细胞因子对卵巢功能的调节作用
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37c医学网
作者：李庆雷 倪江
单位：哈尔滨医科大学生理学教研室生殖内分泌研究室, 哈尔滨 150086
关键词：细胞因子；卵巢；卵泡；甾体激素；排卵；黄体
生理科学进展000418 摘要 细胞因子是一类具有广泛生物学活性的激素样多肽。近年来，细胞因子在生殖活动中的作用日益被人们所认识和关注，而成为一个新的研究领域。肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1(IL-1)、IL-6、IL-8、γ-干扰素(IFN-γ)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等多种细胞因子可参与卵巢功能的调节。本文着重介绍细胞因子在卵泡发育和甾体激素生成、排卵、黄体形成和退化等方面的研究进展。
学科分类号 R339.2
目前的研究发现，细胞因子(cytokine)可参与卵巢功能多方面的调节[1，2]，在正常的卵巢中可检测到肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1α,β (IL-1α和IL-1β)等多种细胞因子的表达。本文就细胞因子对卵巢功能调节方面的主要研究进展作一简要综述。
, 百拇医药
一、参与卵巢功能调节的主要细胞因子
Sugarman 等早期的研究发现TNF-α可由巨噬细胞产生，由于将该物质注射到肿瘤组织后可导致肿瘤组织出血性坏死，故称之为肿瘤坏死因子。目前发现卵巢的卵细胞、颗粒细胞、膜细胞均可产生TNF-α，黄体中的黄体细胞、内皮细胞、单核细胞等也能表达TNF-α[2，3]。
卵巢中IL-1系统是Simon及其同事(1994)在大鼠实验模型中鉴定的，该系统可在生长卵泡的膜-间质层表达。IL-1系统包括IL-1α、IL-1β、IL-1 I型受体(IL-1rt1)等。IL-1系统中存在天然的IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)，它是IL-1活性的特异性抑制剂，它可以与IL-1竞争受体，调节IL-1的作用[2]。IL-1系统在卵泡发育、排卵和黄体功能调节等方面均具有重要作用。
IL-6是一种具有广泛作用的细胞因子，人的卵巢颗粒细胞可产生IL-6。IL-8是中性粒细胞趋化吸附/激活因子和血管生成因子，在卵巢功能活动中，IL-8可能是一种重要的白细胞趋化调节因子，IL-6 和IL-8在排卵中的作用尤为突出。
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干扰素(IFN)可分为三类，即IFN-α、IFN-β和IFN-γ，最初认为其作用是抗病毒和调节细胞生长，最近发现IFN-γ可参与黄体退化过程。GM-CSF是由被激活的白细胞分泌的具有多种功能的免疫介质，其主要作用是调节造血细胞生成，近年来发现它在卵巢功能的调节(如卵泡发育和黄体形成)中具有不容忽视的作用[1，4]。
二、细胞因子对卵泡发育和甾体激素生成的影响
在卵泡发育早期，卵巢分泌的TNF-α和 IL-1β可作用于颗粒细胞和膜-间质细胞，调节甾体激素分泌并刺激细胞分化[2]，这两种细胞因子均能抑制颗粒细胞孕酮和雌激素的分泌。卵泡发育过程中，卵细胞分泌的TNF-α对颗粒细胞甾体激素的调节特点是：靠近卵丘周围的颗粒细胞甾体激素生成受到高浓度TNF-α的明显抑制；距离卵细胞越远的颗粒细胞受TNF-α的影响越小。卵丘细胞具有低芳香化酶活性、低hCG/LH结合力及低甾体激素生成力的特点，这些特点有利于防止卵丘细胞分泌高浓度的甾体激素(尤其是雌激素)而对卵细胞产生不利影响。IL-1β还可能与卵细胞成熟过程有关，因为在含有成熟卵细胞的卵泡液中IL-1β浓度明显高于含未成熟卵细胞的卵泡液(Watanabe等.1994)。IL-6能抑制FSH刺激的颗粒细胞分化功能(如降低芳香化酶活性、LH受体表达和孕酮分泌等)。但IL-6并不能抑制hCG诱导的孕酮分泌，也不能阻止hCG和LH受体的结合。IL-6的分泌可能受FSH和IFN-γ的调节，FSH能刺激培养颗粒细胞IL-6的分泌，而IFN-γ可抑制基础和FSH刺激的 IL-6 释放。
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Tamura等[4]近期的实验表明，大鼠卵巢巨噬细胞、肥大细胞和膜-间质细胞等在卵巢周期中均能合成并释放GM-CSF。在卵泡发育阶段，GM-CSF的分泌量增加，它主要在膜-间质细胞中表达，特别是卵巢血管周围的细胞，其具体作用还不清楚。
