卵巢的成熟

随着卵泡的发育成熟、成熟卵子的规律排出,卵巢功能趋于成熟。此过程中,卵泡的多种细胞成分紧密联系，通过一系列高度复杂的方式协调互作，调节卵巢分泌类固醇和蛋白质激素,并控制卵母细胞的发育成熟。卵泡来源的激素既作为局部的自分泌因子和旁分泌因子来调节促性腺激素对卵巢的作用，亦作为内分泌信号来反馈调节促性腺激素的分泌,从而促进卵泡发育并在卵泡发育成熟后诱发促黄体生成素的排卵前高峰，同时调节女性生殖道以利于受精、胚胎植人和早孕。卵母细胞是具有全能性和高度特异性的细胞，经历减数分裂和受精，形成新的胚胎个体。尤其特殊的是，卵母细胞的减数分裂过程可以停滞多年，只有在漫长的成熟过程完成时才会再次启动。卵巢的一生中只有大约400~500个卵泡或少于千分之一被募集的卵泡最终发育成熟并进行排卵，大部分卵泡在发育成熟过程中闭锁。随着女性生理年龄的增加,调节卵泡在卵巢生命周期中消耗速度的有利因素在逐渐减少,卵泡耗竭加速。

(一)窦状卵泡的形成

在FSH的支持下，卵泡发育进入窦状卵泡阶段。窦腔及其中的卵泡液不仅担任卵泡中营养交换和废物去除的载体，形成卵丘-卵母细胞复合物完成生长和成熟的独特环境,更在排卵时卵丘-卵母细胞复合物的释放过程发挥重要作用。窦腔的发育需要水的输入，这可能是由水通道蛋白7、8和9形成的水通道介导的。由于通过水通道蛋白进行水的净转移是需要渗透梯度的，因此颗粒细胞被认为能够主动地传输离子来产生这种梯度。另外,糖胺聚糖在窦腔中的水解可以提高卵泡的渗透压并支持水的渗人。在排卵前 5~6天,由于颗粒细胞增殖和窦腔的积聚,卵泡迅速膨胀,并移至卵巢表面。排卵前卵泡的加速膨胀可引起月经中期盆腔疼痛。

(二)优势卵泡的募集和选择

“募集”一词用来描述卵泡离开静止卵泡池开始生长的过程。然而，一些作者也使用这个术语来描述一群窦卵泡参与进一步的生长。有人提出,第一种情况称为初始募集，后一种情况称为周期性募集。由于生长的卵泡容易闭锁，可能导致脱离生长轨迹，因此周期性募集虽然是必需的，但不能保证排卵。选择是指成熟卵泡群减少到适合于特定物种的排卵配额的数量的过程。这个过程需要对从属卵泡进行负选择，同时对优势的卵泡进行正选择。

尽管传统观点认为在月经周期中卵泡会形成一个单一的队列波，但是越来越精密的超声研究发现会出现多个队列波。有学者通过对正常排卵妇女的连续经阴道超声监测以及早期卵泡募集的组织学研究提出了“波动理论”该理论认为在卵巢周期中会招募两个或更多个队列波的4~14个直径≥4~5mm的卵泡，并且在排卵间期的最终队列波中出现注定排卵的优势卵泡。

在早期卵泡期，优势卵泡和队列中其他健康成员之间没有明显的形态差异。然而，与队列中的其他成员相比，优势卵泡的大小和其颗粒细胞的高有丝分裂指数具有显著的辨识度优势卵泡的标志包括优势卵泡的卵泡液中可检测到FSH和显著的高雌二醇水平，FSH是窦前卵泡向窦状卵泡过渡的必需条件，也是窦卵泡的生存因子，在没有对卵泡使用FSH增敏的局部因子的情况下，FSH水平的降低会诱发细胞凋亡。在新月经周期开始时，由于孕酮雌二醇和抑制素A水平下降,黄体后期FSH水平升高，促使卵泡发育成熟为窦卵泡需要一定阈值FSH浓度来维持生长，并且在黄体晚期达到该阈值水平。值得注意的是，FSH仅增加10%~30%即可跨越阈值，这表明颗粒细胞对于循环中FSH水平具有高度灵敏的感知能力。在缺乏LH的情况下，FSH可以诱导卵泡生长至排卵前大小(至少17mm)，虽然此时雌二醇浓度下降，但抑制素的产生可诱导并恢复颗粒细胞对FSH的正常反应。

