米 雪 劉文瓊

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)2020級(jí)碩士研究生,山東 濟(jì)南 250014;2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院婦科,山東 濟(jì)南 250014)

早發(fā)性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency,POI)是指女性在40歲之前由于各種因素出現(xiàn)卵泡破壞甚至衰竭而出現(xiàn)卵巢功能減退的臨床綜合征,其發(fā)病率約為1%[1-2]。POI患者由于長(zhǎng)期的月經(jīng)異常、血清促性腺激素水平升高及雌二醇(E2)的缺乏,可造成心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加、外陰陰道萎縮、骨密度降低、生育能力顯著降低等,嚴(yán)重?fù)p害患者的身心健康[3]。目前研究認(rèn)為,導(dǎo)致POI發(fā)病的主要原因有X染色體或常染色體的遺傳異常以及基因突變,自身免疫性的卵巢損傷,外科手術(shù)或放化療后的醫(yī)源性損傷,感染、環(huán)境及生活因素影響,代謝性疾病如半乳糖血癥,以及子宮內(nèi)膜異位癥等[4-5],主要機(jī)制則包括多因素導(dǎo)致的卵泡數(shù)目減少、卵泡間相互破壞、氧化應(yīng)激、卵泡閉鎖凋亡加速、卵泡發(fā)育阻滯、間質(zhì)纖維化、卵巢血管損傷等[6-9]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號(hào)通路可動(dòng)態(tài)介導(dǎo)調(diào)控卵母細(xì)胞,PI3K/Akt信號(hào)通路的過度激活是目前非遺傳因素導(dǎo)致POI的主要分子機(jī)制[10-11]。近年來,大量臨床研究表明中醫(yī)藥在治療POI方面療效頗佳?，F(xiàn)將中醫(yī)藥調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路參與POI治療的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 PI3K/Akt信號(hào)通路的概念

PI3K和Akt均存在于卵母細(xì)胞中,PI3K是一種具有獨(dú)特磷脂酰肌醇激酶活性的蛋白質(zhì),是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、激素、缺氧等細(xì)胞外信號(hào)刺激均可激活PI3K[12],PI3K可啟動(dòng)大分子生物合成與細(xì)胞周期進(jìn)程的耦合,將細(xì)胞外生長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為促進(jìn)生長(zhǎng)的細(xì)胞內(nèi)活動(dòng)。Akt是PI3K的主要工作載體,活化的Akt通過直接磷酸化參與葡萄糖攝取、糖原合成、細(xì)胞生長(zhǎng)及細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)來傳播生長(zhǎng)信號(hào)[13]。PI3K/Akt信號(hào)通路可通過調(diào)控下游信號(hào)分子哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、叉頭框蛋白O3a(FoxO3a)、B細(xì)胞淋巴瘤-2(Bcl-2)/Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)等,調(diào)節(jié)卵巢細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化、自噬、凋亡等,參與POI的發(fā)生和發(fā)展。

2 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路

2.1 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路參與POI的作用機(jī)制 mTOR屬于磷酸肌醇激酶家族中的活性蛋白,作為一種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(CLKB),在哺乳動(dòng)物細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)、分化、遷移、凋亡中起著核心作用[14],參與卵泡生長(zhǎng)、增殖的過程。mTOR調(diào)控主要受到PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(LKB1)/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/mTOR這兩條信號(hào)通路的調(diào)節(jié),mTOR分子羧基端的催化結(jié)構(gòu)域與PI3K激酶脂激酶結(jié)構(gòu)域高度同源[15],Akt被PI3K激活后可以直接磷酸化激活,mTOR通路,或者通過抑制結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合物(TSC)1、TSC2的活性,使上游靶蛋白R(shí)heb的活性受到抑制,誘導(dǎo)Rheb與三磷酸鳥苷(GTP)結(jié)合,mTOR通路激活,抑制顆粒細(xì)胞自噬的發(fā)生。總之,mTOR通過上游Akt的直接或間接作用,調(diào)控其下游具有調(diào)節(jié)卵泡發(fā)育作用的主要效應(yīng)分子核糖體p70S6蛋白激酶1(S6K1)、eIF4E結(jié)合蛋白(4E-BPs)對(duì)特定亞組的mRNA翻譯,來調(diào)節(jié)促進(jìn)卵泡增殖、發(fā)育[16]。

