颗粒细胞凋亡机制与多囊卵巢综合征
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[摘要] 多囊卵巢综合征（PCOS）是引起育龄妇女不孕的主要原因，但其确切病因机制目前尚不清楚。近年来,对卵巢颗粒细胞凋亡的研究取得了很大的进展，故颗粒细胞凋亡在多囊卵巢综合征发病中的作用逐渐引起人们的重视。本文就多囊卵巢综合征与卵巢颗粒细胞凋亡的关系作一综述。
[关键词] 颗粒细胞；凋亡；多囊卵巢综合征
[中图分类号] R711.6 [文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2008）05（a）-021-03
The mechanism about apoptosis of ovary granulosa cells andpolycystic ovary syndrome
WU Cheng-yong
（Medical College of Shantou University, Shantou 515031，China）
[Abstract] Polycystic ovary syndrome(PCOS) is one of the main reasons of infertility.The mechanism of polycystic ovarian syndrome is unknown as yet.Recently,the research for apoptosis of ovary granulosa cells has made a great progress.Especially,apoptosis of granalosa cells in PCOS is realized by more and more people.This article has reviewed the relationship between polycystic ovary syndrome and apoptosis of ovary granulosa cells.
[Key words] Granulosa cells;Apoptosis;Polycystic ovarian syndrome
PCOS是一种常见的妇科内分泌疾病，以持续不排卵和雄激素过高为主要特征，发生人数占育龄妇女的5%～10%。2003年ESHRE与ASRM在荷兰鹿特丹规定了PCOS新的诊断标准：①排卵少或不排卵；②有高雄激素血症的临床和生化特征；③超声检查见多囊性卵巢。并排除其他雄激素过多相关疾病，如先天性肾上腺皮质增生症（CAH）、库欣综合征、高泌乳素血征、严重的胰岛素抵抗综合征、分泌雄激素的肿瘤和（或）甲状腺功能异常等[1]。2006年雄激素过多协会（Androgen Excess Society，AES）标准与鹿特丹标准相似，但是把高雄激素血症的临床和生化特征由第二位放在了第一位，更加重视了高雄激素的特征[2]。
大量的研究揭示,在卵泡的生长发育过程中,细胞凋亡起着重要的作用[3]，在PCOS的发病机制中可能存在不正常的细胞凋亡调控。
1颗粒细胞形态生理学
颗粒细胞与卵母细胞关系十分密切。初级卵泡阶段，卵母细胞周围开始围绕一层颗粒细胞，颗粒细胞与卵母细胞开始互相作用，颗粒细胞供给卵母细胞生长发育所需的85%的营养[4]。颗粒细胞开始出现突起，卵母细胞也出现微绒毛，两者之间以桥粒和缝隙连接相连，很快卵母细胞产生一层富有糖蛋白的物质形成透明带。发展到窦状卵泡阶段，颗粒细胞增殖到6～12层，细胞间出现大小不等的液腔，继而汇合成一个大的卵泡腔，腔内充满卵泡液。初级卵母细胞与周围的细胞居于卵泡腔的一侧，形成圆形隆起卵丘。透明带外面出现一层高柱状卵泡细胞呈放射状排列，称为放射冠。卵泡腔周围颗粒细胞呈颗粒状，构成卵泡壁。周围结缔组织形成卵泡膜，膜内层有较多的血管，细胞能分泌类固醇激素，膜外层血管少。成熟卵泡阶段，卵泡腔体积达到卵泡总体的99%，卵泡直径达16～18 mm。排卵前，卵母细胞直径达100 μm，卵泡细胞继续增殖达到0.5×106～50×106个。
