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本综述系统阐述了活性氧（ROS）在卵巢储备功能减退（DOR）中的核心病理机制。文章指出，ROS介导的氧化应激（OS）是整合衰老、代谢异常及环境暴露等多因素致病的共同通路，通过多层级网络化机制驱动卵泡耗竭，并重点探讨了线粒体靶向抗氧化等干预策略。
Abstract
卵巢储备功能减退（Diminished Ovarian Reserve, DOR）是导致女性生育力下降的核心病理状态，其特征是卵巢内卵泡数量减少和卵母细胞质量下降，严重影响自然妊娠及辅助生殖技术（ART）结局。尽管病因复杂，但近年研究表明，活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）介导的氧化应激（Oxidative Stress, OS）是整合衰老、代谢异常、环境暴露及医源性损伤等多种致病因素的关键病理枢纽。本文系统综述了ROS在DOR中的关键机制及相应干预策略。在病理机制层面，ROS通过多层级、网络化的机制驱动卵巢储备耗竭；基于机制理解，干预策略聚焦于线粒体靶向抗氧化。本文为深入理解ROS在DOR中的核心作用及开发机制驱动的干预策略提供了系统框架。
1 Introduction
DOR指卵巢内剩余卵母细胞数量减少和/或质量下降。临床上可伴月经频发、经量稀少、闭经甚至不孕。世界卫生组织（WHO）数据显示，1990年至2021年全球不孕率约为17%，而中国不孕率从2007年的7.5%攀升至2020年的18.2%。尽管现代人口平均寿命延长，但由于卵巢衰老速度显著快于其他器官，卵巢相关疾病问题更为严峻。除年龄是DOR的独立危险因素外，长期久坐、缺乏运动、辐射及环境污染等均可导致线粒体异常、代谢紊乱及细胞凋亡，进而引发DOR。受社会因素及个人选择影响，女性平均生育年龄推迟，这不仅会引发围绝经期综合征及卵巢相关疾病，还可能导致阿尔茨海默病、心血管疾病及骨质疏松等一系列内分泌紊乱问题。DOR已成为当前临床面临的主要挑战之一。
临床上常用卵巢储备功能检测（ORT）诊断DOR，其中最常用且有效的三项指标为：血清抗缪勒管激素（AMH）、卵泡刺激素（FSH）及窦卵泡计数（AFC）。通常认为AMH < 1.1 ng/ml、FSH ≥ 10 IU/L、AFC < 5–7 提示DOR。通过研究ROS及miRNA对AMH、FSH、AFC的影响，可间接反映原始卵泡池状态，进而确认ROS对女性DOR的影响。
DOR的当前治疗策略主要侧重于症状管理，如激素治疗（HRT）、脱氢表雄酮（DHEA）等，以及对有生育需求者及时提供体外受精-胚胎移植（IVF-ET）。HRT可缓解绝经症状并保护骨骼及心血管健康；DHEA通过在卵巢内转化为睾酮及双氢睾酮发挥雄激素功能，可能改善患者卵母细胞质量；IVF-ET则是不孕夫妇的一线治疗方案。然而，长期HRT可能增加心血管疾病及乳腺癌风险；部分临床研究显示DHEA并未改善DOR患者的临床妊娠率及活产率；IVF-ET的临床妊娠率仅为30%–40%，且部分DOR患者面临卵巢低反应风险。此外，接受治疗的高龄母亲还面临胎盘异常、功能障碍、早产及新生儿窒息等风险增加。
2 ROS
ROS并非特定物质，而是多种物质的统称，主要由线粒体产生。卵巢组织中的NADPH氧化酶（NOX）家族及类固醇生成细胞色素P450酶也是ROS的重要来源。ROS主要包括超氧阴离子（O2•?）、过氧化氢（H2O2）及羟自由基（•OH）等。其中O2•?对人体有害，可与内皮细胞等产生的一氧化氮（NO）迅速反应生成高细胞毒性的强氧化剂——过氧亚硝酸盐阴离子（ONOO?）。超氧化物歧化酶（SOD）可催化O2•?的歧化反应，从而减轻氧化损伤。