2.2 中藥調(diào)控PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路治療POI 劉小虎等[17-18]研究發(fā)現(xiàn),人參中的重要藥理活性成分人參皂苷Rg1能夠有效地誘導(dǎo)自噬標(biāo)志性蛋白微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3 -Ⅱ)的表達(dá),激活卵巢組織的自噬,靶向調(diào)控卵巢組織中組蛋白脫乙酰化酶(SIRT1),激活SIRT1,使之與TSC2結(jié)合相互作用,使PI3K、磷酸化Akt(p-Akt)、磷酸化mTOR(p-mTOR)蛋白表達(dá)量下調(diào),抑制mTOR水平,負(fù)向調(diào)節(jié)自噬信號(hào)通路,提高自噬水平,從而減少機(jī)體代謝副產(chǎn)物,加速清除衰老細(xì)胞,延緩卵巢衰老。相關(guān)研究也表明,S6K1基因敲除小鼠可出現(xiàn)熱量限制(CR)特征,人參皂苷Rg1能降低S6K1的表達(dá)來延緩卵巢衰老[19]。蔡競(jìng)等[20]觀察補(bǔ)腎活血中藥復(fù)方新加歸腎丸(藥物組成:菟絲子、淫羊藿、枸杞、山茱萸、干地黃、當(dāng)歸、茺蔚子、肉蓯蓉)對(duì)體外培養(yǎng)大鼠卵巢顆粒細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)新加歸腎丸能夠激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路,上調(diào)其下游分子細(xì)胞周期蛋白D2的表達(dá),促進(jìn)顆粒細(xì)胞由G1期向S期轉(zhuǎn)化,使卵巢顆粒細(xì)胞的增殖和周期進(jìn)程加快,進(jìn)而促進(jìn)卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育。劉柳青等[21]觀察補(bǔ)腎調(diào)肝方(藥物組成:熟地黃、黃精、枸杞、桑寄生、郁金、丹參、鱉甲、葛根)過對(duì)卵巢儲(chǔ)備功能下降合并慢性心理應(yīng)激模型大鼠的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)腎調(diào)肝方能夠調(diào)控卵巢組織及海馬體組織中PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的表達(dá)與活化,上調(diào)Akt/mTOR關(guān)鍵蛋白mRNA的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)卵巢及海馬體的血管增生和血液循環(huán),升高海馬神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺(5-HT)水平,增加卵巢中卵泡、黃體,促進(jìn)原始卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育,從而改善卵巢功能和心理應(yīng)激狀態(tài)。陳燕霞等[22]研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)腎促卵方(藥物組成:菟絲子、女貞子、枸杞、桑寄生、川續(xù)斷、川牛膝、當(dāng)歸、赤芍、澤蘭等)可以下調(diào)卵巢儲(chǔ)備功能低下模型大鼠PI3K、Akt、mTOR mRNA相對(duì)表達(dá)量,改善血清激素水平,增加卵巢指數(shù),促進(jìn)卵泡正常發(fā)育成熟和減少卵泡異常閉鎖,認(rèn)為補(bǔ)腎促卵方通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的過度活化,減少原始卵泡的過度激活,來保護(hù)卵巢的儲(chǔ)備功能。劉陽等[23]基于mTOR通路研究大補(bǔ)元煎(藥物組成:人參、山藥、熟地黃、杜仲、當(dāng)歸、山茱萸、枸杞、炙甘草)治療POI的作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)大補(bǔ)元煎對(duì)mTOR信號(hào)通路有正向調(diào)節(jié)作用,可以使PI3K、Akt、mTOR磷酸化程度上升、表達(dá)上調(diào),使PI3K信號(hào)通路的終止信號(hào)的mRNA及蛋白表達(dá)下調(diào),進(jìn)而促進(jìn)顆粒細(xì)胞的增殖,抑制卵泡閉鎖,保證卵泡正常發(fā)育至成熟。

