干细胞因子与生殖医学的关系

【摘 要】 干细胞因子是酪氨酸激酶受体的配体，能够促进细胞的增值和分化，卵巢组织可表达干细胞因子。在卵泡发育过程中，干细胞因子可诱导原始卵泡发育，启动生殖中心发生，促进卵泡和卵母细胞发育。同时，干细胞因子与在体外受精-胚胎移植中起重要作用。干细胞因子并能与促性腺激素协同作用，在超排卵过程中促进卵子的成熟与发育[1]。同时干细胞蛋白与子宫内膜的容受性有关[2]，表明干细胞是重要的卵巢功能局部调节因子之一，也是调节子宫内膜容受性因子从而为生殖医学的研究开辟新的途径。

【关键词】 干细胞因子； 卵泡； 卵母细胞； 子宫内膜； 生殖医学

1 干细胞因子在卵泡发育中的作用

1.1 干细胞因子是酪氨酸激酶受体的配体，具有促进细胞增值和分化的作用

动物实验表明，干细胞因子能够促进卵泡发育，对优势卵泡生长有积极的影响。发育卵泡的颗粒细胞产生的干细胞因子对颗粒细胞-卵泡膜细胞相互作用很重要，并能促进卵母细胞发育。干细胞因子也能直接作用于卵泡膜细胞以促进细胞的生长和分化。干细胞因子促进卵泡膜细胞生长并刺激其分泌多种生长因子,使卵泡膜和颗粒细胞之间形成正反馈链。应用RT-PCR实验分析显示，牛的颗粒细胞表达干细胞因子，卵泡膜细胞表达受体酪氨酸蛋白激酶受体,酪氨酸蛋白激酶和干细胞因子对在体外维持卵母细胞存活与发育起重要作用,酪氨酸蛋白激酶/干细胞因子相互作用对于卵泡窦形成和类固醇激素生成很重要，调整卵母细胞的存活和细胞质成熟I代分离牛卵泡膜内层细胞，培养在游离血清中，当细胞在次融合状态下以剂量依赖的方式来研究干细胞因子刺激卵泡膜细胞生长的活动方式，发现干细胞因子能刺激卵泡膜细胞分泌雄甾烯二酮产生。表明在卵泡发育中干细胞因子能够直接刺激卵泡膜细胞生长和类固醇激素的产生。通过测定小、中、大卵泡的全部RNA，发现干细胞因子mRNA的稳定状态水平在大卵泡的颗粒细胞中最高，在小卵泡中最低，在中等卵泡中居中。而酪氨酸蛋白激酶mRNA稳定状态水平在大小不同卵泡中没有差别。干细胞因子在大卵泡中的高表达提示干细胞因子对提高大卵泡、优势卵泡的生长和类固醇激素产生可能很重要。在大的窦前卵泡中C-干细胞因子相互作用调节卵母细胞的细胞质成熟和卵泡膜细胞产生雄激素的量达到最大。干细胞因子还可能参与产生类固醇细胞之间的信息传递，干细胞因子作为颗粒细胞第一起源的生长因子，能够在促性腺激素的存在下直接刺激卵泡膜细胞生长和雄甾烯二酮的产生，然而，其对卵泡膜细胞孕酮(P)产生在任何密度下均无显著影响。干细胞因子显著改变卵泡膜细胞功能，并且支持局部颗粒―卵泡膜细胞相互作用，因而在卵巢局部调节中具有重要作用。干细胞因子不仅是卵泡膜细胞功能的重要调节因子，且还能调节局部间质―上皮细胞的相互作用。牛的卵巢颗粒细胞可表达干细胞因子基因，而且牛颗粒细胞主要表达可溶性干细胞因子，而不是膜性干细胞因子。牛的大、中、小卵泡膜细胞和间质―上皮细胞一样可表达酪氨酸蛋白激酶受体。已证明酪氨酸蛋白激酶mRNA在提纯的膜细胞上表达，小、中、大卵泡均表达干细胞因子和酪氨酸蛋白激酶mRNA，表明干细胞因子和酪氨酸蛋白激酶基因表达贯穿于卵泡的发育过程中。干细胞因子刺激卵泡膜细胞生长对于卵泡内/外层卵泡膜的形成很重要，来源于颗粒细胞的干细胞因子可能对未分化的间质干细胞转化为卵泡膜细胞募集在早期卵泡周围有作用，因为在组织培养中干细胞因子显著增加早期卵泡周围卵泡膜细胞层数目，有利于卵泡健康发育。如果卵泡膜细胞层分解将导致卵泡发育异常。干细胞因子可刺激融合培养状态下牛卵泡膜细胞产生雄甾烯二酮,干细胞因子直接刺激雄甾烯二酮产生而不是P产生，提示干细胞因子可能刺激卵泡期而非黄体期卵泡膜细胞的分化状态。在正常卵泡发育中，较大卵泡不断产生类固醇激素，发育为优势卵泡，并被选择排卵,干细胞因子mRNA在大卵泡的颗粒细胞中最高，提示干细胞因子对增加的卵泡膜细胞类固醇激素产量及优势卵泡的选择很重要。在卵泡发育过程中非正常的干细胞因子表达可以明显改变卵泡功能。干细胞因子过分表达可致发育卵泡数目增多和雄激素水平增高，最终导致多囊卵巢综合征。而低水平的干细胞因子可能影响优势卵泡选择或卵泡终末阶段发育。颗粒细胞产生的干细胞因子在卵泡膜细胞生长和雄甾烯二酮产生中的作用提供一种反馈机制，其可能调节卵巢内间质一上皮细胞的相互作用。这些细胞一细胞相互作用对正常卵巢卵泡发育和生殖功能必不可少。

