作者： 于洋，张艺川，女性生育力促进国家重点实验室，北京大学第三医院生殖医学中心/妇产科，辅助生殖教育部重点实验室（北京大学），北京市生殖内分泌与
卵巢功能减退是女性生殖健康中的一个关键问题，其发病机制涉及遗传因素、氧化应激、线粒体功能障碍、炎症反应及卵巢微环境的异常等多种因素。近年来，间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）及其衍生外泌体（MSC-extracellular vesicles，MSC-EVs）在改善卵巢功能方面显示出显著潜力。本文通过系统综述探讨了MSC-EVs在卵巢功能减退治疗中的作用和机制。
1 衰老与疾病导致女性卵巢功能减退
随着老龄化社会的到来，衰老已成为普遍的社会现象，并导致了许多与年龄相关疾病的发生和恶化［1］。其中，女性生殖系统衰老逐渐成为一个重要的健康问题，因为它是女性最早衰老的器官系统［2］，尤其是卵巢的衰老。卵巢衰老是女性生理衰老过程中的自然现象，也是一项关键的生殖健康问题，它导致了生育能力的下降、卵巢储备的减少以及卵母细胞质量的下降。普遍认为，哺乳动物的卵母细胞在成年后无法自我更新［3］，女性的卵巢储备在出生前已经完全形成，并且这一储备在出生后并不再增加［4］。原始卵泡是卵巢储备的关键组成部分，反映了卵巢中剩余卵母细胞的数量和质量［5］。为了维持这一“储备”，原始卵泡中的卵母细胞保持静止状态，有时长达数十年，直到通过高度控制的机制开始激活并生长［6-7］。
卵泡发育需要经历多个阶段，从原始卵泡、初级卵泡、前卵泡到卵泡腔期卵泡，最终发育为成熟卵泡［8］。在
除了生理衰老，早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）也是一种常见的卵巢功能减退表现，其通常发生于40岁以下的女性，导致卵巢功能衰退并伴随至少4个月的
2 卵巢功能减退的机制
卵巢功能减退，尤其是由年龄和疾病引起的功能衰退，涉及多种因素的共同作用，包括遗传因素、氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍以及卵巢微环境的恶化等［16］。这些因素的相互作用使得卵巢功能的衰退更加复杂和难以逆转。
2.1 遗传因素 衰老和POI导致的卵巢功能减退中，遗传因素发挥了重要作用，这些遗传因素既可以源自分子遗传水平，也可以来自细胞遗传学水平的
首先，原始生殖细胞（primordial germ cells，PGCs）的迁移和增殖紊乱会导致卵巢生殖细胞的丧失和过小的原始卵泡池。参与PGCs前向迁移和增殖的候选基因包括POU5F1和NANOS3等，这些基因的异常会影响卵泡的发育和卵巢功能［18］。进一步地，PGCs进入第一次减数分裂并停留在减数分裂的前期阶段，成为初级卵母细胞。在减数分裂过程中，涉及DNA损伤、错配修复、染色体结合和重组的关键基因突变可导致减数分裂失败，如缺失MSH5等基因的小鼠往往表现出不育，其卵巢中的卵母细胞因减数分裂失败而被耗尽［19］。有报道指出，STAG3、SMC1B或REC8等与减数分裂相关基因的失活，会导致卵母细胞停滞并伴随POI［20］。