3 PI3K/Akt/FoxO3a信號(hào)通路

3.1 PI3K/Akt/FoxO3a信號(hào)通路參與POI的作用機(jī)制 FoxO3a是Fox家族的重要成員之一,可作為細(xì)胞凋亡的觸發(fā)因子參與多種疾病。近年來研究表明,FoxO3a參與調(diào)控顆粒細(xì)胞的凋亡[24],FoxO3a基因敲除可導(dǎo)致小鼠原始卵泡庫(kù)全部激活、卵母細(xì)胞死亡,且FoxO3a功能的缺乏會(huì)導(dǎo)致卵巢的固有缺陷,特別是卵泡生長(zhǎng)[25],FoxO3a可能是通過抑制卵巢對(duì)卵泡生長(zhǎng)的啟動(dòng),進(jìn)而減少卵泡發(fā)育的激活[26]。FoxO3a是PI3K/Akt通路中重要的下游轉(zhuǎn)錄因子之一,PI3K/Akt通路激活,可促使FoxO3a磷酸化,使FoxO3a特異性結(jié)合細(xì)胞核中的結(jié)構(gòu)蛋白14-3-3從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中,通過泛素化降解,進(jìn)而減少細(xì)胞凋亡。當(dāng)Akt被抑制時(shí),大多數(shù)去磷酸化的FoxO3a進(jìn)入細(xì)胞核,可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。研究還表明,FoxO3a可以負(fù)調(diào)控Akt及其下游分子,還可以與內(nèi)源性Akt形成復(fù)合物,促進(jìn)細(xì)胞凋亡[27]。此外,FoxO3a參與調(diào)控細(xì)胞凋亡因子的表達(dá),通過調(diào)節(jié)促凋亡蛋白Bim的表達(dá),來調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡[25]。同時(shí),FoxO3a還可以改變細(xì)胞周期阻滯蛋白P27kip1和細(xì)胞周期蛋白D的表達(dá),來調(diào)控卵泡發(fā)育?？傊?FoxO3a通過調(diào)控卵泡過度激活和卵巢顆粒細(xì)胞凋亡,來維持卵泡的儲(chǔ)備量和延緩卵巢衰老,在保護(hù)哺乳動(dòng)物卵巢功能方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.2 中藥調(diào)控PI3K/Akt/FoxO3a信號(hào)通路治療POI 蔣珊珊等[28]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸芍藥散(藥物組成:當(dāng)歸、芍藥、川芎、茯苓、白術(shù)、澤瀉)可以使卵巢功能下降小鼠PI3K/Akt信號(hào)通路激活,p-PI3K mRNA、p-Akt mRNA水平上升,FoxO3a磷酸化和降解加速,FoxO3a蛋白表達(dá)量下調(diào),使原始卵泡的過早發(fā)育及原始卵泡的過多閉鎖受到抑制,從而保護(hù)卵巢中原始卵泡的消耗,改善卵巢組織形態(tài)結(jié)構(gòu),改善卵巢功能。王勇等[29]觀察研究大補(bǔ)元煎(藥物組成:人參、當(dāng)歸、枸杞、熟地黃、山藥、牛膝、山茱萸、杜仲、甘草)對(duì)卵巢儲(chǔ)備功能下降大鼠相關(guān)蛋白表達(dá)和血清激素水平的影響,結(jié)果顯示高劑量的大補(bǔ)元煎可以使PI3K/Akt的表達(dá)量恢復(fù)至接近正常卵巢細(xì)胞,使FoxO3a磷酸化,FoxO3a表達(dá)量下降,卵巢組織的卵泡數(shù)量、顆粒層厚度、層次數(shù)和排列密集程度明顯增加,閉鎖卵泡數(shù)量減少,從而起到抑制卵巢早衰、促進(jìn)卵泡發(fā)育及改善卵巢儲(chǔ)備功能的作用。趙笛[30]研究探討FoxO3a轉(zhuǎn)錄因子參與下的二仙湯(藥物組成:仙茅、淫羊藿、巴戟天、當(dāng)歸、知母、黃柏)對(duì)順鉑損傷大鼠卵巢顆粒細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制,發(fā)現(xiàn)二仙湯通過降低FoxO3a轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),進(jìn)而下調(diào)細(xì)胞周期阻滯蛋白p27kip1和促凋亡蛋白Bim的表達(dá),促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞的增殖,抑制卵巢顆粒細(xì)胞的凋亡,來實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷卵巢顆粒細(xì)胞的保護(hù)和卵巢功能的修復(fù)。

