女性生殖系統(tǒng)的典型病癥是多囊卵巢綜合癥（PCOS）。高胰島素血癥、胰島素抵抗、肥胖和雄激素過多癥只是與這種疾病相關的一些代謝異常。2型糖尿病、高血壓和心血管疾病是與PCOS相關的其他問題。這種綜合征的一個后果是不孕，為此已經開發(fā)了多種治療方法。二甲雙胍和克羅米芬是兩種用于治療多囊卵巢綜合癥的常見對抗療法藥物，兩者都有缺點且無效。尋求新的治療方式來解決這些限制至關重要。

近年來，干細胞及其中的干細胞外泌體領域新技術迅速發(fā)展；因此，希望這些元素能夠成功治療該綜合征并應用于臨床研究。圖1展示了使用和不使用細胞干細胞及其外泌體衍生物的多囊卵巢綜合癥研究歷史。

圖1：基于Scopus、PubMed和Web of Science報告對PCOS的科學關注：

(A) 2000年至2024年有關含有和不含有干細胞和EXO的PCOS的已發(fā)表文章數量，

B)含有和不含有干細胞和EXO的有關PCOS的已發(fā)表文獻類型沒有干細胞和EXO，

(C)對有和沒有干細胞和EXO的不同分支PCOS的科學關注統(tǒng)計。

外泌體（EXO）是細胞釋放的一類特殊的細胞外囊泡，已知它們在介導細胞間通訊中發(fā)揮重要作用。納米級脂質雙層外泌體中含有多種物質，包括脂質、蛋白質、mRNA、miRNA和許多其他非編碼RNA。干細胞和源自它們的EXO的細胞因子作用能夠防御多囊卵巢綜合癥等代謝疾病。此外，EXO microRNA有可能用作PCOS檢測和管理的生物標志物。

近日，《內分泌學前沿》發(fā)布了一篇《干細胞和外泌體可作為診斷和治療多囊卵巢綜合征的生物制劑》的文章，在這項研究中，專門研究了干細胞和外泌體在診斷和治療女性生殖系統(tǒng)疾病之一的多囊卵巢綜合癥中的潛力。

多囊卵巢綜合癥的的原因、診斷、治療方法

多囊卵巢綜合癥是一種影響育齡婦女的常見代謝和內分泌疾病。它是育齡婦女（ 13-16歲）不孕的重要因素和主要原因。

雄激素水平升高、排卵問題和形態(tài)異常都是多囊卵巢綜合征 (PCOS) 疾病的癥狀。美國國立衛(wèi)生研究院 (NIH) 將 PCOS 定義為“雄激素過多癥伴排卵障礙”。至少6%至10%的處于生育期的女性會出現(xiàn)這種情況，盡管頻率建議高出兩倍。

多囊卵巢綜合癥的原因

PCOS的確切病因和病理學尚不完全清楚；然而，黃體生成素（LH）與卵泡刺激素（FSH）的高比例以及促性腺激素釋放激素（GnRH）過量被認為是其基本特征。有證據表明，遺傳、表觀遺傳學、雄激素過多癥（HA）、胰島素抵抗（IR）和環(huán)境因素等內部和外部因素可能與多囊卵巢綜合征的發(fā)生有關。還需要注意的是，PCOS會增加各種疾病的風險，包括2型糖尿病、焦慮、心臟病、抑郁癥和代謝綜合征。PCOS陽性女性通常表現(xiàn)出低度慢性炎癥。

最近的研究表明，對于患有多囊卵巢綜合癥的身材苗條、胰島素敏感的女性，使用抗炎藥物可以減少卵巢雄激素的釋放并促進排卵。有趣的是，即使在 PCOS 中不存在胰島素抵抗的情況下，數據也清楚地表明炎癥在卵巢功能障礙背后的潛在機制中發(fā)揮著關鍵作用。

