第三节　卵巢生殖功能

卵巢作为女性的性腺，最重要的功能就是生殖功能，主要通过周期性产生卵子并排卵而实现。

从青春期开始到绝经前，卵巢内多种结构经历着每月1次的周期性变化，卵巢在形态和功能上发生的这种周期性变化称为卵巢周期（ovarian cycle），具体可分为卵泡期、排卵期、黄体期3期（图 1-9）。

一、卵泡发育

胚胎期，卵泡即已自主发育和闭锁；从青春期开始，卵泡周而复始地不断发育、成熟，直至绝经前。

卵泡发育主要包括卵巢周期前卵泡形成与发育和卵巢周期中卵泡发育与成熟。

（一）卵巢周期前卵泡形成与发育

胚胎6~8周时，原始生殖细胞不断有丝分裂，细胞数增多，体积增大，称为卵原细胞（oogonium），约60万个。自胚胎11~12周开始卵原细胞进入第一次减数分裂，并停滞于前期双线期，称为初级卵母细胞（primary oocyte）。胚胎16~20周时生殖细胞数目达到高峰，两侧卵巢共含600万~700万个细胞（卵原细胞占1/3，初级卵母细胞占2/3）。胚胎16周至生后6个月，单层梭形前颗粒细胞围绕着停留于减数分裂双线期的初级卵母细胞形成始基卵泡（primordial follicle），这是女性的基本生殖单位，也是卵细胞储备的唯一形式。胎儿期的卵泡不断闭锁，出生时约剩200万个，儿童期多数卵泡退化，至青春期只剩下约30万个。

卵泡自胚胎形成后即进入自主发育和闭锁的轨道，此过程不依赖于促性腺激素，其机制尚不清楚。

（二）卵巢周期中卵泡发育与成熟

进入青春期后，卵泡由自主发育推进至发育成熟的过程则依赖于促性腺激素的刺激。生育期每月发育一批（3~11个）卵泡，经过募集、选择，其中一般只有一个优势卵泡可达完全成熟，并排出卵子。其余的卵泡发育到一定程度通过细胞凋亡机制而自行退化，称卵泡闭锁。女性一生中一般只有400~500个卵泡发育并成熟，仅占总数的0.1%左右。

卵泡的发育始于始基卵泡到初级卵泡的转化，始基卵泡可以在卵巢内处于休眠状态数十年。始基卵泡发育远在月经周期开始之前，从始基卵泡至形成窦前卵泡需9个月以上的时间（图1-9），从窦前卵泡发育到成熟卵泡经历持续生长期（1~4级卵泡）和指数生长期（5~8级卵泡），共需85天时间（图1-10），实际上跨越了3个月经周期。一般卵泡生长的最后阶段正常约需15天左右，是月经周期的卵泡期。

根据卵泡的形态、大小、生长速率和组织学特征，可将其生长过程分为以下几个阶段（图 1-11）：

1.始基卵泡

由停留于减数分裂双线期的初级卵母细胞被单层梭形前颗粒细胞围绕而形成。

2.窦前卵泡（preantral follicle）

始基卵泡的梭形前颗粒细胞分化为单层立方形细胞之后成为初级卵泡。与此同时，颗粒细胞合成和分泌黏多糖，在卵子周围形成一透明环形区，称透明带（zona pellucida）。颗粒细胞的胞膜突起可穿透透明带与卵子的胞膜形成缝隙连接，这些胞膜的接触为卵子的信息传递和物质运输提供了一条通道。最后初级卵泡颗粒细胞的增殖使细胞的层数增至6~8层（600个细胞以下），卵泡增大，形成次级卵泡（secondary follicle）。颗粒细胞内出现FSH、雌激素和雄激素三种受体，具备了对上述激素的反应性。卵泡基底膜附近的梭形细胞形成两层卵泡膜，即卵泡内膜（theca interna）和卵泡外膜（theca externa）。卵泡内膜细胞出现LH受体，具备了合成甾体激素的能力。