2 颗粒细胞凋亡主要特征
细胞死亡有两种形式：凋亡和坏死。然而，坏死是由外界因素如有毒化学物质或病毒所引起，凋亡如同细胞分化、分裂一样是细胞正常的生理反应，有保持内环境相对稳定的作用。凋亡时出现染色质凝集、细胞质突起形成小泡、核小体间DNA降解[5]。
2.1凋亡受体介导的凋亡途径
Fas（CD95）是 45 kDaⅠ型膜蛋白质，属于肿瘤坏死因子/神经生长因子受体家族。Fas配体是37 kDa的蛋白质，属于肿瘤坏死因子超家族。Fas和肿瘤坏死因子受体都属于死亡受体，这些受体间结构有差异，因此他们启动不同的死亡信号途径。这些受体家族如Fas和TNFR1的胞浆区域被称为“死亡结构域”[6]。当这些受体与同源性的死亡配体如FasL和TNF-α相互作用后，死亡结构域之间通过衔接蛋白如FADD相互作用，形成诱导死亡信号复合物(death inducing signaling complex，DISC)，从而启动凋亡过程[7]。随着它们的激活，caspase-8和caspase-9分解激活效应caspases，如caspase-3、caspase-6或caspase-7。尽管不同的凋亡刺激信号激活了相同效应caspases，但由于上游凋亡信号不同，激活了caspase-8或caspase-9。
2.2线粒体介导的凋亡途径
哺乳动物细胞中，线粒体在凋亡的形成过程中具有重要作用，受Bcl-2家族成员调节[8]。线粒体介导的途径是：整合应激及其他凋亡刺激，Bcl-2家族成员如Bax迁移至线粒体后被触发。此事件发生导致细胞色素C从线粒体释放到胞质溶胶[9]，此过程有时伴随有线粒体膜电位消失和线粒体膜外层失去稳定性。在dATP的存在下，细胞色素C结合到Apaf-1形成Apaf-1/细胞色素C/dATP复合物即凋亡体[10]，激活前caspase-9，然后引起效应caspases如caspase-3的激活。caspase-3具有重要作用，能够使ICAD（DFF45）溶蛋白性裂解成CAD(DFF40)，从而使DNA断裂成独立的核小体单位。
2.3细胞凋亡结构标志
凋亡在形态和生化方面都有变化。形态学方面：凋亡细胞出现核染色质凝集、多个膜包绕的细胞器（凋亡小体）和萎缩表现；生化方面：出现180 bp左右的基因组DN段，这是由于caspase-3的激活形成了CAD(DFF40)/ICAD(DFF45)复合物，使核小体间的连接区域双链DNA被降解引起。但是没有这些片段出现并不意味着就没有凋亡，CAD(DFF40)/ICAD(DFF45)系统缺乏的细胞中，DNA也可以被分裂成分子量更高的物质（rosettes，300 kbp；loops，50 kbp），这些也可以作为凋亡的标志[11]。另一个大家公认的凋亡细胞结构特征是：磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS）从细胞膜的内侧翻转到细胞膜的表面，暴露在细胞外环境中。
3颗粒细胞凋亡对卵母细胞的影响
根据研究，颗粒细胞凋亡率过高势必影响到卵母细胞，已证实颗粒细胞通过缝隙连接与卵母细胞相连,在卵母细胞体内、外成熟过程中起到重要作用[12]。