细胞内抗氧化系统可清除自由基并中和氧化剂，主要包括SOD、过氧化氢酶（CAT）及谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等酶类。针对自由基诱导的OS，SOD可快速催化过氧化物生成氧气及H2O2；CAT催化H2O2分解为水及氧气；GPx则利用谷胱甘肽（GSH）作为还原剂，催化H2O2还原为水或相应醇类，从而降低毒性。本节综合现有研究，系统阐述了ROS的概念、基本功能及其在DOR患者中的生理病理变化与作用，旨在帮助读者理解ROS的机制相关性及如何利用ROS治疗DOR。
3 ROS and ovarian physiology and follicular development
3.1 Physiological role of ROS in follicles
传统观点认为ROS主要损伤细胞结构，但越来越多证据表明，生理活性ROS对正常卵泡发育、卵母细胞成熟及排卵至关重要。生理状态下产生的ROS可由机体抗氧化机制维持在低浓度，对细胞发育有益。ROS参与正常卵泡发育、排卵及黄体化过程。排卵由垂体黄体生成素（LH）的排卵前峰触发，LH诱导的排卵相关基因包括前列腺素合成酶2（Ptgs2）、透明质酸合成酶2（Has2）、肿瘤坏死因子刺激基因6（Tnfaip6）及CCAAT/增强子结合蛋白β（Cebpb）等。在缺乏抗氧化剂的情况下，这些基因在LH刺激后应显著上调，但清除生理ROS后其上调明显受抑。H2O2可有效诱导排卵前卵丘扩张，并上调排卵相关基因表达，被认为可模拟LH的诱导排卵行为。研究表明，Cebpb、Has2及Tnfaip6在H2O2诱导下表达水平与LH相当，而孕酮受体（Pgr）及Ptgs2的诱导水平低于LH。
适度水平的ROS因生长因子、缺血及创伤等刺激而增加，可促进血管生成。血管系统在卵巢发育及正常功能中起关键作用，为卵泡生成及卵母细胞成熟提供必需的促性腺激素、生长因子、氧气、脂质及类固醇前体，并清除代谢废物。通过调节血管生成改善卵泡发育，可恢复DOR患者的卵巢储备功能。在内皮细胞及平滑肌细胞中，ROS受血管生成素-1受体、血小板衍生生长因子（PDGF）及血管内皮生长因子（VEGF）等多种血管刺激调控。NOX家族（NOX1、NOX2、NOX4、NOX5）是血管中ROS的主要来源。外源性ROS可增加VEGF或其受体VEGFR2的表达，ROS与VEGF之间存在正反馈机制：VEGF诱导血管生成，而NOX4产生的ROS通过调节缺氧诱导因子1α（HIF1α）诱导VEGF表达并降低线粒体呼吸能力，从而在正常水平下动态调节内皮细胞稳定性，促进血管生成。
ROS主要通过调控不同信号通路协调细胞功能，作为细胞内外信使。ROS介导的PI3K/AKT、FOXO及p53等信号通路将在后续章节详述。
3.2 Pathological role of ROS in follicles
3.2.1 Granulosa cells
颗粒细胞（GCs）作为卵泡微环境的重要组分，因卵母细胞葡萄糖吸收能力差而需摄取葡萄糖。Jiaqi Wu等利用H2O2处理GCs模拟卵巢OS状态，结果显示GCs中甘油-3-磷酸酰基转移酶1样（GPD1L）含量下降，且GPD1L与AMH呈正相关。这证实AMH受GCs影响，ROS通过损伤GCs影响AMH水平，而AMH水平降低会减少卵巢排卵。MYBL2过表达可促进GCs增殖。
3.2.2 Mitochondrial damage
