中国学者发现不孕症新病因,意义何在?

随着近些年经济条件的改善和国家政策的开放化,生育这一话题再一次成为了公众讨论的焦点。然而生育大潮的开始,自然也有喜有忧,少部分家庭会由于迟迟未能迎来新成员诞生而十分苦恼。尽管针对不育原因的检查、治疗,以及辅助生殖技术(ART)已经得到了广泛开展,但仍无法解决困扰少部分家庭的难题,在这种情况下,不孕不育病因的基础研究便显得十分重要。而就在前不久,复旦大学的生殖科学团队就成功发现了一种女性不孕症的新机制,要想了解这项成果会为不孕症的治疗带来什么样的突破,不妨看看下面的介绍吧。

女性不孕症的成因

基于生育过程由男性和女性共同配合而完成这一点,生育障碍既可以是由女方的原因导致,也可以和男方相关(少数情况下,男方和女方的基础疾病共同导致了生育障碍)。对于女性而言,卵细胞的形成和发育、排卵、精卵结合和胚胎着床(受精卵在子宫内寻找合适环境并开始和母体连接的过程)之中任何一个环节出现异常,都可能导致不孕症的发生:

卵细胞的形成和发育异常:一切胚胎的开始自然就是女性体内的卵细胞,因此倘若卵细胞的形成和发育出现了障碍,自然难以形成可存活的胚胎。在高中生物课上我们已经学过,包括卵细胞在内的生殖细胞,都由女性在出生时即具有的卵原细胞,经过有丝分裂和减数分裂过程发育而来,而有些女性的卵原细胞在分裂过程中即受到阻碍,难以形成卵细胞,精卵结合更无从谈起。此类不孕症的典型代表,便是细胞毒性药物治疗(也就是俗称的“化疗”)导致的不孕,在这些患者体内,卵原细胞的分裂因细胞毒性药物(它们大都可以阻碍细胞分裂过程)而受阻,卵细胞无法形成,自然也就难以受孕。

排卵障碍:作为女性不孕症最常见的病因,排卵障碍是指卵细胞在排出卵巢以等待与精子结合的过程出现的异常。在女性体内,排卵是一个由内分泌器官和众多激素严密调控的过程,因此排卵障碍大都由内分泌系统的异常引起。目前世界卫生组织(WHO)将排卵障碍分为3大类:下丘脑-垂体功能障碍(WHO分类I),卵巢衰竭(WHO分类III)以及其他原因的排卵信号异常(包括常见的多囊卵巢综合征(PCOS)、泌乳素瘤,WHO分类II)。如果将排卵比作一场赛跑,WHO分类I的排卵障碍就可以看做“裁判员(负责发放排卵信号的神经中枢)”没能及时发出“比赛开始”的信号,WHO分类III指那些“运动员”身体素质不过关,最常见的WHO分类II,则是比赛时没能做到“天时地利”。

胚胎形成异常:在某些情况下,卵细胞和精子可能都并无问题,但受精作用却受到女性体内因素的影响而不能完成,或是在完成受精作用后,受精卵难以着床发育。这种情况最常见的类型便是,女性体内产生了特异性针对精子的抗体,导致精子无法与卵细胞结合而不孕。此外,一些自身免疫异常(如抗磷脂抗体综合征)会导致免疫系统不当攻击受精卵及着床后胚胎,此类疾病的患者可能表现为反复的流产。

最新研究发现了什么?

此次复旦大学研究团队的成果,主要和前述的第一种不孕——卵细胞形成发育异常有密切关系。这项研究的结果表明,仅存在于灵长类动物基因组中的TUBB8基因倘若发生突变,将会使女性卵母细胞减数分裂停滞,从而导致女性不孕症。

在了解TUBB8这个基因对卵细胞的影响之前,我们不妨来回顾一下生物课上的知识:无论是有丝分裂还是减数分裂,起到牵引和分裂染色体作用的纺锤体都是必不可少的,而干扰纺锤体的功能势必会引起细胞分裂的停滞(例如用于植物细胞染色体加倍的秋水仙碱,就是通过干扰纺锤体来人为停滞细胞分裂的)。从微观角度来讲,纺锤体由紧密排列的微管构成,而微管的组成单位则是两种(α和β)微管蛋白。一旦微管蛋白的合成、二聚体装配(一个α和一个β微管蛋白聚合为二聚体后,再组装形成微管的步骤)受到干扰,分裂中的细胞就无法形成纺锤体。我们所熟知的抗癌药物紫杉醇,就是通过干扰微管蛋白来使癌细胞的有丝分裂停滞的。

而这一次研究者们所研究的TUBB8基因,就是纺锤体形成的重要调控因素。TUBB8基因位于10号染色体的短臂,它几乎仅在卵母细胞和早期胚胎中表达,而它的生理作用,正是调控微管蛋白二聚体的装配。在这项主要于卵母细胞分裂障碍女性不孕症患者中,相当一部分患者携带有TUBB8基因的突变,而突变基因在实验室环境下能导致微管蛋白二聚体装配异常,在人体内则可导致灾难性的纺锤体形成障碍,直接引起卵母细胞分裂停滞。

这项研究的意义何在?

这项研究的最大意义,就在于发现并充分证明了一种此前没有被认识完全的基因——TUBB8的突变对女性卵细胞形成具有严重影响,从而间接推动了不孕症治疗领域的发展。

不同于拥有成熟治疗手段的排卵障碍和受精作用异常,卵细胞形成异常一直难有有效的治疗方法,绝大多数患者只能借助他人捐赠的卵细胞而受孕,然而,获得捐赠的卵细胞并非易事,且受到诸多伦理和法律上的限制。因此,能够发现卵细胞形成异常的病因,对接下来科学家们研究此类疾病的对策,开发相应的疗法有着极大帮助。

很多普通人可能会对各种看起来“高大上”到难以理解的基础医学研究充满了疑惑,甚至会质疑“研究瓶瓶罐罐里的东西究竟有何作用”,然而,医学的进步并不仅仅是靠临床实践而完成的,没有这些起到“砖瓦”作用的基础研究,也就不会有临床医学成果这块“璞玉”。本次复旦大学王磊团队的这项研究就成功得到了国际基础医学界的肯定,该项研究还发表在顶级医学杂志《新英格兰医学杂志(The New England Journal of Medicine)》上,实属中国科研实力提升的一大体现,值得祝贺。