1.2 干细胞因子对体外受精-胚胎移植的影响

干细胞因子是由颗粒细胞产生并且其水平受促卵泡成熟激素调节，提示干细胞因子在人卵泡发育过程中很重要。干细胞因子的表达与卵母细胞质量或人卵泡发育是否有关仍不清楚。衡量卵母细胞质量的标准是卵母细胞的受精能力，卵母细胞和受精后胚胎发育结果是决定受精卵是否能成功植人在宫内的因素。干细胞因子在胚胎移植后获得成功，妊娠患者的卵泡液中的浓度高于未妊娠者，提示干细胞因子可能是调节人类卵母细胞生长或卵泡发育过程中的一个重要因子，来源于子宫内膜细胞的干细胞因子，以自分泌/旁分泌方式，在胚胎移植过程中，通过受体酪氨酸蛋白激酶刺激胚胎滋养层细胞生长，在接受体外受精-胚胎移植的妊娠者的卵泡液中，干细胞因子浓度高于未妊娠者。干细胞因子对卵泡发育有着显著的诱导作用。干细胞因子是参与原始卵泡发育的启动因子。干细胞因子对优势原始卵泡发育和启动原始卵泡增值是必要的[3]。发育卵泡的颗粒细胞产生的干细胞因子对颗粒细胞-卵泡膜细胞相互作用很重要，并能促进卵母细胞发育[4，5，6]。干细胞因子也能直接作用于卵泡膜细胞以促进细胞的生长和分化[7]。卵泡液中较高浓度干细胞因子，表明干细胞因子与卵泡生长发育相关。总之，卵巢组织可产生干细胞因子，并通过自分泌和旁分泌等方式参与卵泡发育的过程，诱导、促进卵泡发育，刺激卵泡受体甾体激素产生，提高卵子的质量，从而提高体外受精-胚胎移植的妊娠率。表明干细胞因子是卵巢功能局部调节因子之一。对它的进一步深入研究，有助于不孕症的治疗。

