長文字|卵巢儲備(3/7)
卵巢儲備包括兩個動態過程:(1)通過複雜的基因調控和環境影響形成休眠細胞,成為卵巢儲備;(2)從卵巢儲備中募集,或成熟,或閉鎖。
1、原始生殖細胞(PGCs)的形成、遷移和殖入性腺
兩條X染色體在胚16天前同時起作用,決定了卵巢的發生,胚16天後一條失活,僅其中一條發揮作用。受精後3周原腸形成,小部分PGCs自胚外腔,尤其是從卵黃囊背側壁內胚層的尿囊處開始萌出。在胚胎髮育的過程中,PGCs通過偽足運動沿後腸腸系膜遷移至體腔背部的間質中,誘導中腎和體腔上皮鄰近的間胚葉細胞增殖,形成了一對生殖嵴,其表面覆蓋生髮上皮。 此過程中,主要涉及的基因均與PGCs的形成、遷移和增殖有關。(1)BMP家族(BMP2,4,8a)及它的下游調節基因Smad1和Smad5,主要負責PGCS的形成、遷移和增殖。(2)生殖細胞在其增殖的過程中會表達一些很重要的營養因子,使其得到良好的存活條件,Oct4即是這種基因,有助於胚胎髮育和內細胞團的多潛能性分化。 (3)Nanos1的缺失可以使遷移失敗,而Nanos2僅在男性體內有表達,Nanos3在男女中有均有,與細胞分化和增殖有關。(4)Kit受體及其配體Kitl是PGCs生長、遷移、增殖和整個卵泡聚焦過程都是不可缺少的,它的突變與POI/POF有一定的聯繫。(5)形成過程中保持穩定是非常重要的,尤其是在PGCs剛剛形成時,Pin1和Pog正是起了這樣的作用。
2、卵巢組織建立及卵泡聚集
卵巢組織能夠確立,不僅需要有X染色體的存在,也需要PGCs的存在,由上圖可見,此階段的基因調控幾乎均是來自生殖細胞,兩者不可或缺。在胚6~8周時,PGCs通過有絲分裂使數量增多且體積增大,此時稱為卵原細胞,數量約60萬左右,形成生殖細胞巢,而生髮上皮內陷並增生為條索樣,垂直伸入生殖嵴的間胚葉組織中,形成性索,使原始性腺最終形成。自胚胎11~12周開始卵原細胞進入第一次減數分裂,並靜止於前期雙線期,此時稱為初級卵母細胞。胚胎16~20周生殖細胞數目達到高峰,兩側卵巢約600~700萬個(卵原1/3,初級卵母2/3),胚胎16周到產後6個月,單層梭形前顆粒細胞圍繞著停留於減數分裂雙線期的初級卵母細胞形成始基卵泡,它是卵細胞儲備的唯一形式,卵巢亦由此形成,隨著胎兒生長發育,移至盆腔特定的位置。此過程的基因主要兩大類,一類負責生殖細胞的生長、減數分裂和DNA損傷修復,另一類負責卵泡聚集,完成卵巢儲備。第一類如:(1)負責生殖細胞存活並生長的bcl-x;避免自噬的Atg7和Becn1;具有連接和信號交流的connexin43;(2)調節減數分裂過程中DNA雙鏈解體及重組的Spo11和Msh5,它們失常可引起不育或POI;(3)負責DNA鏈交換的DMC1、MSH5和REC8,它們的失常與POI也有關聯,引起新生兒期時卵泡的丟失;(4)ATM是減數分裂DNA損監測控制點的重要因子,與卵巢形成、PGCs的生長均相關,它的失常可導致新生兒期的卵泡丟失和不育;(5)BRCA基因是此期的重要基因之一,與DNA損傷修復相關,我們會在後面會再提到;(6)熱休克蛋白在完成減數分裂和卵母細胞生長過程中有協助作用,Hsf1有助於胚胎髮育,並可誘發保護性反應以避免氧化應激對卵巢細胞的損傷。另外,一些與減數分裂相關的基因與POI亦相關,如STAG3,POF1B,POF2B,HFM1等,是大家研究較多的。第二類的基因表達主要是為了使始基卵泡能夠得以在卵巢皮質中聚集,保證營養,調整數量,避免凋亡。(1)Figla是形成始基卵泡過程中卵母細胞特異的轉錄因子,也負責維護女性物質,抑制男性基因的表達,直接下調Zp1,Zp2和Zp3,編譯細胞外透明帶的相關糖蛋白,FIGLA突變與中國部分女性的POI可能是相關的。(2)卵泡抑素同樣與始基細胞形成有關,它可以破壞生殖細胞巢,並且使卵母細胞凋亡。(思考:存在的意義?死亡是為了讓生者活得更好?)(3)神經營養因子是保持細胞存活和生長的一個家族,Ngf和它的受體Ntrk1/2缺失時,生殖細胞巢中可有大量的卵母細胞,但是不能形成始基卵泡。(4)抑制凋亡的因子大家都比較熟悉了,Bax,casp2,Ahr,Mcl1等等,不作贅述
