《Current Issues in Molecular Biology》：The Fibro-Inflammatory Ovary: Stromal Fibrosis, Extracellular Matrix Remodeling, and Mechanotransduction in Female Infertility
内分泌紊乱和卵母细胞质量的固有缺陷是女性不孕的传统病因。越来越多的研究表明，卵巢微环境的结构和生物力学改变可能对生殖功能衰退具有显著贡献。进行性的细胞外基质重塑、基质纤维化、慢性炎症和组织硬度增加似乎影响卵泡稳态、颗粒细胞-卵母细胞通讯以及卵巢功能。纤维炎症通路，包括转化生长因子-β（TGF-β）、Hippo/YAP-TAZ信号、氧化应激、巨噬细胞活化和机械转导，日益与卵巢衰老、多囊卵巢综合征、卵巢储备功能减退及不良生殖结局相关联。在此，“纤维炎症性卵巢”一词被描述性地用于统一这些机制，而非作为一个已确立的临床实体。卵巢基质的力学改变可能通过改变细胞张力和细胞外基质动力学来影响卵泡激活、血管形成和卵母细胞能力。本综述考察了关于女性不孕中卵巢纤维化和基质重塑的日益增多的研究发现，重点关注分子病因、力学生物学及其在辅助生殖中的转化意义。本文还探讨了潜在的诊断应用，如卵巢弹性成像，以及前瞻性的抗纤维化治疗策略。
1. 引言
女性不孕是全球重大健康问题，影响全球数百万育龄女性，并显著增加了对辅助生殖技术的需求。传统生殖失败理论强调内分泌功能障碍、卵泡生成受损、染色体异常和卵母细胞能力的固有缺陷。卵巢储备功能减退、线粒体功能障碍、氧化应激和年龄相关的减数分裂不稳定性日益被认为是生殖衰老和IVF结局欠佳的促成因素。尽管生殖内分泌学和胚胎学取得了重大进展，但多达三分之一的就诊于三级不孕症诊所的夫妇在标准激素或卵泡标准下仍无法确定病因，这代表了巨大的未满足临床需求，本综述提出的纤维炎症框架旨在解决这一问题。
研究人员认为，这种无法解释的生殖失败的相当大比例反映了一个共同的、未被充分认识的过程，即卵巢基质逐渐转化为僵硬的纤维炎症组织，这一过程在不同临床条件下均有发生，构成统一机制而非疾病特异性现象。
卵巢微环境及其在维持卵泡稳态中的作用近来受到越来越多的关注。卵巢生理不仅依赖于协调的内分泌信号，还依赖于周围基质区室的结构和生化完整性。发育中的卵母细胞、颗粒细胞、血管网络、免疫细胞、成纤维细胞和细胞外基质（ECM）成分动态相互作用，建立高度特化的微环境以促进卵泡发育和成熟。该微环境的改变可能在临床显现和卵泡池耗竭量化之前很久就显著影响卵巢功能。过去十年中，单细胞转录组学、蛋白质组学和组织弹性成像的进展已将卵巢纤维化从偶然的组织学观察到生殖衰退的候选驱动因素，促使其潜在机制的更密切审视。
衰老相关的卵巢基质重塑一直是研究的重要焦点。衰老卵巢表现出胶原纤维逐渐积聚、细胞外基质交联、成纤维细胞活化和持续低度炎症。类似的纤维炎症改变也已在多囊卵巢综合征（PCOS）、肥胖相关不孕、子宫内膜异位症、卵巢储备功能减退和早发性卵巢功能不全中被记录。卵巢纤维化日益被认为是一个动态生物学过程，主动修饰卵泡结构、组织血管化、免疫信号和细胞通讯，而非疤痕积聚的静态终末阶段。
慢性炎症加剧卵巢的基质重塑和纤维化。活化的巨噬细胞、炎症小体信号、氧化应激、TGF-β和促纤维化细胞因子提供了自我维持的纤维炎症环境，可能破坏颗粒细胞-卵母细胞通讯和卵泡发育。近期研究表明卵巢硬度可通过弹性成像技术进行量化。存在创造创新生物标志物的可能性，这些标志物可指示生物学卵巢衰老而不论实际年龄。
尽管证据不断积累，若干基本问题仍未解决。卵巢纤维化是卵泡耗竭和生殖衰退的原因、下游后果，还是由共同上游触发因素驱动的平行过程，尚未确定。在不同生殖病理（PCOS、子宫内膜异位症、肥胖和早发性卵巢功能不全）中启动和维持纤维化进展的分子驱动因素大多被孤立地表征，没有明确说明它们是否汇聚于共同机制还是代表真正不同的通路。已确立的卵巢纤维化在人类中是否可逆（与动物模型相比）仍然未知，新兴的抗纤维化和靶向机械转导干预措施能在多大程度上转化为临床上有意义的生殖获益也不清楚。本综述直接解决这四个问题，依次评估关于因果性、分子汇聚、可逆性和转化潜力的现有证据。
本综述总结了近期关于女性不孕中卵巢纤维化、细胞外基质重塑和力学生物学的重要研究。研究人员重点关注影响纤维炎症重塑的分子机制、卵巢生物力学的改变，以及基质功能障碍在生殖衰老和辅助生殖中的转化意义。评估还包括潜在的诊断应用和未来的抗纤维化治疗策略，总结于图1所示的卵巢衰老与女性不孕的纤维炎症模型中。
