BDNF和NT-5在女性生殖内分泌领域的研究进展！

脑源性神经营养因子（BDNF）和神经营养因子-5（NT-5）属于神经营养因子家族，是一类由神经支配的靶组织分泌的分泌型多肽，两者通过作用于相同的受体发挥作用。BDNF和NT-5在卵巢表达广泛，发挥着促进卵泡组装和发育、卵母细胞成熟、排卵、调节颗粒细胞和膜细胞类固醇激素分泌等多种生理作用。不孕症是由多种病因导致的一种生育障碍状态，不孕症患者卵巢局部的BDNF和NT-5存在异常分泌情况。因此，了解BDNF和NT-5在女性生殖内分泌领域的研究进展，可能为不孕症治疗提供新方向，为辅助生殖结局的预测提供新指标。

神经营养因子（Neurotrophins，NTs）是一类由神经支配的靶组织分泌的、具有营养神经功能的小分子分泌型多肽。NTs在全身各系统均有分布，在生殖系统，NTs参与到卵泡组装和发育、排卵、卵母细胞成熟、类固醇激素合成和分泌等重要生殖生理和内分泌过程。

NTs家族成员包括神经生长因子（nerve growth factor，NGF）、脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）、神经营养因子-5（neurotrophin-5，NT-5）等，其中BDNF和NT-5通过同一种高亲和性受体——酪氨酸激酶受体B（tyrosine kinase receptor B，TrkB）发挥作用，它们在卵巢生殖生理和不孕症的发生过程中发挥的作用受到了越来越多的重视。

既往已发表综述多仅描述BDNF在女性生殖内分泌中的作用，而未与通过相同受体发挥作用的 NT-5进行对比性描写，故在本综述中，我们将结合BDNF和NT-5对卵巢局部一些重要生理过程中的作用及其对女性不孕症患者的影响进行具体描述。

一、BDNF和NT-5的生化特征

BDNF和NT-5是NTs家族成员，均为碱性蛋白质，成熟蛋白形式分别含有119个和130个氨基酸残基。BDNF和NT-5在人体分布广泛，在神经系统和非神经系统如循环系统、生殖系统、内分泌系统等均有分布。成熟BDNF和NT-5蛋白的氨基酸序列高度保守，虽然核苷酸序列有所不同，但其在人、大鼠、小鼠等中的氨基酸序列完全相同。

BDNF和NT-5主要由两类膜受体介导：一类是低亲和性受体——神经营养因子受体（P75 Neurotrophin recepter，p75NTR）；另一类是高亲和性受体——TrkB。p75NTR属肿瘤坏死因子受体超家族成员，所有的NTs均可以与p75NTR以低亲和性结合；TrkB分为全长型（Fl-TrkB）和截短型（Tr-TrkB）两种亚型，TrkB只与NTs家族成员中的BDNF和NT-5结合。因BDNF和NT-5具有共同的受体——TrkB和p75NTR，我们将对这两个分子进行对比描写，以探索它们女性生殖内分泌生理过程中发挥的作用。

二、BDNF和NT-5及其受体在人卵巢的分布和表达

BDNF和NT-5在人卵巢中分布广泛。总的来说，BDNF在卵母细胞、颗粒细胞、间质细胞及卵泡液中均有分布，且卵巢中BDNF的表达量与年龄、结构和发育阶段相关。年轻女性卵巢BDNF表达水平显著高于年老女性，大周龄胎儿卵巢BDNF表达水平显著高于小周龄胎儿，卵巢髓质BDNF表达量显著高于卵巢皮质，次级卵泡的颗粒细胞内BDNF的表达量显著高于初级卵泡，实质细胞BDNF表达量显著高于间质细胞。BDNF的这种表达模式提示我们，其可能通过自分泌作用促进颗粒细胞增殖以及作用于卵母细胞表面的TrkB，发挥促进卵泡发育成熟的作用。卵泡液中BDNF主要由丘颗粒细胞分泌，人绒毛膜促性腺激素（HCG）和黄体生成素(LH)是BDNF合成分泌的正向调节剂，促排卵女性卵泡液中BDNF浓度（780.0 pg/ml）在HCG诱导下显著高于非促排卵女性（28.8 pg /ml）。

