維生素D與早發性卵巢功能不全患者卵巢功能相關性的研究進展

張土砷，王芳

(廣東省婦幼保健院生殖中心，廣州 511400)

卵巢作為女性的生殖器官，是卵泡發育及成熟的場所。卵巢的主要功能是排卵及分泌性激素。女性在40歲之前發生卵巢功能減退(diminished ovarian reserve，DOR)稱為早發性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency，POI)綜合征。<40歲女性臨床出現停經、月經稀發>4個月、連續2次間隔4周以上血清FSH>25 U/L即可診斷為POI。POI的發病機制尚不明確，其主要的治療方法是激素補充[1-2]。此外，前沿的治療方法有干細胞移植、卵泡體外激活以及基因編輯等[3-5]，但目前，前沿的治療方法仍處于研究階段臨床尚未普及。POI進程可分為4個階段：正常期、隱匿期、生化異常期和臨床發展期[6]。卵巢早衰(premature ovarian failure，POF)為POI的終級階段。POI不僅影響女性的生育能力，使女性提前進入更年期或出現性功能障礙，還增加了心血管、骨質疏松、抑郁等疾病的發生率，影響女性的生理及心理健康[7-9]。

維生素D(vitamin D，VD)是一種脂溶性甾體類激素的前體，VD有VD2和VD3兩種形式，VD2主要由植物及真菌提供，VD3由肉類食物及人的皮膚合成。VD2和VD3由肝臟中的25-羥化酶(CYP27A1、CYP3A4和CYP2R1)作用形成25-羥基維生素D2[25(OH)D2]和25-羥基維生素D3[25(OH)D3]，兩者統稱為25-羥基維生素D[25(OH)D]。25(OH)D與維生素D結合蛋白(VDBP)形成復合物，該復合物在血液中被轉運到腎臟，并由腎臟中的1α-羥化酶作用形成具有生物學活性的VD3，稱為1，25-二羥維生素D3[1，25(OH)2D3]。VD通過與維生素D受體(VDR)結合并改變細胞核中靶基因轉錄從而發揮生物活性。VDR屬于核受體家族，是由配體激活的轉錄因子。1，25(OH)2D3與VDR結合后與維甲酸受體(RXR)形成1，25(OH)2D3-VDR-RXR復合物，該復合物被轉運到細胞核并與VD應答基因啟動子區的維生素D反應元件(VDRE)結合。1，25(OH)2D3-VDR-RXR與VDRE結合后，通過抑制或啟動靶基因的轉錄，從而改變VDR的潛在靶標基因的表達。25(OH)D的半衰期約為3周，其性質穩定且不受甲狀旁腺激素的影響，而1，25(OH)2D3的半衰期約為4 h，因此臨床上以血25(OH)D濃度衡量機體VD的儲備情況[10-11]。

VD對于人類的健康尤為重要。VD的經典作用是調節血液與骨組織的鈣磷平衡，缺乏VD時除了影響骨代謝，還會引起糖尿病、神經系統疾病、心血管系統疾病、免疫系統疾病、惡性腫瘤等多種疾病的發生[12]，此外，VD還參與調節女性生殖系統。Yoshizawa等[13]研究發現，雌性小鼠敲除VDR基因后小鼠的子宮發育不全、卵泡發育受損。Kinuta等[14]研究發現，小鼠敲除VDR基因后調控雌激素合成的細胞色素P450的活性及芳香化酶基因(CYP19)表達水平較野生型小鼠顯著降低，血清LH和FSH水平較野生型顯著升高，在補鈣維持正常血鈣濃度的情況下，卵巢CYP19的表達量可以增加到野生型的60%。VDR在卵巢、子宮內膜、胎盤和睪丸中都有表達，表明VD在這些組織中起著關鍵作用[15]。一項前瞻性研究發現，不孕癥患者血清VD濃度與竇卵泡數具有相關性，嚴重缺乏VD時會影響患者的卵巢儲備[16]。VD對于維持正常的卵巢功能是必不可少的。因此，本文將從卵泡的招募、卵泡的生長發育和卵巢的免疫性損傷等方面探討VD與POI患者卵巢功能的相關性。

