(新版)代謝組學(xué)在卵巢衰老機制研究中的進展

生殖和內(nèi)分泌雙重功能，卵巢的生殖功能是生育力的核心環(huán)節(jié)，從35歲開始卵巢的生殖功能呈現(xiàn)加劇減低趨勢[1],生育力的下降是生殖衰老的第一個標志，先于激素水平和月經(jīng)周期的變化[2]。卵巢衰內(nèi)卵母細胞的數(shù)量減少和(或)質(zhì)量下降，伴抗苗勒管激素(anti-MüDOR分為與年齡相關(guān)的生理性DOR和與年齡不相符的病理性DOR。卵巢衰老進程提前或加速，將出現(xiàn)與年齡不相符的DOR,甚至發(fā)生早卵巢功能不全(prematureovarianinsufficiency,POI)或卵巢早衰[2],卵巢是人體內(nèi)所有器官中第一個進入衰老且喪失功能的器官[5,6]。而現(xiàn)代社會的內(nèi)外多種因素(不良飲食結(jié)構(gòu)、環(huán)境污染、代謝組學(xué)(metabolomics)是通過對生物體中內(nèi)源性代謝產(chǎn)物進行定性和定量分析，尋找生理和病理的關(guān)鍵差異代謝物及相關(guān)關(guān)系的一門學(xué)科。表型的變化[8]。由于衰老發(fā)生的復(fù)雜性，目前對于衰老的機制尚化和代謝調(diào)控機制，為揭示卵巢衰老的機制一、代謝組學(xué)概述代謝組學(xué)是研究生物體內(nèi)所有代謝物的科學(xué)[9],可以反映生物體在特定生理和病理狀態(tài)下的內(nèi)源性代謝物的變化生命活動過程中通過各種生化反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)[10],其水平可被視代謝組學(xué)是首選的探索受動態(tài)環(huán)境變化影響的疾病的代謝表型和表型紊亂的工具[11,12],是系統(tǒng)生物學(xué)的一個重要分支。生物體尤其是細胞的生命活動大多發(fā)生于代謝層面，代謝代謝組學(xué)研究主要依賴于核磁共振(nuclearmagneticresonance,GC-MS)及液相色譜-質(zhì)譜(liquidchromatography-mass極性較小、容易揮發(fā)的物質(zhì)，而LC-MS偏向于檢測極性較大的物質(zhì)。此至絕經(jīng))[14]。卵巢衰老是一個受多因素影響的復(fù)雜生物學(xué)過程，代謝組學(xué)可為改進診斷和治療監(jiān)測提供平臺[10],為評估卵巢衰老提供新的線索，為篩選出更直觀地預(yù)測卵巢衰老的評價指標提供新信息，于卵泡數(shù)量的指標[15],無法有效預(yù)測卵母細胞質(zhì)量[16]。選出有效的生物標志物預(yù)測卵母細胞質(zhì)量[17,18]。已有的卵泡液代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，代謝標志物主要在葡萄糖、段，并面臨樣本量不足、代表性差、卵泡液和結(jié)果分析的復(fù)雜性等許多挑戰(zhàn)，但這些研代謝組學(xué)可以為預(yù)測卵巢衰老提供有價值的信息康婦女進行深入分析后發(fā)現(xiàn)，與絕經(jīng)前健康婦女酸(谷氨酰胺、酪氨酸和異亮氨酸)、鞘磷脂的濃度及三酰甘油與磷酸甘謝指紋圖譜是代謝組學(xué)用于疾病診斷的核心方法之一[20]。近年來，我國學(xué)者使用粒子輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(particle-assistedlaser構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并應(yīng)用嶺回歸(ridgeregression)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neuralnetwork)、支持向量機(supportvectormaforest)4種算法構(gòu)建機器學(xué)習(xí)模型，可以準確預(yù)測女性的卵巢儲備情況和生育力[21]。這種方法為女性的醫(yī)療保健提供了可選的平臺，不通過深入挖掘代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，可以更全面地理解止，標志著女性生育功能的結(jié)束，本質(zhì)是卵巢功能衰竭[22]。對于重要依據(jù)。目前，預(yù)測絕經(jīng)狀態(tài)的研究主要預(yù)測絕經(jīng)狀態(tài)。該研究對129例婦女的血漿樣本和尿液樣本進行了多平臺確率高達88%,基于尿液代謝組學(xué)數(shù)據(jù)的預(yù)測準確率也達85%,而結(jié)合血漿和尿液樣本的數(shù)據(jù)聯(lián)合預(yù)測的準確率提高到90%。Auro等[采用NMR技術(shù)檢測了14737例健康婦女的血清樣本，發(fā)現(xiàn)血清代謝譜在45~50歲發(fā)生重大變化，明顯與絕經(jīng)過渡期重疊。在對10083例健血清膽固醇以及與動脈粥樣硬化發(fā)生相關(guān)的脂蛋白有關(guān)；在3204例年齡在40~55歲之間的健康婦女中，絕經(jīng)狀態(tài)還與甘氨酸、總脂肪酸、單不飽和脂肪酸以及omega-7和omega-9多不飽和脂肪酸 (polyunsaturatedfattyacids,PUFA)有關(guān)；此外，游離膽固醇、酯化膽固醇及載脂蛋白B/載脂蛋白A-1比值也與40~55歲婦女的絕經(jīng)狀態(tài)高效LC-MS技術(shù)對115例年齡在39~66歲之間的健康婦女進行了非靶 (lysophosphatidylethanolamines)、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸及酰基肉堿水平均升高。