藥物所致卵巢發育毒性及機制的研究進展

黃 晶，陳雅文，柳 毅，呂 豐，汪 暉

(1. 武漢大學中南醫院婦產科， 湖北 武漢 430071；2.武漢大學基礎醫學院藥理學系，發育源性疾病湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430071; 3. 武漢大學人民醫院藥劑科，湖北 武漢 430060)

孕期母體由于自身或胎兒疾病等因素，無法避免會使用藥物。據世界衛生組織2014年統計發現，全球86%孕婦接受過藥物治療，其中90%使用超過1種處方藥。而孕期藥物使用可以通過激素失衡、氧化應激和表觀遺傳修飾異常等改變胎兒發育的軌跡，從而影響子代多器官的發育和功能[1]，包括女性生殖系統的發育。流行病學調查及動物實驗均表明，孕期不良環境(如外源毒物/藥物暴露、不良生活習慣等)不僅可以影響親代健康，還會影響子代的卵巢結構、功能及成年后生殖健康[2-3]，卵巢疾病存在宮內起源，但其具體宮內發生機制尚不明確。本文就藥物暴露對子代卵巢發育毒性及其宮內編程的機制相關最新研究進展進行綜述，為評估藥物使用的益處和風險，及預防胎兒起源的卵巢疾病和提高女性生育力，提供理論基礎。

1 藥物所致卵巢發育毒性及其遠期危害

人類胎兒卵巢中生殖細胞的發育導致形成有限的原始卵泡池，而卵泡池是決定女性生育能力和生殖壽命的最終決定因素。除了固有的遺傳變異外，卵巢發育的過程還可能受親代藥物使用的影響，從而導致雌性子代生殖表型的變化，包括卵巢重量降低、原始卵泡數減少、雌激素水平改變、青春期提前或延遲、生殖功能下降等，甚至成年后出現卵巢相關疾病易感，如卵巢早衰等。

1.1 具有卵巢發育毒性的藥物及分類母體在孕前或孕期因為多種疾病而無法避免使用各種藥物，而一些藥物(如內分泌系統類藥物、神經系統類藥物)會對子代卵巢發育產生短期或長期的影響(Tab 1)。

1.1.1內分泌系統藥物的卵巢發育毒性 糖皮質激素(glucocorticoid，GC)如地塞米松、倍他米松等為產前治療的常用藥物，用于促進胎兒肺成熟而預防呼吸窘迫綜合征。但這種藥物對子代多個系統(如心血管、內分泌系統等)具有長期的不利影響，并會影響雌性子代的卵巢發育。人胎卵巢體外培養發現，地塞米松處理能增加卵子凋亡，抑制人胎卵子發生[4]。Risti等[5]對大鼠模型的系列研究也發現，產前暴露于地塞米松會導致胎兒垂體和卵巢發生新的發育編程，即在垂體發育最脆弱的時期暴露于地塞米松會顯著減少卵巢促性腺激素細胞的數量，這可能也是大鼠胎卵巢體積的減少的原因，這種變化可以一直持續到出生后新生兒、嬰兒和青春期期間；孕晚期地塞米松暴露可減少胎兒卵巢的體積和生殖細胞的增殖速率，同時增加其凋亡率，降低大鼠胎卵巢中卵母細胞的數量，導致總卵泡數目顯著減少，使成年期生殖能力降低。本實驗室近期在孕中、晚期地塞米松暴露所致子代大鼠宮內生長遲緩(intrauterine growth retardation，IUGR)模型中發現，胎鼠卵巢雌激素合成功能抑制，原始卵泡數量減少[6]，出生前后卵泡閉鎖數量增加，并可遺傳至F2及F3代[7]。另外，孕期暴露于倍他米松也可造成大鼠雌性子代青春期延遲、發情期縮短、發情周期延長，并增加血清黃體生成素(luteinizing hormone，LH)水平和子宮重量[8]。

其他的一些激素類藥物(如促性腺激素)也可能對子代的卵巢發育造成不利影響。輔助生殖技術(assisted reproductive technology，ART)已廣泛應用于不育癥治療，促排卵藥物(如絨促性素)在ART中常規應用。臨床研究發現，母體促排卵導致懷孕期間孕婦血雌二醇水平升高，會增加低出生體重和小胎齡妊娠的風險，并導致新生兒體內總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平升高[9]，而胎兒發育過程中過量的雌激素暴露對其成年后卵巢功能有害。動物研究表明，用母馬血清促性腺激素(pregnant mare serum gonadotropin，PMSG)和人體絨膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin，hCG)進行促排卵后的小鼠，其雌性子代青春期延遲、發情周期紊亂、顆粒細胞凋亡增加、閉鎖卵泡數增加[10]。