2. 材料与方法
研究人员利用PubMed/MEDLINE电子数据库进行了广泛的叙述性文献综述，以识别关于女性不孕中卵巢纤维化、细胞外基质重塑、基质炎症、卵巢生物力学和机械转导通路的实验性、转化性和临床研究。研究人员对2000年1月至2026年5月的文献进行了全面分析，在认为对理解卵巢基质生物学和生殖衰老至关重要时纳入了更早的开创性研究。
检索标准被选择为纳入传统纤维化相关通路和卵巢力学生物学的新概念。布尔运算符（“AND”、“OR”）以各种组合使用，根据每次检索的主题重点进行调整，以整合术语“卵巢纤维化”、“卵巢基质纤维化”、“纤维炎症性卵巢”、“卵巢硬度”、“卵巢细胞外基质”、“卵巢力学生物学”、“卵巢Hippo信号”、“卵巢YAP/TAZ”、“基质重塑不孕”、“卵巢炎症”、“卵巢衰老纤维化”、“女性不孕”、“卵母细胞能力”和“IVF”。对所选研究和当前综述的参考文献列表进行了人工检查，以发现初次检索过程中未纳入的其他相关文章。
符合纳入条件的是直接涉及卵巢纤维化和基质重塑的原创研究论文、转化研究、人类观察性研究、实验性动物模型和综述文章。详细讨论和数据提取优先给予原创研究、转化性和实验性研究，而综述文章主要用于提供背景和主题框架，而非替代主要证据。特别关注涉及细胞外基质沉积、炎症重塑、卵巢硬度、机械转导信号、Hippo/YAP-TAZ激活、氧化应激、巨噬细胞介导的炎症和年龄相关基质改变的研究。关于卵巢衰老、多囊卵巢综合征、肥胖相关不孕、卵巢储备功能减退、早发性卵巢功能不全和子宫内膜异位症相关卵巢功能障碍的实验性研究被认为特别相关，因为它们与卵巢微环境的纤维炎症重塑密切相关。关于非生殖组织中纤维化且与卵巢不直接相关的文章被排除在最终综合之外。研究人员排除了无全文的会议摘要、重复发表、非英语研究以及无机制或生殖相关性的研究。对于特别涉及人类卵巢组织的研究，研究人员额外排除了受试者少于三人的病例报告和病例系列、缺乏所报告纤维化或基质改变的组织学或免疫组织化学确认的研究，以及用于定义临床人群的诊断标准（如多囊卵巢综合征、卵巢储备功能减退、早发性卵巢功能不全或子宫内膜异位症）未明确说明的研究。
最初评估标题和摘要的相关性，随后对所选论文进行全面评估。研究人员重点关注与基质纤维化、细胞外基质重塑、炎症信号、组织生物力学和机械转导相关的分子通路以进行数据提取。研究人员还强调了关于卵巢纤维化与卵泡发育、颗粒细胞-卵母细胞通讯、卵巢储备、卵母细胞能力和辅助生殖结局之间相关性的研究。评估包括卵巢硬度的弹性成像评估和实验性抗纤维化治疗技术作为新的诊断方法。
研究在设计、分子方法、组织表征技术和生殖结局方面存在显著异质性。因此，定量综合被认为不合适。研究结果采用叙述性机制方法进行综合，以批判性地检验纤维化、炎症、细胞外基质动力学、卵巢生物力学和生殖失败之间的相互作用。重点强调了近期研究表明卵巢纤维化是一个活跃且生理动态的过程，可能改变卵泡结构和卵巢功能，而非衰老组织的纯粹被动结果。
3. 健康卵巢基质与细胞外基质
3.1. 卵巢基质作为功能性生物学区室
卵巢生理传统上主要从卵泡中心视角来看待。传统生殖模型主要关注内分泌控制、颗粒细胞功能、促性腺激素反应性和影响卵母细胞能力的固有因素。然而，随着时间推移，对卵巢生物学的更复杂理解已经出现。越来越多的数据表明，卵泡形成不能脱离周围的基质环境来理解。卵巢组织的解剖排列似乎与卵泡活动、细胞代谢、血管支持、炎症平衡和生殖功能的维持密切相关。卵巢基质不仅是被动结缔组织结构，它是一个生理活跃的区室，经历持续重塑和大量细胞通讯。
卵巢微环境由多种细胞类型之间的相互作用定义。基质成纤维细胞、内皮细胞、免疫群体、周细胞、颗粒细胞、膜细胞和细胞外基质成分在整个生殖生命周期中协作维持组织稳态。这些区室之间的通讯通过直接细胞-细胞接触、可溶性细胞因子、生长因子、细胞外囊泡和源自组织结构力学传递的信号进行。对这种复杂基质生态的不断理解显著改变了关于生殖衰老和卵巢衰竭的主流观点。