FSH可能通过体细胞或卵母细胞产生的生长因子间接促进颗粒细胞的增殖。例如，在啮齿动物中FSH刺激下产生的雌激素可促进颗粒细胞的增殖。优势卵泡的早期迹象是其颗粒细胞的增殖速度大于非优势卵泡。此外，FSH对颗粒细胞主要作用是诱导芳香化酶的表达。因此，缺乏FSH的激活,即使为颗粒细胞提供芳香化雄激素前体,也无法产生雌激素。FSH还诱导细胞色素P450还原酶和173-羟基类固醇脱氢酶1(17B-hydroxysteroic dehydrogenase1,17β-HSD1)的表达，细胞色素P450还原酶将电子转移至芳香酶，而17B-HSD1是将雌酮还原为雌二醇的关键酶。FSH诱导排卵前卵泡的颗粒细胞中LH受体的表达。LHRmRNA在直径3~10mm的窦卵泡中可检测到，在排卵前卵泡的颗粒细胞中达到最高水平。相反，随着卵泡直径增加,颗粒细胞中FSHRmRNA水平下降。因此,在卵泡成熟的晚期，LH可以协同FSH促进卵泡成熟。这种特性可使得优势卵泡在FSH水平下降时完成其成熟周期，也使优势卵泡准备对排卵前的LH峰做出反应。

人类FSHB亚基和FSH受体失活的突变体表型以及小鼠中该类基因的靶向性缺失的研究进一步证实了FSH在卵泡发育中的重要性。FSH受体纯合突变的女性具有高促性腺激素性腺功能减退的特征，表现为第二性征缺乏或发育不良以及高FSH 和LH水平。具有该类突变的人卵巢表型与FSH受体和FSHB亚单位敲除的小鼠的卵巢表型相似。在缺乏功能性FSHB亚基或FSH受体的情况下，卵巢较小，卵泡发育一般不超过窦前阶段。

“优势”是指注定要排卵卵泡的状态及其在调节排卵配额大小中的作用。计划排卵的卵泡在前一个周期的黄体消亡后5~7天逐渐占据优势地位被选择。卵巢静脉中雌二醇水平在月经周期的第5~7天显著变化可以佐证优势卵泡的出现。即使在双侧卵巢竞争性排卵不利于竞争性卵泡生长的情况下，优势卵泡使得双侧卵巢的环境均不利于竞争性卵泡的生长,而优势卵泡仍能继续生长。

通过对灵长类动物或人类卵巢中成熟卵泡或黄体移除或消融实验可初步阐述调控优势卵泡生长的时间顺序。在月经周期的第8~12天破坏灵长类动物卵巢中的优势卵泡会使下一个排卵前垂体分泌的促性腺激素峰出现的时间延迟。相反，黄体中期进行黄体切除术(月经周期第16~19天)则可导致促性腺激素峰的提前出现。在女性中，从优势卵泡或黄体的消融到下一个排卵的间隔一般是14天。这些结论与优势卵巢(即含有优势卵泡或黄体的卵巢)的周期结构是月经周期的计时器的概念相一致。因此，28天的月经周期是主要卵泡(卵泡期)和黄体(黄体期)固有寿命的结果，而不是由大脑或垂体决定的时间。

在月经周期的早期，预定排卵的卵泡就已经被选定了。卵泡群中没有其他成员有能力作为其替代物,此时优势卵泡被破坏将不能及时诱导月经中期的促性腺激素峰。在黄体期下一轮卵泡的生长只有在黄体的干扰被去除后才会发生，无论是自然的(黄体溶解)还是人工的(黄体切除术)。通过灵长类动物的黄体切除术后激素替代研究表明，孕激素是抑制黄体期卵泡生长的主要因素，此外黄体分泌的抑制素A也能抑制FSH，从而抑制卵泡的发育成熟。卵泡发育过程的核心过程是血管的形成,抑制血管内皮生长因子(vascular endothelia growth factorVEGF)可通过抑制卵泡血管形成或使血管通透性降低，限制卵泡生长所必需的关键生长因子或激素的获得从而抑制卵泡成熟。

