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【綜述】營養(yǎng)對女性生育能力的影響作用研究進(jìn)展

游海 2022-6-1 21:14 試管之家 查看: 479 評論: 0

摘要:   作者:  范慧瑩1馬艷2姚桂東1  作者單位:  1鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心,鄭州450052;2鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院營養(yǎng)科,鄭州450052  通信作者:  姚桂東,Email:ygdzzu 163.com,電話:+86-1350 ...
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  作者:

  范慧瑩1馬艷2姚桂東1

  作者單位:

  1鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心,鄭州450052;2鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院營養(yǎng)科,鄭州450052

  通信作者:

  姚桂東,Email:ygdzzu 163.com,電話:+86-13503853693

  本文刊登于《中華生殖與避孕雜志》

  2022,42(4):402-406.

  摘要

  隨著全球范圍內(nèi)不孕不育發(fā)病率的提高,營養(yǎng)對生殖健康的影響越來越受到人們的重視。許多研究結(jié)果表明營養(yǎng)狀況及日常營養(yǎng)物質(zhì)的攝入對女性生育能力有著非常重要的影響。營養(yǎng)不良或營養(yǎng)過剩,尤其是微量元素、維生素和三大類營養(yǎng)物質(zhì)(包括糖類、脂類和蛋白質(zhì))在體內(nèi)的均衡狀況與女性生育功能密切相關(guān),并影響著女性*巢儲備、*子發(fā)育、受精、胚胎發(fā)育、胚胎種植等整個生育過程。本文就營養(yǎng)狀況與主要營養(yǎng)物質(zhì)對女性生殖生育功能的影響及其作用進(jìn)行綜述。

  【關(guān)鍵詞】女性生育;*巢儲備;胚胎發(fā)育;營養(yǎng)物質(zhì);營養(yǎng)狀況

  基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(U1904138)

  DOI:10.3760/cma.j.cn101441-20200814-00443

  據(jù)統(tǒng)計,我國不孕癥發(fā)病率占育齡人口的10%~15%,并呈逐年上升趨勢[1]。近年來,學(xué)者普遍認(rèn)為生活方式和飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化可能是造成女性不孕比率上升的一個重要原因。多種營養(yǎng)物質(zhì)包括微量元素、維生素及人體所需基本營養(yǎng)物質(zhì)等在女性體內(nèi)的均衡狀況對女性整個生殖系統(tǒng)及其發(fā)育過程都會產(chǎn)生影響,且無論是原發(fā)性不孕還是繼發(fā)性不孕都有可能與女性營養(yǎng)狀況密切相關(guān)。

  一.營養(yǎng)狀況對女性生殖系統(tǒng)的影響

  1.營養(yǎng)過剩:營養(yǎng)過剩主要是指各種原因引起肥胖,包括高脂飲食(high fat dietary,HFD)、多囊*巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)及其他原因所致的肥胖。

  (1)營養(yǎng)過剩對*巢功能和*泡發(fā)育的影響:*巢體積大小、黃體期竇*泡計數(shù)和抗苗勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)水平可以作為*巢儲備的指標(biāo)。有研究表明,肥胖影響PCOS女性*巢儲備,肥胖PCOS患者的AMH水平較低,且體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)與AMH水平和*巢體積大小呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[2-3]。AMH是由小黃體期*泡產(chǎn)生并反映*巢儲備功能,肥胖不孕女性患者體內(nèi)AMH水平低,而AMH水平降低影響了*母細(xì)胞的獲取數(shù)量[4]。這些研究表明肥胖影響女性的*巢儲備指標(biāo),尤其是AMH水平,從而進(jìn)一步影響女性的生殖系統(tǒng)和生育功能。因此,有學(xué)者嘗試探討減肥手術(shù)是否改善肥胖患者的不孕治療結(jié)局。有研究認(rèn)為減肥手術(shù)會使肥胖PCOS患者體內(nèi)AMH水平恢復(fù)正常[5];但也有研究表明,肥胖女性減肥手術(shù)術(shù)后1年AMH水平急劇下降,表明短期內(nèi)減肥手術(shù)可能不利于*巢儲備功能的恢復(fù)。所以減肥手術(shù)對于治療肥胖患者的不孕是否有效仍需進(jìn)一步的研究數(shù)據(jù)支持[6]。此外,也有研究表明,伴有胰島素抵抗和高胰島素血癥的腹部肥胖育齡女性*巢儲備下降,生殖系統(tǒng)衰老加速[7]。

