維生素D與早發(fā)性卵巢功能不全患者卵巢功能相關(guān)性的研究進(jìn)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(fā)育及成熟的場(chǎng)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(fā)生卵巢功能減退(diminished ovarian reserve，DOR)稱(chēng)為早發(fā)性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency，POI)綜合征。<40歲女性臨床出現(xiàn)停經(jīng)、月經(jīng)稀發(fā)>4個(gè)月、連續(xù)2次間隔4周以上血清FSH>25 U/L即可診斷為POI。POI的發(fā)病機(jī)制尚不明確，其主要的治療方法是激素補(bǔ)充[1-2]。此外，前沿的治療方法有干細(xì)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(jìn)程可分為4個(gè)階段：正常期、隱匿期、生化異常期和臨床發(fā)展期[6]。卵巢早衰(premature ovarian failure，POF)為POI的終級(jí)階段。POI不僅影響女性的生育能力，使女性提前進(jìn)入更年期或出現(xiàn)性功能障礙，還增加了心血管、骨質(zhì)疏松、抑郁等疾病的發(fā)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(lèi)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(lèi)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(tǒng)稱(chēng)為25-羥基維生素D[25(OH)D]。25(OH)D與維生素D結(jié)合蛋白(VDBP)形成復(fù)合物，該復(fù)合物在血液中被轉(zhuǎn)運(yùn)到腎臟，并由腎臟中的1α-羥化酶作用形成具有生物學(xué)活性的VD3，稱(chēng)為1，25-二羥維生素D3[1，25(OH)2D3]。VD通過(guò)與維生素D受體(VDR)結(jié)合并改變細(xì)胞核中靶基因轉(zhuǎn)錄從而發(fā)揮生物活性。VDR屬于核受體家族，是由配體激活的轉(zhuǎn)錄因子。1，25(OH)2D3與VDR結(jié)合后與維甲酸受體(RXR)形成1，25(OH)2D3-VDR-RXR復(fù)合物，該復(fù)合物被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核并與VD應(yīng)答基因啟動(dòng)子區(qū)的維生素D反應(yīng)元件(VDRE)結(jié)合。1，25(OH)2D3-VDR-RXR與VDRE結(jié)合后，通過(guò)抑制或啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而改變VDR的潛在靶標(biāo)基因的表達(dá)。25(OH)D的半衰期約為3周，其性質(zhì)穩(wěn)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(jī)體VD的儲(chǔ)備情況[10-11]。

VD對(duì)于人類(lèi)的健康尤為重要。VD的經(jīng)典作用是調(diào)節(jié)血液與骨組織的鈣磷平衡，缺乏VD時(shí)除了影響骨代謝，還會(huì)引起糖尿病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤等多種疾病的發(fā)生[12]，此外，VD還參與調(diào)節(jié)女性生殖系統(tǒng)。Yoshizawa等[13]研究發(fā)現(xiàn)，雌性小鼠敲除VDR基因后小鼠的子宮發(fā)育不全、卵泡發(fā)育受損。Kinuta等[14]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠敲除VDR基因后調(diào)控雌激素合成的細(xì)胞色素P450的活性及芳香化酶基因(CYP19)表達(dá)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(bǔ)鈣維持正常血鈣濃度的情況下，卵巢CYP19的表達(dá)量可以增加到野生型的60%。VDR在卵巢、子宮內(nèi)膜、胎盤(pán)和睪丸中都有表達(dá)，表明VD在這些組織中起著關(guān)鍵作用[15]。一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，不孕癥患者血清VD濃度與竇卵泡數(shù)具有相關(guān)性，嚴(yán)重缺乏VD時(shí)會(huì)影響患者的卵巢儲(chǔ)備[16]。VD對(duì)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(zhǎng)發(fā)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(guān)性。

