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分子生物学标记物有何进展

作者:核心期刊目录查询 发布时间:2018-12-21

卵母细胞质量是影响辅助生殖(assistedreproductivetechniques,ART)治疗结局的关键因素之一,因此,正确评估卵母细胞质量的意义尤为重大。目前卵母细胞质量的评定标准尚无定论,形态学评估虽因其直观易于操作而广泛应用于临床,但该方法存在的较强主观性造成

  卵母细胞质量是影响辅助生殖(assistedreproductivetechniques,ART)治疗结局的关键因素之一,因此,正确评估卵母细胞质量的意义尤为重大。目前卵母细胞质量的评定标准尚无定论,形态学评估虽因其直观易于操作而广泛应用于临床,但该方法存在的较强主观性造成了其在临床应用中的局限性,而直接对卵母细胞进行分子生物学层面的质量检测又常常损伤其活力,缺乏实用性,因此,寻找一种简便准确而无创的卵母细胞质量评估方法显得尤为重要。

生物进化

  卵泡由卵母细胞及其周围的体细胞构成,卵泡的发育从始基卵泡开始,经历了初级卵泡、次级卵泡阶段成为成熟卵泡,卵泡液由卵母细胞周围的颗粒细胞分泌,含有多种物质,如各种甾体激素、细胞因子、代谢物质等,对卵泡的整个生命周期起着重要作用。

  1甾体激素

  1.1雌激素(E2)

  E2可与颗粒细胞上的相应受体结合诱导颗粒细胞上的促性腺激素受体和甾体激素受体的表达,促进卵泡生长发育。有研究发现闭锁卵泡的卵泡液中E2水平低,同时临床中也发现E2合成障碍患者常发生卵泡闭锁和多囊卵巢综合征,且对促性腺激素反应性低[1],说明卵泡液E2水平可直接影响卵子质量,进而影响受精卵的卵裂和胚胎的质量。

  1.2孕激素(P)

  随着卵泡逐渐发育成熟,优势卵泡液中的P浓度逐渐增加,可抑制颗粒细胞生长并诱导其黄素化[2],并同时卵泡液中高浓度的E2一起直接调节卵巢颗粒细胞功能,促进有受精能力的卵母细胞形成,提示卵泡液中适量的E2和P可促进卵母细胞的成熟,P/E2的值可能反映了卵母细胞的成熟程度。

  1.3雄激素(T)高水平

  T易使卵泡发生闭锁,T和E2比值高低也可反映卵母细胞质量[3],比值低时卵泡发育好,比值中等时卵泡部分发生退变,比值高时卵泡迅速退变闭锁。有实验表明血清T浓度与卵泡液T浓度无相关,因此高血清T浓度并不一定预示着高卵泡液T浓度[4]。

  2促性腺激素

  2.1卵泡刺激素(FSH)

  正常卵泡发育过程中有起始募集和周期募集两个关键的调控点,起始募集不依赖FSH的刺激,而周期募集依赖于FSH,只有对FSH敏感的卵泡才能发育成为优势卵泡,因此FSH是早期窦卵泡存活的重要因素,它能抑制无血清培养液中的窦前及窦卵泡的凋亡,促进颗粒细胞的增殖与P的分泌,逆转子宫内膜异位症对颗粒细胞增殖的抑制作用[5]。

  2.2黄体生成素(LH)高水平

  FSH和LH在卵泡发育初期有利于颗粒细胞增殖、窦腔形成,但若延长颗粒细胞在含高浓度FSH和LH培养液的时间可致其早期分化和黄素化,导致MII卵母细胞和囊胚形成较少[6]。此外,高水平LH会刺激膜细胞产生雄激素,可能导致颗粒细胞和卵母细胞的死亡。因此适当浓度的FSH和LH是保证卵母细胞胞浆及核同步成熟的基础,但具体浓度还需进一步实验探索。

  3细胞因子

  3.1抗苗勒管激素(anti-Müllerianhormone,AMH)