  有研究認(rèn)為,HFD誘導(dǎo)的肥胖小鼠可能會通過激活mTOR信號通路和抑制SIRT1信號通路加速*巢*泡發(fā)育和衰竭速度,最終導(dǎo)致*巢早衰的發(fā)生[8]。肥胖會造成女性內(nèi)分泌*謝紊亂,損害*巢功能,影響*泡發(fā)育和*母細(xì)胞質(zhì)量,最終導(dǎo)致生育功能受損[9]。研究表明,HFD會導(dǎo)致小鼠發(fā)情周期紊亂,影響生殖激素分泌,最終使原始*泡數(shù)目減少[10]。進(jìn)一步研究顯示,在HFD處理后的小鼠*巢組織中有25個基因表達(dá)水平下降,其中有的基因與*巢功能相關(guān),比如排*(Edn2,Tnfaip6,Errfi1,Prkg2和Nfil3)、黃體化(Edn2)和黃體溶解(Nr4a1)[10]。也有研究表明,HFD處理會導(dǎo)致小鼠促炎癥細(xì)胞因子升高,*巢巨噬細(xì)胞浸潤增加,最終導(dǎo)致原始*泡數(shù)量顯著減少[11]。

  此外,肥胖患者體內(nèi)大量脂肪組織產(chǎn)生的瘦素、游離脂肪酸和各種細(xì)胞因子會影響*巢和子宮內(nèi)膜功能,導(dǎo)致*母細(xì)胞成熟和子宮內(nèi)膜容受性受到影響。因肥胖導(dǎo)致生育能力低下患者,減肥對于大部分人來說在一定程度上有助于生育能力的恢復(fù)[12]。

 ?。?)營養(yǎng)過剩對胚胎發(fā)育及出生子*的影響:有研究對HFD處理后小鼠早期胚胎和胎鼠表型進(jìn)行分析,顯示HFD處理后的肥胖雌性小鼠的*母細(xì)胞減數(shù)分裂非整倍性增加,這是導(dǎo)致早期胚胎流失的一個重要原因;胚胎移植實驗研究顯示胎鼠出現(xiàn)發(fā)育遲緩和腦發(fā)育異常比例增加[13]。

  母體HFD會影響子**謝和生殖。研究報道證明肥胖母親所生兒童患肥胖癥和*謝疾病的風(fēng)險增加,且易患精神和認(rèn)知障礙,可能與脂肪因子和*謝激素通過調(diào)節(jié)胎盤營養(yǎng)的運輸直接影響胎盤功能有關(guān)[14]。此外,肥胖的孕婦患高血壓和先兆子癇的風(fēng)險較非肥胖孕婦大,而肥胖孕婦高血壓和先兆子癇會使胎盤血管和血流量減少,限制胎盤把營養(yǎng)輸送給胎兒從而影響胚胎或是胎兒的發(fā)育[15]。有研究顯示對雌性小鼠進(jìn)行HFD處理后會損害成年女性后**泡的生長發(fā)育和*巢的健康,而通過曲克蘆丁治療可以改善母體HFD對女性后**巢發(fā)育的不利影響[14]。肥胖雌性大鼠的雄性后*精子質(zhì)量和生育能力下降,可能與母親的HFD增加雄性后*精子DNA碎片和染色體異常有關(guān)[16]。

  2.營養(yǎng)不良:食物攝入過少或攝入不均衡導(dǎo)致的營養(yǎng)不良會影響促性腺激素釋放和性腺功能發(fā)揮,甚至可能會導(dǎo)致青春期延遲[17]。

 ?。?)營養(yǎng)不良對*巢功能和*泡發(fā)育的影響:有文獻(xiàn)報道營養(yǎng)不良會導(dǎo)致包括*巢在內(nèi)的多器官系統(tǒng)受損[18]。在黃體期*泡發(fā)育過程中的營養(yǎng)不良會影響*泡募集和*母細(xì)胞質(zhì)量[19]。