多囊卵巢綜合癥的診斷標準

為了診斷成年女性的多囊卵巢綜合癥，通常采用鹿特丹多囊卵巢綜合癥標準，該標準要求存在三分之二的發(fā)現(xiàn)：臨床和/或生化雄激素過多癥、少排卵和超聲多囊卵巢形態(tài)。然而，診斷青少年多囊卵巢綜合癥可能具有挑戰(zhàn)性，因為其癥狀與青春期的正常變化有顯著重疊，使得準確診斷在大多數時候都很困難。多囊卵巢綜合癥 (PCOS) 不僅僅是一種卵巢疾病。它現(xiàn)在被認為是一種復雜的、多因素的、多基因的、炎癥的、類固醇失調狀態(tài)的自身免疫性多系統(tǒng)疾病。

PCO的合并癥可分為三大類：代謝性、生殖性和心理性。月經不調、生育力低下、胰島素抵抗、肥胖、心血管疾病、焦慮、抑郁以及生活質量低下是PCOS的主要合并癥和后果。

多囊卵巢綜合癥傳統(tǒng)治療方法

根據指南，目前還沒有針對PCOS根本原因的確切治療方法，但癥狀治療和預防與PCOS相關的長期發(fā)病是當今流行的治療方法，可以通過減輕5-10%的體重和/或對于尚未恢復排卵的女性，聯(lián)合使用口服避孕藥和促排卵藥物（如來曲唑、克羅米芬和二甲雙胍）（圖2）。由于確定了患有PCOS的青少年和女性治療中存在相關困難，因此制定了基于證據的國際PCOS建議，強調在整個生殖壽命期間對PCOS進行預防、篩查和治療。

干細胞的基礎知識

干細胞是生物體內最重要、最重要的細胞之一，具有獨特的特性。干細胞的兩個重要且主要的特征是它們分化成不同形式的特化細胞，以及只要有機體活著，它們就可以無限分裂而不分化。干細胞的這兩個特征是它們所經歷的分裂類型的結果。首先，干細胞可以進行對稱分裂，從而產生兩個子細胞，每個子細胞都保留了全部干細胞潛力。第二種分裂稱為不對稱分裂，其中產生一個干細胞，保留其干細胞特性，并產生一個祖細胞，其自我更新潛力降低。

干細胞根據其來源分為四種主要類型：胚胎干細胞（ESC）、胎兒干細胞（FSC）、成體干細胞（ASC）和誘導多能干細胞（iPSC）。每種類型都有獨特的特征和分化潛力，使它們對各種研究和醫(yī)學應用有價值。胚胎干細胞是由囊胚內層的外胚層衍生而來，可轉化為外胚層、內胚層和中胚層三個初級胚層。

FSC是一類干細胞，源自三種主要細胞系：胎兒造血干細胞、神經干細胞 (NSC) 和胎兒MSC。這些FSC具有分裂、增殖和分化為特殊細胞類型的能力。這些細胞系源自胎兒組織，并表現(xiàn)出根據需要分裂、增殖和分化成特定細胞類型的能力。ASC或成體干細胞是存在于出生后成人組織中的細胞系，可以是單能或多能的。這種分化程度較低的細胞系是產生其他類型細胞的起源，并且可以分為幾種細胞類型，即表皮干細胞（EDSC）、NSC、MSC和造血干細胞（HSC）。

產生三個分化的初級胚層的干細胞的一種形式是IPSC，它是由成體干細胞產生的。因為它們源自患者的體細胞，所以排斥的風險較低。間充質干細胞的來源包括臍帶、骨髓和脂肪組織。此前的臨床前和臨床試驗表明，間充質干細胞可有效治療多種女性生殖疾病，可用于治療多囊卵巢綜合征。其他干細胞分類是基于區(qū)分全能、多能和專能的能力。轉化為分化細胞的能力從第一類到第三類分別降低。根據上述內容和最近的研究，可以推測干細胞具有治療多種疾病的高能力（圖3）。

(A)干細胞的對稱和不對稱分裂，(B)干細胞分為不同類型，包括ESC、FSC、ASC和iPSC。

外泌體：定義及其在多囊卵巢綜合癥治療中的應用

最初，人們認為細胞外囊泡（EVs）是從質膜直接萌發(fā)的；然而，正如潘和哈丁在 20世紀80年代發(fā)現(xiàn)的那樣，成網狀細胞分泌的EVs具有更復雜的分泌模式。細胞通訊主要由EVs介導，EVs曾被稱為細胞垃圾。

