藥物所致卵巢發(fā)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(xué)中南醫(yī)院婦產(chǎn)科， 湖北 武漢 430071；2.武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系，發(fā)育源性疾病湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430071; 3. 武漢大學(xué)人民醫(yī)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(jù)世界衛(wèi)生組織2014年統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，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(yīng)激和表觀遺傳修飾異常等改變胎兒發(fā)育的軌跡，從而影響子代多器官的發(fā)育和功能[1]，包括女性生殖系統(tǒng)的發(fā)育。流行病學(xué)調(diào)查及動物實驗均表明，孕期不良環(huán)境(如外源毒物/藥物暴露、不良生活習(xí)慣等)不僅可以影響親代健康，還會影響子代的卵巢結(jié)構(gòu)、功能及成年后生殖健康[2-3]，卵巢疾病存在宮內(nèi)起源，但其具體宮內(nèi)發(fā)生機制尚不明確。本文就藥物暴露對子代卵巢發(fā)育毒性及其宮內(nèi)編程的機制相關(guān)最新研究進展進行綜述，為評估藥物使用的益處和風(fēng)險，及預(yù)防胎兒起源的卵巢疾病和提高女性生育力，提供理論基礎(chǔ)。

1 藥物所致卵巢發(fā)育毒性及其遠期危害

人類胎兒卵巢中生殖細胞的發(fā)育導(dǎo)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(fā)育的過程還可能受親代藥物使用的影響，從而導(dǎo)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(shù)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(xiàn)卵巢相關(guān)疾病易感，如卵巢早衰等。

1.1 具有卵巢發(fā)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(nèi)分泌系統(tǒng)類藥物、神經(jīng)系統(tǒng)類藥物)會對子代卵巢發(fā)育產(chǎn)生短期或長期的影響(Tab 1)。

1.1.1內(nèi)分泌系統(tǒng)藥物的卵巢發(fā)育毒性 糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid，GC)如地塞米松、倍他米松等為產(chǎn)前治療的常用藥物，用于促進胎兒肺成熟而預(yù)防呼吸窘迫綜合征。但這種藥物對子代多個系統(tǒng)(如心血管、內(nèi)分泌系統(tǒng)等)具有長期的不利影響，并會影響雌性子代的卵巢發(fā)育。人胎卵巢體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，地塞米松處理能增加卵子凋亡，抑制人胎卵子發(fā)生[4]。Risti等[5]對大鼠模型的系列研究也發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前暴露于地塞米松會導(dǎo)致胎兒垂體和卵巢發(fā)生新的發(fā)育編程，即在垂體發(fā)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(shù)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(xù)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(shù)量，導(dǎo)致總卵泡數(shù)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(nèi)生長遲緩(intrauterine growth retardation，IUGR)模型中發(fā)現(xiàn)，胎鼠卵巢雌激素合成功能抑制，原始卵泡數(shù)量減少[6]，出生前后卵泡閉鎖數(shù)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(fā)情期縮短、發(fā)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(fā)育造成不利影響。輔助生殖技術(shù)(assisted reproductive technology，ART)已廣泛應(yīng)用于不育癥治療，促排卵藥物(如絨促性素)在ART中常規(guī)應(yīng)用。臨床研究發(fā)現(xiàn)，母體促排卵導(dǎo)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(fēng)險，并導(dǎo)致新生兒體內(nèi)總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平升高[9]，而胎兒發(fā)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(fā)情周期紊亂、顆粒細胞凋亡增加、閉鎖卵泡數(shù)增加[10]。

一些具有內(nèi)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(nèi)分泌系統(tǒng)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(jì)50～70年代為防止流產(chǎn)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(fēng)險因素，也增加這些年輕女孩流產(chǎn)的風(fēng)險。動物實驗表明，孕期己烯雌酚暴露可致雌性子代發(fā)情周期異常，發(fā)情期延長；在組織病理學(xué)上觀察到卵巢中卵泡和黃體數(shù)較對照組減少，并且這種情況持續(xù)至老年[11]。拉索昔芬是一種非甾體選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(selective estrogen receptor modulator，SERM)，用于治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥。動物研究表明，圍產(chǎn)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(nèi)分泌治療，對豚鼠的產(chǎn)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(nèi)分泌系統(tǒng)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(xué)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(biāo)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(fēng)險有關(guān)[14]。