基质控制特化程度也体现在卵巢组织的空间排列中。原始卵泡主要位于卵巢皮质，其特征是广泛的胶原沉积、有限的血管分布和增加的组织硬度，人类卵巢皮质活检的组织学量化证实胶原占据组织面积的一半以上（55.5 ± 1.7%），同时基质细胞密度高（3.6 ± 0.2 × 106 细胞/mm3）。维持这种机械受限环境对于维持卵泡休眠和防止原始卵泡储备的过早激活至关重要。卵泡成熟的进展与向更深髓质区域的迁移相关，其中细胞外基质组成、血管供应、氧气可用性和组织弹性与卵巢皮质显著不同。
卵巢成纤维细胞不仅提供结构支持，还积极参与细胞因子产生、伤口愈合、血管生成控制和炎症信号。在一项此类实验表征中，从14个正常卵巢组织样本和源自5个卵巢肿瘤样本的29个细胞系中分离的成纤维细胞在三维培养条件下表现出不同的形态和生化特征，可重复地分选为反映其组织来源的正常、启动和活化基质生成阶段。卵泡生长对周围基质区室施加了相当大的机械和代谢压力，该区室持续重塑其细胞外基质以支持卵泡的快速发育。然而，适应过程可能失败，导致过度的胶原积聚、成纤维细胞活化和组织僵硬。在许多病理性生殖疾病中，随着生殖年龄的增加，这些改变变得更加明显。
此外，基质完整性似乎与血管稳态密切相关。协调的血管生成对于生长卵泡确保氧气供应、类固醇生成和营养转运至关重要。细胞外基质蛋白调节内皮细胞迁移和血管稳定性，而基质成纤维细胞和巨噬细胞参与局部血管生成信号，在卵泡发育晚期次级和三级阶段，内皮细胞增殖占内卵泡膜层增殖细胞的25-30%。基质结构随时间的退化可能通过血管和机械途径损害生殖功能。将卵巢基质视为动态调节系统而非单纯被动支持组织的认识已导致生殖生物学的范式转变。卵巢微环境的结构改变可能先于可检测的内分泌疾病，并可能直接导致生育力下降、卵巢反应降低和卵母细胞质量受损。
3.2. 卵巢中的细胞外基质动力学
卵巢细胞外基质结构在生殖生命周期中经历动态重塑。周期性卵泡发育、排卵、黄体形成和组织修复需要持续修饰细胞外环境以维持结构稳定性同时确保功能灵活性。卵巢细胞外基质作为动态信号平台，可能影响细胞分化、迁移、增殖和代谢活动。卵泡发育和卵巢组织力学均受细胞外基质蛋白的生化组成和局部分布影响。
卵巢细胞外基质的主要结构成分是胶原。I型和III型胶原在基质区室中大量存在，在组织硬度和拉伸强度中起关键作用，而IV型胶原主要存在于卵泡基底膜中。层粘连蛋白、纤连蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖和糖胺聚糖有助于在卵泡和血管系统周围建立高度组织的三维网络。它们的分布随卵泡阶段、激素环境和生殖年龄动态变化，表明细胞外基质组成与卵巢生理之间存在强相关性。这种层级结构是阶段依赖性的：胶原IV和层粘连蛋白从最早的原始阶段就主导卵泡基底膜，而纤连蛋白仅在后期变得突出，在初级和次级卵泡的基底膜中一致出现，但在原始卵泡中基本不存在。随着年龄增长，这种组成进一步转变，胶原和层粘连蛋白含量从青春期前到绝经期逐渐增加，而弹性蛋白在生殖年限内适度上升，然后在绝经后急剧下降，这些变化共同追踪了从允许性到日益刚性的卵泡微环境的转变。
包裹颗粒细胞的基底膜在卵泡生长中发挥关键调节功能。这些膜的结构完整性维持卵泡结构，同时控制卵泡区室与邻近基质组织之间的选择性分子交换。富含层粘连蛋白的基底膜通过整合素介导的信号通路影响颗粒细胞极性、存活、增殖和类固醇生成活性。基底膜组织的破坏可能直接影响颗粒细胞功能并阻碍对卵母细胞减数分裂能力至关重要的支持机制。
卵巢细胞外基质的一个重要成分是糖胺聚糖透明质酸，它在生殖中发挥关键作用。在排卵期，高浓度透明质酸在卵丘-卵母细胞复合体中积聚，促进基质水合、卵丘扩张和卵母细胞周围的细胞通讯。透明质酸调节似乎对正常排卵功能和受精能力至关重要。透明质酸代谢的改变与炎症重塑、纤维化和卵泡动力学受损相关，特别是在衰老卵巢和代谢性生殖疾病中。
基质形成和蛋白水解降解之间精心维持的平衡对于细胞外基质稳态的保持至关重要。这一重塑过程的很大一部分由基质金属蛋白酶（MMPs）及其组织抑制剂（TIMPs）调节。在卵巢相关亚型中，MMP-2和MMP-9（明胶酶）主要负责在卵泡破裂和组织重塑期间降解胶原IV和其他基底膜成分，而TIMP-1和TIMP-2通过直接抑制MMP催化功能来限制这一活性；这种平衡向相对过度的TIMP抑制或不足的MMP活性方向的破坏有利于净胶原积聚和纤维化僵硬而非生理性周转。这种不平衡有直接的人类证据：与健康对照相比，PCOS女性的MMP-9显著升高，同时MMP-2、MMP-14和TIMP-2降低，这种蛋白水解-抗蛋白水解转变与基质周转受损和进行性基质纤维化一致。
