早發性卵巢功能不全的干細胞治療進展

姚瑤，張麗娜，紀亞忠*

(1.同濟大學醫學院，上海 200092；2.同濟大學附屬同濟醫院，上海 200065)

早發性卵巢功能不全(POI)是指女性出現卵巢過早衰竭的一種病理狀態，其臨床特點為月經紊亂、促卵泡生成素(FSH)水平升高以及雌激素波動性下降。臨床診斷POI需同時具備生化指標異常和月經紊亂：兩次(間隔4周以上)FSH>25 U/L；月經稀發/閉經≥4個月[1-2]。POI發病可能與遺傳因素、免疫因素、環境因素及醫源性因素等有關，由于其具體病因和機制尚不完全清楚，目前沒有十分有效的治療措施，臨床上使用的激素補充療法雖然能一定程度上緩解癥狀，但是并不能恢復患者的卵巢功能，還可能增加女性患者中風、乳腺癌、子宮內膜癌及靜脈血栓等的患病率。

干細胞是一類永生的或者能夠進行無限自我更新的細胞，它能夠產生基因型完全相同的子代細胞，也能夠分化為多種特定的組織細胞。干細胞移植技術采用細胞學的方法將干細胞提取、分離、處理后，將其移植至人體中，以達到修復衰老細胞、重建正常功能組織和細胞的目的，目前許多研究結果表明干細胞能有效用于POI治療。與目前臨床上POI的治療措施相比，干細胞移植技術具有安全、無毒副作用、能直接恢復患者卵巢功能等優點，有望從根本上解決POI這一難題，故而已經成為治療POI的研究熱點?，F就不同來源的干細胞治療POI的研究進展及其機制作一綜述。

一、胎兒附屬物源性干細胞

胎兒附屬物包括胎盤、胎膜、臍帶和羊水，是維持胎兒宮內正常生長發育的重要組織。胎兒附屬物源性干細胞主要通過干預相關信號通路，調節卵巢免疫微環境及細胞自噬水平，從而抑制細胞凋亡；同時能通過旁分泌作用誘導卵泡細胞生長、促進顆粒細胞增殖，改善卵巢功能，具有來源廣泛、取材方便及不損傷供者健康等優勢。

1.胎盤源性間充質干細胞：近年相關研究顯示，胎盤源性間充質干細胞能夠通過抑制顆粒細胞凋亡、抗炎及免疫調節、自分泌和旁分泌等機制改善POI模型小鼠的卵巢功能。Li等[3]使用透明帶糖蛋白3(ZP3)肽段建立了POI小鼠模型，通過人胎盤間充質干細胞(hPMSCs)移植觀察其對POI的治療效果及機制；研究發現hPMSCs移植能夠通過抑制卵巢內內質網應激IRE1α信號通路表達進而抑制顆粒細胞(GCs)的顯著凋亡，降低閉鎖卵泡數量，促進卵泡細胞的發育和成熟；hPMSCs移植后，POI小鼠的高促性腺激素水平和低雌激素水平得到逆轉，卵泡發育不良得以改善。Zhang等[4]研究發現，hPMSCs移植可能是通過增加卵巢中抗苗勒管激素(AMH)和顆粒細胞標記物FSHR的表達來實現抑制顆粒細胞凋亡、抑制卵泡閉鎖和促進卵泡發育的目的，從而恢復POI小鼠的卵巢功能。Lu等[5]通過尾靜脈注射hPMSCs對POI模型小鼠進行治療，結果發現干細胞移植后的POI小鼠Th1/Th2細胞因子比值發生了變化，小鼠體內的高IFN-γ水平、高IL-2水平和低IL-4水平得以逆轉，表明了hPMSCs移植能夠調節卵巢內的免疫微環境，在POI小鼠卵巢功能的恢復上起了重要的作用。Yin等[6]研究發現，hPMSCs移植能夠通過PI3K/Akt信號通路改變POI小鼠體內Th17/Tc17和Th17/Treg細胞的比例，參與調節受損的卵巢功能。