一、VD與卵泡的招募

卵巢的儲(chǔ)備功能是由卵巢中始基卵泡的數(shù)量和質(zhì)量決定，其反映女性的生育壽命。Zheng等[17]認(rèn)為，始基卵泡發(fā)育有3種截然不容的命運(yùn)：(1)卵泡保持靜止；(2)卵泡被激活并生長(zhǎng)，然后經(jīng)歷閉鎖或直接完成其發(fā)育過(guò)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(kāi)始生長(zhǎng)最后形成初級(jí)卵泡，這一過(guò)程被稱(chēng)為原始卵泡初始募集。始基卵泡向竇前卵泡發(fā)育的過(guò)程不依賴(lài)促性腺激素，但需要卵母細(xì)胞和體細(xì)胞之間復(fù)雜的雙向?qū)υ?huà)。原始卵泡初始募集可以提供精選的、成熟健康的卵母細(xì)胞，同時(shí)防止卵巢儲(chǔ)備的過(guò)早衰竭，以確保生長(zhǎng)卵泡池和靜止卵泡池之間的持續(xù)平衡。磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信號(hào)通路參與了始基卵泡的激活。PI3K由p85調(diào)節(jié)亞基和p110催化亞基組成。p85調(diào)節(jié)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(dǎo)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(hào)通路。人10號(hào)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(fù)調(diào)節(jié)因子[18-19]，PTEN通過(guò)將PIP3轉(zhuǎn)化為PIP2來(lái)調(diào)控PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路。小鼠卵母細(xì)胞中PTEN的缺失使得始基卵泡過(guò)度激活，從而導(dǎo)致POF[20]。有研究發(fā)現(xiàn)，VD可以降低乳腺癌細(xì)胞中PTEN基因啟動(dòng)子的甲基化作用[21]。還有研究發(fā)現(xiàn)，VD可以上調(diào)肝癌細(xì)胞中PTEN的表達(dá)從而負(fù)向調(diào)控PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路來(lái)抑制細(xì)胞周期的進(jìn)展[22]。以上研究表明，VD可能通過(guò)上調(diào)PTEN基因來(lái)抑制始基卵泡的過(guò)早激活，從而維持卵泡池的平衡，避免卵泡過(guò)度激活導(dǎo)致POI。

抗苗勒管激素(AMH)是由卵巢內(nèi)竇卵泡周?chē)念w粒細(xì)胞產(chǎn)生的糖蛋白，屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor β，TGF-β)家族。AMH與特異性受體AMHR-Ⅱ結(jié)合來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Smad蛋白(1、5、8位點(diǎn))的磷酸化，從而將信號(hào)傳導(dǎo)至細(xì)胞核[23]。在人和牛卵巢的體外試驗(yàn)中，在不添加AMH情況下，始基卵泡的發(fā)育會(huì)被過(guò)度激活，在培養(yǎng)液中加入AMH后這種激活被抑制，表明AMH可以通過(guò)抑制始基卵泡向生長(zhǎng)卵泡池的募集來(lái)防止卵泡池的早期消耗[24]。在性成熟的哺乳動(dòng)物中，初級(jí)卵泡在激素的調(diào)控下，逐漸向次級(jí)卵泡、竇卵泡發(fā)育，最后形成優(yōu)勢(shì)卵泡并排出卵母細(xì)胞，這一過(guò)程呈現(xiàn)周期性，因此被稱(chēng)為卵泡的周期性募集。通常周期性募集只有一個(gè)優(yōu)勢(shì)卵泡排出，其余卵泡則進(jìn)入閉鎖階段，閉鎖階段取決于卵泡對(duì)FSH的敏感性。AMH能夠降低大竇前卵泡和小竇卵泡對(duì)FSH的敏感性來(lái)抑制卵泡的周期性募集[25]。Malloy等[26]研究發(fā)現(xiàn)，前列腺細(xì)胞中AMH基因的啟動(dòng)子區(qū)域上有VDR的反應(yīng)原件(VDRE)，補(bǔ)充VD后AMH啟動(dòng)子區(qū)域的熒光素酶反應(yīng)增強(qiáng)，VD與VDR結(jié)合后能夠增強(qiáng)AMH啟動(dòng)子的活性。體外培養(yǎng)獼猴卵泡試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充VD能夠促進(jìn)血AMH的產(chǎn)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(fā)現(xiàn)，血清和卵泡液VD<30 ng/ml時(shí)，AMH與VD之間呈負(fù)線(xiàn)性相關(guān)，而血清和卵泡液VD≥30 ng/ml時(shí)，AMH和VD的是正線(xiàn)性關(guān)系[29]，說(shuō)明充足的VD可能是AMH的正向調(diào)節(jié)因子，VD缺乏時(shí)則抑制AMH的表達(dá)。一項(xiàng)非隨機(jī)臨床實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)血AMH<0.7 ng/ml且VD<30 ng/ml的POI患者給予每周補(bǔ)充50 000 U VD，連續(xù)治療3個(gè)月后患者血AMH水平顯著升高[30]，表明補(bǔ)充VD能夠改善POI患者的卵巢功能。