EXOs（40到120納米）是三種EV亞型中最小的一種。由于其獨特性，該領域的先驅約翰斯頓于1987年首次將這種EV命名為 “外泌體”。多囊體（MVB）與質膜融合時產生外泌體。MVB是通過內吞過程吸收的，而內吞過程是由許多過程控制的，這些過程也支配著早期內體的發(fā)育和質膜的內部出芽。各種有效載荷被分揀到腔內囊泡（ILV）中，在早期內體中產生MVB，而一部分蛋白質則被送回質膜。最后，完整的MVB也可能與溶酶體合并進行降解，或與質膜合并，以EXO的形式排出ILV。近幾十年來，EXOs已被證明具有作為運輸工具的潛力，并含有多種成分，如miRNA、核酸RNA和蛋白質，它們在細胞外通訊中發(fā)揮著重要作用（圖4）。

與MSC一樣，MSC-EXO具有抑制免疫反應和炎癥的先天能力。脂肪間充質干細胞產生的EXO已被證明可以通過增加免疫調節(jié)細胞因子的產生、減少γ干擾素表達和轉錄因子以及限制局部炎癥反應來影響免疫系統(tǒng)。此外，MSC衍生的EXO（MSC-EXO）通過刺激血管內皮細胞的增殖而表現(xiàn)出血管生成作用。許多生物過程，包括繁殖、組織更新和修復以及胚胎發(fā)育，都依賴于這些EXO。它們調節(jié)這些過程的能力使它們成為各種治療應用的有希望的候選者，特別是在促進組織修復和改善生殖結果方面。

根據研究結果，間充質干細胞衍生的外泌體是在體外模型中控制雄激素合成并在多囊卵巢綜合征小鼠模型中恢復生育能力的重要分子。在多囊卵巢綜合癥的背景下，靜脈注射和卵巢內注射都顯示出新的治療潛力。在血糖控制等全身調節(jié)中，靜脈注射可產生更有利的結果。相反，卵巢內注射在恢復卵巢功能方面表現(xiàn)出更大的功效。盡管我們未來的研究需要更多的臨床試驗，但MSC衍生的外泌體可能為PCOS患者提供有希望的治療選擇。

來曲唑誘導PCOS后，對雌性大鼠進行無細胞治療（干細胞和外泌體的條件培養(yǎng)基 (CM)）。根據該研究結果，用BM-MSC產生的EXO和CM治療PCOS似乎很有希望。然而，BM-MSC衍生的CM在生化、形態(tài)和功能方面優(yōu)于BM-MSC衍生的外泌體。這可能是因為除了EXO之外，CM還包含許多其他生物成分（表1）。

干細胞治療多囊卵巢綜合癥的應用

基于MSC的療法因其免疫調節(jié)活性（特別是在炎癥相關疾病中）以及其分化潛力和自我更新能力而成為PCOS的潛在有益替代方案。廣泛的研究揭示了間充質干細胞主要通過旁分泌信號通路改善和修復卵巢生育能力的能力。RAP1/NFkb信號通路在控制MSC活動中發(fā)揮著關鍵作用。

間充質干細胞的功能受到其旁分泌活性的顯著影響，調節(jié)炎癥和免疫反應，促進組織愈合，并促進祖細胞分化為專門的組織細胞。研究表明，患有多囊卵巢綜合癥的女性經常會出現(xiàn)慢性炎癥；因此，他們更有可能患上2型糖尿病 (DMT2)、代謝綜合征、肥胖和胰島素抵抗?；贛SC的治療有望解決潛在的炎癥和恢復卵巢功能，使其成為治療PCOS及其相關并發(fā)癥的潛在治療方法。

研究結果表明，多囊卵巢綜合癥患者的卵母細胞體外成熟（IVM）效果不佳。然而，間充質干細胞分泌多種生長因子和細胞因子，有助于卵母細胞的成熟。一項研究表明，在IVM培養(yǎng)基中添加50%人骨髓間充質基質細胞條件培養(yǎng)基 (hBM-MSC-CM) 可顯著提高受精率以及生殖囊泡 (GV) 卵母細胞的核和細胞質成熟。它還導致多囊卵巢綜合癥小鼠的囊胚形成和發(fā)育卵母細胞的兩細胞率增加。這些發(fā)現(xiàn)表明，MSC分泌的因子可以在體外手術過程中對PCOS患者的卵母細胞成熟產生積極影響。