3、卵泡生長
始基卵泡形成後,即開始做兩件事情:長期休眠與持續募集。前者可以保持卵巢一定量的儲備,後者經過從胎兒期即開始的始動募集使卵泡激活,從始基卵泡發展為初級卵泡,大部分閉鎖,少部分在青春期開始進入周期募集,亦是多數閉鎖,僅有一個或數個成熟而排出。以上任一件事情不足或有餘,都會產生生育異常、月經異常、POI或早絕經等等。 (1)GnRH非依賴期從始基細胞向初級卵泡過渡的基因,包括表達在卵母細胞上的SOHLH1/2,NOBOX,LHX8,KIT,YBX2,FOXO3和表達在顆粒細胞上的KITL、FOXL2,以及在卵母細胞和顆粒細胞間建立交流聯繫的GDF9,BMP15,CONNEXIN43等。 最重要的基因之一:FOXL2。它是瞼裂狹小-內眥贅皮綜合征的定位基因,這是一種常染色體顯性遺傳病,有多發畸形,I型中有卵巢儲備下降,功能減退的表現,但並不是完全衰竭,多數對Gn治療無反應,而II型中卵巢無異常,僅有眼瞼異常。FOXL2與BMP2可協同調節卵泡抑素的表達,對性腺的確定和卵巢發育均發揮作用。 SOHLH1/2,NOBOX,LHX8,KIT,YBX2和FOXO3屬於同一類調節通路,SHOLH1可調節LHX8,LHX8可影響NOBOX,均可使始基卵泡生長停滯,不能轉為初級卵泡,並使卵泡退化,使卵巢儲備減少,是引起POI的原因之一。 FOXO3是卵泡激活過程中的轉錄因子,其下調可致使GALT1下降,加速卵泡募集和POI的發生,而GALT1缺乏導致的半乳糖血症,也是POI的原因之一。 AMH是TGFβ家族的成員,在GnRH非依賴期的卵泡生長過程中,它可以抑制始基卵泡向初級卵巢發展,在GnRH依賴階段可抵抗FSH的作用。 (2)GnRH依賴期周期性卵泡募集過程中,編碼類固醇激素合成酶、促性腺激素受體和局部調節因子的mRNAs表達大量引入,是這一時間的特點。 FSH刺激通路:可以與FSHR相結合刺激顆粒細胞增殖和分化,促進顆粒細胞產生雌激素和表達LHR;調節INHA,完成卵巢周期激素的合成,INHB是預測卵巢儲備的指標,而INHA的突變與POI有一定相關性;可以預測卵巢儲備,調控卵泡的生長,FSHB與POI有一定相關性。FSH基因缺乏或FSHB突變,臨床可見女性表現為原發閉經,第二性徵發育不良,FSH多小於3mIU/ml,而LH多大於40mIU/ml,卵巢小,可有初級卵泡。 LH刺激通路:可以誘發排卵和黃素化,可以促進卵泡膜細胞生成雄激素,LH基因的缺乏可卵泡生長停滯,而臨床當中女性報道未見,而男性存在此情況時,沒有正常的第二性徵,但有精子形成,睾丸有正常數目的生殖細胞,但沒有Leydig細胞;LH峰值可以激活顆粒細胞中的下游因子如RAS,ERK1/2和EGFR等,對排卵均起到重要作用,ERK1/2的缺失可使排卵障礙,並影響LH倡導的卵母細胞減數分裂以及黃素化形成,它的下游因子C/EBPβ對LH峰的反應非常重要,此基因的缺失可使生育困難,影響黃體期時顆粒細胞的分化。 雌激素刺激通路:雌激素本身即是信號轉導途徑中的一員,對卵泡成長和形成有重要作用,可誘發LH峰的出現。ESR1的缺失已在POI和特發性不育中的病人中有所發現。 其它類型的基因,如Clast4、STAR、non-coding RNAs等近年也多有報道,尤其是non-coding RNAs的作用闡述得更多,因機制並不是非常明確,遂不展開說明。 參考文獻(略)未完待續
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