线粒体是人体最丰富的细胞器之一，被称为“能量工厂”，参与呼吸、ATP合成、细胞氧化还原、Ca2+稳态、铁硫簇生物合成、类固醇合成及凋亡诱导等关键过程。线粒体通过线粒体呼吸链消耗氧气产生ROS。随着人类衰老，ATP产生减少，ROS生成增加，抗氧化防御能力下降。线粒体DNA（mtDNA）因缺乏组蛋白保护且与ROS生成部位（线粒体内膜）重叠，易受ROS攻击；同时mtDNA缺乏完善的DNA损伤修复系统，且靠近产生自由基的电子传递链，因此在衰老、慢性炎症及肥胖等状态下ROS增加，mtDNA更易受损。过高的ROS会诱导邻近线粒体系统释放更多ROS，形成正反馈循环；升高的ROS可损伤线粒体，导致细胞器兴奋性电信号，进一步促进ROS传播。线粒体损伤影响细胞氧化还原平衡，升高的ROS水平可触发程序性细胞死亡通路（如凋亡或自噬）。线粒体功能障碍被认为是导致卵母细胞衰老及功能下降的主要机制之一。
3.2.3 Telomere
端粒是染色体末端的DNA-蛋白质结构，由短串联重复DNA及称为shelterin的多组分蛋白复合体构成，对维持基因组稳定性至关重要。端粒随细胞分裂而缩短，被认为与卵巢衰老密切相关，同时也受OS等内源性事件损伤。衰老细胞端粒受损，端粒酶、端粒酶逆转录酶（TERT）及端粒重复结合因子1和2（TRF1、TRF2）的表达降低。
G-四链体（G4）是由富含鸟嘌呤的DNA及RNA序列通过Hoogsteen氢键形成的四链核酸结构，在端粒延长中起关键作用。然而，鸟嘌呤氧化还原活性低，极易被氧化；端粒中高鸟嘌呤含量使其易受ROS诱导的氧化损伤。OS还可能损害端粒保护蛋白，如抑制TRF1及TRF2并导致其解离。TRF1及TRF2的主要功能是维持真核细胞端粒的结构完整性及长度，端粒损伤会导致持续性DNA损伤及衰老。
4 Mechanism by which ROS induces DOR
4.1 Physiological mechanism of ROS-induced DOR
4.1.1 Aging
女性生殖系统是人体最早衰老的部分，女性进入30岁后卵母细胞开始衰退，称为母体衰老。随着年龄增长，卵巢局部微环境改变，卵母细胞数量及质量下降，最终绝经。纤维化是衰老组织的标志性特征，由活化的成纤维细胞及肌成纤维细胞产生过量细胞外基质取代实质组织所致。Zhang J等发现衰老细胞中差异表达基因呈上调趋势，这些基因主要与细胞纤维化相关，进一步通过涉及ROS通路、TGF-β信号通路及HIF-1信号通路的研究证实了衰老卵巢纤维化增加的假说。成纤维细胞是卵巢基质内ROS的主要来源，卵巢衰老过程中衰老成纤维细胞积累导致ROS产生增加。过量的ROS激活促纤维化信号通路（如TGF-β/Smad）并损害局部抗氧化防御系统，形成前馈循环，破坏细胞外基质稳态，促进纤维化，加剧组织功能障碍并加速卵巢储备下降。年龄相关的线粒体损伤也被认为是卵母细胞衰退的主要原因，线粒体功能障碍导致DNA损伤及ROS产生增加。
4.2 Acquired/environmental mechanisms of ROS-induced DOR
4.2.1 Obesity
目前肥胖主要通过体重指数（BMI）诊断，BMI超过30通常定义为肥胖。肥胖患者血清中氧化型低密度脂蛋白（Ox-LDL）、晚期氧化蛋白产物（AOPP）及丙二醛（MDA）水平升高，而保护细胞免受OS损害的SOD、CAT及GSH等酶类水平降低。尽管MDA水平升高证据明确，但部分荟萃分析显示MDA水平与肥胖相关结局无显著关联，全身性NO或GPx水平也无显著差异，表明氧化还原平衡的复杂性。本研究提示在DOR病理中，局部组织OS可能比全身循环水平更具相关性。
肥胖可损害生殖系统发育，主要归因于下丘脑-垂体-卵巢（HPO）轴的功能改变。肥胖女性脂质过度积累及循环瘦素水平升高导致胰岛素水平高于正常体重女性，胰岛素增加促进卵巢雄激素生成，后者在外周快速芳香化为雌激素，引起HPO轴负反馈并抑制促性腺激素产生。肥胖女性瘦素水平超过正常范围，目前广泛认为过量瘦素可损害卵泡发育。炎症标志物及游离脂肪酸（FFA）水平升高与异常卵丘-卵母细胞复合体相关。高浓度促炎因子可损伤卵母细胞，肥胖女性炎症标志物（如TNF-α、IL-6、E-选择素、VCAM-1及ICAM-1）升高。FFA易受OS影响，产生的ROS可破坏线粒体及内质网功能，导致细胞外基质电子积累及泄漏，最终引起卵母细胞等多种细胞的程序性死亡。
