概述:卵巢早衰(POF)已成為育齡婦女不孕不育的主要原因之一,其發(fā)病率逐年上升,嚴重影響患者身心健康,加重家庭和社會經(jīng)濟負擔(dān)。卵巢早衰的病因和發(fā)病機制復(fù)雜,目前還不是很清楚。目前,激素替代療法主要用于改善低雌激素的癥狀,但不能從根本上解決生育問題。近年來,干細胞移植已成為治療卵巢早衰的研究熱點之一。動物實驗結(jié)果為卵巢早衰患者卵巢功能和生育能力的恢復(fù)帶來了希望。
吉林大學(xué)第一醫(yī)院:間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的研究進展
2021年,吉林大學(xué)第一醫(yī)院在《Frontiers》子刊發(fā)布了一篇《間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的研究進展:文獻綜述》的文章。在本文中,總結(jié)了間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的臨床前研究數(shù)據(jù)和可能的治療機制。我們的目的是為了解卵巢早衰提供有用的信息,并為卵巢早衰的后續(xù)研究和治療提供參考。
卵巢早衰治療現(xiàn)狀
卵巢早衰是一種生殖內(nèi)分泌疾病,發(fā)生在40歲之前,以促性腺激素水平升高、雌激素水平降低為特征,并伴有原發(fā)性或繼發(fā)性閉經(jīng)。它也是導(dǎo)致女性不孕的常見疾病之一。卵巢早衰是一種高度異質(zhì)的情況。各個階段的卵泡發(fā)育異常都會導(dǎo)致卵巢早衰,這種對卵巢功能的損害是不可逆的。
卵巢早衰的致病因素包括遺傳、自身免疫、病毒感染、醫(yī)源性因素以及環(huán)境和心理因素,大約80%的卵巢早衰病例是特發(fā)性的(圖1A)。據(jù)報道,癌癥的放療、化療和骨髓移植可導(dǎo)致卵巢早衰。
卵巢早衰的傳統(tǒng)治療包括激素替代療法(HRT)、心理支持療法、雄激素依賴療法、生物皮質(zhì)激素依賴療法、脫氫表雄酮療法和青春期誘導(dǎo)(圖1B)。但HRT只能緩解陰道干澀、潮熱、泌尿生殖道萎縮等低雌激素癥狀,而對改善卵巢生殖功能沒有本質(zhì)作用。長期使用HRT存在爭議,因為它會增加患子宮內(nèi)膜癌和卵巢癌的風(fēng)險。由于POF不孕癥病因復(fù)雜,目前治療效果不理想,治療后妊娠率和足月率仍較低。因此,對于有生育需求的女性,要加強早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療,以延緩卵巢早衰的發(fā)展,提高活產(chǎn)率。
間充質(zhì)干細胞移植的動物實驗結(jié)果為卵巢早衰患者卵巢功能和生育能力的恢復(fù)帶來了希望。下面,我們將介紹間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的進展。
間充質(zhì)干細胞和生育保護
間充質(zhì)干細胞是在骨髓中發(fā)現(xiàn)的一種成體干細胞。它們起源于中胚層,分布于全身幾乎所有的結(jié)締組織和器官基質(zhì)中。它們具有干細胞多向分化的潛力,對受損組織也具有很強的遷移能力。由于間充質(zhì)干細胞的免疫原性低,在生物倫理學(xué)上的爭議比胚胎干細胞少,因此被廣泛應(yīng)用于臨床研究和醫(yī)學(xué)生物工程。目前,間充質(zhì)干細胞已被用于治療血液、神經(jīng)、運動、心血管和皮膚系統(tǒng)相關(guān)疾病,顯示出良好的療效。
多項研究表明,間充質(zhì)干細胞可直接分化成卵母細胞樣細胞,移植間充質(zhì)干細胞有利于卵巢功能和生殖能力的恢復(fù)。因此,間充質(zhì)干細胞被認為是治療卵巢早衰的新選擇。
間充質(zhì)干細胞治療生殖系統(tǒng)疾病的有效性已被臨床前和臨床研究證實,為POF不孕癥和改善女性生殖健康帶來了巨大希望等人。
多項動物實驗和臨床試驗證實,間充質(zhì)干細胞歸巢可改善卵巢功能,抑制OGC凋亡,促進卵巢血管生成。
嚴等人將間充質(zhì)干細胞移植到61名POF患者中,發(fā)現(xiàn)包括竇狀卵泡、優(yōu)勢卵泡和成熟卵泡在內(nèi)的每個發(fā)育階段的卵泡數(shù)量顯著增加。其他研究人員發(fā)現(xiàn),自體間充質(zhì)干細胞移植可以觸發(fā)月經(jīng)恢復(fù)、緩解更年期癥狀、改善卵巢功能并幫助患者懷孕。
表1總結(jié)了表明間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰有效性的臨床前和臨床試驗。然而,潛在的分子和細胞機制仍然存在爭議,需要進一步闡明。另外,目前的臨床研究還很不足,距離間充質(zhì)干細胞的大規(guī)模臨床應(yīng)用還有很長的路要走。
間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的機制
間充質(zhì)干細胞治療卵巢早衰的機理可歸納如下(圖2):
- ①間充質(zhì)干細胞具有“歸巢”作用;
- ②間充質(zhì)干細胞在各個發(fā)育階段都能促進卵泡的生長發(fā)育;
- ③間充質(zhì)干細胞可能誘導(dǎo)分化為原始生殖細胞(不確定);
- ④間充質(zhì)干細胞可以直接分化為GCs或抑制GCs的凋亡;
