全面总结!早发性卵巢功能不全免疫因素的研究进展
2023-07-12 生殖医学论坛 生殖医学论坛 发表于上海
由于卵巢功能减退的不可逆性,POI患者的自然预后不佳,对POI免疫学病因研究有助于阐明POI的潜在发病机制,为高风险人群的早诊断和早干预提供理论依据。
早发性卵巢功能不全(POI)指女性40岁以前出现以促性腺激素分泌过多、雌激素水平降低为特征的卵巢功能减退,过去称之为卵巢早衰(POF)。欧洲人类生殖与胚胎学会(ESHRE)的POI定义为:年龄<40岁(或40岁之前发病),月经稀发或闭经≥4个月,间隔>4周连续2次卵泡刺激素(FSH)>25 U/L。
2022年国际绝经学会报道的POI患病率约在1%~4%。POI在病因学上具有高度的异质性,可分为医源性POI和自发性POI,后者包括特发性、遗传性和自身免疫性及环境因素等,其中免疫因素近年来越来越受到研究者的重视。由于卵巢功能减退的不可逆性,POI患者的自然预后不佳,对POI免疫学病因研究有助于阐明POI的潜在发病机制,为高风险人群的早诊断和早干预提供理论依据。
一、合并免疫异常POI患者的评估指标
随着卵巢功能不全的进展,POI患者卵巢储备指标持续恶化,表现为FSH和黄体生成素(LH)升高,抗苗勒管激素(AMH)、抑制素B、窦卵泡数(AFC)、E2和睾酮(T)减少。基础FSH是临床诊断POI的重要指标,但其在月经周期内及周期间波动性较大,对预测早期POI价值有限。
基于POI病程具有阶段性特征,有学者对AMH在预测早期POI中的应用价值进行了初步的探索,AMH预测POI前期(10 U/L<FSH≤25 U/L)的敏感度为79.7 %,特异度99.8 %,截断值为1.211 ng/ml;AMH预测POI(FSH>25 U/L)的敏感度为92.46 %,特异度90%,截断值为0.25 ng/ml。
FSH和AMH在合并自身抗体阳性POI患者的病程变化中呈现出有别于特发性POI的显著特点。对原发性肾上腺皮质功能减退(AD)患者10年随访结果提示,起始卵巢功能正常且类固醇细胞抗体(StCA)高滴度(>1:64)的患者,在随访4~5年后开始出现FSH的显著升高和AMH的显著下降。
另一研究提示,相较于特发性POI患者,StCA阳性POI患者在病程起初6年内血清AMH水平正常比例更高(65 % vs. 5 %,P<0.001),但在后继的随访中随着病程延长AMH以每年1.6 μg/L 的速率进行性下降。因此对自身免疫异常的POI患者的FSH和AMH水平开展动态监测,有可能对这类POI患者的早诊断及早干预有所助益。
二、POI与自身免疫性疾病
约有4 %~30 %的POI起源于自身免疫异常,其中10 %~30 %POI患者伴随自身免疫性疾病。目前研究报道,POI相关的内分泌腺自身免疫性疾病包括原发性肾上腺皮质功能减退、自身免疫性甲状腺疾病、I型糖尿病、甲状旁腺功能减退症、垂体炎。自身免疫相关的POI也可以作为自身免疫性多内分泌腺综合征(APS)的一部分出现。与POI相关的非内分泌自身免疫性疾病包括系统性红斑狼疮、风湿性关节炎、干燥综合征、特发性血小板减少性紫癜、白癜风、斑秃、自身免疫性溶血性贫血等。
1.自身免疫性肾上腺疾病:
Addison病(AD)是POI相关的最常见自身免疫性疾病。2020年一项研究提示,我国AD患者在自身免疫疾病中约占20 %,其中大约10 %~20 %的AD患者会发展为POI。2.5 %~20.0 %的POI患者同时具有肾上腺自身免疫异常的证据。半数以上合并AD的POI患者在肾上腺受累之前8~14年已经出现卵巢功能减退倾向。