细胞外基质的分解被精心管理，促进卵泡增大、血管侵入、组织重塑，最终排卵。为了促进卵母细胞释放，蛋白水解通路在排卵期被暂时激活，局部削弱卵泡壁。健康卵巢组织具有非凡的愈合能力，如排卵后细胞外基质完整性迅速恢复所示。
如果这种复杂的重塑机制被破坏，卵巢微环境可能逐渐变得机械僵硬和纤维化。过度的胶原积聚、基质分解不足、慢性炎症激活和成纤维细胞失调逐渐改变细胞外基质结构并损害正常组织弹性。交联胶原纤维的持续积聚可能阻碍氧转运和血管组织，导致卵巢皮质代谢应激区域。类似的细胞外基质异常已在卵巢衰老、多囊卵巢综合征、肥胖相关不孕和子宫内膜异位症相关卵巢功能障碍中显示。
细胞外基质蛋白的机械特性通过多种细胞信号影响卵巢细胞行为。整合素提供细胞外基质成分与细胞内细胞骨架网络之间的物理连接，允许机械输入影响转录活性、线粒体代谢、应激反应和细胞分化。在卵巢整合素库中，α6β1介导层粘连蛋白驱动的颗粒细胞存活、增殖和细胞骨架重组，而β1整合素在卵泡发育过程中在卵母细胞、颗粒细胞和膜细胞中广泛表达，将这些受体定位为连接基底膜组成与颗粒细胞行为的主要机械转导器。
3.3. 卵巢中的免疫稳态与生理性炎症
正常卵巢生理的特征是内分泌信号与精心管理的炎症过程之间的持续相互作用。与卵泡发育、排卵、黄体转化和卵泡闭锁相关的周期性组织重塑在整个生殖生命周期中诱导反复的细胞应激、细胞外基质降解和暂时性免疫激活。与慢性病理性炎症不同，卵巢中的生理性炎症在空间上受限且在时间上受调节，导致组织重塑而不会对组织结构造成持久损害。
驻留免疫群体对于维持卵巢稳态至关重要。巨噬细胞构成卵巢基质内白细胞的主要群体，在血管生成、细胞外基质周转、凋亡细胞吞噬、类固醇生成和组织修复中发挥作用。卵巢巨噬细胞的功能多样性似乎对维持炎症平衡特别重要。修复性巨噬细胞表型参与重组和血管稳定性，而促炎通路的过度激活可能导致氧化应激、成纤维细胞活化和胶原沉积。
此外，中性粒细胞、树突状细胞、肥大细胞和T淋巴细胞参与卵巢的免疫控制。月经周期中免疫细胞群体的动态变化是不可预测的，似乎与激素变化和排卵时间密切相关。其中，肥大细胞占据独特的机制作用：它们激活时释放的类胰蛋白酶通过蛋白酶激活受体-2信号驱动卵巢膜-基质细胞中胶原I的产生，这一通路直接涉及早发性卵巢功能不全中观察到的纤维化重塑。排卵类似于局部炎症反应，特征是血管通透性增加、白细胞浸润、前列腺素合成、细胞因子分泌和蛋白水解活性。卵泡破裂和卵母细胞释放需要卵泡顶端细胞外基质的暂时降解，随后快速修复过程恢复组织完整性。随着生殖年龄增长，这一解决过程变得越来越低效。反复的排卵损伤和修复周期被认为留下累积的炎症特征，促进向慢性促炎卵巢微环境（即“炎症衰老”）的转变，其特征是免疫细胞组成改变和炎症介质持续升高，而非每个周期后及时消退。
生理性排卵包括炎症介质，如白细胞介素、肿瘤坏死因子-α、前列腺素、趋化因子、活性氧和TGF-β。在典型条件下，这些通路被严格控制和自我限制。然而，类似炎症信号的长期持续可能逐渐将卵巢环境转变为纤维炎症状态。巨噬细胞和基质成纤维细胞的持续刺激可能导致细胞外基质沉积增加和组织硬度增加。
炎症与基质重塑之间的进一步联系是氧化应激。整个生殖生命周期中的慢性炎症激活使卵巢组织暴露于累积的氧化损伤，可能损害线粒体、蛋白质、脂质和细胞外基质成分。过量的活性氧（ROS）可能激活促纤维化信号通路并损害颗粒细胞与卵母细胞的接触。因此，氧化和炎症损伤的缓慢积累可能加速生殖衰老。
组织生物力学、免疫信号和细胞外基质似乎越来越相互依赖。炎症细胞因子调节成纤维细胞活性和基质重塑。细胞外基质的刚性可能通过机械敏感信号通路放大炎症激活。纤维化、炎症、氧化应激和生物力学功能障碍可能都相互促进，形成恶性循环，该循环可由增加的基质重塑启动。
将卵巢视为免疫活跃器官的日益认识显著扩展了当代对女性生殖生物学的观点。除了足够的内分泌支持外，生殖能力的维持还需要炎症平衡、结构完整性、血管稳态和细胞外基质适应性的保持。这种脆弱平衡的干扰可能标志着导致卵巢衰老和不孕的首次生物学事件，先于完全卵泡耗竭的临床表现。
4. 卵巢纤维化与生殖衰老
4.1. 卵巢中与年龄相关的基质重塑
