的部分代謝產物相同，相同代謝產物亦有相同趨勢(即葡萄糖水平升高以及醋酸和β羥丁酸水平降低)，且EMT患者的炎癥過程與乳酸水平升高和纈氨酸水平降低有關[16]。對EMT患者卵泡液體磷脂含量的分析表明，EMT患者卵泡液中乳酸、胰島素、人重組穿透素-3、CXC趨化因子配體8、CXC趨化因子配體10、CC趨化因子配體11和血管內皮生長因子的含量較高，而脂肪酸、賴氨酸、膽堿、葡萄糖、天冬氨酸、丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸、脯氨酸、膽堿磷酸、總乳酸脫氫酶及乳酸脫氫酶-3同種型的含量均較非EMT患者低[17]。應用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測EMT患者卵母細胞周圍卵丘細胞的人乳酸脫氫酶B、人重組穿透素-3和胰島素受體水平的研究發現，EMT患者卵母細胞質量降低與以上分子水平有關[16]。由此可見，應用不同的試驗方法可能有助于理解復雜疾病的潛在機制，并更好地對EMT患者進行臨床管理。

3.3EMT的卵泡液氧化應激相關代謝物 與非EMT患者相比，EMT患者卵泡液的氧化應激反應水平較高。研究發現，EMT患者血清谷胱甘肽和超氧化物歧化酶以及卵泡液中8-羥基-2′-脫氧鳥苷和維生素E的水平較高，而血清總抗氧化物的水平較低，并首次證實了氧化性DNA損傷的存在，表明EMT患者體內的氧化應激反應增強，可能與EMT患者卵母細胞質量受損及EMT相關不孕的發病機制有關[18]。

3.4EMT的卵泡液脂質代謝組學 EMT可影響卵巢的早期卵泡發育，導致卵巢原始卵泡儲備缺乏，進一步導致不孕的發生。比較經體外受精成功妊娠輸卵管因素不孕患者與EMT患者卵泡液中磷脂酰甘油磷酸酯、磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸和磷脂酰諾西醇二磷酸水平的研究顯示，EMT患者的鞘磷脂和磷脂酰膽堿含量較高，表明EMT患者與非EMT患者的脂質表達存在差異，且脂質表達在卵巢EMT的疾病進展中起重要作用[17,19]。因此，脂類代謝組學的研究可能有助于發現潛在生物標志物。

3.5EMT早期無創評估的潛在工具 差異代謝物譜可能是早期無創評估EMT患者卵母細胞發育潛能的新工具。比較EMT患者與非EMT患者卵泡液代謝物差異的病例對照研究發現，植物紅素、溶血蛋白(18∶2)、溶血蛋白(18∶0)3種代謝物與EMT相關不孕癥密切相關；EMT患者溶血卵磷脂(18∶2)和溶血卵磷脂(18∶0)上調，而鞘氨醇下調；首次采用SWATHTM數據采集模式對EMT患者卵泡液進行代謝組學研究，對卵泡液的代謝產物進行了鑒別和圖譜分析；此外，還發現以上差異代謝物參與細胞增殖和凋亡、能量代謝、炎癥反應和血管生成[20-21]。

4 卵泡液代謝組學與復發性流產的鑒定

懷孕20～28周前至少發生3次連續妊娠損失稱為復發性流產。免疫學、解剖學、內分泌學、遺傳、感染、染色體異常以及環境因素均可導致習慣性流產。對正常人群和復發性流產患者血樣標本蛋白質組學的研究發現，正常人群與復發性流產患者的21種血樣標本蛋白質存在差異表達，其中復發性流產患者的間α胰蛋白酶、α胰蛋白酶H4重鏈高表達，因此可將α胰蛋白酶H4重鏈作為診斷復發性流產的生物標志物[22]。

5 子癇與PCOS的共同代謝組學

子癇指妊娠期高血壓疾病基礎上發生的不明原因的抽搐，可發生在產前、產時、產后，也可發生于子癇前期或血壓升高不顯著、蛋白尿升高不明顯的病例。子癇病因不明，可能涉及母體、胎盤和胎兒等多種因素，包括滋養細胞侵襲異常、免疫調節功能異常、內皮細胞損傷、遺傳因素和營養因素等。用于診斷子癇的192種蛋白質組學標志物與PCOS標志物數據庫的蛋白質存在交叉，對子癇和PCOS患者蛋白質組學標志物的研究發現，轉鐵蛋白、纖維蛋白原α/β/γ鏈變體、激肽原1、膜聯蛋白2和過氧化物酶2 五種蛋白質組學標志物可在子癇和PCOS患者表達，且子癇和PCOS患者的轉鐵蛋白纖維蛋白原b和 g鏈變體以及激肽原1的表達均增加，膜聯蛋白2和過氧化物酶2的表達降低[23]。

6 卵泡液代謝組學與卵巢低反應

6.1卵巢低反應(poor ovarian responders，POR)的卵泡液代謝組學生物標志物 在體外受精/胚胎移植周期中，卵巢控制刺激中的POR較為重要。假設體外受精的不良反應與炎癥反應有關，通過相關研究鑒定出許多不同表達的炎癥調節蛋白，其中卵透明帶蛋白、跨膜糖蛋白、人源全長重組蛋白、性激素結合球蛋白是體外受精POR的候選生物標志物，而卵透明帶蛋白、跨膜糖蛋白、人源全長重組蛋白對鑒定POR具有重要意義[23]。另有研究發現，POR患者卵泡液的血管內皮生長因子表達增加[24-25]。

6.2POR和卵巢高反應的代謝組學差異標志物 隨著現代醫學的發展，體外受精/顯微受精(卵胞漿內單精子顯微注射)等輔助生殖技術廣泛應用于臨床[26-27]。對PCOS患者的單因素代謝組學研究發現，POR與卵巢高反應體外受精/顯微受精PCOS患者的血清和卵泡液鳶尾素水平不同，而接受體外受精/顯微受精PCOS患者的血清和卵泡液鳶尾素水平差異無統計學意義；POR患者血清鳶尾素水平明顯高于卵泡液鳶尾素水平，且PCOS患者卵泡液鳶尾素水平與血清鳶尾素水平呈顯著正相關(r=0.81，P<0.01)；血清鳶尾素與血清總睪酮水平呈正相關，但與PCOS患者總體胰島素敏感指數呈負相關；卵泡液鳶尾素水平與胰島素抵抗呈負相關；血清鳶尾素水平與抗繆勒管激素水平無相關性，但卵泡液鳶尾素水平與PCOS患者血清抗繆勒氏管激素水平呈負相關；而POR患者抗繆勒氏管激素水平與卵泡液中鳶尾素水平無顯著相關性(r=0.21，P<0.05)[28]。

7 小 結

卵泡液代謝組學為婦科疾病的診斷提供了新的途徑，為相關疾病潛在靶點的分子治療提供了可能，但目前卵泡液代謝組學相關研究仍不充分，尚不能應用于臨床實踐[29]。相關蛋白對疾病發生的影響機制尚不清楚，代謝組學技術尚未在生殖研究中廣泛應用，對卵泡液蛋白質代謝物的深入研究有望顯著改善未來相關婦科疾病的臨床鑒別診斷，此外，對卵泡液代謝組學的深入研究將對評價體外受精卵母細胞質量和胚胎發育潛能以及提高妊娠率具有重要意義[30]。