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卵巢儲備功能減退相關(guān)基因及組學研究進展!干貨滿滿!@MedSci

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 23:29

卵巢儲備功能減退(DOR)作為女性最常見的不孕癥之一,通常是由于卵巢儲備功能下降導致的治療周期取消率高和受精率低。據(jù)統(tǒng)計,DOR在年輕女性中的發(fā)病率為10%,并且在不孕婦女中所占比例逐年增加,是造成女性不孕癥的重要原因之一,但DOR的發(fā)病機制至今尚未明確,可能與年齡、遺傳因素、自身免疫因素、醫(yī)源性(手術(shù)、放療、化療)等有關(guān)。

DOR主要以卵泡發(fā)育成優(yōu)質(zhì)卵母細胞的潛能下降為特征,臨床主要表現(xiàn)為不孕、月經(jīng)不調(diào)、圍絕經(jīng)期綜合征和受精能力減弱等,因其卵巢對外源促性腺激素的反應力低和妊娠丟失率高的特點是女性生殖內(nèi)分泌領域的一大挑戰(zhàn)。

目前對DOR的診斷標準為:周期第2~5天卵泡刺激素(FSH)>10 U/L,抗苗勒管激素(AMH)水平<0.5~1.1 ng/ml,或小于5個2~10 mm的早期竇狀卵泡。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展,基因組學、代謝組學和蛋白質(zhì)組學對DOR的發(fā)病機制研究中取得了一定的進展,疾病的發(fā)生與發(fā)展是動態(tài)變化的。

現(xiàn)就近年來有關(guān)DOR病因?qū)W的研究進行綜述,以期為早期診斷、干預和治療DOR患者提供新思路。

一、與DOR發(fā)生相關(guān)的基因

1. FMR1基因:

FMR1基因位于性染色體Xq27.3上,其5′端UTR區(qū)(CGG)n的重復數(shù)在前突變(50~200)的個體患DOR的風險增加,主要是未被翻譯的mRNA與其相關(guān)蛋白形成包涵體的蓄積會影響女性的卵巢功能。

一項研究發(fā)現(xiàn),在性腺中高度表達的多功能RNA結(jié)合蛋白Sam68在顆粒細胞中被隔離,很可能是通過與擴增的CGG重復轉(zhuǎn)錄物的相互作用導致可用于卵泡刺激素受體(FSHR)前體轉(zhuǎn)錄物加工的游離Sam68減少,引起FSHR轉(zhuǎn)錄物成熟的失調(diào),從而導致卵巢對FSH刺激反應性降低。

FMR1的基因突變與卵巢功能障礙相關(guān),一般通常為月經(jīng)規(guī)律、卵巢儲備功能下降、卵泡數(shù)量減少、生育力減退。FMR1重復序列的分布因種族而有差異,西方國家DOR患者中攜帶FMR1前突變的患者較多,然而在亞洲國家攜帶者較少。

在一項關(guān)于DOR女性的AMH水平與FMR1基因CGG重復數(shù)的研究中,證實在DOR的患者中,似乎FMR1基因CGG重復數(shù)≥35次女性的AMH隨年齡的增長比<35次的下降得更快。這種基因檢測方法可能未來會被應用于識別DOR患者中,為未來預防和治療DOR提供新思路。

2. HFM1基因:

HFM1基因是卵巢早衰(POF)的候選基因,也被稱為POF9,位于染色體1q22,由39個外顯子組成,編碼在生殖系細胞中特異表達的減數(shù)分裂解旋酶1(HFM1),最早在卵巢早衰(POF)患者中報道。有研究者在一個有DOR且體外受精-胚胎移植(IVF-ET)妊娠結(jié)局差的家系中發(fā)現(xiàn)了HFM1基因的兩種新的復合雜合子剪接變異。

