肿瘤坏死因子-α与不孕症的研究进展

李南南 吴菲 马瑞红 赵志梅 夏天 向恬 王宝娟 郭孟佳

不孕症(infertility)是指性生活正常，一年未采取任何避孕措施而未成功妊娠者。临床根据既往是否存在妊娠史，将不孕症分为原发性不孕和继发性不孕两大类。不孕是女性常见的生殖疾病，女性不孕因素以盆腔因素为主,如输卵管异常、子宫内膜异位症(endometriosis，EMS)、子宫内膜炎症粘连、子宫内膜息肉(endometrial polyps，EP)、生殖道肿瘤及发育畸形等；其次为排卵异常,包括多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)、卵巢早衰(premature ovarian failure，POF)及高泌乳素血症等[1]。随着世界人口总数的增长，社会、生活、经济环境及女性妊娠年龄等因素的改变，不孕症患者数量呈逐年上升趋势，目前，已有超过8 000万人受此病痛的折磨，约占全球所有夫妇的8%～12%[2]。对于不孕症的认识已不仅仅局限于一种疾病，WHO已视其为中度残疾[3]。不孕不仅给为了治疗而奔波劳顿的女性带来了巨大的心理生理的伤害，更是为社会的医疗资源带来了沉重的负担。不孕症已日趋成为社会关注的焦点问题。

细胞因子是一类具有广泛生物活性的低分子量可溶性蛋白，可以通过影响人类内分泌调节和免疫系统，调控生殖过程[4]。肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)作为细胞因子的一种，按其来源的不同可分为两种类型，即受到刺激而处于激动状态的巨噬细胞产生的TNF为TNF-α，淋巴细胞产生的TNF命名为肿瘤坏死因子β(tumor necrosis factor-β,TNF-β)。其中以TNF-α与人类的生殖过程关系密切。

TNF-α的来源广泛，体内的多种细胞均有分泌，如人类卵母细胞、卵丘细胞、卵泡膜细胞[5]、颗粒细胞及黄体[6]等。肿瘤坏死因子α受体(tumor necrosis factor α receptor，TNFR)有两种形式，分别为Ⅰ型肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor α receptorⅠ,TNFRI)和Ⅱ型肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor α receptor Ⅱ,TNFRⅡ)，常见于肝、肺、胃、肠和肌肉组织。研究发现[7]，在女性卵巢癌中TNFRⅠ定位在肿瘤上皮和肿瘤本身，而TNFRⅡ的mRNA和蛋白则定位在浸润性卵巢的巨噬细胞中。TNF-α及TNFR的这种共表达表明肿瘤坏死因子α具有自分泌和旁分泌的能力。此外，TNF-α通过细胞膜上特异性受体，TNFR的受体后效应向细胞核传递信息从而产生促进细胞增殖与分化、细胞凋亡、免疫调节、炎症介导、抗肿瘤、细胞毒性等复杂的生物学活性，进而参与到生命活动的调控中[8-9]。TNF-α含量在多囊卵巢综合征、子宫内膜异位征、子宫内膜息肉等不孕患者体内明显增加，而在卵巢早衰的不孕患者体内却明显下降，表明其与不孕症患者的生理病理过程存在着密切的关系。

一、TNF-α与卵巢功能的相关性研究

卵巢功能是指卵泡在卵巢皮质区中生长、发育和形成可受精卵子的能力，即卵子在卵巢中的数量和质量。卵巢功能是否正常对于女性的生活至关重要。

1. PCOS与TNF-α：PCOS是育龄妇女由于内分泌及糖代谢异常所致的一种病理状态，它是常见的生殖功能障碍疾病之一。其主要表现为排卵障碍、月经紊乱、高雄激素血症、胰岛素抵抗，其中，后两者是PCOS的主要临床表现[10]。国内PCOS的发病率为16.9%[11]。PCOS患者的脂肪组织功能障碍和低度慢性炎症参与PCOS的代谢和生殖功能障碍的发展。

目前发现TNF-α可以通过以下三个途径诱导PCOS的产生，其一，当TNFRI或者TNFRII的胞内部分与肿瘤坏死因子相关因子(tumor necrosis factor receptor-associated factors，TRAFs)结合后激活核因子NF-KB(nuclear factor KB，核因子NF-KB)途径，一方面增强雄激素受体的活性，一方面颗粒细胞芳香酶的活性有所降低从而减少了雄激素向雌激素的转化，引起高雄激素血症[12]；其二，抑制胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate -1，IRS-1)和胰岛素受体β(insulin receptor β，INSR-β)的酪氨酸磷酸化，阻碍胰岛素信号向下的传导[13]，使多种细胞因子和蛋白下调，形成胰岛素抵抗；其三，TNF-α属于炎症介质，可以诱导局部的炎症反应，局部量过多的情况下就可能引起周围器官的炎性病变，在卵巢中就体现为卵泡膜细胞以及间质细胞的增殖[14]，进而导致卵巢功能及形态出现异常。