三、细胞因子与排卵
排卵是一个极其复杂的过程，该过程可涉及多种卵巢细胞(如颗粒细胞、膜细胞、基质细胞、卵巢表皮细胞等)、多种信息传递途径和多种特定基因的控制性表达[5]。
在大鼠排卵前膜细胞/间质细胞中IL-1βmRNA的表达增加，排卵前卵泡液抽取物中 IL-1β和TNF-α的出现也支持细胞因子在排卵中的作用。大鼠卵巢灌注实验表明外源性TNF-α和IL-1β可显著增加LH诱导的排卵率，IL-1ra可抑制排卵过程，这提示IL-1促进排卵并不仅仅是药理学作用。IL-1β对排卵的作用机制可能是通过诱导PG生成，PG生成可能与环氧化酶-2(COX-2)或前列腺素G/H合酶-2(PGHS-2)的合成有关。PG在排卵中具有重要作用，实验表明，COX-2基因缺失的小鼠可出现无排卵(Dinchuk等.1995)。IL-1对排卵的作用机制还可能与下列途径有关：刺激卵巢透明质酸的合成；激活一氧化氮合酶(NOS)；增加明胶酶活性等[6]。其确切机制尚待进一步阐明。
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近年来，纤溶酶原激活系统(PAS)在排卵中的作用越来越受到研究者们的重视[5]。PAS包括组织纤溶酶原激活物(t-PA)、尿纤溶酶原激活物(u-PA)及纤溶酶原抑制物PAI-1、PAI-2。PAS的激活可导致胶原酶激活，分解卵泡壁胶原，从而促进排卵。PAI-1是t-PA主要的抑制物，某些细胞因子(如TNF-α和IL-1β)能促进发育过程中大鼠离体培养的颗粒细胞PAI-1活性(Karakji 等.1995)，PAI-1活性的增强可削弱t-PA的作用，从而使胶原分解受到限制。这种调节可能对维持排卵前卵泡壁的稳定性具有重要作用。
在排卵前，卵泡液中中性粒细胞的趋化活性增高。近年来发现，IL-8在排卵中具有重要作用。用抗IL-8的抗血清处理兔可导致卵巢中性粒细胞减少，同时排卵率降低。进一步的研究发现，排卵前卵泡液中IL-8浓度增高，离体培养的颗粒黄体素细胞和卵巢基质细胞可表达IL-8 mRNA和蛋白。hCG、LH、IL-1α和TNF-α均可提高IL-8的表达水平，但孕酮却能抑制这两种细胞基础及IL-1α刺激的IL-8表达。提示IL-8在生理性排卵过程中可能扮演重要角色。此外，IL-6也可在排卵前卵泡颗粒细胞中表达。Buscher等[1]认为，炎症性细胞因子IL-6、IL-8 等可能通过激发“炎症性反应”而促使排卵，排卵后“抗炎症”细胞因子IL-1ra则起到抑制“炎症反应”，促进排卵后“炎症”消退的作用。近来发现排卵卵泡中生长调节癌基因α(GROα)也可能作为一种趋化信号引起特定类型白细胞的聚集和激活[7]。Brannstrom等(1994)的实验显示，大鼠排卵过程中卵巢可产生大量GM-CSF，提示GM-CSF在调节排卵方面可能具有潜在的作用。
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四、细胞因子对黄体功能的调节
近年来的研究表明，免疫系统可能在黄体功能的调节中发挥作用，细胞因子可参与黄体功能的一些关键性调节过程。人黄体细胞表面能表达人白细胞抗原-DR和淋巴细胞功能性抗原-3，表明在黄体细胞和免疫细胞(如T-淋巴细胞)之间可能存在相互作用[8]。研究发现，排卵后新生黄体的颗粒黄体细胞便开始表达IL-1基因系统(Simon等.1994)。Petroff等[9]首次在牛黄体中检测到TNF-α、IFN-γ和 IL-1βmRNA的表达。以上事实表明，细胞因子可参与黄体功能的调节。其作用可因黄体发展的不同时期而异，如在黄体发展的早期，TNF-α和IL-1可通过促进hCG诱导的孕酮分泌和颗粒黄体细胞增殖而促进黄体生成；在黄体发育晚期TNFα和 IL-1通过抑制孕酮分泌、刺激黄体前列腺素(尤其是PGF2α)的生成参与黄体退化。黄体退化阶段TNF-α释放量或TNF-α受体数的剧增还可抑制LH的促黄体生成作用。IL-4、IL-10也可参与黄体功能调节，二者具有促进早孕期黄体细胞孕酮分泌的作用。IFN-γ可能通过抑制黄体细胞甾体激素的分泌促进黄体功能性退化。TNF-α、IFN-γ和IL-1β尚可能通过诱导热休克蛋白HSP70而参与黄体退化过程(Kim等. 1996)。此外，在黄体中可检测到GM-CSF受体mRNA的表达,提示GM-CSF可能与黄体功能的调节有关。