1.1.2神經(jīng)系統(tǒng)藥物的卵巢發(fā)育毒性 在懷孕和產(chǎn)后期間均可能發(fā)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(nèi)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(fā)育產(chǎn)生不良影響。有研究發(fā)現(xiàn)[17]，高濃度咖啡因可以干擾體外培養(yǎng)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(dǎo)致雌性子代大鼠卵巢重量下降，卵泡數(shù)量及卵泡直徑明顯降低，閉鎖卵泡數(shù)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(nèi)卵巢的形態(tài)發(fā)育和雌二醇合成受到抑制，在成年時出現(xiàn)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(fā)育造成不良影響。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前接觸抗驚厥藥物苯巴比妥或苯妥因鈉可影響女性月經(jīng)周期及生殖功能[20]；動物實驗也表明，產(chǎn)前暴露于苯巴比妥的雌性大鼠青春期發(fā)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(tǒng)藥物的卵巢發(fā)育毒性 一些解熱鎮(zhèn)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(huán)，因此有可能影響胎兒發(fā)育。流行病學(xué)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(guān)聯(lián)，但并無對女兒生殖系統(tǒng)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?qū)σ阴０被?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(shù)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(fā)現(xiàn)，布洛芬或?qū)σ阴０被犹幚砗蟮奶ヂ殉布毎倲?shù)減少、細胞增殖減少而細胞凋亡增加、生殖細胞數(shù)減少[23]。

1.2 卵巢發(fā)育毒性的遠期危害及相關(guān)疾病發(fā)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(fā)育毒性可持續(xù)至出生后，引起青春期內(nèi)分泌紊亂、成年后生殖功能受損、更年期提前及相關(guān)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(chǎn)生表觀遺傳改變，并誘導(dǎo)女性胎兒在以后的生活中發(fā)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(chǎn)、卵泡發(fā)育、GnRH搏動性釋放和胰島素抵抗基因表達的直接結(jié)果。親代用藥也可能與子代卵巢癌的發(fā)生相關(guān)，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(guān)[25]。

2 卵巢發(fā)育毒性近期危害的分子機制

宮內(nèi)環(huán)境改變可能對子代的一生產(chǎn)生深遠的影響，且機制復(fù)雜。盡管流行病學(xué)和動物實驗已經(jīng)證實親代使用藥物以引起子代生殖表型改變，但其發(fā)生機制至今尚未有一個系統(tǒng)、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(yīng)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(fā)生變化但基因表達出現(xiàn)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(fā)育中普遍存在，其異常改變在疾病的宮內(nèi)編程機制中發(fā)揮著重要作用。正常情況下，性激素合成相關(guān)基因如類固醇生成因子(steroidogenic factor 1，SF-1)、類固醇合成急性調(diào)節(jié)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(diào)控，同時這些基因的甲基化具有組織和發(fā)育特異性，影響卵巢發(fā)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(fā)育相關(guān)基因表觀遺傳修飾異常。動物研究發(fā)現(xiàn)，促性腺激素治療的小鼠，其胚胎甲基化率發(fā)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(qū)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(fā)育[16]。此外，孕期藥物暴露可通過母體間接引起子代卵巢發(fā)育相關(guān)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(qū)組蛋白乙?；剑瑥亩绊懫溏摅w合成功能[19]。以上數(shù)據(jù)說明，孕期藥物暴露可直接或間接導(dǎo)致生殖系統(tǒng)相關(guān)的表觀遺傳修飾異常，影響其發(fā)育及功能，是生殖系統(tǒng)表型改變的機制之一。

2.2 氧化應(yīng)激損傷氧化應(yīng)激被認為是人類妊娠不良結(jié)局(如胚胎吸收、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)、先兆子癇、IUGR和胎兒死亡)的風(fēng)險因素之一。氧化和抗氧化劑的失衡，可以改變細胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)，導(dǎo)致生物大分子物質(zhì)(包括DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì))的破壞，進一步可導(dǎo)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(tài)會導(dǎo)致多種活性氧族(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)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(dǎo)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(nèi)ROS增加，過量的細胞內(nèi)過氧化氫和超氧陰離子降低線粒體膜電位，導(dǎo)致線粒體功能障礙，觸發(fā)自噬級聯(lián)和抑制抗自噬蛋白，致F1代胚胎卵母細胞減數(shù)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(xiàn)卵泡數(shù)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(yīng)激損傷，從而影響其發(fā)育。