4 PI3K/Akt/Bcl-2/Bax信號(hào)通路

4.1 PI3K/Akt/Bcl-2/Bax信號(hào)通路參與POI的作用機(jī)制 Bcl-2和Bax均為Bcl-2基因家族的成員,研究表明Bcl-2基因家族可精準(zhǔn)調(diào)控線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[31]。Bcl-2基因是人體長(zhǎng)壽基因也是原癌基因,作為細(xì)胞凋亡的信號(hào)因子,可以抑制卵巢顆粒細(xì)胞凋亡,促進(jìn)其分裂,減少卵泡閉鎖,延長(zhǎng)細(xì)胞壽命,而Bax與Bcl-2同源拮抗,可以促進(jìn)顆粒細(xì)胞的凋亡[32]?，F(xiàn)代研究表明,位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的Bax可感知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的損傷,被啟動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的物質(zhì)所誘導(dǎo),Bax構(gòu)象發(fā)生變化和寡聚化,并插入線粒體外膜,同時(shí)還可以誘導(dǎo)線粒體膜上的Bax寡聚化,細(xì)胞膜通透性改變,將細(xì)胞色素C從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中,細(xì)胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9(Caspase-9)結(jié)合,導(dǎo)致Caspase-9激活,隨后激活Caspase-3和Caspase-7,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[33]。研究表明,Bcl-2蛋白可以通過改變其C-末端一段疏水氨基酸的結(jié)構(gòu),干擾細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子(Ca2+)的釋放,發(fā)揮其抗氧化作用和抑制自由基產(chǎn)生等形式抑制細(xì)胞凋亡,其中細(xì)胞的凋亡取決于Bcl-2/Bax的比值,當(dāng)兩者蛋白表達(dá)失衡時(shí),可形成Bcl-2/Bcl-2或Bax/Bax同二聚體以及Bcl-2/Bax異二聚體來參與顆粒細(xì)胞凋亡,當(dāng)顆粒細(xì)胞凋亡達(dá)10%以上時(shí)可觸發(fā)卵泡閉鎖,大量卵泡高于生理代謝速度的閉鎖則可能誘發(fā)卵巢功能下降[34]?？傊?PI3K/Akt信號(hào)通路激活后作用于下游的凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2和Bax,通過誘導(dǎo)或抑制卵巢細(xì)胞凋亡,來調(diào)控卵巢功能。

