综述：卵泡发育的机械调控研究：生物物理、细胞及小鼠模型方法的探索

本综述系统探讨了卵巢机械特性对卵泡发育（Folliculogenesis）的调控作用，整合了生物物理工具（如原子力显微镜、剪切波弹性成像）、三维培养技术（如藻酸盐、PEG水凝胶）及小鼠模型（如PI3K/Akt、Hippo/YAP通路基因敲除）的研究进展，揭示了机械信号与激素、生化信号的协同调控机制，为理解卵巢生理与病理（如多囊卵巢综合征PCOS）提供了新视角。

　　

1. 引言

哺乳动物卵巢通过卵泡发育过程支持卵子发生和激素生成，这一过程除受经典激素（如促卵泡激素FSH）和生化信号调控外，近年研究发现卵巢内的机械信号同样至关重要。卵巢由卵泡、黄体和基质组成，形成动态变化的生物力学微环境。其空间结构特征（如胶原富集的坚硬皮质层与柔软的髓质层）可能影响卵泡激活与生长。本文聚焦小鼠、牛和人类模型，探讨机械特性如何通过整合卵巢结构、细胞外基质组成和机械转导通路调控卵泡发育。

2. 机械转导原理

细胞通过整合素、离子通道（如TRPV4）等感知机械刺激（流体剪切力、基质刚度等），并通过RhoA/ROCK、PI3K/Akt/mTOR和Hippo/YAP等通路传递信号。这些通路调控细胞分化、增殖和迁移，在三维多细胞结构中（如卵泡）的机械响应机制尚待深入解析。

3. 卵巢机械特性的生物物理测量工具

多种工具用于量化卵巢刚度、弹性和粘弹性：

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  压痕技术（如原子力显微镜）：发现小鼠卵巢刚度随年龄增长（年轻小鼠1.79 kPa→老年4.56 kPa），且人类PCOS卵巢刚度更高（3.2 kPa→7.1 kPa）。但皮质与髓质刚度差异存在物种争议（牛髓质较软，猫皮质较软）。

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  弹性成像技术（如剪切波弹性成像）：无创检测显示PCOS患者卵巢刚度增加，但分辨率有限。

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  微管吸吮技术：用于测量卵母细胞皮质张力，发现张力异常导致染色体分离错误。

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  布里渊显微镜：非接触式三维成像显示小鼠卵泡内不同区域（卵泡膜与颗粒细胞）机械特性异质性。

  这些工具各具优劣，需结合使用以全面表征卵巢力学环境。

4. 三维培养方法研究机械调控

体外三维培养系统模拟卵巢微环境以研究机械 cues：

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  藻酸盐水凝胶：可通过浓度调节刚度（0.25%-3%），低刚度促进卵泡扩张和卵母细胞成熟。添加纤维蛋白或透明质酸可改善培养效果。研究发现 stiff 环境（模拟老年卵巢）触发纤维化炎症反应，损害卵泡发育。

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  PEG水凝胶：可降解设计允许卵泡扩张，功能化修饰（如RGD肽）增强细胞-基质相互作用。

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  ECM基水凝胶：复现卵巢区域特异性ECM组成，研究生化与生物力学信号的交叉对话。

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  组织压力舱：模拟皮质层压缩应力，证实机械压力抑制原始卵泡激活。

  未来需开发模拟粘弹性、孔隙率等参数的新材料以更精确模拟卵巢微环境。

5. 小鼠模型研究机械转导通路

基因编辑模型揭示关键通路作用：

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  PI3K/Akt/FOXO3/mTOR通路：oocyte特异性Pten敲除（Pten^flox/flox; Gdf9-Cre）导致原始卵泡池过度激活；mTOR抑制（雷帕霉素处理）维持休眠状态；FOXO3核滞留抑制激活。

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  Hippo/YAP通路：卵巢组织 fragmentation 增加F-肌动蛋白和核YAP，促进卵泡生长。颗粒细胞特异性YAP敲除（Yap^flox/flox; Foxl2-Cre）导致卵泡闭锁和增殖受损；上游激酶Lats1/2缺失引发颗粒细胞转分化。

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  RhoA/ROCK通路：ROCK抑制剂Y-27632减少原始卵泡数量，提示其参与激活调控。

  这些模型证实机械敏感通路在卵泡发育中的核心作用，但机械信号直接激活这些通路的证据仍需深化。

6. 结论与展望

机械信号与激素、生化信号协同调控卵泡发育。结合生物物理技术、三维培养和基因模型，未来需明确：1) 卵巢不同区域机械特性的物种特异性差异；2) 机械传感器（如整合素、钙粘蛋白）的具体作用；3) 基质细胞（如卵泡膜细胞、 stromal cells）的机械响应机制。这些研究将深化对卵巢生理与疾病（如PCOS、年龄相关不孕）的理解，并为辅助生殖技术提供新策略。