一項基于英國人群的橫斷態(tài)代謝特征的描述，該研究通過高通量定量NMR代謝組學(xué)技術(shù)檢測了3312例中年健康婦女的血清代謝譜，結(jié)果顯示，絕經(jīng)會引起多種獨立于年絕經(jīng)后，總脂肪酸、omega-6PUFA和亞油酸亞酸相對于總脂肪酸的比例下降，谷氨酰胺、電泳飛行時間質(zhì)譜(capillaryelectrophoresistime-of-flightmassspectrometry)技術(shù)對23例已絕經(jīng)及16例未絕經(jīng)的卵巢惡性腫瘤或子者相比，絕經(jīng)后患者內(nèi)臟脂肪中的脂肪酸代謝物(如庚酸酯、辛酸鹽和壬酸鹽)水平明顯升高。化應(yīng)激促進動脈粥樣硬化而增加心血管疾病的風(fēng)險[27,28,29]。變化外，絕經(jīng)狀態(tài)與其他多種脂質(zhì)(尤其是脂肪酸和磷脂)及氨基酸的代2.代謝組學(xué)在DOR機制中的研究進展：DOR是指卵巢內(nèi)卵母細胞的數(shù)量減少和(或)質(zhì)量下降，伴AMH水平降低、竇卵泡數(shù)減少、FSH水平升高。這一概念的提出主要為關(guān)注生育力下降[3]。代謝組學(xué)在DORZhang等[30]的研究通過比較接受體外受精的不同年齡段婦女卵的含量下降。DOR生物標志物研究發(fā)現(xiàn)，10個與卵巢儲備功能相關(guān)的差異代謝物中，磷脂酰膽堿PC[16:0/18:2(9Z,12Z)]在DOR組中的水平明顯降低；通過京都基因和基因組百科全書(KyotoEncyclopediaofGenesand結(jié)果顯示，DOR組的差異代謝物主要集中在膽堿代謝通路[31]。LPC是一類由磷脂酶A2裂解磷脂酰膽堿而衍生的脂類生物分子[32];的濃度顯著高于未成熟者[33]。卵泡發(fā)育異常與卵巢衰老密切相關(guān)，中的多不飽和支鏈磷脂醇膽堿的比例較低[34]。與正常組相比，謝物主要集中在花生四烯酸代謝途徑中[35]。此外，DOR患者的卵泡液中F2-異前列烷的濃度也顯著降低[36]。花生四烯酸是一種omega-6PUFA,是生物細胞膜的重要組成部分[37]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，PUFA尤其是花生四烯酸是影響卵母細胞減數(shù)分裂的關(guān)鍵因素[38]。在血清樣本研究中也發(fā)現(xiàn)，AMH水平與中高密度脂蛋白(mediumhigh-densitylipoprotein)和小高密度脂蛋白(smallhigh-densitylipoprotein)組分的濃度以及omega-6PUFA和PUFA的濃度呈正相關(guān)[39]。上述研究表明，花生四烯酸及其代謝物可能鍵作用[41]。此外，還有研究表明，DOR患者的卵泡細胞中膽固醇代謝受到抑制[42]。可能導(dǎo)致異常的DNA甲基化模式，而影響其功能，進而導(dǎo)致DOR[44]。齡(<45歲)達到絕經(jīng)期[16],在上述研究結(jié)果中，絕經(jīng)狀態(tài)的相3.代謝組學(xué)在POI、POF機制中的研究進展：POI指女性在40歲以前酰類是最相關(guān)的脂質(zhì)代謝途徑[47]。此外，Chen等[48]的胞出現(xiàn)明顯的凋亡[49],這表明，卵泡脂肪酸失調(diào)可能是導(dǎo)致POI盡管代謝組學(xué)為POI和POF的研究提供了新的研究視角和方法，但目前的研究尚未能完全揭示代謝物和代謝途徑與POI、P干預(yù)可通過多種手段實現(xiàn)，如飲食調(diào)整、運動干來影響女性的生殖壽命[51]。一項基于日本婦女的橫斷面研究通過問卷的形式收集并分析了3704例婦女飲食因素與自然絕經(jīng)的關(guān)系，結(jié)果晚絕經(jīng)有關(guān)[52]。而另一項同為日本人群的隊列研究通過更為詳細的問卷調(diào)查收集、分析3115例婦女的相關(guān)數(shù)據(jù)后則提出，PUFA的高攝肪酸攝入量、膳食纖維、大豆異黃酮和乙醇未見明顯關(guān)聯(lián)[53]。歐洲癌癥和營養(yǎng)學(xué)前瞻性調(diào)查(EuropeanProspectiveInvestigationiCancerandNutrition,EPIC)海德堡隊列研究[54]則認為，高關(guān)。一項前瞻性研究對參加德黑蘭脂質(zhì)和葡萄糖研究的227例20~50歲婦女進行了平均16年的隨訪以分析飲食因素與AMH快速下降風(fēng)險之間合物、蛋白質(zhì)和鈣可以顯著降低AMH快速下降的概率[55]。一項納入了年齡28~34歲之間的15例肥胖和12例正常體重婦女的前瞻性研二十二碳六烯酸(docosahexaenoicacid,DH烯酸]1個月后FSH水平下降17%[56],這提示，飲食中補充可以調(diào)節(jié)生殖功能[57],增加[58,59]。動物實驗進一步表明，長期攝入富含omega-3PUFAFADS2敲除雌鼠的卵泡發(fā)育停滯和卵泡閉鎖，引發(fā)不孕[61]。這等[63]在飲水中添加亞精胺喂養(yǎng)小鼠3個月，亞精胺處理小鼠卵巢的閉鎖卵泡數(shù)量明顯低于對照組，進一步改善衰老卵母細胞的成熟和胚胎發(fā)育[64]。謝干預(yù)策略構(gòu)建代謝干預(yù)治療體系[65],通過干擾癌細胞的代謝途