2022年8月14日，吉林大學周虛教授、李純錦教授團隊在國際權威雜志Biomaterials上發(fā)表題為“Adipose mesenchymal stem cell-derived exosomal microRNAs ameliorate polycystic ovary syndrome by protecting against metabolic disturbances”的研究論文（2022, 14:121739），闡述了脂肪間充質干細胞外泌體通過防止代謝紊亂改善多囊卵巢綜合征的機制。

該研究首先用脫氫表雄酮（DHEA）誘導PCOS模型大鼠，使用AMSCs和AMSC-EXOs治療改善了大部分PCOS癥狀。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，AMSC-EXOs主要富集在大鼠肝臟組織中，進行肝臟RNAseq和AMSC-EXOs的miRNA豐度測序，通過基因聯(lián)合分析找到miR-21-5p靶向Btg2基因。

為了驗證miR-21-5p和Btg2基因之間的關系，使用大鼠肝細胞進行分子機制研究。結果發(fā)現(xiàn)，AMSC-EXOs通過攜帶miR-21-5p靶向Btg2基因促進了肝細胞對葡萄糖的攝取能力，并且在這過程中激活了p-IRS1和p-AKT通路。

為了證明是AMSC-EXOs通過攜帶miR-21-5p改善PCOS大鼠代謝進而改善PCOS相關病癥，該研究將AMSC-EXOs中miR-21-5p屏蔽掉，結果發(fā)現(xiàn)其不能改善PCOS大鼠癥狀，并且不會激活肝臟組織p-IRS1和p-AKT通路以及不會促進肝細胞對葡萄糖的攝取能力。

研究結果為干細胞外泌體用于臨床治療多囊卵巢綜合征提供了新思路，也為研究動物卵泡囊腫的防治奠定了理論基礎。

此外，根據對PCOS病因的研究，炎癥和氧化應激可能導致該病的病理生理學。因此，針對前面提到的系統(tǒng)可能是一種有效的治療方法。由于其免疫調節(jié)、抗氧化和抗凋亡特性，BM-MSC被用于治療許多炎癥性疾病。此外，已表明骨髓間充質干細胞移植可有效治療卵巢功能障礙疾病和損傷。

接受BM-MSC治療的PCOS患者的卵巢、皮質和卵母細胞總量顯著增加；透明帶厚度；與PCOS疾病相比，竇卵泡的數量以及竇前卵泡和初級卵泡的數量顯著減少。此外，在接受BM-MSC治療的PCOS患者中，血液FSH和TAC水平顯著升高，而LH、睪酮和MDA水平以及TUNEL陽性凋亡細胞比例大幅下降(表2)。

結論

我們在這里為開發(fā)用于多囊卵巢綜合癥相關生育治療的新型細胞（干細胞）和無細胞（EXO）診斷和治療方法提供了潛在的成功途徑。最近的研究表明，干細胞和干細胞外泌體可以抑制炎癥和細胞凋亡，控制類固醇生成，并在體內和體外阻止雄激素的合成。這項研究也提高了我們對干細胞外泌體治療多囊卵巢綜合癥患者的miRNA表達譜的了解。因此，值得挑戰(zhàn)這些化合物在治療多囊卵wmt巢綜合征中的有效性和效率。

我們預計，隨著干細胞外泌體和干細胞研究的進一步發(fā)展，這兩個課題將能夠為多囊卵巢綜合癥的早期和更精確的診斷做出重大貢獻，并成為該疾病患者有用的治療和介入工具。盡管干細胞外泌體和干細胞的研究方向仍需探索，但通過研究人員和醫(yī)療專業(yè)人員的不懈努力，這些技術有一天可能會成為有用的輔助工具和重大的醫(yī)學進步，改善多囊卵巢綜合癥女性的健康。

參考資料：Hadidi M, Karimabadi K, Ghanbari E, Rezakhani L and Khazaei M (2023) Stem cells and exosomes: as biological agents in the diagnosis and treatment of polycystic ovary syndrome (PCOS). Front. Endocrinol. 14:1269266. doi: 10.3389/fendo.2023.1269266

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