氧化應激影響早發性卵巢功能不全的作用機制及干預策略

郭路，李斌

1. 復旦大學附屬婦產科醫院婦科，上海200011；2. 上海市女性生殖內分泌相關疾病重點實驗室，上海200090

隨著女性生育年齡的延遲以及三孩政策的開放，卵巢衰老相關問題越來越受到關注。卵巢衰老的相關機制尚未完全闡明，早發性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）是早絕經的常見原因，約占生育年齡婦女的1～2%[1]。POI 發病復雜，約50%以上的患者病因不明，其他一些因素包括自身免疫、毒性、藥物以及遺傳缺陷例如基因突變等。近年來氧化應激損傷對女性生殖的影響成為研究的熱點之一，氧化應激與線粒體功能障礙相關，導致卵巢細胞凋亡，誘導卵巢儲備功能降低，但其具體作用機制不詳。探索與卵巢衰老有關的分子機制有助于優化治療方案，減緩卵巢衰老，對改善女性生活質量及提高其受孕率具有重要意義。本文對氧化應激與早發性卵巢功能不全的關系和可能的作用機制進行綜述。

1 氧化應激與POI 相關

氧化應激是指氧自由基過量生成和（或）細胞內抗氧化防御系統受損，導致活性氧（Reactive oxygen species，ROS）累積及其相關代謝產物過量聚集，從而對細胞產生多種毒性作用的病理狀態。POI 是多基因起源的，全外顯子測序和生物信息學分析可能成為POI 病因診斷和風險預測的實用工具[2]。通過對年輕和年長非人類靈長類動物卵巢單細胞轉錄組學分析的研究，揭示了特定于早期卵母細胞和顆粒細胞的抗氧化信號[3]。此外，人顆粒細胞表現出年齡相關抗氧化通路相關基因——和表達下調，并伴隨著顆粒細胞中ROS 和凋亡增加，表明氧化損傷是卵巢功能衰退的關鍵因素[4]。過度產生的ROS 還可以引起減數分裂Ⅱ期小鼠卵泡功能退化，影響其受孕率。已有研究發現超促排卵誘導POI 小鼠模型中血清ROS、丙二醛(Malondialdehyde, MDA) 水平顯著升高，抗氧化指標超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase, GSHPx）活性明顯下降[5]。本課題組前期研究發現雷公藤所致卵巢功能不全模型組小鼠血清及卵巢組織中SOD、GSH-Px活性上升，MDA 活性下降。此外，POI 患者血清SOD 及GSH-Px 活性降低，MDA 活性升高，這與之前文獻報道結果相一致[6]。

2 線粒體參與氧化應激損傷誘導POI 過程

線粒體作為動力工廠，與氧化應激密切相關，除了參與能量代謝外，還參與細胞其他許多重要功能，例如蛋白質和核酸等大分子生成，脂質合成，細胞凋亡，鈣平衡，ROS 產生以及抗氧化保護。卵母細胞和卵巢細胞線粒體對于卵泡發育和卵母細胞成熟具有重要意義。小鼠顆粒細胞氧化損傷會影響卵泡發育過程中顆粒細胞增殖及分化所必需的ATP 供應和線粒體基因表達[7]。Ding 等[8]通過檢測卵巢早衰患者與正常女性血清中ROS及線粒體ATP酶-6 水平提示氧化應激和ATP 酶-6 突變可能誘發POI。除了線粒體的遺傳突變外，卵母細胞中ROS 的升高、OXPHOS 活性的降低以及ATP 產生的降低也與POI 相關。以上結果表明，線粒體功能障礙可能導致POI 致病過程。

3 氧化應激參與POI 治病過程的可能機制

卵巢儲備功能耗竭、卵泡閉鎖增多或消耗加速，是POI發生發展的病理生理特征，但其病因復雜多樣，具體機制尚不明確。研究發現老年女性卵母細胞ROS 水平增加[9]。氧化應激水平升高被認為是年齡相關卵母細胞質量下降的主要原因。由于線粒體氧化磷酸化是細胞ROS 的主要來源，線粒體功能障礙是卵母細胞衰老的焦點[10]。線粒體損傷誘導顆粒細胞凋亡通路的激活，卵母細胞質量降低，進而抑制雄激素向雌激素轉化所需的芳香化酶的表達，從而導致低雌激素癥狀[4]。研究發現ERK、JNK、Nrf2/Keap1、PI3K/AkT/mTOR 通路可能參與POI 發病過程，抗氧化劑具有改善POI 作用[11-13]。

4 抗氧化劑有望成為POI 治療手段

由于氧化應激是影響POI 的主要因素，抗氧化劑可以減少氧化應激損傷進而改善老年女性和POI 患者的生殖結局，在POI 相關疾病中具有廣泛的應用前景。

4.1 白藜蘆醇 白藜蘆醇是一種天然多酚化合物，能夠清除ROS 并中和氧自由基。白藜蘆醇通過上調抗氧化酶的表達和活性，抑制其他ROS 生成酶（如一氧化氮合酶）來降低氧化應激。在始基卵泡募集過程中，白藜蘆醇可以促進卵泡激活，在POI 大鼠模型中激活PI3K/AkT 通路減少顆粒細胞氧化應激，抑制細胞凋亡[14]。在卵母細胞減數分裂過程中，白藜蘆醇可以增加胞質環腺甘酸，激活AMPK/SIRT1通路，進而促進脂肪酸氧化、線粒體呼吸等。白藜蘆醇預處理可以改善環磷酰胺所致大鼠卵巢顆粒細胞損傷，而SIRT1 選擇性抑制劑Ex527 可削弱白藜蘆醇的保護作用，表明SIRT1 可能是白藜蘆醇作用的重要信號通路[15]。