原始卵泡的发育和激活异常也是卵巢功能衰退的重要原因。研究表明，PTEN/PI3K/Akt/Cdkn1b信号通路和TSC/mTORC1信号通路的协同作用能够维持原始卵泡的静止状态，并在适当时刻激活其生长［21］。另外，Grosbois等［22］发现，PI3K/AKT和Hippo信号通路也具有协同效应，原始卵泡的招募加速，从而导致卵泡库存的快速耗竭。若通过耗尽蛋白激酶Ck2抑制PI3K/AKT通路，有助于小鼠卵巢中卵泡的大量萎缩［23］。因此，关键信号分子的异常可能导致原始卵泡池的过度激活，加速卵泡消耗，从而引发卵巢功能的减退和不育［21］。另外，卵泡早期发育过程中，卵母细胞与体细胞之间的精确协调尤为重要。卵泡发育所需的多个转录因子，如FIGLA等，形成了一个复杂的转录调控网络，调节卵泡的发育［24］。卵母细胞和颗粒细胞还会分泌多种转化生长因子，如BMP15和GDF9，这些因子不仅有助于卵泡的发育，还促进卵母细胞与周围体细胞之间的交流和协作［25-26］。此外，近年来的全外显子组测序研究也揭示了多种与卵巢功能相关的候选基因，如NRIP1、XPO1和MACF1等［27］。因此，遗传因素异常在卵巢功能减退中扮演着重要角色。
2.2 炎症反应与氧化应激 过度的自身免疫反应和持续的炎症反应是卵巢功能减退的重要原因之一。研究表明，当卵巢中的颗粒细胞长期暴露于促炎细胞因子［如干扰素（IFN）-γ］时，卵泡的萎缩会加剧［14］。这一过程中，炎症反应不仅加速了卵泡的退化，还可能导致卵巢的功能失调［28］。与此类似，氧化应激也是卵巢功能减退的一个关键因素。过量的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）水平能够引起卵泡的萎缩或耗竭［29］。ROS引发的细胞衰老过程与卵母细胞的成熟率、受精率、胚胎发育和妊娠率的下降密切相关［30-31］。具体来说，超氧化物、
2.3 线粒体功能障碍 线粒体是卵母细胞中最丰富的细胞器，对卵母细胞的能量供应至关重要［35］。它们不仅拥有独立的基因组，还是胚胎发育过程中主要的母源贡献者［35］。在胚胎植入前的早期发育阶段，线粒体通过提供均衡的能量消耗，支持卵母细胞的细胞质和细胞核的成熟［36-37］。然而，研究发现，POI患者的线粒体DNA水平显著下降［38］。此外，与年轻小鼠相比，老年小鼠的线粒体DNA水平也出现下降［39］。更为引人注目的是，胚胎中的线粒体DNA水平升高与体外受精的植入率下降、胚胎存活率降低以及染色体异常风险增加相关［40-41］。虽然这一现象的病理机制尚不完全明确，但已有研究提出，DNA拷贝数的增加可能反映了卵母细胞和胚胎中更高的应激水平［40-41］。例如有研究发现，老年小鼠的卵母细胞在接触过氧化氢后，ROS的水平明显高于年轻小鼠，这进一步支持了上述观点［42-43］。
卵母细胞衰老与线粒体功能障碍密切相关，尤其是在氧化磷酸化过程和三磷酸
2.4 卵巢微环境异常与纤维化 卵巢组织由皮质和髓质构成，其中髓质主要由结缔组织、纤维组织和血管组成［49］。卵巢微环境则由多种不同类型的细胞构成，这些细胞共同维持卵巢的结构和功能［49-50］。卵细胞与微环境之间的交流是通过直接接触周围细胞、细胞外基质以及各种信号分子（如激素、生长因子和代谢产物）来介导的［51］。因此，卵巢微环境对卵子质量的影响至关重要，甚至能够加速卵子衰老，最终导致不育等疾病的发生。
细胞外基质的成分合成与降解之间的平衡变化，会直接影响组织的结构和功能。当细胞外基质过度积累时，它可能激活成纤维细胞，并导致细胞外基质的进一步沉积［52］。卵巢纤维化也是POI的主要病理变化之一，其特征为卵巢皮质或间质充满纤维组织，卵巢外包膜增厚，同时卵泡数量显著减少［53］。随着小鼠生殖年龄的增加，其卵巢基质中的纤维化程度也逐渐加重［54］。在这一过程中，Smad蛋白介导的转化生长因子（TGF）-β信号通路在多器官组织纤维化过程中起着至关重要的作用［55］。此外，成纤维细胞通过调节炎症反应，进一步加剧卵巢衰老过程中的纤维化［56］。卵巢纤维化对卵巢功能有显著影响，它不仅导致卵巢衰竭，而且还可能引起激素异常，从而降低女性的生育能力［57］。因此，卵巢纤维化可被视为卵巢基质衰老的早期信号之一。