人胎儿卵巢中NT-5的表达位置与胚胎发育阶段有关。在原始卵泡形成之前，NT-5在卵原细胞（卵母细胞的前体细胞）周围的间质细胞中表达；在原始卵泡形成之后，NT-5主要在卵原细胞周围的卵泡细胞（类似于颗粒细胞的前体细胞）中表达。NT-5的表达模式提示其可能参与到颗粒细胞的诱导分化和卵泡的发育过程。此外，TrkB主要表达于卵原细胞，提示我们NT-5和TrkB参与到颗粒细胞和卵原细胞的沟通和交流过程。卵巢间质细胞中NT-5表达量较低。有研究发现，人卵泡液中NT-5的平均浓度约为(532.50±213.70)pg /ml。

TrkB在人卵巢的卵母细胞、颗粒细胞和某些间质细胞中均有分布。研究发现，卵母细胞的TrkB主要定位于细胞膜上。壁颗粒细胞中TrkB表达水平高于丘颗粒细胞，窦状卵泡颗粒细胞中TrkB表达水平高于次级卵泡和初级卵泡。而p75NTR主要分布于人卵巢基质。

三、BDNF和NT-5在卵巢生殖生理过程中的作用

BDNF与NT-5的氨基酸序列具有超过50%的同源性，它们作用于共同的受体——TrkB和p75NTR，可以激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酶C-γ（PLCγ）、应激活化蛋白激酶（JNK）等介导的多条信号通路。故BDNF与NT-5两者的生理功能的相似性和差异性受到了多位学者的关注。在神经系统，BDNF和NT-5发挥的作用具有相似性——两者以相同的动力学刺激皮层神经元上TrkB受体的内化；同时，两者发挥的作用也具有差异性——NT-5因诱导的TrkB受体泛素化和降解速度更慢故而导致受体激活的下游信号通路作用时间更长。

1.卵母细胞成熟：卵母细胞成熟是生殖发育过程的一个至关重要的过程，在此过程中，卵母细胞发生一系列形态和功能改变，如生发泡破裂（GVBD）、第一极体（PB1）排出、基因表达重编程等。BDNF和NT-5在卵母细胞存活和发育成熟过程中发挥着不可或缺的作用。研究者们通过不同的方法阻断卵巢BDNF和NT-5的作用，如将两者的共同受体TrkB敲除、向小鼠卵巢培养基中加入BDNF和NT-5抗体、在含有K252α（TrkB受体阻断剂）的培养基中培养人卵巢，均发现卵母细胞退化、凋亡，卵泡结构崩解破坏，说明BDNF/NT-5-TrkB介导的受体信号通路是卵母细胞存活的必需条件。

体外实验中，人、小鼠、大鼠、牛、猪等哺乳动物中BDNF和NT-5均可以起到促进卵母细胞成熟的作用，主要表现为PB1排出率显著增加，而对GVBD无显著影响。BDNF与表皮生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）的联合使用可以在更大程度上促进卵母细胞成熟。此外，一项研究发现，人卵母细胞成熟率和卵泡液NT-5水平之间存在显著正相关。在相关机制方面，BDNF和NT-5可通过作用于卵母细胞膜Tr-TrkB进而发挥促进卵母细胞成熟的作用， PI3K/PKB是BDNF和NT-5促进卵母细胞成熟一条共同信号通路。

2.卵泡发育：卵泡发育指卵泡经组装、原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡、窦前卵泡、窦卵泡后发育为排卵前卵泡的一系列生物学过程，这个过程伴随着卵母细胞、颗粒细胞、膜细胞的发育成熟。卵泡发育BDNF和NT-5作用于不同的受体对卵泡发育发挥的作用有所不同。由TrkB介导的BDNF和NT-5在卵泡发育过程中主要发挥着正向/促进的作用。在含有TrkB受体阻断剂——K252α的培养基中培养小鼠卵巢，小鼠卵泡数显著减少。TrkB-/-小鼠卵泡数量大量减少，卵泡形成障碍，主要表现为次级卵泡数量减少，卵泡生长无法维持，卵泡存在从初级向次级卵泡发育的阶段性障碍。低亲和性受体p75NTR在卵泡发育过程中主要发挥负性调节作用，p75NTR-/-小鼠以正常形式形成原始卵泡，且初级和次级卵泡数量显著增加。