4.2 褪黑素 褪黑素是由松果體分泌的吲哚胺類物質，廣泛分布于身體各個部位，在調節晝夜節律、免疫應答、炎癥、腫瘤發生等方面發揮多種生物學功能。Ma 等[16]研究發現褪黑素治療組小鼠卵巢儲備功能改善，其血清中MDA 降低，SOD、GSH-Px 和AMH 活性升高。進一步研究發現褪黑素通過激活SRIT1 信號途徑減少自由基的產生，減輕氧化應激損傷和凋亡損傷從而保護卵巢功能，提示SIRT1 可能是褪黑素抗氧化應激作用改善POI 小鼠模型卵巢功能的潛在作用靶點[16-17]。褪黑素不但可以通過受體依賴途徑清除大量ROS、活性氮，從而減少線粒體損傷和凋亡級連反應。褪黑素的其他一些作用機制包括與鈣調蛋白結合調節NO 的產生等。Keap1-Nrf2-ARE 在MLT 清除自由基及促酶生成過程中起重要作用。褪黑素對卵巢抗衰老作用的機制仍需進一步研究，但在接受治療的卵巢功能下降女性中，褪黑素可以提供額外的益處[18]。

4.3 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD） NAD+的水平隨著卵母細胞的衰老而下降，在減數分裂過程中，NAD+對于卵母細胞儲備保護具有重要意義[19]。NAD+還可以通過NAD+依賴性去乙酰基酶sirtuins（SIRT1-7）調節卵母細胞氧化應激水平，SIRT2 過表達小鼠卵母細胞表現出與ROS 減少相關的衰老延緩，而SIRT1 缺失的卵母細胞氧化應激水平增加，胚胎發育受損，最終導致女性不育[20]。喂食NAD+前體可提高卵母細胞NAD+儲備，使卵母細胞再生并恢復老年女性的生育能力[21]。

4.4 二甲雙胍 二甲雙胍作為治療2 型糖尿病一線藥物，其良好的抗氧化應激作用價值也不斷被關注。二甲雙胍可抑制mTOR途徑和電子傳遞鏈中線粒體復合物1，激活AMPK，減少DNA 損傷，及內源性ROS 產生。多項研究提示在PCOS 患者體內氧化應激水平增高，二甲雙胍的應用可以降低其氧化應激水平[22]。在1 項大型回顧性臨床研究中，Pan等[23]在對7 049 例PCOS 患者進行分析并發現，PCOS 患者中POI 發生率顯著增高（＜0.001），風險比為8.64。其中應用二甲雙胍患者POI 發病率顯著降低，二甲雙胍的使用可以顯著降低POI 的發生風險。Qin 等[24]通過給小鼠喂食二甲雙胍，發現二甲雙胍組小鼠始基卵泡、初級卵泡數量及SIRT1 表達顯著增加，而氧化代謝物顯著降低，提示二甲雙胍可能通過誘導SIRT1 的表達和減少氧化損傷來延緩卵巢衰老過程。

4.5 其他抗氧化劑 輔酶Q10 也是一種抗氧化劑和自由基清除劑，具有膜穩定作用，可以提高抗氧化酶的活性，抑制脂質過氧化作用。隨機對照實驗發現輔酶Q10 可用于治療卵巢儲備功能下降患者[25]。硫辛酸可以減少絕經后女性骨質丟失，降低ROS 的產生，提高卵泡抗氧化能力，改善缺血再灌注損傷模型組大鼠卵巢總氧化應激水平[26]。其他一些抗氧化劑如維生素C、E 和葉酸、麥角硫因等對卵巢功能改善都會有所幫助。

5 展望

近年來，氧化應激與POI 的研究日益增多，研究證明氧化應激在POI 的發生、發展過程中起了重要作用。抗氧化劑通過抑制卵泡凋亡，改善卵泡質量及調節卵巢激素分泌等減輕氧化應激，減弱自由基對組織的損傷，進而參與卵巢功能保護過程，改善POI 患者的低雌激素狀態，提高女性生活質量。目前臨床上維生素、輔酶Q10 及褪黑素已預防性應用于卵巢功能低下女性，但其療效仍需臨床進一步評估。抗氧化劑治療POI 的研究尚淺，在今后的研究中需進一步探討抗氧化劑作用于卵巢功能的復雜、確切機制。隨著POI 基礎研究的深入以及實驗方法的進步，抗氧化劑有望在POI、女性不孕癥、卵巢衰老等疾病的臨床治療中發揮重要作用，以其為女性患者帶來福音。