Shao等[15]研究发现PCOS患者的血清中有高水平的TNF-α表达，且在治疗前后的血清TNF-α水平测试中，治疗后的TNF-α水平明显低于治疗前且接近于正常值。此结果与Mahde等[16]及国内学者马卿莲等[17]在临床研究中发现的结论一致，即PCOS组患者血清中的TNF-α水平明显高于对照组。

2.卵巢储备能力下降与TNF-α：卵巢储备功能是指卵巢内卵泡的数量和质量，可直接反映女性的生育能力。卵巢储备能力下降是指卵巢产卵能力减弱，卵泡细胞质量下降，从而导致生育能力的减弱。卵巢储备能力下降是一个渐进的过程，如若得不到及时有效的治疗，最终将发展为卵巢衰竭。而POF是由于卵巢功能衰退而引起的月经失调、性欲减退、性功能降低、不孕、围绝经期综合征等一系列临床表现的疾病，常发生在女性初潮以后至40岁以前[18]。流行病学研究发现，POF在40岁前的发生率为1%，30岁前为0.1%，近年来呈上升趋势[19]，严重影响女性的生育能力。其发病机制至今并不明确，普遍认为与遗传因素、免疫因素、酶缺乏、环境应激损伤、促性腺激素传导障碍等有关。

研究发现，当机体的免疫功能异常时，机体的免疫系统将卵巢中的一些正常细胞视为外源性细胞，将其表面的信号分子视为抗原分子，并激活CD4+T细胞[20]，增加其数量或功能，增加由CD4+T细胞表达和分泌的TNF-α等细胞因子的数量[21]，这些细胞因子可直接作用于B细胞，促进其增殖、分化和抗体的产生，导致卵巢卵母细胞、卵泡膜细胞的细胞膜表面表现出抗原分子，使细胞膜结构破坏或者细胞凋亡[22]。由于卵巢的过度自损伤，最终将导致卵巢功能下降。

陈丽霞等[23]通过放免法测定卵巢早衰患者血清中TNF-α蛋白的表达水平较PCOS患者及正常妇女有显著降低(P<0.01)。王一峰等[24]亦有同样的发现。此外，TNF-α水平变化与TNF-α-1031(T/C)、TNF-α-308(G/A)、TNF-α-238(G/A)位点多态性相关[25]。王雪金等[26]针对TNF-α-1031、TNF-α-238、TNF-α-308基因多态性与卵巢早衰进行了相关性研究，结果显示，卵巢早衰组TNF-α-238位点和TNF-α-1031位点的等位基因及基因型频率与正常对照组比较，差异无统计学意义。在卵巢早衰组中TNF-α-308G/A的GG基因型的频率高于对照组，GA和AA基因型则与之相反。其中卵巢早衰组和对照组A等位基因发生频率差异显著。以此推测，TNF-α-308G/A基因多态性可能与卵巢早衰有关，可能是卵巢早衰的易感因素。

二、TNF-α与子宫内膜容受性的相关性研究

子宫内膜容受性是指子宫内膜在胚胎植入时的一种接受能力，是内膜特定时期的一种状态，是决定妊娠能否成功的一个关键性影响因素。子宫内膜容受性与多种生物分子有关。子宫自然杀伤细胞(uterine natural killer cell，uNK)是子宫内膜特有，且在胚胎植入前子宫内膜和早孕期蜕膜中数量最多的一类免疫细胞。uNK细胞随月经周期变化而变化，增殖期较低，而分泌中期其比例迅速上升，并在早孕期达高峰，随着妊娠的进展又逐渐下降，直到分娩后恢复到月经期水平。uNK在着床和蜕膜免疫调节中发挥积极功能作用，可分泌免疫调节细胞因子，如TNF-α。TNF-α在增殖期较少，分泌期逐渐增加，月经期达到高峰。分泌期、月经期分泌的TNF-α能诱导在维持正常月经周期中发挥一定作用的内膜细胞凋亡和确保滋养细胞到达母体血管的蜕膜细胞的凋亡，后者使内膜不会因炎症反应而影响胚胎着床。研究发现[27]，反复种植失败的患者经治疗后体内肿瘤坏死因子α含量有所降低，细胞介导免疫反应减弱，子宫内膜对于胚胎的免疫排斥减小，从而提高了子宫内膜容受性，促进胚胎成功的植入。