在一項特異性敲除小鼠卵母細胞中HFM1的研究中,證實了HFM1基因?qū)π∈舐殉猜雅輧浜慕吆蜕Φ淖饔茫貏e是在被敲除的小鼠卵母細胞中容易觀察到異常紡錘體、染色體排列不齊、皮質(zhì)肌動蛋白帽丟失、小鼠卵巢卵泡儲備耗竭加速、和極體排出失敗的現(xiàn)象,進一步的研究表明,HFM1可能參與MAPK信號通路調(diào)控紡錘體遷移和不對稱分裂。

更重要的是,一項通過植入前遺傳學檢測評估整倍體率的研究顯示,與卵巢儲備正常(NOR)不孕婦女相比,DOR女性的非整倍體胚胎百分比升高23 %,這也是導致胚胎停滯的原因之一。

3.GREM 1基因:

GREM 1是生長分化因子9(GDF9)的下游基因,由卵巢顆粒細胞(GCs)分泌,是在卵泡發(fā)育信號通路中發(fā)揮交互作用的重要調(diào)節(jié)分子,位于染色體15q13-15q15,由2個外顯子及1個內(nèi)含子組成。最早被確定為骨形態(tài)發(fā)生蛋白的拮抗劑在惡性腫瘤中報道,通常會因啟動子高甲基化而沉默,參與多種腫瘤的進展,其中在乳腺癌組織中發(fā)現(xiàn)GREM1上調(diào),誘導上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

GREM1參與調(diào)節(jié)與胚胎發(fā)育相關(guān)的GDF9和骨形態(tài)發(fā)生蛋白15(BMP15)的平衡,GDF9、BMP15和BMP6目前被認為是負責排卵期間卵丘GCs擴增的卵母細胞調(diào)控的最佳候選分子,這對于體內(nèi)正常卵母細胞發(fā)育發(fā)揮重要的作用。

為了研究GREM1是否參與DOR的發(fā)病及多卵巢GCs的影響,研究者在年輕DOR女性的卵丘細胞中發(fā)現(xiàn)GREM1基因表達下調(diào)。隨后研究者證實了GREM1通過調(diào)節(jié)GCs擴展過程影響卵泡發(fā)育和卵巢儲備功能,GCs擴展相關(guān)基因的表達隨著外源性GREM1蛋白濃度的增加而提高,且有濃度依賴性。雖然因果關(guān)系尚不清楚,但這些觀察結(jié)果可能反映了GDF9或其他卵丘生理學卵母細胞分泌介質(zhì)的潛在缺陷,值得進一步挖掘研究。GREM1基因可能為未來預防和治療DOR提供新的靶點。

因此FMR 1、HFM1、GREM 1基因與女性生殖和DOR密切相關(guān),但具體相關(guān)機制需進一步挖掘。最近,通過全外顯子測序技術(shù)在POF家族中確定了一系列新基因包括STAG3、GDF9、MCM8、SGO2和NUP107。有關(guān)DOR遺傳因素的研究雖取得了一定的進展,但相關(guān)機制仍不清楚,目前仍有一些候選基因有待發(fā)現(xiàn),需開展更為深入的研究和探索。

二、與DOR發(fā)生相關(guān)的RNA

1.長鏈非編碼RNA(lncRNAs):

是長度超過200個氨基酸但不編碼蛋白質(zhì)的在人類生理、病理調(diào)節(jié)過程中起重要作用的功能性RNA分子,其中一些lncRNA被確定在卵泡的形成和發(fā)育中起著重要的作用。在一項病例對照研究中,通過收集、檢測DOR與NOR不孕患者GCs中的lncRNA,篩選出與DOR相關(guān)的466個差異表達的lncRNA,其中有244個lncRNA表達上調(diào),222個lncRNA表達下調(diào)。這些差異表達的lncRNA與細胞黏附、蛋白質(zhì)消化吸收、胚胎發(fā)育和甲狀腺激素信號通路等有關(guān),與DOR疾病的發(fā)展密切相關(guān)。但這些lncRNA如何調(diào)控DOR的機制尚不清楚,還需要進一步反復研究和驗證。