1.3 干细胞因子水平对卵母细胞发育、受精和卵裂的影响

卵泡也是卵母细胞生长发育的微环境，其中含有许多对卵母细胞发育有重要影响的生物活性因子和激素，主要由血浆渗透液及卵巢局部产生的物质组成，其中含有许多对卵母细胞生长发育及受精卵发育潜能有重要影响的生物活性因子和激素[8，9，10]。发育成熟的卵母细胞是卵子受精的前提条件，而优质胚胎又是体外受精-胚胎移植成功的关键。动物实验表明，干细胞因子对诱导原始卵泡发育、促进卵泡膜细胞增殖、窦状卵泡类固醇激素生成及卵母细胞发育具有积极的促进作[11，12，13]。赵海波等通过卵泡液干细胞因子水平对卵母细胞发育、受精和卵裂影响的实验研究结果显示，成熟卵母细胞的卵泡液干细胞因子水平明显高于未成熟者，说明卵巢自身产生的干细胞因子通过旁分泌和/或自分泌的方式，促进卵母细胞的生长发育[14]。卵母细胞发育的好与坏，直接影响其今后的受精及分裂过程。SMIKLE[15]等研究发现，在体外受精―胚胎移植者中，妊娠组卵泡液干细胞因子水平显著高于未妊娠组。本实验结果也显示，受精卵子的卵泡液干细胞因子水平明显高于未受精卵子，优质胚胎的卵泡液干细胞因子水平明显高于劣质胚胎。所以，卵泡液中干细胞因子水平也间接影响着卵子的受精率和胚胎质量，较高水平的干细胞因子有利于卵子的受精和优质胚胎的形成。

2 干细胞因子在促超排卵中的关系

保证良好的促超排卵效果，是体外受精-胚胎移植工作成功的首要一步，如果卵巢反应差可能因得不到足够数目的成熟卵子，影响临床妊娠率。足够发育的大卵泡是得到成熟卵子的前提，对如何提高促超排卵周期中卵泡发育的质量至关重要。 促超排卵中干细胞因子 与促卵泡激素 之间的相互作用，17位作者通过实验表明，患者在用药前的个人情况大多相似，血清中干细胞因子、促卵泡激素和黄体生成素水平在各反应组之间没有差异，而卵泡液中干细胞因子、促卵泡激素和黄体生成素水平在高、中反应组中显著高于低反应组，说明卵巢对促排卵药物的反应差异并不在于血清干细胞因子浓度的高低，而主要在于卵泡自身。通过测定小、中、大卵泡的全部RNA，发现干细胞因子mRNA 的稳定状态水平在大卵泡颗粒细胞内最高，在小卵泡中最低，在中等卵泡中居中［16］；高、中反应组中大卵泡数目多，产生的颗粒细胞和卵泡膜细胞数也多，人卵巢内颗粒细胞、卵泡膜细胞及间质细胞都能够产生干细胞因子［17，18，19］；这种在大卵泡中的高表达提示干细胞因子对提高大卵泡、优势卵泡的生长很重要。低反应组中大卵泡数目少，产生干细胞因子也少，以及需要促卵泡激素的水平刺激作用不及高、中反应组。促卵泡激素促使卵泡进一步发育，提供了产生干细胞因子的物质基础，反过来，干细胞因子又能够维持和调整卵泡发育，促进卵母细胞成熟。促卵泡激素促进卵巢多个卵泡生长发育的活动，受到卵巢内微环境的内分泌和旁分泌因子的调整，使卵巢内各种类型细胞之间相互作用，这些协同作用可以影响卵泡的发育、卵子成熟与排卵。近年来动物实验研究认为［19，20］，干细胞因子和促卵泡激素之间的作用对动物卵泡生长发育有重要影响；干细胞因子和促卵泡激素之间相互调节、相互影响，彼此有促进作用。

3 干细胞因子与子宫内膜的关系

饲养层细胞在分离培养人胚胎干细胞过程中起着非常重要的作用，它能够分泌一些生长因子，如干细胞因子、白血病抑制因子，这些因子可以有效的抑制胚胎干细胞的分化并促进使其增值。曲文玉等用人子宫内膜成纤维细胞作为饲养层，使人胚胎干细胞连续培养14代仍保持胚胎干细胞的所有特性，且子宫内膜传至20代仍增值旺盛。在人子宫内膜基质细胞饲养层上生长的胚胎干细胞持续培养后，仍具有胚胎干细胞的特性，不影响他们显著的发育潜能，维持正常的核型。子宫内膜细胞可作为体外培养胚胎干细胞的饲养层细胞，为将来临床应用提供安全保障。

总之，干细胞因子与生殖医学密不可分，它的进一步研究和发展，为临床治疗不孕症和提高体外受精-胚胎移植成功率奠定基础。

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［收稿日期：2008-01-06］