一、VD與卵泡的招募

卵巢的儲備功能是由卵巢中始基卵泡的數量和質量決定，其反映女性的生育壽命。Zheng等[17]認為，始基卵泡發育有3種截然不容的命運：(1)卵泡保持靜止；(2)卵泡被激活并生長，然后經歷閉鎖或直接完成其發育過程直至排卵；(3)卵泡直接凋亡。卵巢中只有約1/10～1/3的始基卵泡能被激活并開始生長最后形成初級卵泡，這一過程被稱為原始卵泡初始募集。始基卵泡向竇前卵泡發育的過程不依賴促性腺激素，但需要卵母細胞和體細胞之間復雜的雙向對話。原始卵泡初始募集可以提供精選的、成熟健康的卵母細胞，同時防止卵巢儲備的過早衰竭，以確保生長卵泡池和靜止卵泡池之間的持續平衡。磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信號通路參與了始基卵泡的激活。PI3K由p85調節亞基和p110催化亞基組成。p85調節亞基與胰島素受體底物相互作用從而激活催化p110亞基，并誘導下游的磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(PIP2)磷酸化成為磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸(PIP3)，從而激活PI3K/Akt/mTOR信號通路。人10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源基因(PTEN)是PI3K/Akt/mTOR通路的負調節因子[18-19]，PTEN通過將PIP3轉化為PIP2來調控PI3K/Akt/mTOR信號通路。小鼠卵母細胞中PTEN的缺失使得始基卵泡過度激活，從而導致POF[20]。有研究發現，VD可以降低乳腺癌細胞中PTEN基因啟動子的甲基化作用[21]。還有研究發現，VD可以上調肝癌細胞中PTEN的表達從而負向調控PI3K/Akt/mTOR信號通路來抑制細胞周期的進展[22]。以上研究表明，VD可能通過上調PTEN基因來抑制始基卵泡的過早激活，從而維持卵泡池的平衡，避免卵泡過度激活導致POI。

抗苗勒管激素(AMH)是由卵巢內竇卵泡周圍的顆粒細胞產生的糖蛋白，屬于轉化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)家族。AMH與特異性受體AMHR-Ⅱ結合來誘導細胞內Smad蛋白(1、5、8位點)的磷酸化，從而將信號傳導至細胞核[23]。在人和牛卵巢的體外試驗中，在不添加AMH情況下，始基卵泡的發育會被過度激活，在培養液中加入AMH后這種激活被抑制，表明AMH可以通過抑制始基卵泡向生長卵泡池的募集來防止卵泡池的早期消耗[24]。在性成熟的哺乳動物中，初級卵泡在激素的調控下，逐漸向次級卵泡、竇卵泡發育，最后形成優勢卵泡并排出卵母細胞，這一過程呈現周期性，因此被稱為卵泡的周期性募集。通常周期性募集只有一個優勢卵泡排出，其余卵泡則進入閉鎖階段，閉鎖階段取決于卵泡對FSH的敏感性。AMH能夠降低大竇前卵泡和小竇卵泡對FSH的敏感性來抑制卵泡的周期性募集[25]。Malloy等[26]研究發現，前列腺細胞中AMH基因的啟動子區域上有VDR的反應原件(VDRE)，補充VD后AMH啟動子區域的熒光素酶反應增強，VD與VDR結合后能夠增強AMH啟動子的活性。體外培養獼猴卵泡試驗發現，補充VD能夠促進血AMH的產生[27]。健康婦女短期大劑量服用VD后，血AMH濃度顯著升高[28]。也有研究發現，血清和卵泡液VD<30 ng/ml時，AMH與VD之間呈負線性相關，而血清和卵泡液VD≥30 ng/ml時，AMH和VD的是正線性關系[29]，說明充足的VD可能是AMH的正向調節因子，VD缺乏時則抑制AMH的表達。一項非隨機臨床實驗發現，對血AMH<0.7 ng/ml且VD<30 ng/ml的POI患者給予每周補充50 000 U VD，連續治療3個月后患者血AMH水平顯著升高[30]，表明補充VD能夠改善POI患者的卵巢功能。

