王寶娟，宮政，宋佳怡，夏天，馬瑞紅

當(dāng)今，隨著環(huán)境污染的日漸加重、生活節(jié)奏的逐步加快、行業(yè)競爭的逐漸激烈、生活壓力的日益增大及飲食結(jié)構(gòu)的不斷改變，不孕不育的發(fā)病率也明顯上升。我國育齡女性不孕不育的發(fā)病率已由1980年的2%提升至2018年底的20%，平均每8對夫婦中，就有1對夫婦存在不孕不育問題，加之“全面二孩”政策的放開，越來越多的高齡女性涌入“生二胎”的大潮中。然而，高齡不孕女性隨年齡增長導(dǎo)致的卵母細(xì)胞衰老、卵巢儲備功能下降進(jìn)而造成生育力的急劇下滑仍是生殖領(lǐng)域的瓶頸問題。盡管輔助生殖技術(shù)（assisted reproductive technology，ART） 給不孕癥女性帶來福音，但是在卵巢儲備功能較差的女性群體中，由于卵母細(xì)胞數(shù)量的減少與質(zhì)量的下降致使胚胎質(zhì)量不佳，導(dǎo)致ART結(jié)局往往不盡如人意[1]。相當(dāng)一部分患者歷經(jīng)多次胚胎移植依舊無法如愿妊娠，胚胎移植程序的反復(fù)進(jìn)行增加了患者的經(jīng)濟(jì)及心理負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。因此，改善卵巢儲備功能不僅是提高ART成功率的重要因素，也是生殖領(lǐng)域亟待解決的重點(diǎn)問題。

沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶類1（silent information regulator 2 of transcription 1，SIRT1） 是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）依賴的組蛋白脫乙酰酶，是Sirtuins家族成員之一。大量研究顯示，SIRT1與人類因衰老導(dǎo)致的一系列生理病理變化息息相關(guān)[2]。SIRT1調(diào)節(jié)生育力的作用最早報(bào)道于2003年，McBurney等[3]在SIRT1缺失小鼠中觀察到有缺陷的生殖表型：與正常小鼠相比，SIRT1缺失小鼠卵巢較小，雖然存在各級發(fā)育的卵泡但不能正常排卵。而后關(guān)于Sirtuins在生殖生物學(xué)方面的研究逐漸增多。近年研究表明，SIRT1是調(diào)節(jié)卵子發(fā)生和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)關(guān)鍵過程的重要參與者[4]，SIRT1信號通路在抑制卵母細(xì)胞衰老、提高卵巢儲備功能、延長卵巢壽命中發(fā)揮作用，或可改善卵巢儲備功能、提高卵母細(xì)胞質(zhì)量，增加ART過程中的獲卵數(shù)、成胚率及臨床妊娠率。故本文就SIRT1通過抑制卵母細(xì)胞衰老改善卵巢儲備功能的相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)行綜述。

1 SIRT1簡介

Sirtuins家族是一組依賴NAD+發(fā)揮作用的去乙?；割惡投姿嵯佘眨ˋDP）-核糖轉(zhuǎn)移酶[5]。人類Sirtuins家族中公認(rèn)的成員有7個(gè)：SIRT1～SIRT7。SIRT1基因位于人類第10對染色體上，基因組序列長度約33.72 kb，起始于第67 884 669堿基對，到第67 918 390堿基對結(jié)束，具有高度保守性[6]。SIRT1蛋白具有自ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶活性和底物特異性脫乙酰酶活性[5]。SIRT1蛋白廣泛表達(dá)于各種體細(xì)胞及生殖細(xì)胞中，主要定位于細(xì)胞核。其在熱量攝入不足時(shí)可以被白藜蘆醇（resveratrol）、褪黑素、SRT1720（SIRT1激活劑）等化合物激活[7-8]，進(jìn)而調(diào)控相關(guān)微小RNA（microRNAs，miRNAs）和轉(zhuǎn)錄因子，包括p53、叉頭蛋白盒轉(zhuǎn)錄因子1（fork head protein box transcription factor 1，F(xiàn)OXO1）、FOXO3、多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（polyadenosine diphosphate ribose polymerase-1，PARP-1）、miR-181a、核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）等，從而參與體內(nèi)多種生理功能的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡和代謝，并在這些過程中發(fā)揮中心調(diào)控點(diǎn)的作用[4]。