  (2)營養(yǎng)不良對胚胎及子*發(fā)育的影響:早期胚胎外系在蛋白限制條件下會通過各種適應(yīng)性共同促進(jìn)整個妊娠期母體的營養(yǎng)傳遞。促進(jìn)后*生長和保護后*的適應(yīng)性作為一種*償反應(yīng),可能涉及到一些表觀遺傳的改變。因此,即使恢復(fù)到正常蛋白飲食水平,大多數(shù)適應(yīng)性也會繼續(xù)維持,且在胚胎移植前這些適應(yīng)性機制被激活可能會影響個體生長和對一些疾病的易感性增加[20]。有研究表明,母體的營養(yǎng)不良會導(dǎo)致胎兒生長受限和低出生體質(zhì)量[18]。

  妊娠期孕婦營養(yǎng)不良會影響雄性子*肺血管內(nèi)皮細(xì)胞功能調(diào)節(jié)基因的表達(dá)促進(jìn)肺血管重構(gòu)[21]。還有研究表明,孕產(chǎn)婦的營養(yǎng)不良會影響后*肺部發(fā)育,導(dǎo)致子*出現(xiàn)呼吸健康問題[22]。妊娠期營養(yǎng)不良也會誘發(fā)子*發(fā)生葡萄糖耐量受損(impaired glucose tolerance,IGT),隨著IGT的發(fā)展和胰島素分泌的受損,妊娠中晚期至營養(yǎng)不良的妊娠大鼠在其后*外周白細(xì)胞中可誘導(dǎo)炎癥相關(guān)基因的表達(dá)[23]。妊娠早期的營養(yǎng)失衡也會對后*的免疫功能產(chǎn)生影響[24]。此外,妊娠早期的營養(yǎng)不良會導(dǎo)致大鼠后**巢內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,引起凋亡和血管生成減少,最終可能會使*巢儲備減少甚至是發(fā)生*巢早衰[18]。

  也有研究證明,營養(yǎng)不良或過度喂養(yǎng)導(dǎo)致的雌性小鼠體質(zhì)量和脂肪含量異常,都可顯著降低胚胎質(zhì)量和發(fā)育潛能[25],表明無論是對于營養(yǎng)過剩還是營養(yǎng)不良來說,可能最終都會對胚胎發(fā)育產(chǎn)生不良影響。妊娠期間孕婦營養(yǎng)狀況,無論是營養(yǎng)過剩還是營養(yǎng)不良都已經(jīng)成為一些非傳染性疾病的重要風(fēng)險因素,如肥胖、糖尿病、高血壓、心血管疾病、非酒精性脂肪肝和神經(jīng)認(rèn)知障礙等[26]。

  二.維生素在維持女性生殖系統(tǒng)中的重要作用

  維生素是人和動物生長必需的微量營養(yǎng)成分,一般機體無法自己產(chǎn)生,需要通過外來飲食獲得,同時維生素對維持女性生殖功能的各方面都發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,尤其是維生素A、維生素B12以及維生素D。

  1.維生素對*巢功能和*泡發(fā)育的影響:維甲酸是維生素A的衍生物,是哺乳動物產(chǎn)生*母細(xì)胞的關(guān)鍵物質(zhì),RA在體內(nèi)的*謝影響著雌性生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂[27]。異維A酸(又名異維甲酸、13-順式維A酸)是維生素A的衍生物,為全反式維甲酸的異構(gòu)體。動物實驗證實異維A酸對大鼠*巢具有毒性作用,高水平的異維A酸處理會導(dǎo)致大鼠*巢儲備減少[28]。有研究表明因著裝因素導(dǎo)致的伊朗女性維生素D缺乏癥與*巢儲備減少有關(guān)[29]。

  但也有研究表明在大量不育婦女當(dāng)中,維生素D水平與*巢儲備量無關(guān)[30]。造成這種不同的結(jié)論可能與種族差異和生活習(xí)慣不同有關(guān),因此需要進(jìn)一步通過實驗研究來證實維生素D對*巢儲備的影響作用。動物實驗研究表明暴露于母體維生素D缺乏的雌性小鼠后*表現(xiàn)出排*減少和動情期延長,以及發(fā)情前夜釋放的黃體生成素(luteinizing hormone,LH)較少的現(xiàn)象[31]。