二、VD與卵泡的生長發育

為了更直觀驗證VD對卵泡生長的影響，Xu等[27]研究發現，在恒河猴的竇卵泡發育期補充高劑量VD(100 pg/ml)比低劑量VD(25 pg/ml)對小竇卵泡生長和卵泡形成具有更顯著的促進作用。同時，Xu等[31]研究發現，卵泡周圍的顆粒細胞及其各個階段中都有VDR的表達，并隨著卵泡的發育顆粒細胞中VDR的表達逐漸增多；在竇前卵泡及竇卵泡內有25-羥化酶(CYP2R1)及1α羥化酶(CYP27B1)的表達，補充VD后，竇卵泡的存活率和竇卵泡直徑顯著提高，表明VD通過與卵泡中VDR結合并影響卵泡的生長發育及質量，但VD對卵泡的作用可能是劑量性及階段性的。與多囊卵巢綜合征(PCOS)大鼠相比，補充VD后，PCOS大鼠不同發育階段的卵泡數量和質量均顯著增高、閉鎖卵泡數顯著降低[32]，表明VD能夠改善PCOS大鼠卵泡的生長發育。Refaat等[33]將48只雌鼠隨機分為實驗組和對照組，實驗組給予VD補充，4周后實驗組小鼠竇卵泡數、排卵期卵泡數、VDR、RXR、VDBP均顯著高于對照組，表明補充VD能夠促進卵泡的發育。盡管目前尚無文獻直接研究VD與POI患者卵泡生長發育，但體外實驗已經證明VD影響卵泡的發育，因此，我們大膽猜測VD有利于POI患者卵泡的生長發育。

三、VD與卵巢的免疫性損傷

目前，POI的具體發病機制尚不清楚，但可能與染色體異常、基因異常、免疫、感染、醫源性損傷有關[1]。約20%的POI患者伴隨其他自發免疫性疾病，多達40%～50%的POI患者至少有一種器官特異性自身抗體陽性，最常見的是甲狀腺過氧化物酶抗體和抗甲狀腺球蛋白抗體陽性[34]。卵巢通常是自身免疫攻擊的目標，細胞免疫異常在自身免疫性POI的發病機制中起重要作用。目前已證實，T細胞亞群的改變、效應B細胞數量的增加、抑制/細胞毒性淋巴細胞數量的減少、自然殺傷細胞數量和活性的增加會導致自身免疫性POI[35]。VD被認為是一種免疫調節劑，能夠調節B細胞和T細胞的增殖，誘導Th1型細胞向Th2型細胞的轉換。免疫反應主要由Toll樣受體4/核因子-κB(TLR4/NF-κB)信號通路介導，其中Toll樣受體(TLR)是單個的跨膜非催化性蛋白質，是重要的抗原識別受體。細胞表面的TLR和配體結合會導致街頭蛋白(TRAF)被招募至受體的胞質域，TRAF轉而招募核因子κB激酶抑制物(inhibitor of nuclear factor κB kinase，IKK)復合物，IKK復合物使IκB抑制劑磷酸化并降解，隨后NF-κB進入細胞核并誘導先天免疫細胞因子IFN-γ、TNF-α的釋放，從而參與機體的炎癥反應、免疫應答、調節細胞凋亡和應激反應。對于復發性流產及反復種植失敗患者，VD通過干擾NF-κB顯著降低NK細胞中TLR4、TNF-α和IFN-γ的表達[36]，即VD通過抑制TLR4/NF-κB信號通路從而抑制免疫應答。

綜上所述，VD與卵泡的招募、卵泡的生長發育以及卵巢免疫性損傷有密切的聯系，因此在臨床診治過程中，應該關注POI患者的VD水平。后續仍需要深入探索VD與卵巢功能的關系，為POI患者的診治提供新的治療思路。