生殖衰老传统上主要被视为原始卵泡储备的逐渐耗竭，伴随卵母细胞能力下降。当代信息日益表明卵巢衰老不能仅归因于卵泡耗竭。卵巢储备耗竭可能在相当长时间内不临床显现，但卵巢微环境的结构退化似乎在生殖生命周期中逐渐发生，并可能积极促进生育力下降。小鼠模型中的衰老以基质组织的显著重塑为标志，包括胶原积聚、细胞外基质紊乱、成纤维细胞活化、慢性炎症浸润和组织硬度增加。平行但独立推导的人类卵巢皮质组织证据同样显示从生殖年限起胶原和硬度逐渐增加，表明类似的基质衰老过程跨物种发生，尽管这尚未在直接比较小鼠和人类组织的单一研究中得到证明。
在生殖衰老期间，卵巢的髓质和皮质区域逐渐发生显著结构改变。在卵巢皮质中，致密胶原聚集体发展，由于基质产生和分解之间的不平衡，细胞外基质周转变得更加失调。同时，由于交联和胶原纤维的过度积聚，基质的自然弹性逐渐降低。纤维化重塑还改变组织水合、细胞外基质排列和卵巢微环境的生物力学结构。随着基质弹性下降，它可能提供机械受限的环境，阻碍卵泡生长、血管适应性和卵泡生成过程中的协调组织重塑。这种规模的结构改变显著改变了卵泡成熟所处的物理环境。
血管重塑是基质衰老的重要特征。衰老卵巢通常以微血管密度降低、血管生成反应受损、内皮功能障碍和皮质及髓质区域灌注减少为特征。卵泡生长的最佳血管支持对于确保氧气供应、类固醇生成、营养转运和代谢平衡至关重要。血管结构的破坏可能产生局部缺氧条件，加剧氧化应激、炎症信号和成纤维细胞活化。组织灌注的进行性恶化可能进一步危及卵母细胞成熟所需的脆弱能量平衡并阻碍颗粒细胞代谢。
成纤维细胞行为在生殖衰老过程中被显著修改，似乎对卵巢纤维化的进展至关重要。衰老成纤维细胞具有独特的分泌表型，特征是炎症细胞因子、TGF-β、细胞外基质蛋白、基质重塑酶和促纤维化介质产生增加。这些化学物质的持续释放逐渐将卵巢环境转变为持续重塑的纤维炎症微环境。此外，活化的成纤维细胞对机械和炎症刺激具有修改的反应，导致持续胶原积聚和组织硬度增加。因此，卵巢衰老可能由这些缺陷基质细胞的持续积聚引起，而非仅是生殖衰老的结果。
细胞衰老不仅限于基质成纤维细胞，同时影响多个卵巢区室。颗粒细胞、内皮细胞、免疫群体和基质支持细胞表现出与年龄相关的线粒体功能障碍、氧化损伤、蛋白质稳态受损、端粒缩短和代谢活性改变。衰老基质细胞可能通过释放炎症介质、活性氧和含有应激相关分子成分的细胞外囊泡影响邻近卵泡并损害生殖成功。卵泡退化发生在以持续细胞应激和结构不稳定为标志的日益不利的环境中。
最近，基质衰老的机械后果获得了越来越多的科学关注。细胞外基质的逐渐硬化改变了局部组织张力并扰乱了正常卵泡激活和发育所必需的机械敏感信号通路。过度僵硬的皮质环境可能引发异常激活动力学、阻碍颗粒细胞增殖并破坏原始卵泡中与卵母细胞的代谢连接，与直接测量显示卵巢硬度随年龄逐渐增加并跟踪基质中胶原增加和透明质酸减少一致。过度的胶原沉积可能导致机械约束，通过阻碍后期成熟阶段卵泡生长来限制生长卵泡适应不同生物力学需求的能力。这样的结果支持了生物力学在卵巢衰老中起关键作用的观点，而不仅仅是生物化学和类固醇。
实验研究显示生殖功能降低与基质纤维化之间存在强相关性。在生殖衰老小鼠模型中一致观察到卵巢硬度逐渐增加，伴随胶原沉积增加、炎症激活、巨噬细胞浸润和生育力降低。重要的是，许多针对纤维化相关通路的实验干预已显示部分修复卵巢结构和增强生殖指标。临床前研究表明抗纤维化治疗可减少胶原积聚或改变细胞外基质重塑，积极影响卵泡发育和卵巢功能。这些发现表明基质纤维化不是卵巢衰退的不可避免后果，而是生殖衰老的动态生物学组成部分，可能适合修改。
4.2. 炎症衰老与慢性纤维炎症信号
慢性炎症激活似乎在卵巢纤维化的进展中发挥重要作用。慢性低度炎症（炎症衰老）被认为是生殖衰老的主要生物学特征。卵巢在整个生殖生命周期中经历反复的炎症重塑，受排卵、卵泡破裂、细胞外基质降解、黄体退化和组织愈合影响。生殖早期年限中的生理性炎症反应被良好调节和自我限制。衰老逐渐改变这种平衡，导致炎症通路的持续激活，可能诱导基质损伤和纤维化重塑。数十年来炎症损伤的积累可能深刻改变卵巢微环境。
衰老卵巢基质中的巨噬细胞浸润是卵巢炎症衰老最早和最恒定的特征之一。与年龄相关的巨噬细胞表型改变导致肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6、TGF-β和其他趋化介质合成增加，这些可能引发成纤维细胞活化和细胞外基质积聚。因此，持续的巨噬细胞介导炎症可能直接促进胶原沉积和基质刚性增加。此外，持续的先天免疫信号诱导局部氧化应激和组织重塑，建立自我维持的炎症环境。类似的炎症标志物也已在自然衰老卵巢和许多不孕相关疾病中被记录。