- ⑤間充質(zhì)干細胞可以促進卵巢血管的形成;
- ⑥間充質(zhì)干細胞具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用,
- ⑦間充質(zhì)干細胞可以減少氧化應(yīng)激。
間充質(zhì)干細胞的歸巢效應(yīng)
間充質(zhì)干細胞的歸巢能力是有效的間充質(zhì)干細胞的治療的重要決定因素。歸巢是指間充質(zhì)干細胞遷移到受損組織并促進其恢復(fù)的過程。因此,提高間充質(zhì)干細胞的歸巢效率對于優(yōu)化POF的治療效果至關(guān)重要。
間充質(zhì)干細胞對卵泡發(fā)育的影響
卵泡發(fā)生是卵巢功能的重要組成部分,因為它為生殖提供卵母細胞。大量基因/蛋白質(zhì)已被確定與卵泡發(fā)育、生長、排卵和閉鎖過程有關(guān)。據(jù)報道,間充質(zhì)干細胞移植可以增加生長因子、血管生成因子、多效性細胞因子、趨化細胞因子和細胞外基質(zhì)蛋白的分泌,這些都是卵泡發(fā)生所必需的。
多數(shù)研究一致認為間充質(zhì)干細胞移植可以促進原始卵泡、卵子的發(fā)育和形成,減少GCs的凋亡。所有涉及的基因及其相關(guān)機制列于表2。
間充質(zhì)干細胞促進血管生成
卵巢血管系統(tǒng)的建立和重塑是卵巢發(fā)育和功能恢復(fù)的基礎(chǔ)。卵泡和黃體可以通過卵巢血管獲得營養(yǎng)支持,并將激素運輸?shù)桨衅鞴佟?/p>
間充質(zhì)干細胞分泌的血管生成相關(guān)因子,如VEGF、HGF、IGF和FGF,在間充質(zhì)干細胞移植的POF卵巢中增加。VEGF和HGF具有協(xié)同作用,協(xié)同促進血管生成。VEGF和HGF的組合導(dǎo)致血管直徑增加 ;VEGF促進誘導(dǎo)血管的長度、面積和分支點數(shù),而HGF有助于血管面積增長。
間充質(zhì)干細胞的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用
抗炎作用是間充質(zhì)干細胞恢復(fù)卵巢功能的關(guān)鍵機制。間充質(zhì)干細胞可能抑制淋巴細胞的活化和增殖,抑制促炎細胞因子的分泌,抑制抗原呈遞細胞的功能,并向免疫細胞傳遞調(diào)節(jié)信息。
免疫細胞(Treg細胞、NK細胞、Th細胞等)是多種自身免疫性疾病模型中的重要致病因子。這些結(jié)果表明,間充質(zhì)干細胞和免疫細胞的相互作用在調(diào)節(jié)POF的炎癥微環(huán)境中起關(guān)鍵作用。
間充質(zhì)干細胞對氧化應(yīng)激的影響
氧化應(yīng)激是由于細胞內(nèi)產(chǎn)生過多的活性氧而引起的氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡的現(xiàn)象。ROS的減少可以保護卵巢線粒體的結(jié)構(gòu)和功能,提高抗氧化和抗凋亡酶的水平,減少卵巢的凋亡和氧化損傷。
使用間充質(zhì)干細胞治療POF是一個復(fù)雜的項目。為了更好地了解間充質(zhì)干細胞改善卵巢功能的機制,我們總結(jié)了參與歸巢效應(yīng)、卵泡發(fā)育、細胞增殖/凋亡、血管生成、免疫調(diào)節(jié)和氧化應(yīng)激過程的細胞因子和調(diào)節(jié)因子,如表3所示。
看法
間充質(zhì)干細胞具有多種分化潛能以及歸巢和免疫調(diào)節(jié)功能。它們可以作為種子細胞參與各種疾病的組織器官的再生和重建,如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肌萎縮側(cè)索硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡和其他退行性疾病(脊髓損傷、帕金森病、阿爾茨海默病)。
目前已有十余種干細胞制劑用于治療移植物抗宿主病、急性心肌梗死、骨關(guān)節(jié)炎等。間充質(zhì)干細胞的臨床應(yīng)用為POF不孕癥的治療和女性生殖健康的改善帶來了巨大希望,大量臨床研究正在積極開展中。
結(jié)論
間充質(zhì)干細胞通過多種機制治療卵巢早衰具有相似的療效。間充質(zhì)干細胞在卵巢早衰患者的生殖功能恢復(fù)方面具有有吸引力的臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用前景,即使是在卵巢早衰的老年女性中也是如此。因此,了解卵巢早衰的分子機制仍是全面深入評價間充質(zhì)干細胞移植的安全性和有效性,尤其是對父母和后代的長期影響的關(guān)鍵科學(xué)問題。
參考資料:Wang J, Liu W, Yu D, Yang Z, Li S and Sun X (2021) Research Progress on the Treatment of Premature Ovarian Failure Using Mesenchymal Stem Cells: A Literature Review. Front. Cell Dev. Biol. 9:749822. doi: 10.3389/fcell.2021.749822
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