3.窦状卵泡（antral follicle）

在雌激素和FSH的协同作用下，颗粒细胞间积聚的卵泡液增加，最后融合形成卵泡腔，卵泡增大直径达500μm，称为窦状卵泡。窦状卵泡发育的后期，相当于前一卵巢周期的黄体晚期及本周期卵泡早期，血清FSH水平及其生物活性增高，超过一定阈值后，卵巢内有一组窦状卵泡群进入“生长发育轨道”而进一步发育，这种现象称为募集（recruitment）。FSH使这些卵泡群的颗粒细胞继续增殖，颗粒细胞分泌更多的卵泡液，卵泡日益增大。FSH激活了颗粒细胞的细胞色素P450芳香化酶，促进了E2的合成和释放。E2又成为刺激卵泡进一步发育的动力。约在月经周期第7天，在被募集的发育卵泡群中，FSH阈值最低的一个卵泡，优先发育成为优势卵泡（dominant follicle），该卵泡内雄激素含量也较低，卵泡内雄激素与雌激素的比值决定了卵泡的状态优势。卵泡生存和分泌更多的E2，反馈抑制了垂体FSH的分泌，使其他的卵泡逐渐闭锁退化，这个现象称为选择（selection）。血清及卵泡液E2水平与优势卵泡的体积成正比。优势卵泡在双侧卵巢中占主宰地位，决定了该周期中卵泡期的期限。月经周期第11~13天，优势卵泡增大至18mm左右，分泌雌激素量增多，使血清雌激素量达到300pg/ml。不仅如此，在FSH刺激下，颗粒细胞内又出现了LH受体及PRL受体，具备了对LH、PRL的反应性，此时便形成了排卵前卵泡。

4.排卵前卵泡（preovulatory follicle）

月经周期第11~13天，优势卵泡迅速增大，分泌E2量增多，血清E2也升高。在FSH的刺激下，颗粒细胞内又出现了LH受体及PRL受体，此时便为排卵前卵泡，为卵泡发育的最后阶段，称格拉夫卵泡（Graafian follicle）。卵泡液急剧增加，卵泡腔增大，卵泡体积显著增大，直径可达18~23mm，卵泡向卵巢表面突出，其结构从外到内依次为：

（1）卵泡外膜：

为致密的卵巢间质组织，与卵巢间质无明显界限。

（2）卵泡内膜：

由卵巢皮质层间质细胞衍化而来，细胞呈多边形，较颗粒细胞大。此层含丰富血管。

（3）颗粒细胞：

细胞呈立方形，细胞间无血管存在，营养来自外周的卵泡内膜。

（4）卵泡腔：

腔内充满大量清澈的卵泡液和雌激素。

（5）卵丘：

呈丘状突出于卵泡腔，卵细胞深藏其中。

（6）放射冠：

直接围绕卵细胞的一层颗粒细胞，呈放射状排列。

（7）透明带：

在放射冠与卵细胞之间有一层很薄的透明膜，称透明带。

二、排卵

排卵前卵泡更加明显地突出于卵巢表面，卵泡液中的各种水解酶导致卵泡和卵巢膜分解，此时由颗粒细胞分泌的少量孕酮和高水平的雌激素诱发促性腺激素（LH、FSH）大量释放入血液循环，形成峰值，在卵泡液蛋白的水解酶等酶的作用下，24~48小时后卵泡壁的胶原层破裂，卵泡液中的前列腺素、组胺等，引起卵泡周围的肌纤维收缩，使卵母细胞及其周围的卵丘细胞，一起随卵泡液自成熟卵泡壁的破口排入腹腔，卵母细胞及包绕它的卵丘颗粒细胞一起排出的过程称为排卵（ovulation）（图1-12）。

排卵过程包括卵母细胞完成第一次减数分裂和卵泡壁胶原层的分解及小孔形成后卵子的排出活动。排卵前，由于成熟卵泡分泌的雌二醇在循环中达到对下丘脑起正反馈调节作用的峰值（E2≥200pg/ml），促使下丘脑GnRH的大量释放，继而引起垂体释放促性腺激素，出现LH/FSH峰。LH峰是即将排卵的可靠指标，出现于卵泡破裂前36小时。LH峰使初级卵母细胞完成第一次减数分裂，排出第一极体，成熟为次级卵母细胞。在LH峰作用下排卵前卵泡黄素化，产生少量孕酮。LH/FSH排卵峰与孕酮协同作用，激活卵泡液内蛋白溶酶活性，使卵泡壁隆起尖端部分的胶原消化形成小孔，称排卵孔（stigma）。排卵前卵泡液中前列腺素显著增加，排卵时达高峰。前列腺素可促进卵泡壁释放蛋白溶酶，有助于排卵。排卵时随卵细胞同时排出的还有透明带、放射冠及小部分卵丘内的颗粒细胞。排卵多发生在下次月经来潮前14日左右，卵子可由两侧卵巢轮流排出，也可由一侧卵巢连续排出。卵子排出后，经输卵管伞部捡拾、输卵管壁蠕动以及输卵管黏膜纤毛活动等协同作用通过输卵管，并被运送到子宫腔。