核因子-κB信号激活在卵巢炎症衰老中发挥关键作用。在卵巢基质中，该通路由晚期糖基化终末产物通过其受体RAGE、衰老或应激细胞释放的损伤相关分子模式通过NLRP3以及慢性氧化应激期间产生的活性氧触发。通过这些刺激的NF-κB持续激活导致炎症细胞因子、基质重塑酶、粘附分子和促纤维化介质的产生，这可能加剧现有基质损伤。氧化应激和线粒体功能障碍被应激或衰老细胞释放的活性氧和损伤相关分子模式的持续产生所加剧。慢性NF-κB激活影响巨噬细胞极化、成纤维细胞分化和细胞外基质周转，因此直接将炎症活性与纤维化进展联系起来。这些通路的持续激活逐渐将卵巢基质转变为再生能力降低的纤维炎症环境。
TGF-β是连接炎症和纤维化的主要分子介质。TGF-β信号的激活是一个持续过程，增强成纤维细胞增殖、胶原产生和细胞外基质交联，并抑制基质分解过程。TGF-β同时影响免疫细胞分化并促进持续炎症组织环境的发展。TGF-β活性增加与多种系统性纤维化疾病相关，并且在与卵巢衰老和不孕相关的方面日益重要。因此，该通路的持续刺激可能是年龄相关基质重塑的主要催化剂。
炎症衰老显著影响卵巢血管完整性和代谢平衡。慢性炎症激活导致内皮细胞功能障碍、血管生成效力降低和微血管重塑。灌注减少可能诱导卵巢皮质的持续缺氧区域，从而加剧氧化应激和促纤维化信号。缺氧微环境影响颗粒细胞代谢，可能阻碍最佳卵母细胞成熟和减数分裂发育所需的氧依赖活动。炎症、血管功能障碍、氧化损伤和纤维化可能相互作用促进卵巢衰退。
反复排卵周期可能固有地导致卵巢慢性炎症负荷。排卵类似于局部炎症反应，特征是前列腺素合成、白细胞募集、蛋白水解活性、细胞外基质破坏和活性氧产生。生理性愈合过程通常足以有效恢复组织完整性。数十年来反复炎症重塑的长期暴露可能逐渐促进慢性纤维炎症激活。即使没有明显的临床疾病，生殖衰老也可能加速，这些通路可能提供一些关于原因的理解。
许多不孕相关疾病具有共同的炎症和纤维化特征。肥胖、代谢综合征、子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征和卵巢储备功能减退表现出不同程度的慢性炎症功能障碍，特征是细胞外基质异常和基质重塑。炎症和促纤维化通路参与所有这些疾病的事实表明慢性纤维炎症信号是可能促成多种生殖功能障碍的共同生物学机制。
4.3. 氧化应激与纤维化放大
氧化应激是连接生殖衰老与基质纤维化发展的主要分子机制。生理浓度的活性氧与排卵、类固醇生成、细胞内信号和卵泡成熟相关。在典型情况下，卵巢中的抗氧化机制维持氧化还原平衡并防止过度氧化损伤。然而，这一区别在实践中难以精确划分：卵巢活性氧产生跨越从严格控制支持生理过程的氧化还原信号到不受控制的损害生物分子的过量之间的连续体，没有固定浓度阈值能在所涉及的不同细胞区室和卵泡阶段之间可靠地区分这两种状态。这种模糊性使定义年龄相关氧化负担增加从卵巢周期性循环的正常特征转变为纤维化病理驱动因素的时间点变得复杂。衰老日益扰乱稳态，原因是线粒体功能障碍积累、抗氧化防御受损、慢性炎症激活和代谢不稳定。随后，持续氧化应激在卵巢环境中诱导炎症和促纤维化信号，导致卵巢基质结构退化。
卵巢组织中活性氧产生的主要位置是细胞内的线粒体。与衰老相关的氧化磷酸化下降逐渐降低电子传递链效率并增加电子泄漏，导致活性氧过量产生，人类卵巢组织显示卵母细胞和颗粒细胞内ROS诱导的脂质过氧化标志物显著年龄相关增加。卵母细胞特别容易受线粒体功能障碍影响，因为其能量需求大且依赖减数分裂成熟和早期胚胎发育期间精确调节的ATP合成。颗粒细胞中的线粒体异常可能进一步损害对卵母细胞的代谢支持和卵泡环境内的细胞间通讯。
活性氧通过多种连接途径积极影响细胞外基质重塑。氧化应激诱导成纤维细胞活化、胶原产生、细胞外基质交联和TGF-β信号，同时破坏基质分解途径。细胞外基质蛋白的氧化改变可能修饰胶原结构并促进抵抗正常蛋白水解周转的僵硬胶原网络的形成。由氧化重塑介导的细胞外基质逐渐僵硬增强机械敏感炎症信号并延续纤维化进展。因此，氧化应激既是卵巢衰老的结果，也是基质退化的重要增强因子。
抗氧化防御机制随生殖衰老显著减弱，因此增加了对氧化损伤的易感性。超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和其他抗氧化酶活性降低限制了卵巢组织减轻活性氧过量产生的能力。线粒体质量控制机制，包括线粒体自噬，逐渐恶化，导致卵巢细胞中缺陷线粒体积累。受损线粒体清除不足延续慢性氧化应激并诱导促炎和促纤维化信号持续释放到邻近基质环境中。
