作者：赵辰希，吴畏，南京医科大学第一附属医院生殖医学中心

早发性卵巢功能不全（ＰＯＩ）是指在女性４０岁之前发生卵巢功能减退，是一种影响女性生育能力和生活质量的疾病。ＰＯＩ患者卵巢功能损伤，存在着发生骨质疏松症、心血管疾病和神经退行性疾病的风险［１］。激素替代疗法是ＰＯＩ的传统治疗方法，但它对于卵巢功能的治疗作用却微乎其微。原始卵泡体外激活、干细胞疗法以及线粒体的激活是目前有望成为ＰＯＩ恢复卵巢功能的突破性疗法，然而目前依然处于实验阶段。线粒体自噬在正常卵巢功能中起着关键作用，因为线粒体是卵巢细胞能量供应的来源，同时也参与雌激素合成和卵母细胞发育。线粒体自噬的调控因子如磷酸酶和张力蛋白同源诱

导激酶１（ＰＩＮＫ１）和Ｅ３泛素连接酶（Ｐａｒｋｉｎ）已被证实与ＰＯＩ相关［２］。此外，卵泡刺激素（ＦＳＨ）和黄体生成素（ＬＨ）也与线粒体自噬之间存在交互作用［３］，进一步体现了线粒体自噬在卵巢功能中的重要性。近年来，研究人员开始关注线粒体自噬在ＰＯＩ中的作用，以更好地了解ＰＯＩ的发病机制并探索潜在的治疗策略。本综述总结了线粒体自噬在ＰＯＩ研究领域的最新进展，包括其与卵巢储备的关系以及ＰＯＩ可能的治疗策略。

一、线粒体自噬与卵巢储备的关系

自噬主要分为３种类型，包括：微自噬，即溶酶体膜直接吸收胞质中的目的物质；巨自噬，包括自噬小体的形成以及与溶酶体的融合；分子介导的自噬，即某些蛋白通过特定标签被分子伴侣识别并运输到溶酶体膜继而通过膜受体／易位复合物转运到溶酶体腔中降解。“线粒体自噬”这一词最早出现在２００５年，是在氧化应激产生了活性氧（ＲＯＳ）的条件下，支持线粒体网络完整性的一种控制机制。其主要有以下几个阶段：隔离膜出现、隔离膜延长、产生自噬小体、出现自噬小体－溶酶体复合物以及降解。然而线粒体自噬的过程机制仍然有待研究。其中泛素介导的ＰＩＮＫ１－Ｐａｒｋｉｎ机制途径是线粒体自噬的一个经典通路。当线粒体的稳态失衡，过量的ＲＯＳ生成，电子传递链受到阻碍，生物能量紊乱失衡，由此激活了Ｐ１６１ＮＫ４ａ／Ｒｂ、Ｐ５３／Ｐ２１通路使得细胞发生衰老以及与年龄相关的表型产生。同时Ｐ５３／Ｐ２１通路可以与ＰＩＮＫ１－Ｐａｒｋｉｎ自噬途径相互作用。Ｐ５３在细胞质中积累，与Ｐａｒｋｉｎ蛋白结合会诱导Ｐａｒｋｉｎ发生阻断隔离，阻止其向受损线粒体转位以及后续与ＰＩＮＫ１的作用，因此线粒体的自噬受到阻碍继而导致受损线粒体的累积，而恢复线粒体的自噬可以延缓衰老［４］。在ＰＯＩ患者的颗粒细胞中，线粒体的功能受损以及自噬能力逐渐下降，诱导线粒体自噬通路的发生可能会延缓颗粒细胞的功能损伤继而提高ＰＯＩ女性的卵巢稳态以及卵母细胞质量。