优势卵泡具有显著的内分泌特征。直径<8mm的卵泡表现为相对低的卵泡内雌激素。雄激素比率，但是从中卵泡期开始，这个比率逐渐倒转。“选定的”优势卵泡能够合成足够数量的雌二醇进入血液循环,并且早在周期的第5~7天两侧卵巢雌激素分泌表现出显著不对称。雌二醇的局部浓度与卵泡大小直接相关，当循环中的雌二醇水平达到高峰时(大约1μg/ml),雄烯二酮的浓度相应降低。同时,孕激素和17a-羟孕酮浓度增加,导致早期颗粒细胞黄体化。抑制素A在卵泡液中的浓度随着卵泡成熟而增加，而抑制素B、激活素A和游离卵泡抑素则没有随卵泡大小而变化。因此，随着卵泡的成熟，从以激活素为主的环境转变为以抑制素A为主的环境。抑制素A水平的增加与颗粒细胞中抑制素Aa和B亚单位 mRNA 表达的增加有关。

IGF是低分子量、单链多肽生长因子家族的成员，因其与胰岛素的结构和功能相似而得名。IGF-1和IGF-2均存在于人卵泡液中。卵泡液IGF-1很可能主要来自血浆。而IGF-2则是由所有卵泡的卵泡膜和卵泡周血管以及小窦卵泡的颗粒细胞和卵泡膜细胞产生的，并且在排卵前的颗粒细胞中大量表达。研究显示缺乏IGF-1的小鼠，其卵泡成熟被阻滞,动物不孕，颗粒细胞增殖处于基础状态，对雌激素的反应降低。莱伦氏综合征女性以IGF-1缺乏为主要特征，给予GnRH类似物后可诱导卵泡成熟、卵母细胞发育，并可通过人类绝经期促性腺激素(human menopausal gonadotropin,hMG)诱发排卵。表明对于人类,IGF-1不是正常卵泡发育所必需的，IGF-2在一定程度上可作为其替补。即使给予比正常水平高2倍的IGF-1,恒河猴的卵巢功能也不会受到影响。因此，局部产生的IGF似乎足以维持正常的卵巢活动，并且升高的IGF水平不会破坏卵巢功能。IGF-1受体存在于优势卵泡的颗粒细胞中,IGF-1和IGF-2均能激活IGF-1受体。虽然IGF-2受体存在于卵泡膜和颗粒细胞中，但目前发现可能与信号传导无关。IGF-1和IGF-2可促进体外培养人颗粒细胞和颗粒-黄体细胞的DNA合成、细胞增殖和甾体激素生成。然而，这些体外实验是在限制性培养基中进行的,此添加一般营养因子可以增加预期的细胞功能。IGFs作用通过结合蛋的局部修饰来调节的。迄今为止已经发现的7个IGFBP中，至少有5个在人卵巢中表达。

IGFBPs结合IGFs并中和它们的活性，它们也可能对卵巢细胞有直接作用。IGFBP-1、-2、-3 -4和-5是在卵泡液中直接检测到或通过分析颗粒细胞的mRNA 而被鉴定。在这些结合蛋白中，IGFBP-4尤其令人感兴趣，因为它是FSH刺激人颗粒细胞产生雌二醇的有效拮抗剂。 IGFBP-4也存在于闭锁卵泡中，提示该蛋白在卵泡闭锁过程中发挥作用。

促性腺激素和IGF 抑制IGFBPs的分泌，从而增强IGF的生物利用度和促性腺激素作用。此外，IGFBPs的蛋白水解酶是控制IGF生物利用度的另一种机制。IGFBP-4蛋白酶的表达仅限于健康卵泡和黄体。妊娠相关血浆蛋白A(pregnancy associated plasma protein A, PAPP-A)是一种大分子糖蛋白，其金属蛋白酶活性可将IGFBP-4降解为非活性片段。小卵泡的颗粒细胞分泌低水平的PAPP-A，而优势卵泡的颗粒细胞分泌高水平的 PAPP-A。缺乏 PAPP-A的小鼠表现为较低的血清雌二醇水平、较低的血清孕酮水平和甾体激素合成酶表达降低有关,导致促排卵方案中获得的卵泡数减少。