StCA是一种IgG型多克隆免疫球蛋白,主要抗原靶位是参与类固醇生成的酶包括17α-羟基酶(17α-OH)、P450-侧链裂解(P450scc)和21-羟基酶(21-OH)。StCA在肾上腺、卵巢、睾丸和胎盘广泛分布,但卵巢内StCA仅表达于生长卵泡的卵泡膜细胞。60 %~87 %的POI相关肾上腺受累患者和3 %~10 %的单纯POI患者能检测到StCA。有研究表明,StCA抗体高滴度对继发于AD的POI患者具有一定的早期预测价值,有利于对此类POI患者开展早干预和早治疗。其中P450 SCC抗体阳性在合并AD的POI患者中最为常见,特异性84 %,其阴性预测值为96 %。
抗肾上腺皮质抗体(AAA),作为一种器官特异性自身抗体,其靶抗原可能为肾上腺皮质细胞微粒体内的糖脂蛋白。有研究提示,无合并其他免疫性疾病的POI患者AAA抗体阳性率为19.2 %,对照组阳性率5.9 %。
2.自身免疫性甲状腺疾病:
自身免疫性甲状腺疾病以桥本甲状腺炎(HD)、毒性弥漫性甲状腺肿(GD)最多见。有研究报道,首诊POI的女性中有14.0 %~32.7 %合并自身免疫性甲状腺疾病。一项病例对照研究提示,HD的患者发生因卵巢功能减退所致不孕的风险比是未患病人群的2.4倍。HD和GD的患者发生闭经的风险比分别为未患病人群的1.89倍和1.68倍。
自身免疫性甲状腺疾病病程进展与女性生育功能之间的关系尚未阐明。
Osuka等发现,血清AMH水平在抗甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)/甲状腺球蛋白抗体(TgAb)阳性组与抗体双阴性组之间无显著差异,与TgAb或TPOAb滴度也无相关性;该研究还发现,在TPOAb或TgAb阳性的女性中,血清AMH与促甲状腺激素(TSH)水平呈负相关(r=-0.398,P=0.04),这表明甲状腺功能障碍可能是卵巢储备减退的影响因素之一。
同时有研究显示,因男性因素行IVF/ICSI助孕且甲状腺自身抗体阳性的女性卵泡液中的IFN-γ水平显著升高,CXCR3+ T淋巴细胞的比例也显著升高。2015年ESHRE指南强调了在POI妇女中筛查TPOAb抗体的必要性,并建议对于TPOAb阳性患者,应每年复查TSH。
3.抗磷脂综合征(APS):
APS是指累及两个或两个以上内分泌腺的自身免疫性疾病,共分为 I-IV四种类型。APS-I由位于21号染色体的自身免疫调节基因(AIRE)的突变引起,多为儿童受累,主要表现为原发性肾上腺功能不全、皮肤黏膜念珠菌病和甲状旁腺功能减退症,50 %~70 %的女性患者会发生POI。
APS-II则是一种好发于中年女性的常染色体显性疾病,主要表现为 Addison病、甲状腺自身免疫或I型糖尿病,10 %~25 %的APS-II患者可能发展为POI。APS-III的特征是在没有肾上腺功能不全的情况下发生自身免疫性甲状腺炎并伴有其他器官(非卵巢特异性)自身免疫性疾病。当AD与任何其他自身免疫性疾病同时出现时,被归类为APS-Ⅳ。
三、POI与细胞免疫紊乱
卵巢是自身免疫攻击的常见靶点。既往研究显示,有接近一半的POI患者存在至少一种组织特异性抗体,或者卵巢局部活检发现发育中的卵泡存在不同程度的单个核细胞浸润,大约4 %~30 %的POI其发生与自身免疫异常相关。
1.POI与细胞免疫异常:
早在80年代中期,Fridman等就发现POF患者外周血存在细胞免疫异常。既往研究主要集中于POI患者外周血CD4+/CD8+细胞比例失衡、比值下降以及Th淋巴细胞亚群间的转化异常等。近年来越来越多的学者开始关注Th和Treg细胞在POI发生发展中的重要作用。