2 卵母細(xì)胞功能是卵巢儲備功能的重要評價(jià)指標(biāo)

卵巢儲備功能的評價(jià)包括始基卵泡池的卵母細(xì)胞數(shù)量及質(zhì)量。卵原細(xì)胞從卵黃囊內(nèi)胚層遷移至生殖嵴，而后通過有絲分裂增殖，形成初級卵母細(xì)胞，初級卵母細(xì)胞第一次減數(shù)分裂保持在雙線期，前體顆粒細(xì)胞圍繞部分雙線期的卵母細(xì)胞形成始基卵泡[9]。始基卵泡是雌性個(gè)體的基本生殖單位，是卵細(xì)胞儲備的唯一形式，始基卵泡池的建立在胎兒期間啟動（即真正的卵巢儲備）。沒有被前體顆粒細(xì)胞包繞的剩余卵母細(xì)胞則發(fā)生凋亡[9]。

在發(fā)育的不同階段中，99.9%的卵母細(xì)胞發(fā)生凋亡，其中1/3的凋亡發(fā)生在始基卵泡池形成后，主要集中在減數(shù)分裂前期Ⅰ中的粗線期。在哺乳動物卵巢中，休眠的始基卵泡池是整個(gè)生殖期間發(fā)育卵泡和受精卵的來源。卵母細(xì)胞的全面發(fā)育能力需要同步的核成熟和細(xì)胞質(zhì)成熟[10]。卵母細(xì)胞質(zhì)由許多細(xì)胞器和分子組成，每個(gè)細(xì)胞器和分子都必須處于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)才能使其有能力維持次級胚胎的發(fā)育。卵母細(xì)胞中紡錘體、顆粒細(xì)胞和線粒體的任何功能障礙或錯(cuò)位都會降低卵母細(xì)胞的功能。

3 SIRT1抑制卵母細(xì)胞衰老的相關(guān)機(jī)制研究

3.1 SIRT1通過磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3-protein kinase，PI3K）-蛋白激酶B（AKT）信號通路調(diào)控卵母細(xì)胞數(shù)量 PI3K-AKT信號通路是始基卵泡激活的一個(gè)重要中樞途徑。SIRT1是PI3K誘導(dǎo)的AKT活化所必需的一環(huán)[11]。Long等[12]研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1敲入小鼠原始卵泡的數(shù)量和百分比均高于野生型小鼠，閉鎖卵泡數(shù)則較野生型小鼠少，這可能是由于SIRT1對于卵母細(xì)胞內(nèi)PI3KAKT信號通路相關(guān)調(diào)節(jié)因子的重要作用。人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homologue deleted from chromosome 10，PTEN）作為該途徑的負(fù)調(diào)節(jié)因子，抑制始基卵泡激活的啟動[13]，而激活SIRT1可抑制該通路在小鼠卵巢中激活，防止始基卵泡丟失[14]。FOXO3是PI3K-AKT通路的下游效應(yīng)因子，具有抑制始基卵泡激活的作用[11,15]。Long等[12]研究觀察到卵母細(xì)胞特異性SIRT1高表達(dá)小鼠通過去乙?；掷m(xù)激活FOXO3，從而抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的產(chǎn)生，進(jìn)而保護(hù)卵巢儲備功能。其中，mTOR是PI3K-AKT信號通路另一組分核糖體蛋白S6激酶1（ribosomal protein S6 kinase 1，S6K1）-核糖體蛋白S6（ribosomal protein S6，RPS6）的調(diào)控因子，mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶代謝傳感器，可根據(jù)生長因子和營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和增殖，并調(diào)節(jié)始基卵泡的激活途徑[16]。mTOR刺激物可促進(jìn)始基卵泡的激活，而mTOR抑制劑抑制卵巢中mTORC1或mTORC1/2，進(jìn)而阻斷始基卵泡轉(zhuǎn)變?yōu)槌跫壜雅?，維持始基卵泡計(jì)數(shù)[17]。因此，SIRT1激活mTOR-PI3K-AKT信號通路可抑制始基卵泡發(fā)育的啟動，減少始基卵泡向初級卵泡轉(zhuǎn)化并抑制始基卵泡凋亡，有助于保留卵巢儲備功能。