氧化应激在卵巢多个区室中导致DNA损伤、端粒缩短、染色质不稳定和细胞衰老。衰老颗粒细胞和成纤维细胞获得以炎症细胞因子、细胞外基质蛋白、生长因子和活性氧持续释放为标志的分泌表型，这可能影响邻近细胞。衰老细胞的积累建立了连接氧化损伤、持续炎症、细胞外基质重塑和进行性组织纤维化的有害循环。衰老基质细胞与生长卵泡之间的相互作用可能进一步降低卵母细胞能力并加速生殖衰退。
纤维化导致的机械改变可能进一步加剧氧化应激。组织逐渐硬化改变血管结构、减少氧转运并促进皮质内缺氧斑块形成。缺氧诱导的线粒体功能障碍随后可能升高活性氧产生并增强炎症信号通路。因此，生物力学异常和氧化应激相互关联，形成可能逐渐破坏卵巢稳态的有害循环。除了凋亡和衰老外，铁死亡（一种由不受控制的脂质过氧化驱动的铁依赖性调节性细胞死亡形式）已成为衰老和纤维化卵巢中颗粒细胞丢失的独立贡献者。该通路已涉及化疗诱导的卵巢功能不全、多囊卵巢综合征和年龄相关颗粒细胞死亡，与常规凋亡机制并行运作。SIRT1-Nrf2轴是抵御这一过程的主要保护机制，维持GPX4、SOD2和HO-1等抗氧化和解毒酶的表达；该轴的破坏加速颗粒细胞衰老和卵泡耗竭，将铁死亡脆弱性直接与上述氧化和纤维化过程联系起来。
越来越多的实验数据强调氧化应激调节在卵巢纤维化中的治疗意义。抗氧化药物、线粒体稳定剂、抗炎药物和抗纤维化疗法在临床前模型中显示出减少胶原沉积和增强卵巢结构的不同效力。实验室研究表明二甲双胍、褪黑素、线粒体靶向抗氧化剂和细胞外基质调节治疗可能对基质重塑提供保护性益处，这一领域在7.3节中详细讨论。尽管转化性人类数据有限，但日益认识到氧化应激显著加剧卵巢纤维化可能提供新的治疗途径以维持生殖功能和延缓生殖衰老。越来越多的证据表明氧化应激可能是衰老卵巢中线粒体衰竭、炎症、细胞外基质重塑、细胞衰老和纤维化之间的关键生物学联系。直接力学测量说明了这种差异的规模：小鼠卵巢的仪器压痕显示组织硬度从年轻动物的1.98 ± 0.42 kPa上升到老龄动物的4.36 ± 1.24 kPa，人类卵巢组织的等效测量显示类似转变，从育龄女性的3.2 ± 0.25 kPa到绝经后女性的7.1 ± 0.71 kPa，提供了区分顺应性、生殖活跃卵巢与僵硬、纤维化卵巢的具体生物力学基准。
5. 机械转导与卵母细胞能力
5.1. Hippo信号与卵泡激活的机械调节
卵巢生理的机械控制近年来已成为生殖生物学快速扩展的领域。传统卵泡形成模型强调内分泌信号、促性腺激素反应性和局部生长因子活性。组织力学的重要性大多被忽视。新兴实验数据表明卵巢细胞持续感知和响应由细胞外基质硬度、组织张力、细胞骨架收缩、卵泡扩张和卵巢皮质内局部压力梯度产生的生物力学压力，通过专门的机械敏感机制如Piezo1离子通道，该通道将机械刺激转化为细胞内钙信号，在卵巢细胞中已被证明直接激活下文讨论的Hippo/YAP通路。卵巢微环境的物理特性似乎影响原始卵泡激活、颗粒细胞增殖、代谢适应和卵母细胞能力，而不依赖传统激素机制。对这些生物力学影响的认可显著增强了对整个生殖生命周期中维持卵巢稳态过程的理解。
原始卵泡主要位于卵巢致密皮质区域，其特征是高胶原含量、增加刚性和减少血管化。必须维持这种机械受限环境以保持卵泡休眠并避免原始卵泡储备的过度募集。因此，皮质结构的增量改变可能显著影响卵泡静止与活动之间的平衡。越来越多的实验数据表明卵巢皮质的生物力学线索是卵泡动力学的关键调节因子。过度的组织刚性可能对卵泡发育施加机械限制，而皮质完整性丧失可能启动异常卵泡募集并加速卵巢储备耗竭。
区分该级联的两个机制和时间上不同的层级是有用的：即时机械敏感反应，其中Piezo1等通道在数秒内将机械刺激转导为快速细胞内钙信号，以及较慢的下游转录反应，其中Hippo通路整合该信号和其他细胞骨架线索以调节转录共激活因子YAP和TAZ的核定位，时间尺度依赖于基因表达。本节其余部分聚焦于这第二个转录层级。
Hippo信号系统最近已被确定为连接组织力学与卵巢生理的关键生化机制。Hippo通路最初被认定为器官大小和细胞增殖的调节因子，现在被证明对细胞外基质组成、肌动蛋白细胞骨架排列、细胞极性和机械应变高度敏感。生理上，Hippo激酶上游的激活限制转录共激活因子YAP和TAZ的核转位，从而控制细胞增殖和组织稳态。影响细胞骨架结构的机械修饰可能阻碍Hippo信号并促进下游增殖通路的激活。这种生物力学调节在卵巢中特别重要，因为卵泡募集的精确协调对于持续生殖活动至关重要。