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有实验显示[10]，TNF-α可增加促进黄体细胞DNA片段化，提示诱导细胞凋亡可能是细胞因子参与黄体退化过程的途径之一，其具体机制还有待于进一步阐明。
参考文献
1，Büscher U, Chen FCK, Kentenich H, et al. Cytokines in the follicular fluid of stimulated and non-stimulated human ovaries; is ovulation a suppressed inflammatory reaction? Hum Reprod, 1999,14∶162～166.
2，Terranova PF, Rice VM. Cytokine involvement in ovarian processes. Am J Reprod Immunol,1997，37∶50～63.
, 百拇医药
3，Brannstrom M，Friden BE， Jasper M，et al. Variations in peripheral blood levels of immunoreactive tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) throughout the menstrual cycle and secretion of TNFalpha from the human corpus luteum. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol, 1999,83∶213～217.
4，Tamura K, Tamura H, Kumasaka K, et al. Ovarian immune cells express granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) during follicular growth and luteinization in gonadotropin-primed immature rodents. Mol Cell Endocrinol, 1998，142∶153～163.
, 百拇医药
5，JoAnne SR, Darryl LR, Rebecca LR, et al. Molecular mechanism of ovulation and luteinization. Mol Cellular Immunol,1998,145∶47～54.
6，Tsafriri A, Reich R. Molecular aspects of mammalian ovulation. Exp Clin Endocrinol Diabetes, 1999,107∶1～11.
7，Karstrom-Encrantz L， Runesson E， Bostrom EK，et al. Selective presence of the chemokine growth-regulated oncogene alpha (GROalpha) in the human follicle and secretion from cultured granulosa-lutein cells at ovulation. Mol Hum Reprod, 1998,4∶1077～1083.
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8，Hashii K, Fujiware H, Yoshioka N, et al. Peripheral blood mononuclear cells stimulate progesterone production by luteal cells derived from pregnant and non-pregnant women: possible involvement of interleukin-4 and interleukin-10 in corpus luteum function and differentiation. Hum Reprod,1998，13∶2738～2744.
9，Petroff MG, Petroff BK, Pate JL. Expression of cytokine messenger ribonucleic acids in the bovine corpus luteum. Endocrinology,1999，140∶1018～1021.