2.羊膜干細胞：羊膜干細胞是一種對POI有顯著治療潛力的干細胞，研究發現羊膜上皮干細胞(hAEC)和羊膜間充質干細胞(hAMSC)對POI小鼠模型具有良好療效。Yao等[7]研究發現經hAECs移植治療后，POI小鼠各階段的卵泡數量均有所增加，其血管內皮細胞生長因子受體1(VEGFR1)和血管內皮細胞生長因子受體2(VEGFR2)的表達均有所上調，POI小鼠卵巢微血管密度(MVD)水平也有明顯升高，推測hAECs可能是通過調節血管內皮生長因子A(VEGF-A)及其受體的表達來誘導血管生成增加和與旁分泌活動相關的卵泡生長，從而恢復卵巢功能。Ding等[8]利用環磷酰胺建立了不同程度的POI小鼠模型，利用羊膜干細胞移植技術進行治療研究，評估了hAECs和hAMSCs的治療作用，發現hAMSCs表現出比hAECs更顯著的細胞生物學特征和更強大的促顆粒細胞增殖的能力，該研究表明hAMSCs是一種比hAECs更有效改善卵巢功能的細胞類型，在治療POI上表現出了更大的潛力。

3.絨毛膜源性間充質干細胞：目前對于絨毛膜源性間充質干細胞(cpMSCs)治療POI的研究尚不多。Li等[9]使用環磷酰胺建立了POI小鼠模型，通過靜脈注射進行cpMSCs移植，結果發現小鼠血清E2水平和FSH水平均得到顯著改善，卵巢中卵泡數量顯著增加，受損的卵巢功能得以恢復。說明了cpMSCs是一類具有MSCs特性的、安全的干細胞，能夠在治療POI的干細胞選擇上提供更多可能性。

4.臍帶間充質干細胞：臍帶間充質干細胞(UCMSC)是干細胞研究的熱點。Song等[10]建立了由環磷酰胺誘導的POI大鼠模型，以尾靜脈注射和卵巢原位移植兩種方式進行了UCMSCs移植，發現UCMSCs移植能夠顯著改善POI大鼠的激素分泌：大鼠血清E2水平顯著回升，FSH水平明顯下降，尾靜脈組AMH水平明顯增高，但原位組AMH水平變化不大；同時，POI大鼠的次級卵泡顯著增加，但原始卵泡、初級卵泡和竇卵泡的數量無顯著變化；該研究還發現UCMSCs移植能夠降低POI大鼠卵巢細胞凋亡，表明了UCMSCs在POI治療中的有效性和安全性。Zheng等[11]將UCMSCs通過尾靜脈注射至POI大鼠模型中，研究發現該措施能夠改善POI大鼠的激素分泌、延長其發情周期、促進卵泡生長發育；同時引發POI大鼠卵巢組織中Caspase-3、FSHR的表達降低，TrkA和NGF的水平增加，證明了UCMSCs移植能通過PI3K/Akt信號通路改善卵巢功能。Lu等[12]利用順鉑誘導POI大鼠模型，將UCMSCs移植至大鼠體內發現其能通過調節AMPK/mTOR信號通路抑制卵泡間質細胞的自噬水平，從而恢復大鼠的卵巢功能。此外，UCMSCs移植還能顯著減少顆粒細胞的凋亡，UCMSCs中表達的血紅素加氧酶-1(HO-1)基因能夠激活JNK/Bcl-2信號通路調節細胞自噬和上調CD8+CD28-T細胞的循環，從而幫助恢復受損的卵巢功能。Yan等[13]在陰道超聲引導下將UCMSCs注射至患者的卵巢中，隨訪發現大多數患者的卵巢中出現不同階段的卵泡，卵巢功能得以改善，并且無一患者出現與治療相關的嚴重不良反應或并發癥，為治療的安全性和有效性提供了依據。

5.臍血源性間充質干細胞：Elfayomy等[14]從人臍帶血中分離出間充質干細胞，并研究了其對紫杉醇誘導的大鼠POI模型的影響，發現移植臍血源性間充質干細胞后，POI大鼠的FSH水平顯著降低，E2水平升高，竇卵泡素增加；推測臍血源性干細胞可能是通過修復卵巢白膜、促進卵泡上皮細胞增殖以及激活CK8/18、TGF-β和PCNA來修復卵巢功能。