  AMH隶属于转化生长因子â(TGF-â)超家族,由卵泡的颗粒细胞分泌,可通过抑制卵泡的募集和降低卵泡对FSH的敏感性来抑制优势卵泡形成,防止卵泡池过快消耗。血清和卵泡液AMH的水平均可预测卵巢的反应性,但血清AMH不能预测妊娠结局[7],卵泡液中AMH可促进卵母细胞发育,提高受精卵发育潜能,提示卵泡液AMH水平可能与卵母细胞质量正相关。

  3.2生长分化因子-9(growthdifferentiationfactor-9,GDF-9)

  和骨形成蛋白-15(bonemorphogeneticprotein-15,BMP-15)GDF-9和与其高度同源的BMP-15(又名GDF-9B)均隶属于转化生长因子-â(TGF-â)超家族,动物实验证明,GDF-9或BMP-15基因缺陷的小鼠均表现为不孕。多项研究表明人卵泡液中GDF-9、BMP-15水平与卵母细胞质量正相关[8],可作为评价卵母细胞质量、预测卵母细胞发育潜能的客观指标。3.3抑制素(Inhibin,INH)INH可直接反映颗粒细胞的功能并且参与调节FSH的合成与分泌。抑制素B(inhibinB,INHB)隶属于转化生长因子-13(TGF-13)超家族,由颗粒细胞分泌,可反馈性抑制FSH的分泌,且INHB与获卵数、受精卵数、卵裂数呈显著正相关,提示INHB与卵泡的发育和继续成熟密切相关[9],因此认为INHB水平可作为预测卵巢储备力及卵母细胞质量的卵泡液标记物。3.4白血病抑制因子(leukemiainhibitoryfactor,LIF)LIF隶属于白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)家族,在人类卵泡的生长发育、胚胎的发育与着床等方面起着重要作用。卵泡液中LIF浓度在排卵时显著升高且高于外周血浓度,成熟卵的卵泡液中LIF水平也显著高于成熟前水平,若LIF表达减弱或缺失可致不孕。研究证明卵泡液中LIF可提高正常受精数及可移植胚胎数,能调节胚胎生长发育[10],可以作为预测胚胎质量和妊娠结局的依据,但胚胎培养液中的LIF适宜浓度仍需进一步实验探索。

  3.5肿瘤坏死因子-á(tumornecrosisfactor,TNF-á)

  TNF-á属于Thl型细胞因子,TNF-á可通过与颗粒细胞上的TNF-á受体结合调节颗粒细胞的凋亡。IL-6属于Th2型细胞因子,这两种类型免疫细胞间的平衡对于维持机体内环境的稳态意义重大[11]。TNF-á与IL-6可分别近似代表Th1型与Th2型免疫细胞的免疫活性,卵泡液中IL-6/TNF-á比值可能与不同妊娠结局相关。有实验发现[12],卵泡液IL-6/TNF-á比值随着获卵数的增加逐渐上升,且该值与胚胎质量和妊娠关系密切,比值越高胚胎质量越好,容易妊娠,反之则胚胎质量越差,不易妊娠。而卵泡液中IL-6/TNF-á比值是否存在最高阈值则有待进一步研究以明确。3.6血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)VEGF存在于人卵泡液中,可诱导卵泡周围微毛细血管形成,有利于卵泡从血液中吸收必要的营养物质以供自身生长发育,同时也有利于其接受血液循环来源的FSH和LH的刺激进一步发育成熟,并使卵巢内部产生VEGF。有研究发现卵泡液中低VEGF水平的优质胚胎具有高种植能力,而卵泡液中高VEGF含量则预示着为胚胎发育不良,提示卵泡液中VEGF可能可以作为预测胚胎移植后结局的参考指标[13]。