当受FSH 刺激,并且在黄体生成素(LH) 峰之前,这些颗粒细胞与卵母细胞之间的缝隙连接处于开放状态,使一些分子物质大量进入卵母细胞内。因此,颗粒细胞的凋亡与否直接影响卵母细胞的发育潜能,这可能是由于颗粒细胞向卵母细胞传递凋亡信息的结果。Host等[13]的研究发现,颗粒细胞的凋亡与卵母细胞核的成熟延迟密切相关。Tatemoto等[14]报道卵丘细胞能提高卵细胞中的谷胱甘肽水平，而谷胱甘肽具有保护卵细胞不受氧化反应损伤从而避免凋亡的作用，从胞内机制角度揭示卵丘细胞保护卵细胞的机制。Salmen等[15]的研究数据表明，雌性小鼠生殖道中的谷胱甘肽对于着床后胚胎并不起主要作用，但是卵母细胞成熟过程中，贮存在卵母细胞中的谷胱甘肽对于胚胎后续发育有重要的作用。
4多囊卵巢综合征颗粒细胞凋亡
正常细胞内的DNA为二倍体,当细胞受损伤时,其内的DNA发生片段化或缺失而变成亚二倍体,如果损伤没有及时修复,细胞则发生凋亡, 因此细胞内亚二倍体是细胞凋亡的一个重要指标。PDCD5是由北京大学人类疾病基因研究中心克隆成功的新的凋亡相关蛋白,发现细胞凋亡早期PDCD5的表达明显上调,而且发生了从胞浆到胞核的核转位和核富集现象[16]。学者发现，PCOS组中的妊娠组颗粒细胞内的亚二倍体及PDCD5的荧光密度明显低于非妊娠组,凋亡相关蛋白BCL22和PDCD5的表达在妊娠组与非妊娠组差异有显著性意义,说明多囊卵巢综合征中颗粒细胞的凋亡与妊娠有关,其凋亡率越高妊娠率越低[17]。
张娟等研究采用DHEA 诱导的大鼠PCOS 动物模型, 观察了卵巢颗粒细胞的凋亡情况。PCOS 组大鼠卵巢窦状卵泡颗粒细胞的凋亡发生率较对照组明显增高。提示在PCOS 状态, 随着卵泡逐渐发育至窦状卵泡阶段, 卵泡颗粒细胞凋亡逐渐增多, 使大多数卵泡停滞在窦状卵泡阶段而不能继续发育。
高雄激素血症是PCOS的一个典型特征。导致PCOS的高雄激素血症的原因很多，其中颗粒细胞凋亡也是其中原因之一。颗粒细胞是唯一表达FSH受体的细胞类型， FSH的细胞表面跨膜受体与FSH配基交互反应， 活化卵巢颗粒细胞腺苷酸环化酶、cAMP、PKA信号途径。FSH依赖的信号机制的激活，导致P450芳香化酶及Ⅰ型17β-羟甾脱氢酶基因表达。由于这些关键酶的存在，颗粒细胞可将睾酮转化为雌激素。如果颗粒细胞大量发生凋亡，则阻止了睾酮转变为雌激素，而导致雄激素的累积。反之，过多的雄激素也可以导致颗粒细胞的凋亡。
在所有的雌性哺乳动物的繁殖生涯中，卵巢卵泡的生长发育在不间断地进行， 99.9%以上的卵泡要在卵泡发育的不同时期经历“闭锁”[18]。研究揭示，细胞凋亡是卵巢卵泡闭锁的主要原因。PCOS患者的“促卵泡刺激素( follicle stimulating hormone ， FSH)-颗粒细胞轴”功能低下，颗粒细胞凋亡，芳香化酶功能低下，不能把卵泡内膜细胞合成的雄激素转化为雌二醇( estradiol，E2) ，导致体内雄激素积聚过多，卵泡发育中途停滞，优势卵泡的选择发生障碍，大量小窦状卵泡积聚，卵巢形成多囊状改变。
5多囊卵巢综合征颗粒细胞凋亡与药物治疗
二甲双胍用于多囊卵巢综合征胰岛素抵抗病人临床治疗已为大家共识，目的是增加其胰岛素敏感性。Gogsen Onalan对PCOS因素妇女进行实验，发现PCOS患者血清sFas水平降低，并且出现颗粒细胞中DNA断裂片段。对这些患者进行二甲双胍（metformin）治疗后，其sFas水平升高，颗粒细胞中DNA断裂片段受到抑制。可见，二甲双胍可能通过某些机制抑制颗粒细胞的凋亡[19]。
总之，多囊卵巢综合征的发病原因仍未完全清楚，并且该病治疗后的妊娠率仍低，推测可能与卵巢颗粒细胞的凋亡率增加有关，我们需要继续研究颗粒细胞的凋亡与多囊卵巢综合征的关系，为多囊卵巢综合征的临床治疗工作作出理论指导。
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（收稿日期：2008-03-07）