一些具有內分泌干擾作用的藥物(如己烯雌酚、拉索昔芬等)也可以改變內分泌系統功能，對生物體或其后代的健康造成不利影響。己烯雌酚是20世紀50～70年代為防止流產給孕婦使用的一種合成雌激素類藥物，已被證明是女性嬰兒宮頸癌和陰道癌高風險因素，也增加這些年輕女孩流產的風險。動物實驗表明，孕期己烯雌酚暴露可致雌性子代發情周期異常，發情期延長；在組織病理學上觀察到卵巢中卵泡和黃體數較對照組減少，并且這種情況持續至老年[11]。拉索昔芬是一種非甾體選擇性雌激素受體調節劑(selective estrogen receptor modulator，SERM)，用于治療絕經后骨質疏松癥。動物研究表明，圍產期暴露于拉索昔芬可使F1代生長抑制，雌性子代陰道開口延遲[12]。另一種SERM藥物他莫昔芬用于乳腺癌的內分泌治療，對豚鼠的產前治療顯示雌性后代的陰道開放延遲，這與暴露于己烯雌酚的雌性豚鼠相似[13]。

另外一些內分泌系統藥物如二甲雙胍，是2型糖尿病和妊娠糖尿病的治療中廣泛使用的藥物，也可能對雌性子代卵巢功能造成不良影響。流行病學顯示，二甲雙胍的使用能夠使降低抗穆勒激素(anti-Mullerian hormone，AMH)水平，這是一種卵巢標記物，與早在22個月生命的女性后代患多囊卵巢綜合征的高風險有關[14]。

1.1.2神經系統藥物的卵巢發育毒性 在懷孕和產后期間均可能發生抑郁癥，氟西汀被用于懷孕和哺乳期抑郁癥。動物實驗表明，宮內或哺乳期暴露于氟西汀的雌性大鼠陰道開口延遲[15]；孕期其他中樞興奮類藥物(如咖啡因、尼古丁[16]等)也可能對雌性子代卵巢發育產生不良影響。有研究發現[17]，高濃度咖啡因可以干擾體外培養的小鼠卵母細胞成熟進程。孕期和哺乳期攝入高濃度咖啡因，可導致雌性子代大鼠卵巢重量下降，卵泡數量及卵泡直徑明顯降低，閉鎖卵泡數量增加，成年后生殖功能受損[18]。本實驗室動物實驗證實，孕期咖啡因暴露雌性后代在子宮內卵巢的形態發育和雌二醇合成受到抑制，在成年時出現卵巢功能障礙[19]。

除了以上精神興奮性藥物，一些精神安定類藥物也對雌性子代卵巢發育造成不良影響。流行病學研究發現，產前接觸抗驚厥藥物苯巴比妥或苯妥因鈉可影響女性月經周期及生殖功能[20]；動物實驗也表明，產前暴露于苯巴比妥的雌性大鼠青春期發作顯著延遲、血漿雌二醇平升高、生育力下降50%[21]。

1.1.3其他系統藥物的卵巢發育毒性 一些解熱鎮痛藥物如對乙酰氨基酚或布洛芬也在女性懷孕期間廣泛使用。由于對乙酰氨基酚和布洛芬能夠穿過胎盤進入胎兒循環，因此有可能影響胎兒發育。流行病學研究報告了一些在懷孕期間使用止痛藥與兒子的隱睪癥之間存在關聯，但并無對女兒生殖系統影響方面的研究。在一項大鼠實驗研究中，妊娠期服用吲哚美辛或對乙酰氨基酚(單日劑量分別為0.8或350 mg·kg-1)可使胎兒卵巢生殖細胞數量減少40%～50%，成年后卵巢重量和生育力顯著降低[22]；人胎卵巢體外研究發現，布洛芬或對乙酰氨基酚處理后的胎卵巢細胞總數減少、細胞增殖減少而細胞凋亡增加、生殖細胞數減少[23]。

1.2 卵巢發育毒性的遠期危害及相關疾病發育過程中卵泡池的建立受到干擾可能會損害成年女性的生育能力。藥物所致卵巢發育毒性可持續至出生后，引起青春期內分泌紊亂、成年后生殖功能受損、更年期提前及相關疾病易感，如卵巢早衰(premature ovarian failure，POF)等。諸多動物實驗證實，母體孕期藥物(如地塞米松[6]、尼古丁[16])暴露可引起子代POF表型。另外，胎兒暴露于過量的雄激素可能會產生表觀遺傳改變，并誘導女性胎兒在以后的生活中發展成多囊卵巢綜合，這些作用被認為是雄激素作用于控制卵巢類固醇生產、卵泡發育、GnRH搏動性釋放和胰島素抵抗基因表達的直接結果。親代用藥也可能與子代卵巢癌的發生相關，有案例描述了一個15歲女孩的卵巢小細胞癌，與該女孩的外祖母在懷孕期間服用合成雌激素己烯雌酚相關[25]。