10，Wuttke W, Pitzel L, Knoke I, et al. Immune-endocrine interactions affecting luteal function in pigs. J Reprod Fertil,1997，52(Suppl)∶19～29., http://www.100md.com
单位：哈尔滨医科大学生理学教研室生殖内分泌研究室, 哈尔滨 150086
关键词：细胞因子；卵巢；卵泡；甾体激素；排卵；黄体
生理科学进展000418 摘要 细胞因子是一类具有广泛生物学活性的激素样多肽。近年来，细胞因子在生殖活动中的作用日益被人们所认识和关注，而成为一个新的研究领域。肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1(IL-1)、IL-6、IL-8、γ-干扰素(IFN-γ)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等多种细胞因子可参与卵巢功能的调节。本文着重介绍细胞因子在卵泡发育和甾体激素生成、排卵、黄体形成和退化等方面的研究进展。
学科分类号 R339.2
目前的研究发现，细胞因子(cytokine)可参与卵巢功能多方面的调节[1，2]，在正常的卵巢中可检测到肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1α,β (IL-1α和IL-1β)等多种细胞因子的表达。本文就细胞因子对卵巢功能调节方面的主要研究进展作一简要综述。
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一、参与卵巢功能调节的主要细胞因子
Sugarman 等早期的研究发现TNF-α可由巨噬细胞产生，由于将该物质注射到肿瘤组织后可导致肿瘤组织出血性坏死，故称之为肿瘤坏死因子。目前发现卵巢的卵细胞、颗粒细胞、膜细胞均可产生TNF-α，黄体中的黄体细胞、内皮细胞、单核细胞等也能表达TNF-α[2，3]。
卵巢中IL-1系统是Simon及其同事(1994)在大鼠实验模型中鉴定的，该系统可在生长卵泡的膜-间质层表达。IL-1系统包括IL-1α、IL-1β、IL-1 I型受体(IL-1rt1)等。IL-1系统中存在天然的IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)，它是IL-1活性的特异性抑制剂，它可以与IL-1竞争受体，调节IL-1的作用[2]。IL-1系统在卵泡发育、排卵和黄体功能调节等方面均具有重要作用。
IL-6是一种具有广泛作用的细胞因子，人的卵巢颗粒细胞可产生IL-6。IL-8是中性粒细胞趋化吸附/激活因子和血管生成因子，在卵巢功能活动中，IL-8可能是一种重要的白细胞趋化调节因子，IL-6 和IL-8在排卵中的作用尤为突出。
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干扰素(IFN)可分为三类，即IFN-α、IFN-β和IFN-γ，最初认为其作用是抗病毒和调节细胞生长，最近发现IFN-γ可参与黄体退化过程。GM-CSF是由被激活的白细胞分泌的具有多种功能的免疫介质，其主要作用是调节造血细胞生成，近年来发现它在卵巢功能的调节(如卵泡发育和黄体形成)中具有不容忽视的作用[1，4]。
二、细胞因子对卵泡发育和甾体激素生成的影响
在卵泡发育早期，卵巢分泌的TNF-α和 IL-1β可作用于颗粒细胞和膜-间质细胞，调节甾体激素分泌并刺激细胞分化[2]，这两种细胞因子均能抑制颗粒细胞孕酮和雌激素的分泌。卵泡发育过程中，卵细胞分泌的TNF-α对颗粒细胞甾体激素的调节特点是：靠近卵丘周围的颗粒细胞甾体激素生成受到高浓度TNF-α的明显抑制；距离卵细胞越远的颗粒细胞受TNF-α的影响越小。卵丘细胞具有低芳香化酶活性、低hCG/LH结合力及低甾体激素生成力的特点，这些特点有利于防止卵丘细胞分泌高浓度的甾体激素(尤其是雌激素)而对卵细胞产生不利影响。IL-1β还可能与卵细胞成熟过程有关，因为在含有成熟卵细胞的卵泡液中IL-1β浓度明显高于含未成熟卵细胞的卵泡液(Watanabe等.1994)。IL-6能抑制FSH刺激的颗粒细胞分化功能(如降低芳香化酶活性、LH受体表达和孕酮分泌等)。但IL-6并不能抑制hCG诱导的孕酮分泌，也不能阻止hCG和LH受体的结合。IL-6的分泌可能受FSH和IFN-γ的调节，FSH能刺激培养颗粒细胞IL-6的分泌，而IFN-γ可抑制基础和FSH刺激的 IL-6 释放。
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Tamura等[4]近期的实验表明，大鼠卵巢巨噬细胞、肥大细胞和膜-间质细胞等在卵巢周期中均能合成并释放GM-CSF。在卵泡发育阶段，GM-CSF的分泌量增加，它主要在膜-间质细胞中表达，特别是卵巢血管周围的细胞，其具体作用还不清楚。