6.羊水干細胞：近期羊水干細胞移植的相關研究有了新突破。研究表明，人羊水干細胞(AFCs)移植入POI大鼠模型體內后能夠修復損傷卵巢的結構和功能，其作用機制可能是通過抑制PI3K/PTEN/Akt信號通路的激活、抑制顆粒細胞的凋亡以及增加FSHR蛋白的表達實現的[15]。

二、骨髓間充質干細胞

骨髓間充質干細胞(BMSC)是研究最廣泛的一種成體干細胞，移植后可歸巢于卵巢，通過Wnt/β-catenin和Hippo信號通路調節卵泡生長，在旁分泌作用下促進血管生成，對卵巢細胞進行基因調控，從而促進卵泡發育，恢復卵巢受損功能。El-Derany等[16]將BMSCs靜脈注射至放療誘導的POI大鼠體內，發現BMSCs能夠定向遷移至大鼠卵巢、子宮中并且上調了與卵泡生長成熟有關的Wnt/β-catenin和Hippo 信號通路，大鼠的激素水平得以改善，卵巢受損的結構和功能得以恢復。此外，治療卵巢受損血管也是恢復卵巢功能中的關鍵一環。Shi等[17]認為BMSCs通過旁分泌有助于血管生成。彭靜等[18]研究了同種異體骨髓間充質干細胞在環磷酰胺誘導的POI小鼠模型中的治療作用，發現BMSCs能夠減少閉鎖卵泡的數量，增加竇卵泡、次級卵泡和顆粒細胞的數量。同時，BMSCs移植后，小鼠卵巢卵泡發育的相關基因，如Nano3、Nabox和Lhx8的表達明顯上調。

三、脂肪來源間充質干細胞

脂肪來源間充質干細胞(ADSC)也具有MSC的特性，移植后能通過旁分泌和免疫調節機制作用于卵巢而發揮治療作用，逐漸受到研究者的廣泛關注。Su等[19]建立大鼠POI模型，將分離的ADSC聯合可溶性膠原支架移植入大鼠體內，發現ADSC移植一周后主要分布于卵巢的間質組織內，能通過旁分泌促進卵泡內顆粒細胞增殖和血管生成。此外，ADSC/可溶性膠原支架移植能夠幫助ADSC在卵巢中聚集和存活、分泌更多生長因子。宋開靜等[20]將不同濃度的異體脂肪來源間充質干細胞于POI患者的外周血共同培養，發現加入ADSCs后CD4+CD25+Foxp3+Treg在CD4+細胞中所占比例均明顯增高，Foxp3 mRNA的表達水平有所上調，說明ADSC可能由此促進Treg細胞發揮免疫調節作用，參與POI的治療。

四、外泌體

外泌體是由細胞分泌的一種包含RNA和蛋白質的小囊泡，能夠介導細胞間通訊。外泌體移植后通過調節PI3K/Akt信號通路抑制細胞凋亡，通過旁分泌和基因調控作用于卵巢細胞，從而起到恢復受損卵巢功能，延緩卵巢功能下降的作用。有研究顯示，干細胞分泌的外泌體具有抑制雌性小鼠卵巢損傷和緩解與年齡相關的生育能力下降的功能[21]。Ding等[22]從hAMSCs中獲得了外泌體(hAMSC-Exos)并進行了相關研究，該研究分析了hAMSC-Exos的miRNA譜，發現hAMSC-Exos含有的miR-320a具有恢復卵巢功能、增加卵泡數量、改善激素水平的功能，還能通過調節人絨毛膜促性腺激素(HCG)和卵母細胞的抗衰老生化酶4(SIRT4)從而降低ROS水平、延緩卵巢功能下降。Ding等[23]研究發現，hUMSC衍生的外泌體miR-17-5p能夠通過抑制SIRT7及其下游靶基因的表達來恢復卵巢功能。Yang等[24]研究了骨髓間充質干細胞衍生的外泌體miR-144-5p對POI大鼠模型的治療效果，發現該外泌體移植后，POI大鼠的發情周期顯著恢復，竇卵泡數量有所增加，AMH水平和E2水平上調，FSH和LH水平降低；該實驗結果顯示miR-144-5p能通過靶向抑制抑癌基因PTEN來負調節PI3K/AKT通路，從而減少顆粒細胞的凋亡，參與卵巢功能的修復。另一項研究表明，胎盤來源的間充質干細胞通過上調大鼠血清中外泌體的抗氧化酶來降低ROS水平，以此促進細胞增殖、減少細胞凋亡[25]。

