施岚 吴晓瑜 邓妙 张治芬*

卵巢早衰（premature ovarian failure，POF）又称为原发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI），是指女性青春期后至40岁之前卵巢功能的减退，主要表现为血清高促性腺激素、低雌激素、月经稀发、闭经、生育能力减退等［1］。目前，POF的具体发病机制仍不明确，针对其卵巢组织结构受损、储备功能减退尚无有效的恢复措施。研究认为，恢复POF患者的卵巢功能和提高生殖能力是治疗的关键环节。已有研究证实，具有多向分化潜能和自我更新能力的间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）及其分泌的多种细胞因子和外泌体在各种退行性病变中可发挥积极治疗作用［2］。骨髓来源的间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs）是当前组织器官修复工程和再生医学最常用的干细胞来源，促进器官修复的潜力巨大，可能对受伤卵巢组织的结构和生育能力的恢复具有重要作用，是临床上治疗POF的潜在方法［3］。本文通过对BM-MSCs的特性及其在提高卵巢储备功能和生育能力方面的作用进行总结，对BM-MSCs治疗POF的可能作用机制、出现的问题以及相应的解决方法进行了阐述。

1 BM-MSCs的生物学特性

MSC是一种具有较强增殖、修复潜能同时能够分化成多种细胞系，且广泛存在于各种组织的多能干细胞［4］。BMMSCs与其他体细胞来源的干细胞不同，既可以分化为相同中胚层来源的细胞系，也能够分化成不同胚层起源的其他功能细胞系，能够将其来源组织的造血环境转移至异位部位并存活发挥作用，因此在临床应用中具备巨大潜能［5］。研究表明，在化疗诱导的POI大鼠模型卵巢内移植BM-MSCs，可以有效恢复化疗后POI大鼠的生育能力［6］。此外，BM-MSCs还具有基因表达谱，是组织工程和再生医学的最佳干细胞来源［7］，可在体外分化成骨、软骨、脂肪细胞等许多不同的组织细胞［8］。移植后的BM-MSCs能够在某些因素的诱导下迁移至损伤组织部位中，进而分化为修复损伤组织所需的特定细胞类型，使得受损组织局部微环境得以重建，通过调节免疫反应参与损伤组织的修复，因此BM-MSCs移植对临床治疗POI具有重要意义［9］。

2 BM-MSCs改善卵巢功能

POF患者因卵巢储备功能丧失继而窦性卵泡和颗粒细胞活性降低导致雌激素水平缺乏，引发闭经、月经过少、潮热盗汗、反复感染、情绪不稳定等症状［9］，发生心血管疾病、痴呆、认知能力下降、帕金森病、青光眼、骨质疏松症等的风险增加，总死亡率升高［10］。BM-MSCs在多种因素作用下，直接迁移到损伤的组织中并存活，调节免疫反应，促进卵巢储备功能的恢复［11］。动物实验研究表明，POI大鼠模型静脉注射BM-MSCs可迁移至卵巢受损的卵巢间质并存活，改善模型大鼠的激素功能、促进卵泡生成、修复受损的卵巢组织结构，实现恢复POI大鼠模型卵巢储备功能、改善生育结局的目标［12］。

3 BM-MSCs治疗卵巢早衰的作用机制

3.1 分泌细胞因子 BM-MSCs通过分泌趋化因子、生长因子、激素等多种细胞因子影响邻近细胞，旁分泌信号在血管生成、抗炎、免疫调节、抗凋亡、抗纤维化等方面发挥重要作用，能够改善局部微环境，到达组织损伤部位间接或直接产生保护和修复作用。LIU等［13］研究表明，在顺铂诱导的POI大鼠模型尾部静脉移植BM-MSCs后，在大鼠卵巢门和卵巢髓质中发现大量BM-MSCs，卵巢皮质中发现少量BM-MSCs，卵泡和黄体中则没有发现移植的BM-MSCs，分布于卵巢门和髓质的BM-MSCs通过旁分泌作用促进窦卵泡数和雌二醇水平的增加，使得POI大鼠模型的受损卵巢结构和功能得到有效修复。已有研究证实，BM-MSCs受PI3K/ALK 通路调控，通过对卵巢内皮细胞的旁分泌作用，可刺激卵巢微血管内皮细胞增殖、增加卵巢微血管内皮细胞中血管生成标记基因的表达，从而促进卵巢血管生成、刺激输卵管形成、增加新生血管的密度，有效恢复了POI大鼠的卵巢功能［14］。WANG等［15］报道，通过移植人脐带血MSC，脐带血MSC能够分泌一系列参与DNA修饰表观遗传通路、转录通路、蛋白质修饰通路和细胞信号转导通路的细胞因子和生长因子，使得POI大鼠模型卵巢颗粒细胞凋亡减少，损伤卵巢迅速修复，提示BM-MSCs可通过旁分泌途径刺激颗粒细胞生长，从而有效恢复损伤卵巢的组织结构和储备功能。综上研究可知，BM-MSCs能够通过分泌细胞因子来促进卵泡发育、减少颗粒细胞的凋亡，促进血管重生、重建卵巢组织微环境，有效修复受损卵巢组织提高卵巢储备功能。