三、细胞因子与排卵
排卵是一个极其复杂的过程，该过程可涉及多种卵巢细胞(如颗粒细胞、膜细胞、基质细胞、卵巢表皮细胞等)、多种信息传递途径和多种特定基因的控制性表达[5]。
在大鼠排卵前膜细胞/间质细胞中IL-1βmRNA的表达增加，排卵前卵泡液抽取物中 IL-1β和TNF-α的出现也支持细胞因子在排卵中的作用。大鼠卵巢灌注实验表明外源性TNF-α和IL-1β可显著增加LH诱导的排卵率，IL-1ra可抑制排卵过程，这提示IL-1促进排卵并不仅仅是药理学作用。IL-1β对排卵的作用机制可能是通过诱导PG生成，PG生成可能与环氧化酶-2(COX-2)或前列腺素G/H合酶-2(PGHS-2)的合成有关。PG在排卵中具有重要作用，实验表明，COX-2基因缺失的小鼠可出现无排卵(Dinchuk等.1995)。IL-1对排卵的作用机制还可能与下列途径有关：刺激卵巢透明质酸的合成；激活一氧化氮合酶(NOS)；增加明胶酶活性等[6]。其确切机制尚待进一步阐明。
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近年来，纤溶酶原激活系统(PAS)在排卵中的作用越来越受到研究者们的重视[5]。PAS包括组织纤溶酶原激活物(t-PA)、尿纤溶酶原激活物(u-PA)及纤溶酶原抑制物PAI-1、PAI-2。PAS的激活可导致胶原酶激活，分解卵泡壁胶原，从而促进排卵。PAI-1是t-PA主要的抑制物，某些细胞因子(如TNF-α和IL-1β)能促进发育过程中大鼠离体培养的颗粒细胞PAI-1活性(Karakji 等.1995)，PAI-1活性的增强可削弱t-PA的作用，从而使胶原分解受到限制。这种调节可能对维持排卵前卵泡壁的稳定性具有重要作用。
在排卵前，卵泡液中中性粒细胞的趋化活性增高。近年来发现，IL-8在排卵中具有重要作用。用抗IL-8的抗血清处理兔可导致卵巢中性粒细胞减少，同时排卵率降低。进一步的研究发现，排卵前卵泡液中IL-8浓度增高，离体培养的颗粒黄体素细胞和卵巢基质细胞可表达IL-8 mRNA和蛋白。hCG、LH、IL-1α和TNF-α均可提高IL-8的表达水平，但孕酮却能抑制这两种细胞基础及IL-1α刺激的IL-8表达。提示IL-8在生理性排卵过程中可能扮演重要角色。此外，IL-6也可在排卵前卵泡颗粒细胞中表达。Buscher等[1]认为，炎症性细胞因子IL-6、IL-8 等可能通过激发“炎症性反应”而促使排卵，排卵后“抗炎症”细胞因子IL-1ra则起到抑制“炎症反应”，促进排卵后“炎症”消退的作用。近来发现排卵卵泡中生长调节癌基因α(GROα)也可能作为一种趋化信号引起特定类型白细胞的聚集和激活[7]。Brannstrom等(1994)的实验显示，大鼠排卵过程中卵巢可产生大量GM-CSF，提示GM-CSF在调节排卵方面可能具有潜在的作用。
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四、细胞因子对黄体功能的调节
近年来的研究表明，免疫系统可能在黄体功能的调节中发挥作用，细胞因子可参与黄体功能的一些关键性调节过程。人黄体细胞表面能表达人白细胞抗原-DR和淋巴细胞功能性抗原-3，表明在黄体细胞和免疫细胞(如T-淋巴细胞)之间可能存在相互作用[8]。研究发现，排卵后新生黄体的颗粒黄体细胞便开始表达IL-1基因系统(Simon等.1994)。Petroff等[9]首次在牛黄体中检测到TNF-α、IFN-γ和 IL-1βmRNA的表达。以上事实表明，细胞因子可参与黄体功能的调节。其作用可因黄体发展的不同时期而异，如在黄体发展的早期，TNF-α和IL-1可通过促进hCG诱导的孕酮分泌和颗粒黄体细胞增殖而促进黄体生成；在黄体发育晚期TNFα和 IL-1通过抑制孕酮分泌、刺激黄体前列腺素(尤其是PGF2α)的生成参与黄体退化。黄体退化阶段TNF-α释放量或TNF-α受体数的剧增还可抑制LH的促黄体生成作用。IL-4、IL-10也可参与黄体功能调节，二者具有促进早孕期黄体细胞孕酮分泌的作用。IFN-γ可能通过抑制黄体细胞甾体激素的分泌促进黄体功能性退化。TNF-α、IFN-γ和IL-1β尚可能通过诱导热休克蛋白HSP70而参与黄体退化过程(Kim等. 1996)。此外，在黄体中可检测到GM-CSF受体mRNA的表达,提示GM-CSF可能与黄体功能的调节有关。
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有实验显示[10]，TNF-α可增加促进黄体细胞DNA片段化，提示诱导细胞凋亡可能是细胞因子参与黄体退化过程的途径之一，其具体机制还有待于进一步阐明。
参考文献