引起排卵的机制目前尚不非常明确，可能与以下因素有关：

（一）纤溶酶激活

LH/FSH峰能刺激成熟卵泡壁的颗粒细胞生成一种丝氨酸蛋白水解酶激活因子，即纤溶酶原激活物（plasminogen activator，PA），在PA作用下，卵巢组织及卵泡液的纤溶酶原转变为纤溶酶（plasmin），进而激活卵泡结缔组织的胶原酶，使卵泡壁基底膜与基质的胶原酶裂解形成薄弱区，破坏卵泡壁的结构，易于形成破口。

（二）前列腺素及组胺的作用

LH峰促使颗粒细胞生成的前列腺素（尤其是前列环素PGI2）增多，卵巢门及卵巢血管周围的肥大细胞生成更多的组胺，LH峰值的出现可以诱导肥大细胞脱颗粒。两者使卵泡壁血管扩张，毛细血管通透性增高，引起急性炎性反应，在排卵前卵泡的破口尖处聚集，使卵泡壁破口形成。

（三）平滑肌纤维收缩

卵巢皮质区基质内及卵泡外膜层的平滑肌纤维在前列腺素、正肾上腺素能、胆碱能神经的刺激下收缩，促使卵泡破裂及卵丘的排出。

三、黄体形成与退化

排卵后卵泡液流出，卵泡腔内压下降，卵泡壁塌陷，形成许多皱襞，细胞结构重新排列，卵泡壁的卵泡颗粒细胞和卵泡内膜细胞向内侵入，周围由结缔组织的卵泡外膜包围。间质中毛细血管破裂，血液流入腔内凝成血块而形成血体，卵泡壁破口封闭修复后血被吸收，共同形成黄体（corpus luteum）。卵泡颗粒细胞和卵泡内膜细胞在LH排卵峰的作用下进一步黄素化，分别形成颗粒细胞黄体细胞（大黄体细胞）及卵泡膜黄体细胞（小黄体细胞）。两种黄体细胞内都含有胡萝卜素，该色素含量多寡决定黄体颜色的深浅。黄体细胞的直径由原来的12~14μm增大到35~50μm。同时在血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）作用下颗粒细胞血管化，基底膜外的毛细血管、成纤维细胞、淋巴管迅速增生，并伸入黄体，在黄体细胞间形成不完全的间隔。排卵后7~8日（相当于月经周期第22日左右）黄体体积和功能达到高峰，直径1~2cm，外观黄色，成为成熟黄体，突起于卵巢的表面，孕激素的分泌也达顶峰。正常黄体功能的建立需要理想的排卵前卵泡发育，特别是FSH刺激，以及一定水平的持续性LH维持。此外，两种黄体细胞对LH的反应性、毛细血管增殖状况也能影响黄体功能。

黄体的功能主要是利用来自血液循环的低密度脂蛋白胆固醇，生成和分泌P及E2，使已有雌激素准备的增殖期子宫内膜转变为分泌期，为接受孕卵着床及维持早期胚胎发育做准备。颗粒黄体细胞（大黄体细胞）分泌P较多，具有PGF2α受体及芳香化酶活性，还能分泌松弛素、催产素及E2；卵泡膜黄体细胞（小黄体细胞）对LH的敏感性高，能分泌雄激素。

若排出的卵子受精，则黄体在胚胎滋养细胞分泌的HCG作用下增大，转变为妊娠黄体，至妊娠3个月末才退化。此后胎盘形成并分泌甾体激素维持妊娠。

若排出的卵子未受精，垂体的促性腺激素进一步下降，黄体在排卵后9~10日开始退化，细胞呈脂肪变性，黄体消退，卵巢中又有新的卵泡发育，开始新的周期。一般黄体的寿命是14天±2天。黄体退化时黄体细胞逐渐萎缩变小，前一周期的黄体经过8~10周后，周围的结缔组织及成纤维细胞侵入黄体，黄体细胞逐渐被吸收，组织纤维化，外观色白，称白体（corpus albicans）。黄体衰退后激素分泌功能减退，有关人类黄体退化的机制尚未完全明确，可能与其分泌的雌激素溶黄体作用有关，其作用由卵巢局部前列腺素和内皮素-I介导，并最终导致黄体细胞凋亡。