三、TNF-α与EP的相关性研究

EP是妇科常见的内膜疾病之一，发病率高，且有癌变趋向。EP发病率与年龄相关，年龄≤35岁约为3%，年龄>35岁为23%，绝经后为31%，其中，50岁为高发年龄，70岁以后极少发病[28]。EP常因阻碍胚胎顺利着床而导致不孕。EP的发病与局部雌激素受体(estrogen receptor，ER)含量升高、孕激素受体(progestin receptor，PR)含量降低有密切关系，雌激素与ER结合形成二聚体复合物，发挥转录因子的作用，促进细胞的增殖与分化，引起子宫内膜和血管的增生，如果作用过度便可引起子宫内膜增生与EP。孕激素与PR形成二聚体复合物，在雌激素作用的基础上，使内膜由增生期转为分泌期，间质细胞蜕膜变，细胞凋亡。多数学者认为炎症因子与ER和PR关系密切，而NF-KB是重要的炎症通路，主要涉及组织损伤与应激。NF-KB通路与雌孕激素及其受体信号系统存在着密切的联系[29]。TNF-α、IL-6可激活NF-KB产生生物学效应，TNF-α在炎症反应过程中是出现最早的炎性介质，也是最重要的炎症介质。雌激素可能通过影响巨噬细胞的功能，促使其释放TNF-α等因子。

研究发现[30]，在EP患者的子宫内膜中TNF-α含量高于对照组，差异具有统计学意义。Al-jefout等[31]发现，在EP组织中活化的肥大细胞明显高于正常子宫内膜组织。肥大细胞属于有效免疫细胞，它主要分泌TNF-α、IL-6、蛋白酶及一些细胞因子，在炎症疾病中发挥着重要的作用。

四、TNF-α与EMS的相关性研究

EMS是妇科的高发病之一，是指子宫内膜细胞出现在子宫内膜以外部位的一类疾病，伴随痛经、月经不调、异位结节以及不孕等临床表现[32]。EMS的病因目前尚不明确，可能与机体的免疫异常、腹腔的炎性环境有关[33]。炎症因子TNF-α是主要的血管活性因子之一，对炎症和免疫反应起着介导和促进作用，同时也参与免疫病理损伤过程。异位内膜出现，机体便会调动体液免疫和细胞免疫，增加病灶周围活化的巨噬细胞及淋巴细胞[34-35]，二者均可分泌TNF-α，进一步诱导单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)等炎症因子分泌，导致异位病灶的进一步发展。

研究发现，EMS患者血清中TNF-α水平升高[36]、MCP-1水平升高[37]，且随着病情加重，其含量持续上升[38]。表明 TNF-α 是EMS 发病的重要因素，并可作为患者病情改善或进展的有力证据。

异位病灶的侵入和发展，新生血管的过度增生，机体TNF-α、MCP-1、IL-6、IL-8等促炎因子与抗炎因子的动态失衡，使子宫内膜微环境不适合细胞和胚胎的生长发育，影响子宫内膜容受性，导致胚胎生化，影响妊娠结局。

五、总结与展望

综上所述，肿瘤坏死因子α可能通过以下机制影响不孕症的发生，其一，TNFR的胞内部分和肿瘤坏死因子相关因子结合后激活NF-KB途径，引起高雄激素血症；其二，抑制IRS-1和INSR-β的酪氨酸磷酸化，形成胰岛素抵抗；其三，TNF-α诱导局部的炎症反应，使卵泡膜细胞及间质细胞不断增殖，导致卵巢功能及形态出现异常；其四，作用于B细胞，促进其增殖、分化和抗体的产生，导致卵巢卵母细胞、卵泡膜细胞的细胞膜表面表现出抗原分子，破坏细胞膜结构或者使其凋亡；其五，打破促炎因子与抗炎因子的动态平衡，促使内膜细胞和蜕膜细胞凋亡，降低子宫内膜容受性，影响胚胎着床。

受孕是个复杂的生理过程，导致不孕的原因很多，如排卵障碍因素、输卵管因素、内分泌因素、免疫因素、生殖系统畸形等。男方的精子质量在妊娠过程中也起着举足轻重的角色，研究发现[39-40]，异常水平的TNF-α可破坏精子细胞膜，降低精子的活动率，降低精子线粒体功能，降低顶体完整率和提高尾部肿胀率。不孕患者的数量呈逐年增长的趋势，现如今对不孕症的研究仍有所欠缺，其进一步发展仍需要大样本循证分析和先进科学技术的支持。研究发现，炎症因子与生殖医学关系密切，TNF-α正常分泌水平可以调节生殖活动的多个环节，而异常水平则会影响受孕。现在对TNF-α的作用机制尚不明确，如TNF-α如何平衡卵泡增殖与凋亡。不孕症的发生严重影响着患者的幸福感，早预防、早诊断、早治疗是准则。对炎症因子的研究不断深入，发现其参与了人体多种生理病理过程，与不孕症有着密切的联系。TNF-α作为炎症因子的重要组成部分，为之后从TNF-α入手诊疗不孕症提供新的思路。