1，Büscher U, Chen FCK, Kentenich H, et al. Cytokines in the follicular fluid of stimulated and non-stimulated human ovaries; is ovulation a suppressed inflammatory reaction? Hum Reprod, 1999,14∶162～166.
2，Terranova PF, Rice VM. Cytokine involvement in ovarian processes. Am J Reprod Immunol,1997，37∶50～63.
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3，Brannstrom M，Friden BE， Jasper M，et al. Variations in peripheral blood levels of immunoreactive tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) throughout the menstrual cycle and secretion of TNFalpha from the human corpus luteum. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol, 1999,83∶213～217.
4，Tamura K, Tamura H, Kumasaka K, et al. Ovarian immune cells express granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) during follicular growth and luteinization in gonadotropin-primed immature rodents. Mol Cell Endocrinol, 1998，142∶153～163.
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5，JoAnne SR, Darryl LR, Rebecca LR, et al. Molecular mechanism of ovulation and luteinization. Mol Cellular Immunol,1998,145∶47～54.
6，Tsafriri A, Reich R. Molecular aspects of mammalian ovulation. Exp Clin Endocrinol Diabetes, 1999,107∶1～11.
7，Karstrom-Encrantz L， Runesson E， Bostrom EK，et al. Selective presence of the chemokine growth-regulated oncogene alpha (GROalpha) in the human follicle and secretion from cultured granulosa-lutein cells at ovulation. Mol Hum Reprod, 1998,4∶1077～1083.
, 百拇医药
8，Hashii K, Fujiware H, Yoshioka N, et al. Peripheral blood mononuclear cells stimulate progesterone production by luteal cells derived from pregnant and non-pregnant women: possible involvement of interleukin-4 and interleukin-10 in corpus luteum function and differentiation. Hum Reprod,1998，13∶2738～2744.
9，Petroff MG, Petroff BK, Pate JL. Expression of cytokine messenger ribonucleic acids in the bovine corpus luteum. Endocrinology,1999，140∶1018～1021.
10，Wuttke W, Pitzel L, Knoke I, et al. Immune-endocrine interactions affecting luteal function in pigs. J Reprod Fertil,1997，52(Suppl)∶19～29., http://www.100md.com