4.2 中藥調(diào)控PI3K/Akt/Bcl-2/Bax信號(hào)通路治療POI 張慧等[35]觀察研究益腎養(yǎng)卵方(藥物組成:熟地黃、鹿角膠、菟絲子、女貞子、山藥、枸杞、丹參、山茱萸、淫羊藿、覆盆子、陳皮、砂仁)對(duì)POI患者PI3K/Akt信號(hào)通路Bcl-2/Bax蛋白表達(dá)的影響,發(fā)現(xiàn)益腎養(yǎng)卵方可通過激活PI3K/Akt信號(hào)通路,增加Bcl-2蛋白表達(dá),抑制Bax蛋白表達(dá),上調(diào)Bcl-2/Bax的比值,抑制卵巢顆粒細(xì)胞過度自噬,使卵巢顆粒細(xì)胞抗凋亡能力增強(qiáng),進(jìn)而提高卵巢儲(chǔ)備功能,改善POI癥狀。董曉英等[36]研究認(rèn)為,補(bǔ)腎養(yǎng)血古方毓麟珠(藥物組成:當(dāng)歸、熟地黃、菟絲子、人參、炒白術(shù)、茯苓、白芍、杜仲、鹿角霜、川椒、川芎、炙甘草)可上調(diào)卵巢早衰小鼠卵泡及卵巢間質(zhì)Bcl-2蛋白表達(dá),下調(diào)Bax蛋白表達(dá),使Bcl-2/Bax比值增高,抑制卵泡過早、過多凋亡,進(jìn)而調(diào)控卵巢顆粒細(xì)胞的凋亡,改善卵巢功能。梁策等[37]研究表明,補(bǔ)腎調(diào)沖方(藥物組成:菟絲子、黃精、熟地黃、肉蓯蓉、巴戟天、當(dāng)歸、川芎、紫石英、五味子)能夠調(diào)節(jié)卵巢早衰大鼠卵巢性激素水平,上調(diào)Bcl-2/Bax比值,維持二者表達(dá)平衡,進(jìn)而抑制卵泡過早凋亡,預(yù)防卵巢功能下降。

5 PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路

5.1 PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路參與POI的作用機(jī)制 NF-κB是B淋巴細(xì)胞中κB輕鏈表達(dá)的調(diào)節(jié)因子,研究表明NF-κB在次級(jí)卵泡向竇狀卵泡轉(zhuǎn)變期間被激活,PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路激活后可以促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞的分化、增殖和卵泡發(fā)育,抑制卵泡閉鎖和顆粒細(xì)胞的凋亡[38]。

5.2 中藥調(diào)控PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路治療POI 倪瑞珺等[39]研究探討補(bǔ)腎方藥通過PI3K/Akt/NF-κB信號(hào)通路抑制卵巢顆粒細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制,認(rèn)為補(bǔ)腎方藥可以通過抑制NF-κB核移位和轉(zhuǎn)錄功能,控制炎性反應(yīng),增強(qiáng)NF-κB核轉(zhuǎn)位能力,進(jìn)而促進(jìn)白細(xì)胞介素2(IL-2)基因的表達(dá),延緩細(xì)胞免疫功能的衰退,調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路相關(guān)凋亡蛋白表達(dá),來抑制顆粒細(xì)胞過度凋亡和促進(jìn)卵泡發(fā)育。

6 小結(jié)

目前POI的部分潛在病因與發(fā)病機(jī)制尚不明確,深入探尋切實(shí)有效的治療方法仍是臨床面臨的難點(diǎn)問題。中醫(yī)藥在POI的防治方面具有巨大的優(yōu)勢(shì),從中醫(yī)藥通過PI3K/Akt信號(hào)通路調(diào)控mTOR、FoxO3a、Bcl-2/Bax、NF-κB下游信號(hào)分子治療POI的角度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),中醫(yī)藥可以通過該通路來調(diào)控卵巢細(xì)胞的自噬,調(diào)節(jié)卵泡的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟、凋亡、過度激活及閉鎖,調(diào)控卵巢顆粒細(xì)胞的分化、增殖和凋亡等多種途徑發(fā)揮治療作用。深入研究中醫(yī)藥調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路治療POI的作用機(jī)制和靶點(diǎn),可為中醫(yī)藥的現(xiàn)代化發(fā)展和治療POI的新藥研發(fā)提供方向和理論依據(jù)。