2 卵巢發育毒性近期危害的分子機制

宮內環境改變可能對子代的一生產生深遠的影響，且機制復雜。盡管流行病學和動物實驗已經證實親代使用藥物以引起子代生殖表型改變，但其發生機制至今尚未有一個系統、全面的報道。目前存在多種機制假說，其中涉及到表觀遺傳修飾異常、氧化應激損傷等。

2.1 表觀遺傳修飾異常表觀遺傳修飾是指DNA序列不發生變化但基因表達出現了可遺傳的改變，如DNA甲基化、組蛋白翻譯后修飾及非編碼RNA等。表觀遺傳修飾在于高等真核細胞的正常發育中普遍存在，其異常改變在疾病的宮內編程機制中發揮著重要作用。正常情況下，性激素合成相關基因如類固醇生成因子(steroidogenic factor 1，SF-1)、類固醇合成急性調節蛋白(the steroidogenic acute regulatory protein，StAR)和細胞色素P450 19A1(cytochrome P450 19A1， Cyp19A1)的表達也受到DNA甲基化機制的調控，同時這些基因的甲基化具有組織和發育特異性，影響卵巢發育。孕期一些藥物暴露可穿過胎盤屏障直接引起子代卵巢發育相關基因表觀遺傳修飾異常。動物研究發現，促性腺激素治療的小鼠，其胚胎甲基化率發生改變；孕期尼古丁暴露可致子代卵巢顆粒細胞中細胞色素P450芳香化酶(cytochrome P450 aromatase，P450arom)啟動子區域的組蛋白H3K9和H3K27乙?；?acetylation on histone H3K9 and H3K27，H3K9/27ac)水平降低，從而減少P450arom表達及雌二醇生成，影響子代卵巢發育[16]。此外，孕期藥物暴露可通過母體間接引起子代卵巢發育相關基因表觀遺傳修飾異常。本實驗室近期研究表明，孕期咖啡因暴露可致雌性子代卵巢顆粒細胞Cyp19A1啟動子區組蛋白乙?；?，從而影響其甾體合成功能[19]。以上數據說明，孕期藥物暴露可直接或間接導致生殖系統相關的表觀遺傳修飾異常，影響其發育及功能，是生殖系統表型改變的機制之一。

2.2 氧化應激損傷氧化應激被認為是人類妊娠不良結局(如胚胎吸收、復發性流產、先兆子癇、IUGR和胎兒死亡)的風險因素之一。氧化和抗氧化劑的失衡，可以改變細胞內的氧化還原狀態，導致生物大分子物質(包括DNA、蛋白質和脂質)的破壞，進一步可導致線粒體損傷甚至細胞凋亡，從而引起細胞功能變化。藥物和疾病狀態會導致多種活性氧族(reactive oxygen species，ROS)的產生，而活性氧族生成過多或抗氧化劑谷胱甘肽缺乏都將破壞線粒體膜，導致甾體合成功能降低。在接受尼古丁處理的妊娠小鼠中，胎兒卵巢中的卵泡細胞內ROS增加，過量的細胞內過氧化氫和超氧陰離子降低線粒體膜電位，導致線粒體功能障礙，觸發自噬級聯和抑制抗自噬蛋白，致F1代胚胎卵母細胞減數分裂前期延遲，尤其是從粗線期到雙線期，并且在F1代青春期出現卵泡數量減少[26]。因此，孕期藥物暴露可直接或間接造成子代卵巢氧化應激損傷，從而影響其發育。

3 卵巢發育毒性遠期危害的宮內神經內分泌發育編程機制

宮內編程是指胎兒在發育過程中所處環境的異常使其原本的發育過程改變，導致機體功能產生長期或永久的變化。宮內編程多是機體為適應宮內不良環境而做出的反應，對處于發育期的胎兒是一種代償保護機制，但可致成年后多種疾病易感性增加。當胎兒處于不良宮內環境時，不良的刺激被傳遞給胎兒，在胎兒不同的發育敏感時期對不同的組織器官發育產生影響，并改變其發育軌跡，影響其結構和功能，一直持續至出生后甚至數代。孕期藥物暴露對子代卵巢發育具有遠期危害，其機制與胎兒宮內神經內分泌發育編程改變有關。