3 卵巢發(fā)育毒性遠期危害的宮內(nèi)神經(jīng)內(nèi)分泌發(fā)育編程機制

宮內(nèi)編程是指胎兒在發(fā)育過程中所處環(huán)境的異常使其原本的發(fā)育過程改變，導(dǎo)致機體功能產(chǎn)生長期或永久的變化。宮內(nèi)編程多是機體為適應(yīng)宮內(nèi)不良環(huán)境而做出的反應(yīng)，對處于發(fā)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(dāng)胎兒處于不良宮內(nèi)環(huán)境時，不良的刺激被傳遞給胎兒，在胎兒不同的發(fā)育敏感時期對不同的組織器官發(fā)育產(chǎn)生影響，并改變其發(fā)育軌跡，影響其結(jié)構(gòu)和功能，一直持續(xù)至出生后甚至數(shù)代。孕期藥物暴露對子代卵巢發(fā)育具有遠期危害，其機制與胎兒宮內(nèi)神經(jīng)內(nèi)分泌發(fā)育編程改變有關(guān)。

3.1 糖皮質(zhì)激素-胰島素樣生長因子1(glucocorticoid - insulin-like growth factor 1，GC-IGF1)軸宮內(nèi)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(guān)重要。然而，孕期用藥如阿片類藥物、乙醇等都會引起母親內(nèi)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(zhì)醇/皮質(zhì)酮轉(zhuǎn)換為失活的可的松/ 11-脫氫皮質(zhì)甾酮，以免胎兒過度暴露于內(nèi)源性GC(如人皮質(zhì)醇、嚙齒類動物皮質(zhì)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(nèi)編程的主要始動因素，高GCs通過調(diào)控體內(nèi)系列神經(jīng)內(nèi)分泌代謝過程，引起胎兒結(jié)構(gòu)和功能的持續(xù)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(dǎo)致IUGR[28]，IGF1在卵巢細胞增殖和雌激素合成中發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用，如孕期乙醇暴露通過過度激活I(lǐng)GF1信號通路導(dǎo)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(fā)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(nèi)編程改變HPO軸是下丘腦、垂體和卵巢的神經(jīng)內(nèi)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(dǎo)致雌二醇和排卵后孕激素的產(chǎn)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(jīng)元的調(diào)節(jié)，除循環(huán)中的母體類固醇激素外，胎兒產(chǎn)生自己的類固醇激素來協(xié)調(diào)原始卵泡的發(fā)育，親吻促動素(kisspeptin，KP)及其受體(kisspeptin receptor， KISS1R)是參與調(diào)節(jié)胎兒GnRH神經(jīng)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(nèi)分泌紊亂。動物實驗表明，圍產(chǎn)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(jīng)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(xù)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(nèi)編程改變HPA軸與女性生殖系統(tǒng)交織在一起，并表現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系。HPA軸激活下丘腦促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(corticotropin-releasing hormone，CRH)和精氨酸-血管加壓素(arginine-vasopressin，AVP)協(xié)同刺激垂體促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)分泌，進而導(dǎo)致腎上腺皮質(zhì)分泌糖皮質(zhì)激素。HPA軸對生殖軸產(chǎn)生深遠的抑制作用，其中CRH和CRH誘導(dǎo)的丙三醇皮質(zhì)激素肽抑制下丘腦GnRH分泌，而糖皮質(zhì)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(dǎo)致壓力、抑郁和進食障礙的“下丘腦”閉經(jīng)，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(dǎo)致胎兒HPA軸功能的永久性改變以及內(nèi)源性GC水平的降低[30]，從而干擾子代出生后HPO軸的調(diào)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(fā)育及功能產(chǎn)生深遠的影響，發(fā)生機制主要涉及表觀遺傳修飾異常、氧化應(yīng)激損傷、宮內(nèi)神經(jīng)內(nèi)分泌發(fā)育編程等，孕期應(yīng)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(tài)、生活習(xí)慣、心理狀態(tài)等諸多因素的相互疊加作用，且與用藥時機、劑量、療程相關(guān)。此方面流行病學(xué)研究雖多，但相應(yīng)的動物模型也未必能重現(xiàn)真實世界的復(fù)雜孕期狀態(tài)。因此，在不得不用藥的情況下，了解藥物所致宮內(nèi)神經(jīng)內(nèi)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(guī)律，探尋其中的表觀遺傳位點及相關(guān)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)靶點，將為更好的解釋宮內(nèi)發(fā)育源性卵巢疾病的發(fā)病機制提供新思路，也為評價母體不當(dāng)用藥對生殖表型的影響提供了新視角。通過干擾或回調(diào)相關(guān)內(nèi)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(fā)生的新靶標(biāo)。