3.2 抗炎症反应和减少氧化应激 研究表明，环磷酰胺处理的POI大鼠模型受损卵巢中TNF-α、IL-8和IL-6的表达明显增加，皮肤来源的间充质细胞转录上调了卵母细胞特异性转录因子，通过抗炎特性，能够减轻炎症因子的活性，促使卵巢组织提高抗氧化应激能力，可以有效降低化疗作用下卵巢组织结构的损伤［16］。UCHIBORI等［17］的最新研究证实，损伤部位释放的TNFα可刺激BM-MSCs产生抗炎因子，促炎因子同时促进BM-MSCs向损伤组织的迁移并存活，对组织器官损伤的再生治疗有着积极作用。

3.3 上调卵泡发育的相关基因 彭静等［18］通过BM-MSCs的移植治疗上调卵泡发育相关基因Nan03，Nobox，Lhx8的表达，使得窦状卵泡、次级卵泡和黄体数量增加，闭锁卵泡数量减少，表明移植BM-MSCs能够有效恢复受伤卵巢组织结构并且促进卵泡发育，也说明临床上将BM-MSCs应用于治疗POI的合理性。MOHAMED等［19］研究发现，BM-MSCs能够均匀重新填充POI大鼠模型卵巢中生长期的卵泡，促使抗缪勒管激素（AMH）、卵泡刺激素（FSH）、抑制素A、抑制素B的表达显着提高，通过恢复卵巢激素，上调卵巢组织卵泡发育相关基因的表达来激活卵泡形成，充分证实BM-MSCs在POI大鼠模型中对受损卵巢组织结构和储备功能有正向恢复作用。上述研究对BM-MSCs再生利用的评估为POI患者恢复生育能力提供了可行且有效的治疗选择。

3.4 调控CyclinD2和p21 许多研究表明，移植BM-MSCs治疗POI大鼠模型后，卵巢细胞凋亡明显减少，健康卵泡显着增多。CyclinD2是细胞周期的重要调控因子，能够正向调控细胞周期，而p21可以诱导细胞周期的停止，抑制细胞的增长发育和分化。BAO等［3］研究表明，POI大鼠模型移植BMMSCs后，CyclinD2表达水平增加，Bax、p53、p21表达水平明显下降，提示BM-MSC可以有效抑制卵巢颗粒细胞凋亡，同时促进卵巢颗粒细胞增殖，为BM-MSCs在临床上应用于POI患者的治疗提供了有力的研究基础。

4 BM-MSCs的临床应用

众多学者已经对BM-MSCs的临床治疗应用进行多项基础实验研究，尤其是BM-MSCs的增殖、多向分化、免疫调节、分泌多种细胞因子、损伤组织修复和再生功能等特性研究。NAGAYA等［20］研究表明，通过移植体外扩增的BM-MSCs可在梗死心肌处形成血管结构，增加毛细血管密度，通过促进心肌缺血处血管的形成，有效阻止心肌细胞的凋亡，诱导心肌再生和心室重塑，在一定程度上使得急性心梗后心肌梗死面积减少，修复急性心梗后的心脏功能。静脉注射BM-MSCs至成年啮齿动物的大脑中，不仅可以减少中风相关的功能缺陷，BM-MSCs还可直接迁移至脑中风损伤部位，在适当的条件刺激下分化为神经元，说明BM-MSCs能够促进神经元发育、突触形成和神经传递，增加神经递质的释放，从而恢复受损脑神经［21］。LEE等［22］研究表明，BM-MSCs可以通过增加胰岛和介导产生小鼠胰岛素的β细胞，促使糖尿病小鼠的血糖水平下降，促进胰岛素分泌的同时，还可以预防、改善糖尿病患者的肾脏病变。针对POI卵巢组织功能受损和生育能力减退的情况，BM-MSCs的移植能够起到修复再生的积极作用，此将成为临床治疗卵巢早衰的新方向［23］。

5 卵巢早衰的治疗现状

当前临床上关于卵巢早衰的治疗多是针对雌激素水平低下所引发的症状，对于改善POI患者生育能力的作用甚微。激素替代疗法能够改善POI雌激素缺乏而导致的血管舒缩症状、泌尿生殖系统症状、骨质疏松症状，并降低髋部和脊椎的骨折风险，同时能够有效缓解反复潮热、失眠、情绪波动等身心不适症状［24］。一项有358例原发性POI患者的长期研究发现，86例（24%）患者可出现间歇性卵巢功能自发缓解，其中76例（88%）患者的间歇性卵巢功能的自发缓解发生在诊断后1年内［25］。一项纳入577例POI患者的研究发现，其中117例（23%）患者能够自行恢复卵巢功能，恢复卵巢功能患者的妊娠率为3.5%，在接受激素替代治疗的大多数患者并未监测到卵巢活动的恢复［26］，因此POI患者对辅助生殖技术的需求逐渐增加，卵泡捐献被认为是应对POI患者生育能力减退的最合理的治疗方法［24］。但是，辅助生殖技术并非是POI患者的最佳选择，因此探索BM-MSCs对损伤卵巢组织的恢复和再生治疗的研究对改善卵巢早衰患者的生育结局具有重要意义。