3.1 糖皮質激素-胰島素樣生長因子1(glucocorticoid - insulin-like growth factor 1，GC-IGF1)軸宮內編程改變孕期母血和胎血GC水平隨著孕周會生理性增高，對胎兒器官成熟、維持妊娠和分娩至關重要。然而，孕期用藥如阿片類藥物、乙醇等都會引起母親內源性GC水平過度升高。正常情況下，胎盤中的2型11β-羥類固醇脫氫酶(type 2 11β-hydroxysteroid dehydrogenase，11β-HSD2)可將活性皮質醇/皮質酮轉換為失活的可的松/ 11-脫氫皮質甾酮，以免胎兒過度暴露于內源性GC(如人皮質醇、嚙齒類動物皮質酮)。而在妊娠時暴露于某些藥物可以抑制大鼠胎盤2型11β-HSD2表達，開放GC屏障，引起胎兒暴露于過量的母源性GC/合成類GC。Chen等[27]綜述報道指出，母源性GCs過暴露可能是宮內編程的主要始動因素，高GCs通過調控體內系列神經內分泌代謝過程，引起胎兒結構和功能的持續性改變(即高GCs編程胎兒疾病)。GC能抑制IGF1的自分泌和旁分泌，也可能導致IUGR[28]，IGF1在卵巢細胞增殖和雌激素合成中發揮了調節作用，如孕期乙醇暴露通過過度激活IGF1信號通路導致雌性子代大鼠出生后卵巢早衰的易感性增加[29]。提示，孕期藥物使用可能通過GC過暴露影響胎卵巢組織中IGF1的表達，從而造成雌性子代胎卵巢發育異常，成年后卵巢疾病易感。

3.2 下丘腦-垂體-卵巢(hypothalamic-pituitary-ovary，HPO)軸宮內編程改變HPO軸是下丘腦、垂體和卵巢的神經內分泌信號相互作用軸。在下丘腦的水平，GnRH脈沖激活FSH和LH，并在垂體釋放。FSH和LH依次作用于卵巢，刺激卵泡生長，并導致雌二醇和排卵后孕激素的產生。而雌二醇與卵巢抑制素B負反饋作用于下丘腦，抑制FSH的釋放。胎兒HPO軸在妊娠中期被生理激活，并受胎盤激素及胎兒下丘腦GnRH神經元的調節，除循環中的母體類固醇激素外，胎兒產生自己的類固醇激素來協調原始卵泡的發育，親吻促動素(kisspeptin，KP)及其受體(kisspeptin receptor， KISS1R)是參與調節胎兒GnRH神經元活性的因子。孕期藥物可直接或間接干擾胎兒HPO軸，引起胎兒時期及出生后至青春期內分泌紊亂。動物實驗表明，圍產期乙醇暴露可造成胎鼠下丘腦中Kiss1 mRNA水平和KP含量減少，GnRH神經元活化抑制[24]，而孕期氟西汀暴露可直接抑制子代下丘腦GnRH釋放[15]，并且這種抑制作用持續至青春期，造成青春期延遲。

3.3 下丘腦-垂體-腎上腺 (hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA)軸宮內編程改變HPA軸與女性生殖系統交織在一起，并表現出復雜的關系。HPA軸激活下丘腦促腎上腺皮質激素釋放激素(corticotropin-releasing hormone，CRH)和精氨酸-血管加壓素(arginine-vasopressin，AVP)協同刺激垂體促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)分泌，進而導致腎上腺皮質分泌糖皮質激素。HPA軸對生殖軸產生深遠的抑制作用，其中CRH和CRH誘導的丙三醇皮質激素肽抑制下丘腦GnRH分泌，而糖皮質激素抑制垂 體LH和卵巢雌激素及孕酮的分泌并呈遞；HPA軸的這些作用導致壓力、抑郁和進食障礙的“下丘腦”閉經，以及庫欣綜合征的性腺機能減退。孕婦外源GC暴露可以直接導致胎兒HPA軸功能的永久性改變以及內源性GC水平的降低[30]，從而干擾子代出生后HPO軸的調控信號，影響其卵巢功能及雌激素合成。

4 展望

綜上，孕期藥物使用會對子代卵巢發育及功能產生深遠的影響，發生機制主要涉及表觀遺傳修飾異常、氧化應激損傷、宮內神經內分泌發育編程等，孕期應盡量避免不必要的藥物使用。但藥物對子代生殖表型的影響并非來源于單一因素，而是孕期疾病狀態、生活習慣、心理狀態等諸多因素的相互疊加作用，且與用藥時機、劑量、療程相關。此方面流行病學研究雖多，但相應的動物模型也未必能重現真實世界的復雜孕期狀態。因此，在不得不用藥的情況下，了解藥物所致宮內神經內分泌編程改變及胎兒表觀遺傳修飾異常的機制研究，分析其規律，探尋其中的表觀遺傳位點及相關內分泌調節靶點，將為更好的解釋宮內發育源性卵巢疾病的發病機制提供新思路，也為評價母體不當用藥對生殖表型的影響提供了新視角。通過干擾或回調相關內分泌靶點，可能成為防治生殖表型改變和其他胎源性疾病發生的新靶標。