3 间充质干细胞衍生的外泌体（MSC-EVs）——具有优势的衍生材料
干细胞治疗卵巢功能衰退一直是再生医学领域的研究热点，尤其是间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs），作为一种自我更新并具备多向分化能力的成体干细胞，已被广泛研究并应用于多种疾病的治疗中。MSCs可从多种组织中提取，如骨髓、脐带、脂肪组织等［58］。由于其潜在的再生能力，近年来被视为再生医学中细胞治疗的有前景候选者［59］。大量临床前和临床试验已证明MSCs在女性生殖系统疾病中的疗效［60］。在卵巢功能衰退的研究中，MSCs显示出恢复卵巢功能和改善生育能力的巨大潜力。已有研究表明，MSCs在POI或自然衰老动物模型中能够有效恢复卵巢功能，并改善生育能力［61］。一项临床研究中，将人脐带间充质干细胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells，HUC-MSCs］ 移植到POI患者的卵巢中，成功实现了临床妊娠［62］。另外，MSCs作为卵泡单位的前体，可能激活卵巢皮质中残余的原始卵泡以恢复生育潜力，也受到广泛关注［63］。
然而，尽管MSCs移植治疗展现出潜力，但也存在一些限制。研究表明，分化后的MSCs数量不足以完全解释观察到的生育力改善问题，并且关于MSCs是否能够分化为卵母细胞仍存在争议［64］。许多研究报告指出，MSCs在植入部位的增殖和随后的适当细胞类型分化是罕见的［65］。MSCs的治疗效果也不依赖于MSCs与局部组织细胞之间的物理接触［66］。许多研究人员认为，MSCs通过其分泌的产物发挥作用，特别是外泌体。
外泌体是一类来源于内体的细胞外囊泡，大小约为40～150 nm，能够携带蛋白质、mRNA和微RNA等生物活性物质，在细胞间通讯中起着重要作用［67］。MSCs衍生的外泌体（MSC-EVs）是外泌体中的一种，其在维持组织稳态和促进修复方面具有显著作用，特别是在减轻细胞凋亡、减轻炎症反应、促进血管生成等方面［68］。研究发现，MSC-EVs不仅具有与母细胞相似的功能，而且具有更高的生物稳定性和更低的免疫原性［69］。这些特性使得MSC-EVs相比于MSCs移植治疗，更加适合临床应用，具有更低的免疫原性、无肿瘤形成性、高安全性和低伦理风险［70］。已证明它们在多种生物过程中，如创口愈合、炎症、
近来的研究也表明，MSCs来源的外泌体在治疗卵巢功能衰退中具有潜力。研究指出，MSC-EVs能够修复小鼠模型中由化疗引起的卵巢损伤，通过调节卵泡细胞增殖和凋亡，恢复卵巢功能［73］。此外，MSC-EVs还改善了POI模型中的后代结果［74］。在这项研究中，Liu等［74］发现脐带间充质干细胞来源外泌体（umbilical cord mesenchymal stem cell-EV，UCMSC-EVs）移植组的POI小鼠具有较高的生育能力，受孕时间较短，后代数量增加，且其后代在Y迷宫测试和新物体识别任务中的认知行为几乎与POI组无异。这表明，MSC-EVs可以改善POI小鼠的生育能力，而不会对后代的认知行为产生不良影响。尽管MSC-EVs的潜力巨大，但目前仍需进一步研究其在调节原始卵泡池中的作用及具体机制。另外，外泌体的功能取决于其来源细胞［69］，它们在调节细胞功能、物质转运和信息传递的同时，会保留其亲本细胞的一些生物学特性。总之，MSC-EVs作为一种细胞治疗的衍生材料，具备许多传统细胞移植所不具备的优势，为卵巢功能衰退的治疗提供了新的视角和潜力。
4 MSC-EVs对卵巢功能减退的治疗作用和机制