3.2 SIRT1通過抑制顆粒細(xì)胞凋亡影響卵母細(xì)胞質(zhì)量 顆粒細(xì)胞包裹在卵母細(xì)胞周圍，與卵母細(xì)胞聯(lián)系密切，其生長和凋亡狀態(tài)可以調(diào)節(jié)卵泡的發(fā)育和凋亡過程，進(jìn)而影響卵母細(xì)胞的質(zhì)量[18]。一方面，顆粒細(xì)胞包裹卵泡形成微環(huán)境，運(yùn)輸生長因子、營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞存活分子至卵母細(xì)胞，為卵母細(xì)胞發(fā)育提供能量；另一方面，顆粒細(xì)胞可貯存和釋放分子信號來激活始基卵泡、選擇優(yōu)勢卵泡并介導(dǎo)調(diào)控卵母細(xì)胞成熟。

研究證實(shí)，SIRT1表達(dá)水平的下調(diào)可導(dǎo)致顆粒細(xì)胞凋亡增加，從而出現(xiàn)卵巢儲備功能降低，甚至發(fā)生卵巢早衰[19]。而激活SIRT1則可抑制顆粒細(xì)胞凋亡，Itami等[20]研究顯示，SIRT1激活劑白藜蘆醇可修復(fù)卵母細(xì)胞損傷，顯著改善卵母細(xì)胞質(zhì)量。

此外，SIRT1參與類固醇激素合成關(guān)鍵酶的表達(dá)調(diào)控和哺乳動物的生殖過程。雌激素合成主要在卵泡內(nèi)進(jìn)行，在促進(jìn)顆粒細(xì)胞生長、增殖和卵泡發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵功能。既往研究表明，SIRT1可影響小鼠雌激素分泌，在SIRT1基因敲除小鼠中，雌激素受體α（ERα）表達(dá)水平下降，導(dǎo)致ERα介導(dǎo)的雌激素相關(guān)基因表達(dá)水平下降[21]。另有研究表明，用SIRT1-短發(fā)夾RNA（SIRT1-shRNA）轉(zhuǎn)染牛卵巢顆粒細(xì)胞，其雌激素分泌水平明顯減少，認(rèn)為干擾SIRT1基因表達(dá)可顯著抑制顆粒細(xì)胞凋亡且減少雌激素的分泌[22]。

3.3 SIRT1通過抑制氧化應(yīng)激延緩卵母細(xì)胞衰老 SIRT1是卵母細(xì)胞、顆粒細(xì)胞和早期胚胎氧化還原狀態(tài)的傳感器，其可以抑制氧化應(yīng)激對卵母細(xì)胞產(chǎn)生的不良影響。抑制SIRT1會促進(jìn)活性氧簇（ROS）的產(chǎn)生和抗氧化系統(tǒng)[包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）等]的耗竭，加快卵母細(xì)胞的凋亡速度[23]。研究證實(shí)，體外成熟的MⅡ卵母細(xì)胞經(jīng)SIRT1抑制劑煙酰胺（NAM）處理后，ROS表達(dá)水平增加，卵母細(xì)胞紡錘體缺陷發(fā)生率增加，線粒體分布紊亂[24]。

SIRT1的氧化還原相關(guān)靶分子主要是p53和FOXO，它們在調(diào)節(jié)SIRT1對氧化還原狀態(tài)變化的反應(yīng)中發(fā)揮不同作用。p53是一種轉(zhuǎn)錄因子，參與抗氧化系統(tǒng)中SOD2和GPX1的激活過程。SIRT1和p53的活性可相互調(diào)節(jié)，SIRT1使p53去乙?；瘉硪种苝53依賴性轉(zhuǎn)錄和凋亡，進(jìn)而修復(fù)因應(yīng)激而引起的DNA損傷，減少細(xì)胞凋亡[25]。同時(shí)，在SIRT1啟動子區(qū)域中存在p53結(jié)合位點(diǎn)，活化的p53可以抑制SIRT1的翻譯[26]。FOXO是SIRT1重要的下游調(diào)控因子之一，SIRT1通過與FOXO轉(zhuǎn)錄因子配合來影響錳超氧化物歧化酶（MnSOD）的水平，進(jìn)而抵消氧化應(yīng)激所造成的細(xì)胞損傷[27]。此外，Sirtuins使FOXO家族的一些成員去乙?；?，如FOXO1和FOXO3a，從而降低其磷酸化水平防止其失活，最終使其與DNA的結(jié)合能力升高。其中，F(xiàn)OXO1蛋白在胎兒、青春期前和成年卵巢顆粒細(xì)胞中表達(dá)，SIRT1使FOXO1去乙酰化，進(jìn)而抑制氧化應(yīng)激引起的顆粒細(xì)胞自噬性凋亡[28]。SIRT1對FOXO3a的去乙?；瘜?dǎo)致MnSOD和CAT水平增加[29]，進(jìn)而增加了蛋白質(zhì)的表達(dá)，保護(hù)顆粒細(xì)胞免受氧化應(yīng)激傷害。