许多研究发现,POI患者外周血中Th细胞数量及比例明显增加而Tregs细胞的数量及比例显著减少,Tregs细胞的FOXP3基因表达量降低,提出POI的发生与Treg细胞免疫抑制功能减退有关。后有研究发现,POI患者外周血Th细胞中以Thl升高为主,而Th2和Th17细胞比例未发现明显变化。
最近一项研究发现,POI患者卵泡微环境也存在免疫状态紊乱,POI患者卵泡液中Th1相关的INF-γ和TNF-α水平显著升高,卵巢局部颗粒细胞中INF-γ mRNA和TNF mRNA表达显著升高,卵巢微环境中Treg细胞增殖减少、凋亡增加,且Foxp3和CTLA-4的表达降低,卵泡液中IL-10水平下降,抑炎能力受损,表明POI患者体内缺陷的Treg细胞不能抑制POI患者增强的Th1反应。
既往研究提示,低浓度的E2促进Th1型应答,增加IFN-γ的产生,并且抑制Treg细胞的数量和功能,使Tregs细胞不能有效抑制Th1炎症;而高浓度的E2增强Th2型应答,补充外源性E2可以促进Treg的增殖,并促进原始的CD4+CD25-Tregs细胞向CD4+CD25+Tregs细胞转化,同时增加Foxp3的表达。因此,POI患者长期处于雌激素缺乏状态可能促进免疫耐受向Th1免疫的倾斜,进而导致卵巢功能不全的恶化。免疫紊乱和激素失调之间的相互作用最终导致卵巢功能不全的进展。
2.POI与自身免疫性卵巢炎:
自身免疫性卵巢炎或淋巴细胞性卵巢炎通常出现在合并自身免疫性肾上腺皮质功能减退的POI患者中。自身免疫性卵巢炎的特征是卵巢活检提示存在卵巢组织炎症的病理学证据,或外周血发现针对卵巢或肾上腺的自身免疫抗体。自身免疫性淋巴细胞性卵巢炎患者卵巢组织HE染色提示:大多数情况下,始基卵泡和卵巢皮质无炎症累及,单核细胞主要累及发育阶段的卵泡;窦前卵泡膜细胞周围被淋巴细胞及浆细胞浸润,未累及颗粒细胞;次级卵泡和窦卵泡阶段,卵泡膜细胞浸润明显,淋巴细胞延伸到卵丘附近的颗粒细胞;卵泡发育越趋成熟,淋巴细胞浸润就更密集更广泛,淋巴细胞浸润还可以出现在闭锁卵泡、黄体和白体中。
对不合并自身免疫性肾上腺皮质功能减退的POI患者,一半以上患者卵巢活检未见卵泡,卵巢体积明显萎缩出现卵巢纤维化改变,发现自身免疫性卵巢炎征象的少见。
四、POI与其它免疫制剂
1.POI与HPV疫苗:
人类乳头状瘤病毒(HPV)是造成宫颈癌的主要病原体。HPV疫苗自2006年起逐渐在美国和欧洲广泛使用。我国自2016年起分阶段批准了二价、四价和九价HPV疫苗的上市。随着HPV疫苗广泛使用,接种第一剂HPV疫苗后出现POI的个案屡有报道,HPV疫苗包含的L1结构蛋白以及铝佐剂对生殖安全的影响引发讨论。
既往的基础研究提示,佳达修HPV L1s多肽与人体蛋白之间存在大量相同的多肽链,与人体蛋白质之间存在交叉反应,当这些多肽链被改变、修饰、删除、突变或功能异常时,可能诱发卵巢衰竭、闭经、不孕、卵泡丢失、胎儿生长改变等不良事件。
2022年一项基于美国疾控中心疫苗不良事件报告系统(VAERS)的研究显示,自2006年首次推出HPV疫苗后,每年报告的POF事件从推出前的1.4例增加到22.2例。
近年来也有回顾性的研究认为接种HPV疫苗不增加POI的患病风险。2021年一项丹麦的全国性队列研究纳入了505 829名接种了HPV4疫苗和490 471名未接种疫苗的11~34岁健康女性,结果发现相较于未接疫苗的女性,接种HPV疫苗的女性POI的风险比为0.96 [95% CI(0.55,1.68)],接种后发生月经稀发或闭经的风险比为1.09 [95% CI(0.97,1.22)],研究认为接种HPV疫苗不增加POI的发生风险。然而由于回顾性研究的偏移因素存在,HPV疫苗接种与POI之间的关系仍需要更多的临床数据支持。