１．线粒体自噬在卵母细胞发生早期阶段的作用：卵母细胞的发生通常在女性的卵巢中从青春期开始，停止于女性的绝经期。然而，在ＰＯＩ的情况下，卵巢的卵母细胞库存用尽得更快，导致早期卵巢衰竭。这可能由多种原因引起，包括遗传因素、自身免疫性疾病、染色体异常、线粒体ＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）的异常或其他因素。线粒体包含它们自己独特的基因组，通过母体遗传。由于ｍｔＤＮＡ的高突变率和低修复水平，在女性生殖系统中存在特殊的选择机制来防止有害突变的积累，称为ｍｔＤＮＡ遗传“瓶颈效应”［５］。目前，原始生殖细胞的ｍｔＤＮＡ选择机制主要是在果蝇和小鼠中进行研究的。一项研究发现，果蝇的ｍｔＤＮＡ选择发生在干细胞阶段之后或卵发

生和种系囊肿分化的早期阶段，并由线粒体前融合蛋白丝裂融合蛋白诱导。线粒体分裂素的降低减少了线粒体融合的水平，导致线粒体分裂成不同的片段［６］。含有突变ｍｔＤＮＡ的线粒体通过线粒体自噬蛋白ＡＴＧ１、ＡＴＧ８和非依赖Ｐａｒｋｉｎ线粒体自噬途径清除。此外，ＰＩＮＫ１可以抑制突变型ｍｔＤＮＡ的复制，从而使野生型ｍｔＤＮＡ能够成功地进行竞争［７］。清除有缺陷的线粒体可能会触发有活性的线粒体复制以及最终选择［８］。在女性早期生殖细胞发育过程中，促进受损线粒体自噬同时抑制受损线粒体复制和促进有功能的正常线粒体复制，这两个选择机制是十分重要的，同时也为ＰＯＩ这类生殖细胞发育障碍的疾病提供了新的治疗策略。

２．线粒体自噬与卵泡发育：女性卵巢中未成熟的原始卵泡的总数是在子宫内从生殖细胞团中建立起来的，被称为卵巢储备。对女性卵巢储备的评估被认为是生育能力的一个基本指标。在这些出生时总数在５０～１００万之间的原始卵泡中，只有大约４００个能完全成熟为能够排卵和受精的初级卵母细胞，绝大多数注定要经历闭锁（卵巢介导的细胞死亡）［９］。ＰＯＩ的一个主要原因便是卵泡闭锁的增加，从而导致卵泡无法正常发育直至排卵。一项队列研究的结果显示，ＰＯＩ患者相关的基因里，卵泡发育的基因异常占比为３５．４％［１０］。线粒体是细胞内的能量生产中心，通过产生三磷酸腺苷（ＡＴＰ）为细胞提供所需的能量。在卵泡发育期间，细胞对能量的需求很大，线粒体提供了必要的ＡＴＰ。线粒体自噬有助于维护卵泡发育过程中卵母细胞以及颗粒细胞的线粒体质量。通过清除受损或老化的线粒体，细胞可以保持功能正常的线粒体数量，确保它们能够有效地提供所需的能量和细胞代谢支持，维持能量供应的稳定性。研究表明，卵巢反应性较差患者的卵丘颗粒细胞线粒体功能明显受损，导致体外受精周期中卵母细胞成熟、受精和胚胎发育停滞［１１］。多囊卵巢综合征（ＰＣＯＳ）患者的卵泡发育也存在明显异常，其颗粒细胞中的线粒体自噬被过度激活。ＰＩＮＫ１和Ｐａｒｋｉｎ以及自噬标志物ＢＥＣＮ１和ＬＣ３Ｂ－Ⅱ的表达水平升高，而自噬底物Ｐ６２的表达水平降低，通过透射电子显微镜可以观察到自噬小体数量的增加［１２］，典型ＰＣＯＳ患者的卵丘颗粒细胞存在线粒体功能障碍和线粒体自噬失调，最终导致卵母细胞发育障碍。据报道，ＦＳＨ可以激活缺氧诱导因子１（ＨＩＦ－１）－ＰＩＮＫ１－Ｐａｒｋｉｎ蛋白介导的线粒体自噬途径，保护猪颗粒细胞免受缺氧诱导的凋亡［１３］。ＨＩＦ－１在常氧条件下通过泛素蛋白酶途径降解，而在低氧条件下可以激活线粒体自噬。ＦＳＨ可以在缺氧条件下诱导线粒体自噬，抑制氧化应激诱导的线粒体损伤，避免颗粒细胞在氧化应激条件下的氧化损伤或凋亡［１３－１４］。在ＰＯＩ中，颗粒细胞损伤、细胞凋亡或氧化应激会导致滤泡闭锁和随后的排卵障碍。近期研究发现对于卵巢功能减退的小鼠给予烟酰胺长达４０周，可表现出对器官结构的抗衰老和抗炎作用，同时可以改善发情周期状况和内分泌功能；治疗组卵巢的原代、初级、次级、窦卵泡和黄体数量均较卵巢功能减退组显著增加；此外，给予烟酰胺２０周后，颗粒细胞中的线粒体生物发生、自噬水平和蛋白酶活性增强，表明烟酰胺长期治疗具有通过改善颗粒细胞线粒体自噬水平挽救卵巢储备功能减退的潜力［１５］。这些研究表明，线粒体自噬在卵泡发育过程中有着不可或缺的作用，可以作为预防或者治疗ＰＯＩ的一个有效方向。