2.微小RNA(miRNA):

miRNA是由22~24個核苷酸組成的一類小的非編碼RNA,在細胞增殖和卵泡發(fā)病機制中起著重要的作用,廣泛參與正常和疾病狀態(tài)。

最近在DOR與NOR患者GCs差異表達的研究發(fā)現(xiàn),DOR婦女GCs中miR-484水平升高,并伴有人類GCs中Yes相關(guān)蛋白亞型1(YAP 1)水平降低和人類GCs功能受損以及miR-484在GCs中的表達水平與基礎FSH水平呈正相關(guān);隨后實驗發(fā)現(xiàn),用si-YAP1轉(zhuǎn)染的GCs呈現(xiàn)出更高的氧化應激損傷以及早期和晚期凋亡細胞百分比增加,這些結(jié)果與過表達miR-484的GCs的表型一致;推測YAP 1是miR-484在GCs中的直接靶點,miR-484通過YAP 1介導的線粒體功能和凋亡調(diào)節(jié)GCs功能,從而降低卵巢儲備功能。

呂清媛等在DOR和DOR患者血漿差異表達的研究中發(fā)現(xiàn),miR-15b、miR-22的表達顯著下降,二者可能與DOR的病情發(fā)展有著密切的聯(lián)系,但在卵巢病理、生理中的機制尚不明確,需要進一步深入分析。

Wei等研究中發(fā)現(xiàn)DOR的高齡女性miR‐221‐3p的表達顯著低于NOR的年輕女性,隨后實驗進一步闡明了FOXO1是miR-221-3p的直接靶基因,miR-221-3p的下調(diào)可能上調(diào)FOXO1表達,通過促進卵巢GCs凋亡而促進DOR的發(fā)病機制。

此外,miRNA還通過影響GCs在女性生殖系統(tǒng)疾病如多囊卵巢綜合征(PCOS)和卵巢早衰(POF)中發(fā)揮重要作用,系統(tǒng)地鑒定GC特異性miRNA將有助于研究者更好地了解卵巢疾病相關(guān)的潛在機制,從而為進一步研究GCs和卵泡的功能奠定基礎。

外泌體是直徑約30~150 nm由多種細胞分泌的,在免疫應答、胞間通訊、RNA轉(zhuǎn)運和細胞間物質(zhì)交換中發(fā)揮巨大作用的膜性囊泡。

一項通過研究DOR患者和卵巢功能正常的卵泡液外泌體miRNA的差異表達發(fā)現(xiàn),與卵巢功能正常組相比,DOR患者卵泡液中存在80個有明顯表達差異的miRNA,其中hsa-miR-4792、hsa-miR-184等31個miRNA表達上調(diào),hsa-miR-136-3p、hsa-miR-296-3p、hsa-miR-335-5p等49個miRNA表達下調(diào),其對相關(guān)靶基因預測發(fā)現(xiàn)與脂多糖介導的信號通路和卵泡或卵母細胞發(fā)育相關(guān)通路有關(guān)。因此我們推斷外泌體miRNA通過與靶基因靶向結(jié)合在DOR中發(fā)揮著重要作用,但其涉及的生物學通路需要進一步深入研究。

三、與DOR發(fā)生相關(guān)的代謝組學研究

氧化應激是DOR患者生育力下降的主要原因之一。卵泡液是卵母細胞的微環(huán)境,在卵母細胞的成熟及胚胎發(fā)育過程中起著重要的作用。

有研究者比較了DOR患者與正常婦女卵泡液中脂質(zhì)代謝產(chǎn)物的差異表達情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些差異代謝物主要富集在膽堿代謝、EGFR酪氨酸激酶抑制劑耐藥、卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒感染和葉酸生物合成中;另有研究發(fā)現(xiàn)DOR組脂肪酸、2-羥色酮、孕酮-3-葡萄糖醛酸苷的表達顯著降低,2-羥雌酮是雌激素及其衍生物的有機化合物,存在于所有脊椎動物中,具有刺激細胞生長,并阻斷可能致癌的更強雌激素的作用;還有研究比較了DOR與NOR卵泡液中的氧化脂質(zhì)差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOR患者卵泡液中有15種氧脂素代謝產(chǎn)物含量低于NOR組,這些差異氧化脂質(zhì)代謝產(chǎn)物中有9種與獲卵數(shù)和受精率有關(guān),有8種與FSH水平呈負相關(guān),有1種與優(yōu)質(zhì)胚胎數(shù)呈正相關(guān),但均與花生四烯酸代謝途徑密切相關(guān),研究者由此認為在這些氧脂素代謝物中,花生四烯酸代謝發(fā)生了可能與卵母細胞發(fā)育有關(guān)的顯著變化,導致DOR患者生育能力下降。