6 BM-MSCs治疗卵巢早衰的可实施性分析

由于卵巢早衰患者的卵巢组织受损，雌激素水平低下，生育能力降低，容易对患者的生理和心理产生多重不良影响。BM-MSCs对恢复卵巢功能具有积极影响，为卵巢早衰的治疗带来了正向引导。研究证实，用miR-21慢病毒载体在体外转染后的BM-MSCs移植到POI大鼠模型卵巢中，在RNA聚合酶II的作用下，miR-21基因首先在细胞核中转录成primiR-21，修饰成熟的miR-21，有效减少了移植后BM-MSCs的凋亡率，同时增强了移植后BM-MSCs的活力，还发现POI大鼠模型体内的E2水平上升，FSH水平明显下降，卵泡在不同发育阶段的数目也有所增加，更好地修复改善了大鼠卵巢组织结构和储备功能［27］。可见，BM-MSCs所具备的自我更新和多向分化、免疫调节、促血管生成、抗炎抗氧化应激、旁分泌和归巢等特性，用于卵巢早衰的治疗具有广阔前景。

7 BM-MSCs移植存活率

BM-MSCs治疗的主要局限性是它的移植成功率和移植后的存活率［28］。（1）低氧预处理：LIU等［29］研究显示，低氧预处理的BM-MSCs移植到大鼠体内后，血管重建速率明显加快，移植后BM-MSCs的存活率显着上升，对促进内皮细胞增殖和抑制内皮凋亡均发挥积极作用，这表明低氧预处理在维持干细胞的多能性、促进胚胎的正常发育、动员干细胞的归巢中皆存在重要意义。（2）基因修饰：在体内移植BMMSCs之前，对BM-MSCs进行基因修饰可有效保护BM-MSCs免受氧化刺激而引起的细胞凋亡，使得移植后的BM-MSCs在体内的存活机率明显提升［30］。（3）热休克预处理：热休克蛋白可激活BM-MSCs的自噬，预防BM-MSCs凋亡的同时可促进其在再生医学细胞修复治疗中的应用［31］。（4）移植方法：目前，静脉注射、局部注射、动脉注射、全身注射等是BM-MSCs的主要移植途径。其中，局部注射最为常用，可使受损组织部位细胞大量高浓度聚集，明显缓解组织受损部位的缺血，加快损伤组织的再修复，改善器官功能，但局部注射具有一定的侵袭性，反复多次注射易导致损伤部位组织水肿，诱导炎症反应。静脉注射，是一种相对无创且易操作的程序，BM-MSCs通过静脉注射输送到体内，可增加细胞通过毛细血管通道的机率，诱导细胞大量进入受损组织部位修复再生［32］，不过虽有一定的优势，但由于BM-MSCs离目标组织有一定距离，使得BM-MSCs的迁移率过低，导致目标部位BM-MSCs数量不足，导致修复功能受限，严重影响治疗效果。WALCZAK等［33］研究证实，在MRI的追踪监测下动脉注射的BM-MSCs输送到脑缺血大鼠模型颅内后，细胞大量迁移到脑病变缺血损伤部位，对照发现通过静脉输送途径的BM-MSCs随机分散在全身各个器官组织中，脑缺血损伤部位只发现了少量BM-MSCs。然而，动脉注射BM-MSCs也存在一定风险，因为动脉注射的血管穿刺属于侵入性操作，刺伤血管易导致炎症反应的发生，引起血栓形成，造成栓塞。

8 小结与展望

综上所述，BM-MSCs治疗卵巢早衰具有积极作用且潜力巨大，BM-MSCs移植前在体外通过基因修饰、低氧等预处理可以使其移植成功率和移植后的存活几率显着上升，进一步提高修复损伤组织的再生能力，进而恢复卵巢早衰患者的卵巢功能，改善其生育能力。随着对BM-MSCs的研究和认识日渐深入，未来BM-MSCs将更广泛地应用于不同种类临床疾病的治疗中。同时，BM-MSCs在疾病治疗研究中的进展，也会促进研究者对BM-MSCs生物学功能及临床应用的深入认识。当前，BM-MSCs的临床应用尚存在不足之处，如移植后的存活率、移植方法、移植效率以及患者的接受程度等，后续的深入研究应是如何高效率实施BM-MSCs在临床疾病治疗和再生医学中的进一步应用。