ＰＯＩ患者的生殖细胞发生过程中，卵泡闭锁增加、卵泡发育异常，同时伴随着卵母细胞发生异常；线粒体自噬在卵泡发育和卵母细胞发生过程中起着不可或缺的作用，表明线粒体自噬可能在ＰＯＩ的各个阶段出现异常，导致卵巢功能减退，同时卵巢功能减退也可能会造成联级反应进一步损伤线粒体正常的自噬功能。

二、与线粒体自噬相关的可能的ＰＯＩ治疗策略

ＰＯＩ患者排卵异常，卵巢功能减退，正常的生育能力受损，严重影响年轻女性的身心健康。其传统治疗方法是激素替代疗法，但它无法恢复卵巢的正常功能。线粒体自噬可以选择性地清除细胞中受损的线粒体以此稳固线粒体的正常功能。卵巢中的细胞包含着大量的线粒体，因此线粒体自噬在卵巢稳态中十分重要。线粒体自噬的抑制或过度激活都会带来卵巢功能的异常。针对线粒体自噬的治疗可能能够改善ＰＯＩ患者的卵巢功能异常。

１．细胞质移植：细胞质移植是指在卵母细胞中补充线粒体和其他细胞器、代谢副产物、蛋白质和来自供体细胞质的ＲＮＡ［１６－１８］，这种转移可以通过显微注射完成。线粒体移植包括供体线粒体移植和自体线粒体移植，因供体线粒体移植存在异质性，该技术仍然具有一定的局限性。有研究显示，供体线粒体移植并不能有效提高囊胚质量，且可能对后代有负面的影响［１９］。自体线粒体移植是指用自身正常细胞的线粒体替换卵母细胞的线粒体从而改善卵母细胞质量的方案。自体线粒体移植后，避免了受体与供体之间ｍｔＤＮＡ的异质性，使得患者的胚胎质量改善，妊娠率和种植率都得到了提高，可作为治疗由于线粒体异常导致的卵母细胞质量下降的有效方法［２０］，然而其在技术上仍具有很大的挑战性，需要进一步的基础实验和动物模型的安全性验证。