五、其他源性干細胞

1.經血源性間充質干細胞：Noory等[26]從女性月經血中分離出間充質干細胞(MenSCs)，將其處理后移植至POI大鼠體內，發現MenSCs可以通過旁分泌調節Bax和Bcl2基因的表達、修復受損卵巢功能，有可能分化為GCs將FSH保持在低水平并防止卵泡排空。Yamchi等[27]研究了CD146+MenSCs對環磷酰胺誘導的POI大鼠模型的影響，發現MenSCs移植治療后POI大鼠的卵巢功能得到明顯改善：卵泡數量顯著增加、激素水平正?；?、卵巢纖維化減少；同時觀察到MenSCs移植后大鼠的Smad2、4和TGF-β1轉錄水平下調，介導了MenSCs對受損卵巢的治療效果。

2.皮膚源性間充質干細胞：Lai等[28]研究了皮膚源性間充質干細胞(SMSC)對于POI的治療潛力，該研究中紅色熒光蛋白和AMH抗體的免疫染色表明靜脈注射的SMSC能夠遷移至卵巢中發揮治療作用；PCR結果顯示SMSC移植后小鼠的促炎因子如TGF-β、TNF-α、IL-8、IL-6等的表達水平顯著降低，卵子發生標記基因如Nobox、Nanos3、Lhx8的表達有所增加，表明了SMSC移植可以減少卵巢炎癥，調控早期卵泡發生的轉錄環節，對損傷的小鼠卵巢具有恢復作用。

3.誘導多能干細胞：Liu等[29]將誘導多能干細胞(IPS)誘導分化的激素敏感性卵巢顆粒樣細胞(OGLC)注射至環磷酰胺誘導的POI小鼠模型中，免疫組織化學染色表明OGLC強烈表達AMH、抑制素α、抑制素β等顆粒細胞標志物，病理分析顯示移植后小鼠卵巢組織中閉鎖卵泡數量減少，成熟卵泡數量增加，激素水平也趨于正常，說明了IPS對于POI小鼠模型的卵巢形態和功能的改善具有積極作用。

4.卵巢干細胞：最近的研究表明，成年哺乳動物卵巢中存在分子特征與生殖系祖細胞/干細胞一致的細胞，為POI的治療提供了新的思路[30]。Stimpfel等[31]從7名成年女性的卵巢皮質組織中分離出一種干細胞，并將其命名為卵巢間充質干細胞(PO-MSC)，發現PO-MSC能夠表達與MSCs相關的特征基因，比如CD44、CD105、CD90、M-CAM等；該研究還發現PO-MSCs具有多能性，可以分化為脂肪細胞、神經細胞、成骨細胞和胰腺細胞。Besikcioglu等[32]研究了卵巢基質干細胞(OSSC)和BMSCs對環磷酰胺誘導的POI大鼠模型的影響，發現OSSCs對卵泡的保護作用更明顯。

六、結語

POI可導致女性出現不孕及低雌激素相關癥狀，同時增加其心理和社會負擔，干細胞治療為POI患者改善卵巢功能、實現臨床妊娠帶來希望。目前大量研究表明，胎兒附屬物源性干細胞、骨髓間充質干細胞、脂肪間充質干細胞、其他源性干細胞以及外泌體具有干細胞特性和治療POI的有效性。然而，干細胞治療POI的具體機制尚不明確，治療POI的最佳干細胞尚無定論，若將干細胞療法應用至臨床實踐中，仍需不斷探索。