此外，越來越多的證據(jù)表明顆粒細(xì)胞會因氧化應(yīng)激而凋亡，進(jìn)而損害卵泡的發(fā)育，加速卵巢的老化，與女性不育密切相關(guān)[30]，因此SIRT1對女性生育能力至關(guān)重要[23]。

3.4 SIRT1通過調(diào)節(jié)線粒體功能影響卵母細(xì)胞質(zhì)量

3.4.1 線粒體對卵母細(xì)胞的影響一些假說認(rèn)為線粒體是決定生殖能力的關(guān)鍵因素，并提出顆粒細(xì)胞、卵母細(xì)胞和營養(yǎng)外胚層細(xì)胞的線粒體DNA含量是衡量卵母細(xì)胞質(zhì)量的重要生物標(biāo)記物[31]。卵子在排卵之前經(jīng)歷的所有復(fù)雜過程都需要能量，能量也主要來自由線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）產(chǎn)生的三磷酸腺苷（ATP），線粒體結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致高度活躍的氧化代謝和ATP產(chǎn)生會影響卵母細(xì)胞質(zhì)量。同時(shí)相關(guān)研究證明，線粒體的老化或損傷會加劇卵子的氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致卵母細(xì)胞內(nèi)非整倍體比例增加、染色體缺失和分離異常[32]，進(jìn)而對胚胎發(fā)育產(chǎn)生不良影響。

3.4.2 SIRT1對線粒體功能的影響線粒體生物發(fā)生是由過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子 1 （peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1，PGC-1）蛋白家族成員提供的，主要是PGC-1α，它是線粒體生物發(fā)生的有效誘導(dǎo)劑，參與調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)。SIRT1通過腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK）-細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal regulatedkinase，ERK）-線粒體融合蛋白2（mitochondrial fusion protein 2，Mfn2）軸激活PGC-1α[33]。激活SIRT1可提高磷酸腺苷（AMP）/ATP比值，激活A(yù)MPK，增加NAD+水平及NAD+所依賴的SIRT1脫乙酰酶活性。AMPK和SIRT1可分別通過磷酸化和去乙酰化激活pGC-1α，進(jìn)而誘導(dǎo)線粒體生物發(fā)生從而抵御氧化應(yīng)激并產(chǎn)生能量[34]。已有研究表明，激活SIRT1可有效促進(jìn)線粒體降解和生物學(xué)活性的發(fā)生，進(jìn)而提高卵母細(xì)胞質(zhì)量[35]。隨著人類的衰老，始基卵泡池不僅越來越小，衰老細(xì)胞還會產(chǎn)生更多的SOD破壞線粒體并干擾線粒體穩(wěn)態(tài)[36]。SIRT1可以減輕線粒體損傷，維持線粒體穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而改善線粒體功能和卵母細(xì)胞質(zhì)量。

4 結(jié)語

卵巢儲備功能降低患者由于卵母細(xì)胞數(shù)量減少及質(zhì)量下降，導(dǎo)致生育潛能降低，長期不孕及反復(fù)體外受精（IVF）失敗使此類患者承受了更多精神及經(jīng)濟(jì)壓力。因此，延緩卵母細(xì)胞衰老、提高卵巢儲備功能已成為生殖領(lǐng)域亟待解決的問題。SIRT1可通過PI3K-AKT信號通路調(diào)控卵母細(xì)胞數(shù)量；可抑制顆粒細(xì)胞凋亡，改善卵母細(xì)胞質(zhì)量；可抑制氧化應(yīng)激，延緩卵母細(xì)胞衰老；還可有效促進(jìn)線粒體降解和生物學(xué)活性的發(fā)生，進(jìn)而提高卵母細(xì)胞質(zhì)量。但SIRT1抑制卵母細(xì)胞衰老改善卵巢儲備功能的現(xiàn)有研究多為動物研究，尚缺乏臨床證據(jù)，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。