２．线粒体替代疗法：线粒体替代疗法包括纺锤体替代移植、极体替代移植和原核移植［２１］。原核移植指受精后摘除亲本的原核并移植到去除供体原核的受精卵中［２１－２２］。纺锤体移植是在受精之前进行，从母体的卵母细胞中提取纺锤体复合物将其移植到无核供体的卵母细胞中［２１－２２］。这种技术相对于细胞质移植异质性较低，对胚胎的负面影响也较少。据报道，２０１６年世界上第１个应用纺锤体移植的婴儿出生［２３］。然而除了ｍｔＤＮＡ异质性导致的遗传学障碍以外，还存在着技术方面的挑战以及缺乏对后代健康的长期随访结果，因此该技术仍然需要进一步地改善和提升［２４］。

３．抗氧化疗法：全身抗氧化疗法提高生育能力可能会破坏ＲＯＳ的病理和生理功能，改善线粒体的稳态。口服辅酶Ｑ１０（ＣｏＱ１０）膳食补充剂显示出对卵泡液中的ＲＯＳ水平具有积极的影响，但仍需要更多的研究证明其可以作为ＰＯＩ的治疗方法［２５］。已经有临床研究显示ＣｏＱ１０片联合雌二醇片／雌二醇地屈孕酮片能有效改善ＰＯＩ所致不孕症患者体内生殖激素水平与卵巢储备功能，提高妊娠率［２６］。白藜芦醇能激活沉默信息调节因子１（ＳＩＲＴ１）的活性，降低细胞的氧化应激［２７－２９］。玉米赤霉烯酮可能损害线粒体超微结构，导致线粒体去极化、氧化应激、细胞凋亡和胚胎发育能力丧失，其中线粒体功能障碍诱导线粒体自噬［３０］。植物抗氧化物质白藜芦醇调控着卵泡发育以及颗粒细胞的增殖［３１］，通过玉米赤霉烯酮暴露卵母细胞中的ＰＩＮＫ１／Ｐａｒｋｉｎ增强线粒体自噬，表现为线粒体自噬通量增强、ＰＩＮＫ１、Ｐａｒｋｉｎ、微管相关蛋白轻链３β－Ⅱ（ＬＣ３Ｂ－Ⅱ）表达增加以及线粒体融合素２（ＭＦＮ２）、电压依赖性阴离子通道１（ＶＤＡＣ１）和ｐ６２表达增加。白藜芦醇可以修复玉米赤霉烯酮诱导的线粒体去极化、氧化应激ｍｔＤＮＡ复制，从而改善胚胎发育［２８］。有研究显示，在补充了腐胺的卵母细胞中，其线粒体的自噬能力提高，可能对提高卵母细胞质量具有临床上的指导意义，但仍然需要更多的研究去论证，并且其作用的机制仍然未知［３２］。抗氧化疗法从组织细胞氧化应激的方面改善ＰＯＩ的症状，然而其在临床应用上仍缺乏高效稳定的提高ＰＯＩ卵巢功能的药物，且其临床安全性仍需要进一步评估。

此外，近年来在药物设计和基因编辑方面取得了较新进展，如基因编辑ＣＲＩＳＰＲ－Ｃａｓ９技术可能允许更具体的治疗干预，以针对性地调控线粒体功能［３３］，然而这种方法需要更广泛地测试才能验证其有效性。

三、总结与展望

线粒体负责卵巢中能量的产生，支持着卵泡的发育、卵母细胞的成熟以及后续的受精和胚胎的发育。然而在ＰＯＩ等功能受损的卵巢中，线粒体内环境的动态平衡被打破，卵泡无法正常发育，闭锁卵泡增加，卵母细胞的质量逐渐下降。维持线粒体的功能，平衡氧化应激是卵泡正常发育的关键。在ＰＯＩ的卵巢颗粒细胞或卵母细胞中，如何促进线粒体自噬提高生育能力的机制仍然不清楚。目前提出并实施了相应的早期干预措施但仍需要进一步改善和临床验证，这也对促进ＰＯＩ患者卵巢功能和改善辅助生殖技术的临床结局具有重要的意义。

参考文献略。

来源：生殖医学杂志２０２４年１１月第３３卷第１１期

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