BDNF和NT-5对卵泡发育的影响存在主次关系， BDNF在卵泡发育过程中发挥着主要作用。有研究指出BNDF-/-和NT-5-/-小鼠初级和次级卵泡形成障碍，但NT-5-/-小鼠卵泡发生和卵泡发育不受影响，说明BDNF在卵泡发育过程中可能会补偿NT-5的作用。

BDNF可通过促进颗粒细胞的增殖和卵泡刺激素受体基因（FSHR）的表达来促进卵泡发育和成熟。有学者指出TrkB-/-小鼠由于JAGGED1-NOTCH2信号通路的阻断而导致颗粒细胞增殖减弱。此外，反映卵泡分化程度的FSHR表达在TrkB-/-小鼠卵巢中降低，一些体外实验发现，BDNF通过促进FSHR的形成而促进颗粒细胞增殖。一些体外实验中，BDNF可以提高牛、山羊、猪等哺乳动物的颗粒细胞活性，促进颗粒细胞增殖、抑制颗粒细胞凋亡从而促进卵泡发育，敲除BDNF或抑制TrkB可以抑制牛颗粒细胞增殖进而抑制卵泡发育。总的来说，BDNF促进卵泡发育的相关机制包括PKB和ERK1/2信号通路的激活，进而诱发细胞增殖相关基因如CCNA1、CDK1表达的增加和凋亡相关基因P53、Bax等表达的降低。另外，BDNF对颗粒细胞增殖的调控作用受到多种微小RNA（miRNA）的调控，包括miR-10b、miR-15a、miR-127等。

虽然NT-5-/-小鼠未出现明显卵泡发育缺陷，但单细胞转录组学数据显示NTF4（表达产物NT-5）是人卵泡发育不同阶段的差异表达基因，提示我们NT-5参与到卵泡的发育和成熟过程。体外实验中，NT-5以剂量依赖性的方式促进人体外培养的胎儿卵巢的卵泡组装。动物实验中，大鼠出生后24~48 h卵泡组装时，卵母细胞群中NT-5和TrkB表达显著增加，表明NT-5最有可能在卵泡组装过程中发挥重要作用。卵巢瞬时暴露于 NT-5会增加 FSHR基因表达、形成具有生物学活性的FSHR，细胞周期蛋白D2（Cyclin D2）表达增加进而诱导颗粒细胞增殖。此外，NT-5对卵泡发育的影响还包括修复脂质代谢引起的炎症损伤、激活EGF相关信号通路等。

3.排卵：排卵指随着卵泡发育成熟，卵泡向卵巢表面移动，最终发育为排卵前卵泡排出卵冠丘结构的生理过程。在大鼠、牛等排卵的诱导过程中，BDNF及NT-5发挥的作用较小，但排卵可能会影响BDNF的表达；在小鼠中，排卵前LH峰和HCG处理可以促进丘颗粒细胞BDNF和TrkB的表达。

四、BDNF和NT-5在卵巢内分泌过程中的作用

卵巢分泌性激素受到垂体分泌的FSH、LH和下丘脑分泌的促性腺激素释放激素（GnRH）的调控，形成了经典的下丘脑-垂体-卵巢轴（HPO轴）。而BDNF和NT-5可通过直接作用于卵巢或通过影响垂体分泌FSH、LH和下丘分泌GnRH进而影响性激素的分泌。我们将从卵巢、垂体、下丘脑3个层次分析BDNF和NT-5对性激素分泌的影响作用。

1.卵巢源性激素——雌二醇（E2）、孕激素（P）、雄激素（A / T）：多项临床研究指出人血浆BDNF浓度与E2、P水平呈显著正相关。BDNF可促进人、牛体外培养的颗粒细胞合成分泌E2和P，这可能与cAMP介导的PKB信号通路激活、类固醇合成关键酶急性调节蛋白基因（STAR）和3β-羟基类固醇脱氢酶-1基因（HSD3B1）的表达上调有关。此外，小鼠活跃的黄体比退化的黄体表达更多的BDNF和TrkB，这提示我们BDNF高表达可能与黄体活跃的类固醇激素分泌相关。此外，有研究指出长期使用雄激素会降低血清BDNF水平，具体的机制尚需进一步研究。