2.免疫检查点抑制剂与生育力下降:
近些年,以PD-1/PD-L1为代表的免疫检查点的发现及免疫检查点抑制剂为代表的癌症免疫疗法的出现,为癌症患者带来了生的希望。传统的癌症疗法,如化疗和放疗,可能对女性患者生殖功能有负面影响。然而最新研究发现,免疫检查点抑制剂也对生殖功能存在潜在不良影响。
研究发现,免疫检查点抑制剂增加了模型小鼠卵巢内的免疫细胞浸润和TNF-α的表达,诱导细胞凋亡导致包括原始卵泡在内的卵泡储备减少,削弱了卵母细胞成熟和排卵能力,生育周期受到严重干扰。
五、免疫性POI的治疗探索
POI患者确诊后仍有极罕见病例出现自发妊娠,说明患者卵巢中可能存在能够被募集、具有受精能力的卵母细胞。大约25 %的特发性POI患者存在间歇性排卵,约5 %~10 %的患者可以自发受孕。近年来再生医学兴起,间充质干细胞治疗POI的探索逐渐成为研究热点。针对特发性POI的患者,临床研究提示间充质干细胞可能有积极作用。尽管目前针对免疫性POI临床尚无有效的治疗方法,但基础研究的探索可能为干细胞治疗免疫性POI患者提供治疗思路。
目前实验室研究自身免疫性POI通常使用皮下注射透明带抗体-弗氏佐剂或卵巢组织匀浆诱导产生的自身免疫性POI模型。自身免疫性POI的发生与免疫调节细胞Th1、Th2、Tregs等以及细胞因子IFN-γ、TNF-α、TGF-β等密切相关。
2020年研究发现,透明带糖蛋白3(pZP3)诱导的自身免疫性POI小鼠移植Tregs细胞后小鼠卵泡数目增加,E2水平升高,FSH、LH水平下降。间充质干细胞诱导自身免疫性POI动物模型的卵巢功能恢复可能与其抗炎和免疫调节作用相关。有研究观察到pZP3诱导的身免疫性POI小鼠经尾静脉注射人胎盘间充质干细胞(hPMSCs)后,炎症因子IFN-γ的产生受到抑制,抑炎因子TGF-β水平升高,Tregs细胞的比例上调。
另一项研究提示,脐带间充质干细胞(UCMSCs)治疗可以恢复自身免疫性POI小鼠脾脏的Th1/Th2平衡和显著降低子宫内膜uNK细胞水平。以上研究表明,间充质干细胞移植后通过促进抗炎因子释放和抑制促炎因子产生,在卵巢功能恢复过程中发挥重要作用。间充质干细胞也可能通过抗颗粒细胞凋亡作用缓解自身免疫性POI小鼠的卵巢功能减退。
有研究通过评估caspase3的表达来研究卵巢中的颗粒细胞凋亡,观察到在pZP3诱导的POI小鼠的各级卵泡数目减少,免疫组织化学显示caspase3表达增加,且主要集中在次级卵泡中;而hPMSCs干预后小鼠的各级卵泡数目有所恢复,caspase3表达较少。hPMSCs移植可抑制颗粒细胞凋亡,改善自身免疫性POI小鼠受损的卵巢功能,这可能与hPMSCs通过抑制内质网应激通路的肌醇需求酶1α(IRE1α)通路、抑制颗粒细胞凋亡有关。
另一项研究提示,UCMSCs治疗卵巢组织匀浆处理后的自身免疫性POI大鼠后,大鼠动情周期恢复,雌、孕激素水平升高,AMH回升,caspase3 mRNA表达下降,免疫荧光提示颗粒细胞的凋亡减少增殖增加。提示间充质干细胞缓解自身免疫性POI小鼠的卵巢功能减退,与其抗颗粒细胞凋亡作用相关。
综上所述,POI是一种危害女性生殖能力和整体健康的内分泌疾病,病因复杂,其中免疫因素复杂且日益受到关注,对不同免疫致病机制和不同类型POI病程特点的了解,有助于识别高危人群进行早预警、早诊断,并针对性的开展相应治疗手段的研发。
文章来源:
陈静,刁飞扬.早发性卵巢功能不全免疫因素的研究进展[J].生殖医学杂志,2023,32(6):953-958.
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