4.1 抗细胞凋亡与促进细胞增殖作用 卵泡细胞在卵泡发育、激素分泌和卵母细胞质量的维持中发挥着至关重要的作用。已有研究表明，卵巢颗粒细胞的减少与卵巢储备的下降以及生殖功能的损害密切相关［75］。然而，MSC-EVs能够通过恢复颗粒细胞的水平，改善卵巢激素水平并维持卵母细胞的质量，从而对抗卵巢衰老的核心机制［76］。这一恢复效应主要归因于MSC-EVs的抗凋亡及促进增殖特性。相关研究已经表明，MSC-EVs能够增强多种组织类型中细胞的存活和增殖［77］。特别是在POI动物模型中，MSC-EVs能够有效拯救颗粒细胞的活性，抑制ROS水平，并显著恢复卵泡数量［78-79］。
此外，干细胞分泌的外泌体已被证明具有抑制卵巢损伤的潜力，并缓解年龄相关性生育衰退。在一项研究中，Yang等［80］发现来自骨髓间充质干细胞的外泌体miR-144-5p能够通过PTEN/PI3K/AKT通路，促进化疗引起的卵巢衰竭后的卵泡保护。这一发现表明，外泌体miRNA在干细胞治疗POI中的作用至关重要。此外，Tang等［81］研究指出，UCMSC-EVs通过转运抗凋亡miRNA，在缓解
值得注意的是，Sun等［84］发现，UCMSC-EVs能够有效减少顺铂诱导的颗粒细胞凋亡。这些miRNA通过靶向并调控细胞内凋亡相关通路，从而有效保护颗粒细胞免受化疗药物的毒性影响。进一步的研究扩展了我们对干细胞衍生外泌体在保护卵巢颗粒细胞中的作用的理解。例如，Zhu等［85］发现，外泌体circBRCA1在m6A去甲基化酶FTO的稳定作用下，可以通过miR-642a-5p/FOXO1轴减轻氧化应激引起的细胞损伤。
此外，小鼠模型中的研究进一步支持了这一观点。研究表明，在UCMSC-EVs处理组中，蛋白激酶B（AKT）、磷酸化蛋白激酶B（P-AKT）、血管内皮生长因子（VEGF）和
4.2 降低炎症和调节免疫细胞作用 炎症已逐渐被认为是卵巢衰老的标志之一，它不仅促进卵泡耗竭和纤维化，而且还加剧卵巢功能的下降［89］。在这一背景下，MSC-EVs通过调节免疫细胞的激活与细胞因子分泌，减少了其他衰老组织（如肌肉和肝脏）中的炎症反应［77］。具体而言，MSC-EVs通过抑制促炎通路，有效减轻了慢性炎症对卵巢细胞的负面影响，从而改善了卵泡发育的微环境。
此外，近期研究发现，
除了直接作用于卵泡细胞和间质细胞外，MSC-EVs还在调节衰老卵巢中的免疫细胞群体及其信号通路方面发挥了重要作用。免疫细胞在维持卵巢稳态、调节炎症和促进组织修复中起着至关重要的作用［75，89］。通过调节免疫细胞的活性，MSC-EVs可能帮助恢复衰老卵巢中促炎反应和修复过程之间的平衡，从而改善卵巢的组织功能，并减少纤维化及细胞损伤的风险［77，90］。在这一过程中，巨噬细胞在卵巢衰老过程中发挥着至关重要的作用，尤其是在排卵周期中的局部炎症反应中。巨噬细胞通过选择性激活周围的原始卵泡来调节卵巢功能［75，89］。研究表明，M1型巨噬细胞能够刺激原始卵泡的激活，而M2型巨噬细胞则有助于维持卵泡的休眠状态。调控这一过程的关键机制在于PI3K/mTOR信号通路的差异性调节［92］。值得注意的是，MSC-EVs能够促进巨噬细胞向抗炎性表型极化，并增强衰老组织中的免疫调节能力［77］。
4.3 减少氧化应激和保护线粒体功能作用 MSC-EVs通过减少氧化应激，能够有效改善POI的症状［43］。氧化应激是由ROS的积累引起的，这种现象会损害细胞和组织的功能与结构［93］。具体而言，骨髓来源的间充质干细胞外泌体通过还原醛的水平，并上调超氧化物歧化酶1和过氧化氢酶的表达［94］，从而保护细胞免受过氧化物的毒性影响。另一项研究也表明，来自胎盘的间充质干细胞通过上调抗氧化酶，显著降低大鼠血清外泌体中的ROS水平，进而促进细胞增殖并减少细胞凋亡［95］。