2.垂体源性激素——促性腺激素（FSH和LH）：总的来说，BDNF对促性腺激素的合成影响不大，但是促性腺激素可以影响BDNF及其受体的表达。人血清中BDNF与FSH未发现显著相关性。但在体外实验中，促性腺激素可以促进家鸡颗粒细胞TrkB表达。此外，NT-5发挥作用受到促性腺激素的影响，促性腺激素可以促进牛输卵管上皮细胞中NT-5的表达。

3.下丘脑源性激素——GnRH：下丘脑在HPO轴中处于中枢地位，有研究发现绵羊脑室内注射BDNF显著增加了下丘脑视前区GnRH mRNA和垂体GnRH-R mRNA的表达，进而影响FSH和LH的表达，提示了BDNF对HPO轴的中枢激活作用。

五、BDNF和NT-5与女性不孕症

不孕症是由多种病因导致的生育障碍状态，常见的生殖内分泌病因有多囊卵巢综合征（PCOS）、卵巢早衰（POF）、卵巢功能不全（POI）、子宫内膜异位症（EMs）等。BDNF-TrkB介导的信号通路参与了不孕症的发病过程。有研究发现，POF患者卵母细胞表达BDNF显著降低，且激活TrkB可显著改善卵母细胞质量、恢复窦卵泡数量、提高生育力，说明BDNF-TrkB信号通路在POF患者的发病过程中发挥着重要作用。PCOS患者可通过激活BDNF-TrkB途径及下游的PI3K/AKT信号通路、并降低p75NTR的表达来抑制下游凋亡通路的激活，进而抑制颗粒细胞凋亡，改善卵泡功能，这为未来PCOS的治疗提供了潜在方向。另外，多项研究发现，EMs患者BDNF与子宫内膜的神经支配相关联，参与到内膜炎症和疼痛的发病过程中。

此外，多项研究对不孕症女性卵泡液和血浆中的BDNF和NT-5浓度进行了检测，探索其与辅助妊娠结局事件之间的相关性。研究发现，卵泡液中BDNF浓度与体外受精(IVF)助孕患者卵泡液E2浓度、获卵数和卵裂率呈显著正相关，取卵日血BDNF浓度与卵胞浆内单精子注射(ICSI)助孕患者的获卵数呈显著正相关。进一步研究发现，miR-103a-3p、miR-10a-5p通过调节卵泡液中BDNF的含量，对卵母细胞成熟产生负面影响，可用于预测IVF妊娠结局，提高临床IVF妊娠成功率。在NT-5与不孕症妊娠相关事件关联中，有研究指出卵泡液中NT-5浓度与卵母细胞成熟率、优质胚胎数、优质囊胚数呈正相关，这为辅助生殖的结局预测指明了新方向和提供了新指标。

六、总结

BDNF和NT-5作为具有相同受体的两种神经营养因子，其最主要的功能还是对于神经的营养功能。而目前存在的关于BDNF和NT-5在女性生殖系统研究的相关文献里，大都将BDNF和NT-5作为两种分泌型蛋白探讨其在卵母细胞成熟、卵泡发育、激素分泌等生殖内分泌过程中的作用，而未深究其与卵巢丰富的神经之间的相关性。在本篇综述中，我们仅对BDNF在卵巢局部的作用进行了介绍，未对HPO轴的垂体和下丘脑中BDNF和NT-5的作用、以及其在卵巢的神经支配过程中发挥的作用进行详细描述，这是我们目前存在的主要缺陷。BDNF和NT-5对生殖内分泌功能影响的分子机制、两者作用的关联和区别、生理情况下机体的浓度以及其未来临床上的潜在应用方向均需进一步的研究。

文章来源：

娄艳茹，刘晨虹，严杰，等.脑源性神经营养因子和神经营养因子-5在女性生殖内分泌领域的研究进展[J].生殖医学杂志，2024,33(4):540-545.