四、促性腺激素与卵巢生殖功能

（一）促卵泡激素

在次级窦前卵泡发育到窦状卵泡的过程中，FSH是必需的。FSH还是窦状卵泡的存活因子，在缺乏局部因子增强卵泡对FSH的敏感性或放大FSH的效应时，FSH的撤出会触发程序化的细胞死亡。在孕酮、雌二醇、抑制素A水平低落的黄体晚期，FSH水平的增加使新的月经周期开始，启动卵泡成熟过程。窦前卵泡需要一个FSH阈值浓度以维持生长，而在黄体晚期FSH浓度可达到这一阈值水平。值得注意的是，该阈值可能与增加10%~30%的FSH值有交叉，提示颗粒细胞对FSH有高度敏感性。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。尽管在这些情况下雌二醇合成严重受损，但是抑制素合成可被诱导，这反映了颗粒细胞对FSH的正常反应。

FSH促进颗粒细胞分裂，但可能是通过间接机制来实现的。体细胞或卵母细胞产生的生长因子介导这种作用。FSH的主要作用是诱导颗粒细胞内的芳香化酶产生。因此，即使提供了可芳香化的雄激素前体，未接触FSH的颗粒细胞也很少或者不产生雌激素。FSH还可诱导细胞色素P450还原酶的表达，后者转运电荷给芳香化酶——1型17β-羟甾脱氢酶，这个雌激素的17β-羟甾脱氢酶可将雌酮还原成雌二醇。

由于发现了人FSH-β亚基和FSH受体基因的突变，人类己借助这些基因靶向缺失的小鼠，证明了FSH在卵泡发育中的重要性。FSH受体纯合突变女性具有促性腺激素分泌过多、性腺功能不足的特征，伴第二性征发育的缺如或低下，以及高FSH和LH水平。具有这些突变的人类卵巢表型，与敲除FSH受体和FSH-β亚基小鼠的卵巢表型明显一致。若缺乏功能性FSH-β亚基或FSH受体，卵巢小，卵泡发育一般不会超过窦前阶段。通过基因敲除小鼠模型可以反映人类FSH受体突变的基因型-表型的关系，这些模型中，FSH受体的单倍剂量不足加速了卵母细胞的丢失，导致生育力过早衰退。

（二）黄体生成素

在卵巢周期的卵泡阶段，LH刺激膜细胞合成甾体激素，为颗粒细胞芳香化提供雄激素底物。LH并非卵泡生长所必需的，因为当LH缺乏或被药物方法（例如GnRH激动剂或拮抗剂）明显抑制时，外源性纯化FSH可以启动卵泡生长至排卵前阶段。

在正常月经周期中，FSH诱导LH受体在排卵前颗粒细胞上出现，使LH能在卵泡成熟的终末阶段代替FSH的功能。这些受体也使颗粒细胞能对LH峰起反应，激发减数分裂重新开始、排卵以及随后颗粒细胞和膜细胞的黄体化。只有当LH达到阈浓度才会触发后面的事件，在此之前则不会发生。值得注意的是，颗粒细胞对FSH的反应表现为腺苷酸环化酶的活化，但是不能诱发排卵和黄体化程序中的基因或事件。卵泡成熟过程中，需要某种水平的LH刺激膜细胞产生雄激素及其与FSH的协同作用，高水平LH可能促进过早黄体化，以及可能使未达Graafian阶段的卵泡闭锁，基于这些现象产生了卵泡成熟需要“LH窗”的观点。该观点在诱导排卵方面具有药理学和临床意义。能够刺激优势卵泡成熟的LH水平使较小卵泡的生长延缓，并抑制芳香化酶活性。这种作用产生了一个理论的可能性：即使用LH或HCG促进卵泡在终末阶段成熟，使多卵泡发育减少到最低程度。此外，排卵后LH对于黄体功能的维持是必需的。

LH受体基因敲除小鼠发育卵泡周围的膜细胞层相对正常，然而，其卵泡发育在窦状卵泡早期停滞，没有排卵或黄体化的征象。该表型与在LH受体基因纯合失活突变妇女中所见相似。受影响妇女的临床表型有：第一和第二性征正常，闭经，循环中FSH、LH水平升高。卵巢中从始基到窦状发育阶段的卵泡均有发育良好的膜层细胞，但是没有排卵前卵泡或黄体。该表型支持以下观点，即LH对于卵泡正常产生雌激素、排卵和黄体化是必需的，但是并非形成膜层所必需的。

（三）催乳素

催乳素是啮齿类动物的一种重要催乳激素。尽管催乳素受体在人类卵巢内存在，但当在生理浓度范围内时，这种激素对灵长类动物卵巢功能的作用很小。体外试验表明，高浓度的催乳素能抑制人黄素化颗粒细胞产生孕激素；与催乳素水平过高导致的生育障碍相比，这是催乳素的一个次要作用。