此外，MSC-EVs还可能具有显著的线粒体保护作用。研究显示，受损的线粒体膜电位或ATP水平在MSC-EVs治疗后得到了有效恢复，并且ROS水平显著降低［94，96］。这一现象表明，MSC-EVs不仅能够缓解氧化应激，而且还能有效保护线粒体功能。此外，MSC-EVs在防止化疗引起的卵巢损伤方面的保护作用可能与外泌体通过过表达ATP合成酶结合盒转运蛋白，如ABCB1b和ABCC10，从而改善卵巢功能和生育能力密切相关［97］。因此，MSC-EVs不仅通过调节氧化应激途径保护颗粒细胞免受损伤，而且还可能通过保护线粒体功能进一步改善卵巢的生理状态。
5 MSC-EVs在治疗女性生殖疾病中的机遇与挑战
MSC-EVs在治疗女性生殖疾病方面具有广阔的前景，如宫腔粘连、POI和
超高速离心法是分离外泌体或微囊泡的最常用技术，由于不同外泌体类型的密度或大小重叠，所得的外泌体是一种混合群体［99］。因此，表征单个外泌体非常重要。纳米颗粒追踪分析、透射电子显微镜、免疫印迹法检测膜蛋白标志物以及原子力显微镜红外光谱法已被报道用于表征单个外泌体的结构和组成［100-101］，这可能为我们深入理解外泌体亚型或单个外泌体提供重要工具。
产量有限是限制MSC-EVs广泛应用的最重要问题之一。MSC-EVs的生产可能会从生物反应器培养模型中获益［102］。例如，空心纤维生物反应器或基于微载体的三维培养系统已被报道能实现EVs的工业化大规模生产［103-104］。在此过程中，应建立质量控制系统以监测生产过程。此外，工程化MSC-EVs还可能增强特定蛋白质传递到靶细胞的效率［105-106］。因此，应通过长期监测评估其效果和安全性。MSCs的来源十分广泛［58］，而MSC-EVs的亲代细胞种类来源可能导致功能不同［69］。例如，Blázquez等［107］发现，当小鼠胚胎暴露于子宫内膜MSC（endometriumMSC，endMSC）-EVs时，胚胎的卵裂球数目和孵化率更高。endMSC-EVs还被证实能够改善衰老小鼠模型中的胚胎移植（IVF）结果［108］。
同样，MSC-EVs在POI女性中的临床应用仍处于初级阶段。在腹腔注射构建的动物模型中验证的MSC-EVs治疗效果，无法完全外推到人类患者。最近，一项临床试验报告使用逆行注射方法将基于胶原支架的MSC移植到POI患者的卵巢中，提示基于胶原支架的MSC-EVs也可以通过卵巢内注射转移［62］。然而，使用这种方法的安全性和有效性仍需进一步研究。卵巢生理或病理性的衰老对女性的重大影响不容小觑，利用来自各种组织来源的干细胞治疗卵巢功能减退的研究进展无疑是一个值得关注的话题。尽管基础实验结果已显示利用不同来源的MSC-EVs有望治疗卵巢生理或病理性衰老患者，但许多潜在机制仍不清楚。因此，需要进一步扩大实验样本量，并结合临床研究与应用，以验证此类治疗的可行性［109-110］。
MSC-EVs的发现意味着女性生殖疾病的治疗将进入一个新的旅程，这不仅仅是帮助女性完成生育任务，更重要的是提高女性的生活质量、保存生育能力并延缓衰老。展望未来，尽管仍有许多工作要做，应促进生物学、工程学和计算机科学等学科之间的跨学科合作，充分发挥多领域的专业知识，加速实验发现向实际应用的转化，揭示优化干细胞疗法的新途径。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献声明 于洋：文章选题、撰写和修订；张艺川：查阅文献、文章撰写
参考文献略。
来源：于洋，张艺川.间充质干细胞外泌体与卵巢功能减退治疗［J］.中国实用妇科与产科杂志，2025,41(5)：525-533.
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