  2.維生素對胚胎發(fā)育及胚胎移植結(jié)局的影響:研究表明,類維生素A(視黃醇及其衍生物)是維持生殖、促進(jìn)胚胎發(fā)育以及細(xì)胞增殖分化所必需[32]。維生素D不足會影響身體對鈣的吸收,而鈣信號在從受精開始到早期胚胎發(fā)育的整個過程中都具有不可或缺的作用[33]。Boxmeer等[34]報道女性不孕患者血清和*泡液中維生素B12濃度與胚胎質(zhì)量具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。

  一項前瞻性隊列研究結(jié)果認(rèn)為維生素B12濃度與體外受精-胚胎移植(in vitro fertilization-embryo transfer,IVF-ET)臨床結(jié)局不具有相關(guān)性,但血液中高濃度的維生素B12卻顯著提高了雙胎比率[35]。Gaskins等[36]通過在輔助生殖技術(shù)治療前給予患者服用維生素B12,結(jié)果顯著提高了活產(chǎn)率。這些研究結(jié)果表明,維生素B12有利于移植后胚胎在宮腔內(nèi)的進(jìn)一步存活和生長發(fā)育。

  三.微量元素在維持女性生殖系統(tǒng)中的重要作用

  微量元素等是體內(nèi)許多酶類、激素、維生素的組成成分或活性因子。微量元素是人體所必需的營養(yǎng)成分,主要從食物中吸收。微量元素對于維持人體正常生理過程具有非常重要的作用,而微量元素缺乏會影響哺乳動物生殖功能,導(dǎo)致不孕不育。

  1.微量元素對*巢功能和*泡發(fā)育的影響:有研究表明硒和硒蛋白在*巢功能的正常發(fā)揮過程中具有重要作用[37]。臨床上聯(lián)合應(yīng)用排*湯和鋅硒寶可以顯著提高無排*性不孕患者的*泡成熟和妊娠[38]。有報道表明硒對*母細(xì)胞的生長、成熟過程具有重要作用,但其機制尚未具體闡明[39]。

  肥胖和胰島素抵抗與鐵儲備增加有關(guān),對PCOS婦女的*巢儲備有沖突的作用。鐵催化的氧化應(yīng)激可能對*巢組織和顆粒細(xì)胞功能有害。PCOS女性的鐵蛋白水平與*巢容量和AMH水平呈負(fù)相關(guān)[2]。

  缺鋅導(dǎo)致生殖功能的異常發(fā)揮主要體現(xiàn)在:①下丘腦促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)分泌減少,導(dǎo)致腦垂體合成分泌*泡刺激素(follicle-stimulating hormone,F(xiàn)SH)和LH不足,影響女性正常月經(jīng)周期,導(dǎo)致排*障礙,引發(fā)不孕;②機體缺鋅造成的泌乳素合成及分泌增加也可致腦垂體功能受損,引起激素分泌紊亂;③由于雌孕激素本身就是含鋅蛋白質(zhì),缺少鋅可導(dǎo)致雌激素合成及分泌減少,造成*泡發(fā)育障礙;④鋅缺乏患者*泡生長減緩、停止排*或是*泡閉鎖[40]。

  2.微量元素對精*受精及胚胎著床的影響:文獻(xiàn)報道一方面銅可通過干擾*巢孕酮受體部位SH基線粒體膜的通透性,影響*泡生長發(fā)育和成熟;另一方面可通過干擾花生四烯酸轉(zhuǎn)變?yōu)榍傲邢偎赜绊戄?管縱形和環(huán)形平滑肌收縮的振幅和頻率參與對輸*管蠕動的控制,最終影響對受孕過程極為重要的*子和受精*在輸*管內(nèi)的運行過程[41-43],從而影響受精*的形成。有研究顯示,機體內(nèi)過高的銅離子通過抑制分泌期子宮內(nèi)膜細(xì)胞堿性磷酸酶、碳酸酐酶及透明質(zhì)酸酶的活性,提高增生期子宮內(nèi)膜中酸性磷酸酶的活性,影響胚胎著床[44]。