二、VD與卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育

為了更直觀驗(yàn)證VD對(duì)卵泡生長(zhǎng)的影響，Xu等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在恒河猴的竇卵泡發(fā)育期補(bǔ)充高劑量VD(100 pg/ml)比低劑量VD(25 pg/ml)對(duì)小竇卵泡生長(zhǎng)和卵泡形成具有更顯著的促進(jìn)作用。同時(shí)，Xu等[31]研究發(fā)現(xiàn)，卵泡周?chē)念w粒細(xì)胞及其各個(gè)階段中都有VDR的表達(dá)，并隨著卵泡的發(fā)育顆粒細(xì)胞中VDR的表達(dá)逐漸增多；在竇前卵泡及竇卵泡內(nèi)有25-羥化酶(CYP2R1)及1α羥化酶(CYP27B1)的表達(dá)，補(bǔ)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(guò)與卵泡中VDR結(jié)合并影響卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育及質(zhì)量，但VD對(duì)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(bǔ)充VD后，PCOS大鼠不同發(fā)育階段的卵泡數(shù)量和質(zhì)量均顯著增高、閉鎖卵泡數(shù)顯著降低[32]，表明VD能夠改善PCOS大鼠卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育。Refaat等[33]將48只雌鼠隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組給予VD補(bǔ)充，4周后實(shí)驗(yàn)組小鼠竇卵泡數(shù)、排卵期卵泡數(shù)、VDR、RXR、VDBP均顯著高于對(duì)照組，表明補(bǔ)充VD能夠促進(jìn)卵泡的發(fā)育。盡管目前尚無(wú)文獻(xiàn)直接研究VD與POI患者卵泡生長(zhǎng)發(fā)育，但體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明VD影響卵泡的發(fā)育，因此，我們大膽猜測(cè)VD有利于POI患者卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育。

三、VD與卵巢的免疫性損傷

目前，POI的具體發(fā)病機(jī)制尚不清楚，但可能與染色體異常、基因異常、免疫、感染、醫(yī)源性損傷有關(guān)[1]。約20%的POI患者伴隨其他自發(fā)免疫性疾病，多達(dá)40%～50%的POI患者至少有一種器官特異性自身抗體陽(yáng)性，最常見(jiàn)的是甲狀腺過(guò)氧化物酶抗體和抗甲狀腺球蛋白抗體陽(yáng)性[34]。卵巢通常是自身免疫攻擊的目標(biāo)，細(xì)胞免疫異常在自身免疫性POI的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。目前已證實(shí)，T細(xì)胞亞群的改變、效應(yīng)B細(xì)胞數(shù)量的增加、抑制/細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞數(shù)量的減少、自然殺傷細(xì)胞數(shù)量和活性的增加會(huì)導(dǎo)致自身免疫性POI[35]。VD被認(rèn)為是一種免疫調(diào)節(jié)劑，能夠調(diào)節(jié)B細(xì)胞和T細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)Th1型細(xì)胞向Th2型細(xì)胞的轉(zhuǎn)換。免疫反應(yīng)主要由Toll樣受體4/核因子-κB(TLR4/NF-κB)信號(hào)通路介導(dǎo)，其中Toll樣受體(TLR)是單個(gè)的跨膜非催化性蛋白質(zhì)，是重要的抗原識(shí)別受體。細(xì)胞表面的TLR和配體結(jié)合會(huì)導(dǎo)致街頭蛋白(TRAF)被招募至受體的胞質(zhì)域，TRAF轉(zhuǎn)而招募核因子κB激酶抑制物(inhibitor of nuclear factor κB kinase，IKK)復(fù)合物，IKK復(fù)合物使IκB抑制劑磷酸化并降解，隨后NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核并誘導(dǎo)先天免疫細(xì)胞因子IFN-γ、TNF-α的釋放，從而參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和應(yīng)激反應(yīng)。對(duì)于復(fù)發(fā)性流產(chǎn)及反復(fù)種植失敗患者，VD通過(guò)干擾NF-κB顯著降低NK細(xì)胞中TLR4、TNF-α和IFN-γ的表達(dá)[36]，即VD通過(guò)抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路從而抑制免疫應(yīng)答。

綜上所述，VD與卵泡的招募、卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育以及卵巢免疫性損傷有密切的聯(lián)系，因此在臨床診治過(guò)程中，應(yīng)該關(guān)注POI患者的VD水平。后續(xù)仍需要深入探索VD與卵巢功能的關(guān)系，為POI患者的診治提供新的治療思路。