何瑞芬等采用非靶向代謝組學分析技術(shù)對18例DOR患者和18例NOR患者的卵巢GCs進行了代謝組學研究,鑒定出的差異代謝物與炎癥反應和類固醇物質(zhì)有關(guān),可影響類固醇合成通路,進而引起類固醇物質(zhì)合成豐度下降,從代謝水平闡明了類固醇激素對疾病的相關(guān)性。

脂質(zhì)代謝物的發(fā)現(xiàn)為DOR的發(fā)病機制提供了新的線索,為反復移植失敗患者卵泡液中的代謝變化提供了新的檢測途徑和治療靶點。

四、與DOR發(fā)生相關(guān)的蛋白質(zhì)組學研究

1.血液蛋白質(zhì)組學:

一項確定非肥胖DOR患者血清視黃醇結(jié)合蛋白4(RBP4)、超敏C反應蛋白(hs-CRP)濃度與卵巢儲備之間關(guān)系的橫向研究中,發(fā)現(xiàn)了DOR患者血清RBP4水平降低,血清hs-CRP水平升高,而且血清RBP4水平與AMH水平呈正相關(guān),因此得出了氧化應激在DOR中起作用的事實,維生素A參與了DOR患者卵巢儲備的恢復的可能性,為卵巢儲備調(diào)節(jié)的潛在機制提供了新的見解。

2.卵泡液蛋白質(zhì)組學:

卵泡液中含有生物活性分子影響著卵母細胞質(zhì)量、受精和胚胎發(fā)育。卵泡液蛋白質(zhì)組學的研究描繪了一種新的分子生化過程,在描述生物標志物的輪廓方面具有重要影響,為分析人類卵泡液提供了一種新思路,可用于卵母細胞質(zhì)量評估和改善體外受精-胚胎移植技術(shù)結(jié)局。

在一項卵巢低反應性蛋白質(zhì)組學分析的研究中,發(fā)現(xiàn)了66種差異表達蛋白下調(diào)、65種差異蛋白上調(diào) , 其中3種蛋白質(zhì)(妊娠區(qū)蛋白、腎素和含sushi重復蛋白SRPX)的差異表達被認為具有統(tǒng)計學意義;隨后有研究還發(fā)現(xiàn)了卵巢低反應組的血管生長因子表達增加,但卵泡液中血管生長因子的水平與胚胎質(zhì)量呈負相關(guān)。

有研究者分析了DOR患者與正常受試者卵泡液中的差異表達蛋白質(zhì),發(fā)現(xiàn)了31個差異表達蛋白,包括10個上調(diào)蛋白、21個下調(diào)蛋白,這些差異表達蛋白主要與細胞增殖和細胞信號通路有關(guān);后來研究還發(fā)現(xiàn)了DOR患者卵泡液中人前列腺酸性磷酸酶(PAP)水平降低和CD5抗原樣蛋白(CD 5L)水平升高。

這些差異表達蛋白的發(fā)現(xiàn)為卵母細胞質(zhì)量的測量提供了新的思路。但目前關(guān)于DOR患者的卵泡液蛋白質(zhì)研究還遠遠不足,我們期待建立更加完整的卵泡液蛋白質(zhì)網(wǎng)絡,為發(fā)現(xiàn)新靶點進而為靶向治療提供新依據(jù)。

3.卵巢GCs蛋白質(zhì)組學:

近期有研究者進行了一項比較行卵胞漿內(nèi)單精子注射(ICSI)的DOR患者與正常女性卵巢GCs中介導細胞凋亡的蛋白水解酶3(caspase-3)、細胞色素c和熱休克蛋白70(Hsp 70)的表達水平與妊娠結(jié)局的前瞻性研究,發(fā)現(xiàn)在DOR組中,Hsp70表達水平與D3優(yōu)質(zhì)胚胎數(shù)呈正相關(guān)、與雌二醇水平呈負相關(guān),而細胞色素c的表達水平與D3優(yōu)質(zhì)胚胎的數(shù)量呈負相關(guān);卵丘-卵母細胞復合物中卵丘細胞擴展較差患者與凋亡蛋白表達水平升高、抗凋亡蛋白表達水平降低以及有或無DOR婦女的ICSI臨床結(jié)局較差相關(guān)。

有必要進行更多的組織病理學和遺傳分子學研究,以探討不同的凋亡相關(guān)生物標志物在接受ICSI治療的婦女卵巢GCs中的功能作用。

4. T淋巴細胞蛋白質(zhì)組學:

有研究者比較了DOR患者與NOR患者中的T淋巴蛋白的差異表達,結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOR患者卵泡內(nèi)CD8+T細胞數(shù)量增加,CD8+/CD4+T細胞比例升高,趨化因子配體5(CCL 5)和γ干擾素(IFN-γ)水平升高,這些變化可能涉及GCs的凋亡、卵母細胞質(zhì)量降低和卵泡閉鎖。隨后在GCs與CD8+T細胞體外共培養(yǎng)實驗研究中發(fā)現(xiàn),CD8+T細胞抑制GCs增殖并通過內(nèi)在的細胞凋亡途徑促進其凋亡,同時凋亡的GCs產(chǎn)生并釋放大量的CCL5,而CCR5與GCs相互作用,將CD8+T淋巴細胞重新吸引至卵泡。

有關(guān)T淋巴細胞蛋白在DOR發(fā)病進程中如何發(fā)揮作用還有待進一步研究,為DOR的臨床診斷和治療提供新的生物標志物和潛在的藥物靶點。

綜上所述,目前蛋白質(zhì)組學在DOR疾病中的應用主要集中在探索發(fā)病機制、刪選診斷標記物等方面,差異表達蛋白主要影響了細胞增殖和細胞信號通路,研究所用的樣本主要是血液、卵泡液、顆粒細胞、淋巴細胞和組織等。

五、結(jié)論與展望

近年來,基因組學、代謝組學和蛋白質(zhì)組學被越來越多地應用于生殖疾病的病因?qū)W研究,取得了豐碩的研究成果。

首先,目前DOR發(fā)病機制的研究主要集中在生物分子水平上,基因?qū)用娴难芯可俣稚?,許多基因參與的具體方式尚不明確;其次,蛋白質(zhì)組學的應用尚存在較多困難與挑戰(zhàn),在蛋白質(zhì)組學技術(shù)的選擇上存在著較大差異,這會導致不同研究成果出現(xiàn)的可能。就現(xiàn)有研究而言,缺乏大數(shù)據(jù)、大樣本的理論證據(jù),但相關(guān)證據(jù)依然加深了我們對DOR病因?qū)W的認識和了解。

臨床中多采用調(diào)節(jié)雌孕激素來增加獲得卵母細胞的數(shù)量,已有褪黑激素具有抗DOR活性從而保護卵母細胞質(zhì)量的報道,但具體機制仍需進一步深入研究;雖然沒有直接檢測卵巢儲備的方法,但多采用一些生物標志物,如AMH、FSH和抑制素B(INH B)作為臨床實踐中生殖潛力的預測因子。然而,因個體差異,因DOR原因?qū)е屡圆辉械谋壤琅f很高。

鑒于DOR的發(fā)生對患者本人和輔助生殖結(jié)局的影響,深入進行DOR確切發(fā)病機制的研究仍然是輔助生殖領域的熱點和難點。

文章來源:周立飛,鄭琳璐,李林青,等.卵巢儲備功能減退相關(guān)基因及組學研究進展[J].生殖醫(yī)學雜志,2024,33(1):111-116.

來源:生殖醫(yī)學論壇

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