  四.三大類營養(yǎng)物質(zhì)在生殖系統(tǒng)中的作用

  糖類、脂類和蛋白質(zhì)是人體必需的三大類營養(yǎng)物質(zhì),是人體新陳*謝和生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ),也是維護生命活動正常運轉(zhuǎn)的必備物質(zhì)。在*巢中,*泡中的*母細(xì)胞和周圍顆粒細(xì)胞協(xié)同調(diào)控對三大類營養(yǎng)物質(zhì)的攝入和*謝[45]。有文獻(xiàn)報道*母細(xì)胞體外培養(yǎng)基中加入丙酮酸和乳酸可以改善細(xì)胞內(nèi)部的氧化還原狀態(tài)和能量供應(yīng),顯著抑制*母細(xì)胞老化進(jìn)程[46]。

  在正常生理條件下,*丘細(xì)胞中的葡萄糖通過糖酵解和磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway,PPP)產(chǎn)生丙酮酸和還原型輔酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP)以維持能量供應(yīng)和細(xì)胞內(nèi)氧化還原電位,減緩排*后*母細(xì)胞衰老過程;而當(dāng)PPP被完全抑制時,可以通過添加PPP的中間產(chǎn)物6-磷酸果糖來延緩*母細(xì)胞衰老[46];*母細(xì)胞的生長和發(fā)育受到周圍顆粒細(xì)胞的精密調(diào)控,其中顆粒細(xì)胞糖酵解過程中產(chǎn)生的丙酮酸、乳酸等*謝產(chǎn)物是*母細(xì)胞發(fā)育最主要的能量來源,并且對*母細(xì)胞減數(shù)分裂、*母細(xì)胞胞質(zhì)和胞核成熟等過程也極為重要。有研究認(rèn)為PI3K-AKT及LKB1-AMPK信號通路參與調(diào)控顆粒細(xì)胞糖酵解過程,這一過程對于整個*泡發(fā)育進(jìn)程都非常重要[47]。*泡液中含有多種抗氧化蛋白,如其中的血清轉(zhuǎn)鐵蛋白可以作為鐵離子螯合劑抑制了活性氧的產(chǎn)生,降低了*泡閉鎖的發(fā)生比率[48]。具有抗氧化作用的藻藍(lán)蛋白可以改善葡萄糖和胰島素*謝紊亂,降低*巢內(nèi)過氧化氫酶活性,減少閉鎖*泡數(shù)量;也可顯著改善由肥胖引起的小鼠*子線粒體分布異常和*子早期凋亡增加等現(xiàn)象,提高了小鼠*母細(xì)胞質(zhì)量和發(fā)育潛能[49]。

  5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)是當(dāng)糖存在時加熱氨基酸形成的一種物質(zhì),存在于許多食物中。給予青春期大鼠高劑量的5-HMF食物會導(dǎo)致性早熟并且顯著降低了AMH的水平,而AMH與生長*泡的數(shù)量具有密切關(guān)系,表明5-HMF的過量攝入可能會引起*巢*泡生長發(fā)育異常[50]。

  五.小結(jié)

  女性生殖是一個包括*泡發(fā)育、*母細(xì)胞生長成熟、受精、胚胎發(fā)育和胚胎著床等的過程,此過程受多種因素的調(diào)控,任何一個環(huán)節(jié)的異常都會導(dǎo)致女性生育能力下降,從而導(dǎo)致不孕。在此過程中,營養(yǎng)是調(diào)控生殖過程非常重要的因素,如女性肥胖和營養(yǎng)不良都會對激素生成、*泡發(fā)育、胚胎發(fā)育和后*生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響;維生素與女性*巢儲備、*泡生長發(fā)育、顆粒細(xì)胞功能發(fā)揮等密切相關(guān);微量元素水平異常則可導(dǎo)致激素分泌紊亂、原始*泡庫消耗加速、*泡生長發(fā)育、排*和早期胚胎發(fā)育異常;此外,糖類、脂類和蛋白質(zhì)這三大類營養(yǎng)物質(zhì)在調(diào)控*泡生長發(fā)育、*母細(xì)胞成熟和早期胚胎發(fā)育潛能中具有重要作用。因此,合理膳食和均衡營養(yǎng)是提高妊娠率和保障生育質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。廣大育齡女性要樹立正確的健康意識,杜絕過度節(jié)食減肥或貪食,日常飲食中要注意平衡三大類營養(yǎng)物質(zhì),避免高糖高脂風(fēng)險,減少不良生活習(xí)慣和飲食方式,從而保持生育能力、有效降低不孕風(fēng)險。

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