通过对雌激素合成缺陷的病例的研究，不难发现雌激素在卵巢功能中的重要作用。虽然研究有限,但17a-羟化酶(cytochrome P45017ACYP17A1)缺乏的妇女,卵泡膜细胞不能产生雄激素来支持颗粒细胞雌二醇的合成。在雌激素缺乏的情况下，外源性促性腺激素可促进垂体去除后卵巢中卵泡生长到排卵前阶段。同样的，严重性腺功能减退的女性给予外源性的FSH也可以促进卵泡发育。虽然卵泡可以生长，但是在没有外源性 LH情况下，卵泡中雌二醇合成是受限的。此外，类固醇生成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory proteinStAR)、CYP17A1和芳香化酶缺陷的妇女也常表现为卵泡发育过程中的低雌激素水平。因此，虽然雌激素在卵泡的成熟过程中至关重要,但是对于卵泡发育至排卵前期的大小影响不大。

仅仅通过人雌激素合成相关酶缺陷疾病的研究无法确认从低雌激素分泌的卵泡中获得的卵母细胞是否具有能够发育成可以受精的卵母细胞并发育为胚胎的特性。但芳香化酶抑制剂的动物研究表明，雌激素对卵母细胞功能至关重要。在卵泡成熟期间对恒河猴使用大量芳香化酶抑制剂降低循环雌二醇水平对卵泡生长大小没有影响。然而，所得卵母细胞大部分只能恢复到MI期前期，发育到MⅡ期的过程显著延迟。但是,这是雌二醇缺乏的真接反映,还是使用芳香酶抑制剂(1,4,6-雄三烯-317-二酮)的结果,还是由于雌二醇下降引起的内分泌状态的补偿性变化的结果尚不清楚。然而，竞争性芳香化酶抑制剂如来曲唑的临床经验表明，在卵泡生长过程中芳香化酶的抑制对卵母细胞的成熟没有主要的负面影响,从侧面说明了雌二醇对卵母细胞成熟的重要性。

虽然人类卵巢中多种细胞表达雌二醇的受体，但是雌激素在卵泡健康、成熟和黄体功能中的生理作用还有待阐明。卵泡中表达雌激素受体a、β1和β2，后两种受体类型在黄体化颗粒细胞表达更突出，但在排卵前卵泡腔中极高水平的雌二醇(约1μg/ml)引起了对经典雌激素受体系统的功能质疑--哪种受体可被配体完全饱和?此外,如上所述,卵泡生长本身并不需要高水平的雌二醇。

雄激素对灵长类动物的卵巢有多种作用。给予外源性的睾酮或5a-二氢睾酮可促进恒河猴卵巢中初级卵泡的生长和卵泡的存活，提示雄激素的促卵泡发育的作用。在这个模型中，雄激素受体在健康的窦前卵泡和窦卵泡的颗粒细胞中表达丰富，在卵泡膜和基质中表达较少。此外，雄激素受体表达与细胞增殖标志物Ki-67呈正相关，与细胞凋亡呈负相关。因此一些研究者建议将补充雄激素作为对促性腺激素反应不良的治疗方法之一。然而，这些益处不是脱氢表雄酮或其雄激素代谢物对卵巢直接作用的结果。甚至,一些体外研究中亦发现雄激素可抑制颗粒细胞增殖而促进卵泡闭锁。

雄激素对人卵泡功能有不利影响的证据包括卵泡液中高水平的5a-二氢睾酮和低雌二醇水平是闭锁卵泡的特征。有报道称卵泡内高浓度的5a-还原雄激素(如5a-二氢睾酮),可作为颗粒细胞芳香化酶活性的竞争性抑制剂。在这个理论基础上，多囊卵巢综合征患者的卵泡中5a-还原酶活性比正常卵巢的要高。因此,雄激素可能通过雄激素受体以及非受体介导的机制以阶段依赖性的方式对卵泡的生长和功能产生正负两方面的影响。