  3.7胰岛素样生长因子(insulinlikegrowthfactor,IGF)IGF可分为IGF-I和IGF-II。IGF-I局限表达于正常有腔卵泡的颗粒细胞,具有较强促细胞分裂作用,较弱胰岛素样作用;IGF-II亦主要由颗粒细胞合成,但与IGF-I相反,具有较强胰岛素样作用,较弱促细胞分裂作用。IGF-I又名生长介素,其浓度由生长激素(growthhormone,GH)调节,临床中发现卵巢低反应的患者加用GH可以增强卵巢对外源性Gn的反应性[14],因此Gn和IGF-I在卵泡发育和成熟过程中起着协同作用。还有研究表明IGF-I与FSH可通过相互促进对方受体的表达来增强相互之间的生物效应。此外,IGF还能促进颗粒细胞分泌VEGF诱导卵泡发育成熟,因此,卵泡液中IGF水平可作为预测卵泡及胚胎发育以及妊娠结局的参考指标之一。

  4小分子RNA(micro-RNA,miRNA)

  miRNA是一类内源性单链非编码的小分子RNA,可介导卵母细胞DNA甲基化与颗粒细胞凋亡,并间接影响类固醇激素的合成与分泌。DaSilveira等[15]通过检测女性卵泡液中颗粒细胞中miRNA的表达发现其存在年龄段差异,部分为年轻组特有,部分只存在于老年组;而共有的miRNA中多数在老年组的表达明显高于年轻组,这种表达差异可能提示卵泡液中miRNA水平或可作为预测年龄相关的卵母细胞质量的参考指标。

  5基因

  卵丘细胞中与氧化应激相关的iNOS基因、HO-1基因与卵泡内单精子注射受精成功率降低有关,卵丘细胞基因中COX2,GREM1,HAS2基因的高转录水平与高质量胚胎正相关[16],或可作为卵母细胞质量评价的标记物。颗粒细胞卵丘扩展相关基因PTX3也与胚胎质量相关[17],但目前其基因表达与卵母细胞质量之间的关系还有待进一步研究。6ROS(活性氧簇)ROS可分为3种类型:超氧自由基(O:-)、羟基(OH-)和过氧化氢(H:O:),过量ROS是造成DNA损伤的主要原因,正常生理条件下,ROS在体内不断产生和被清除,使其浓度维持在一个平衡状态,但体外发育的胚胎周围环境中氧气浓度与体内发育有很大差异,导致细胞氧化代谢产生的ROS不能及时清除,而体外环境进一步诱发氧化应激导致ROS蓄积,对卵母细胞和胚胎的产生毒性作用,最终诱导细胞周期停滞及减数分裂中非整倍体的产生[18],但ROS需具体维持在何种水平目前尚无定论。

  7端粒酶

  动物实验证实颗粒细胞端粒酶活性可通过调节颗粒细胞来调节卵母细胞的活化或退化。正常妇女卵巢中端粒酶活性随年龄增长逐渐下降,排卵功能失调患者端粒酶活性水平通常较高,而卵泡衰竭患者端粒酶活性水平则通常较低,有学者认为颗粒细胞端粒长度缩短可能是造成卵巢功能降低的原因之一,推测颗粒细胞端粒酶活性及其端粒长度可能是预测卵巢储备功能的敏感指标[19],也可间接反映卵母细胞及胚胎质量并预测妊娠结局。

  8小结

  卵泡液因其取材方便、含有众多卵母细胞质量相关的因子而备受关注,然而要从中筛选出灵敏度高、特异性好的卵母细胞质量相关的标记物还需更深入的研究。目前越来越多的与卵母细胞质量正相关的卵泡液标记物已被发现,未来可在此基础上进一步设计实验探索这些因子在卵母细胞生长发育过程中的最适浓度,甚至可以同时研究几个关系密切的细胞因子,探索其相互作用的机理,为今后更好地预测卵母细胞质量,提高临床妊娠率,优化胚胎培养液的成分,获得更高质量胚胎,改善ART结局提供有力的证据支持。

  阅读期刊:生物进化

  《生物进化》该刊物的宗旨关注三十八亿年以来的生命历史和生物进化这一人类关心的永恒主题。我们有责任、有义务让公众科学地认识和了解地球生命漫长的进化历程。加强人们对地球和生物进化中发生事件的危机感和应对能力,保护生态环境,促进人类和谐、长久、健康地发展。

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