肥胖常与胰岛素抵抗（IR）发病机制相关。多数肥胖患者表现高血糖，细胞内高血糖导致ROS过量产生。过量ROS可诱导IR及丝氨酸/苏氨酸磷酸化，胰岛素受体底物（IRS）从酪氨酸磷酸化向丝氨酸/苏氨酸磷酸化的转变是连接OS与胰岛素反应的关键分子开关，进而维持DOR患者代谢功能障碍及炎症的恶性循环。
越来越多的证据表明，肠道 microbiota 是连接氧化应激与DOR临床特征的关键介质。肥胖以肠道 microbiota 失调为特征，增强肠道通透性（即“肠漏”），促进细菌脂多糖（LPS）进入全身循环。LPS与LPS受体结合形成复合物，与巨噬细胞及脂肪组织中的Toll样受体4（TLR4）相互作用，触发广泛的TLR4介导信号通路，诱导炎症。同时IRS-1/PI3K通路受损，导致胰岛素信号传导受损并加剧IR。此外，分布在盲肠及结肠的短链脂肪酸（SCFAs，主要是乙酸、丙酸及丁酸）减少，SCFAs可通过乙酸及丁酸代谢增加人体能量消耗；SCFAs还与GPR41/43受体结合，其中GPR41可能在人体饱腹感感知中发挥作用，而GPR43在介导乙酸诱导的抗炎刺激中至关重要，可上调FOXO1表达并增强卵巢雄激素合成。此外， microbiota 失调引起的胆汁酸代谢及雌激素受体（通过β-葡萄糖醛酸酶）改变，会破坏FXR/TGR5信号及HPO轴，诱导激素失衡，这是DOR的标志。这一复杂相互作用使肠道 microbiota 成为潜在治疗靶点。
肥胖个体可能表现高雄激素血症及IR。雄激素是女性正常生殖系统的重要组成部分，也是雌激素合成的关键前体。现有证据表明高雄激素血症可能促进ROS形成。尽管高雄激素血症是DOR病理中炎症与代谢紊乱相互作用的典型表现，但其究竟是原因还是后果仍存在争议，可能涉及双向关系：雄激素可放大炎症反应，而积累的证据（如炎症信号增强黄体细胞中类固醇生成酶活性）表明炎症可能直接驱动雄激素产生，这一自我维持循环极有可能构成该综合征的病理生理基础。然而，高雄激素血症与多囊卵巢综合征（PCOS）密切相关，而与DOR相关的研究有限。
肥胖被认为影响卵泡细胞，但不能作为女性DOR的唯一诊断标准。必须认识到，尽管上述机制在生物学上合理，但大多数临床证据仍停留在相关性，且来自小样本或横断面研究，亟需大规模随机对照试验验证这些发现并建立因果关系。
4.2.2 Cigarette
香烟烟雾含有尼古丁等成瘾物质，对人类健康危害极大。尽管多数人仅了解吸烟与肺及心血管风险相关，但很少有女性认识到吸烟对生育力的负面影响。临床数据显示，与无被动吸烟暴露的非吸烟者相比，主动吸烟或暴露于二手烟的女性受孕时间延长、受孕率显著降低、不孕风险增加。香烟烟雾含大量有害化学物质及促氧化剂，可消耗抗氧化剂并促进ROS产生。尼古丁通过抑制GCs及雌激素合成诱导卵母细胞凋亡。Chen T等发现电子烟激活Hippo信号通路，触发磷酸化反应。LATS2及YAP作为Hippo信号通路组分，LATS2位于YAP上游，使YAP磷酸化，非磷酸化YAP减少抑制GCs生长及雌激素合成。尼古丁还破坏正常胰岛素信号通路，并与中心性肥胖呈正相关。
4.2.3 Chemotherapy
GCs对化疗药物敏感，化疗药物可诱导DNA双链断裂，DNA损伤触发凋亡。环磷酰胺、顺铂等化疗药物显著下调GCs中细胞增殖及类固醇生成相关基因表达，同时上调促凋亡基因表达，导致卵泡闭锁加速及卵巢储备不可逆损伤。化疗药物还可直接损伤卵母细胞线粒体，诱导线粒体膜电位崩溃及ATP生成减少，破坏减数分裂纺锤体组装，导致卵母细胞质量下降及胚胎非整倍体率升高。此外，化疗诱导的ROS爆发可激活GCs及卵母细胞中p53及FOXO3a等促凋亡通路，进一步放大卵巢损伤。