支持卵巢生物力学与卵泡激活之间相关性的重要数据来自卵巢组织的实验性碎片化。皮质结构的机械扰动诱导肌动蛋白聚合并改变细胞内张力，最终抑制Hippo信号并促进YAP核转位。随后YAP依赖性转录通路的激活促进潜伏卵泡的发育。这些结果明确表明卵泡募集可受卵巢组织机械操作直接影响，独立于内分泌刺激。利用卵巢碎片化的体外激活技术的进展强调了机械转导通路在生殖医学中的转化重要性。
颗粒细胞似乎对机械信号的改变高度敏感。细胞外基质硬度的变化影响细胞骨架组织、粘着斑组装、细胞内张力以及控制增殖、分化、抗凋亡和代谢活性的各种下游转录通路。YAP和TAZ与氧化应激反应、线粒体功能、葡萄糖代谢和炎症控制相关的信号网络相互作用。因此，Hippo信号的机械失调可能导致原始卵泡激活抑制和发育中卵泡单位功能完整性受损。长期暴露于异常生物力学环境可能逐渐破坏卵泡稳态和生殖能力。
5.2. 细胞外基质硬度与卵泡发育
细胞外基质的机械特性对卵泡的发育、成熟和存活至关重要。卵泡生成涉及周围基质环境的持续改变以支持快速卵泡生长、颗粒细胞增殖、血管调整和增加的代谢需求。细胞外基质的典型柔韧性使卵泡能够增大同时保持结构完整性并促进协调细胞通讯。随着卵巢基质随时间变得更加刚性，它可以创造机械限制过度的环境，不允许正常卵泡生长。越来越多的证据表明细胞外基质硬度可独立调节生殖能力。
胶原和细胞外基质交联在整个生殖衰老和纤维化重塑过程中日益积累，导致卵巢硬度增加。胶原纤维的过度沉积改变了局部组织张力和生长卵泡周围的生物力学环境。致密胶原网络可能物理阻碍卵泡发育、阻碍窦腔形成并扰乱颗粒细胞围绕卵母细胞的典型空间排列。此外，细胞外基质硬度增加可能物理压缩卵泡环境，阻碍营养物、激素和氧气流动。这种显著结构异常代表了卵泡发育背景的重大变化。
不规则组织生物力学可能显著影响卵泡液动力学。进行性基质硬度改变局部压力梯度并可能扰乱卵泡窦的生理扩张。扩张卵泡的机械约束可能阻碍卵泡区室内的氧转运、营养扩散和代谢废物清除。这些微环境变量的破坏可能逐渐扰乱细胞稳态并增加对氧化应激和炎症损伤的脆弱性。长期暴露于机械异常情况可能导致生殖功能降低。
细胞外基质硬度也影响卵巢中的血管结构。过度的胶原积聚可能压缩微血管结构，阻碍组织灌注并降低血管生成效力。发展的缺氧微环境可能加剧基质和卵泡区室中的氧化应激、炎症信号和线粒体功能障碍。氧气可用性降低可能进一步阻碍颗粒细胞代谢并扰乱卵母细胞成熟所需能量依赖活动。细胞外基质僵硬与血管损伤之间的关系是卵巢功能逐渐下降的关键组成部分。
对卵巢生物力学的日益关注导致了旨在体内评估卵巢硬度的新型诊断方法的发展。初步弹性成像研究表明卵巢硬度增加与生殖衰老、多囊卵巢综合征和卵巢储备功能减退相关。卵巢组织的生物力学表征可作为治疗上重要的生物标志物，指示超出传统内分泌标志物的生物学卵巢质量。此类方法的可能益处包括更个性化的生殖评估和对卵巢衰老的更深入理解。
5.3. 颗粒细胞-卵母细胞通讯的机械调节
影响卵母细胞质量和发育能力的关键因素之一是颗粒细胞与卵母细胞之间的双向通讯。卵泡生成需要代谢物、氨基酸、脂质、离子、生长因子、信号分子和能量底物的持续流动以维持减数分裂停滞、促进细胞质成熟、维持线粒体功能并协调细胞代谢。该通讯网络的操作完整性不仅依赖于内分泌控制，还依赖于卵泡微环境内适当机械环境的维持。越来越多的数据表明卵巢微环境的生物物理变化可能显著影响颗粒细胞-卵母细胞通讯和生殖能力。
颗粒细胞与卵母细胞之间的间隙连接对细胞骨架排列和细胞内应激表现出高度敏感性。细胞外基质僵硬导致的机械应激可能破坏细胞间通讯通路并抑制必需代谢物和信号分子向卵母细胞的递送。卵母细胞具有有限的糖酵解能力，严重依赖邻近颗粒细胞提供能量底物、氧化还原控制和代谢支持。因此，这种代谢协作的破坏可能导致发育中卵母细胞的ATP合成、线粒体稳态、钙信号和减数分裂控制受损。颗粒细胞-卵母细胞连接的机械失调可能限制卵母细胞能力，即使在物理正常的卵泡中也是如此。与此一致，直接从IVF/ICSI患者的卵丘细胞中测量的连接蛋白43表达和间隙连接耦合与胚胎质量和妊娠结局正相关，为该通路提供了罕见的人类直接证据。
上述间隙连接物理上容纳在跨透明带突起（TZPs）内，这是颗粒细胞通过透明带发送以直接接触卵母细胞膜的薄肌动蛋白和微管基底细胞质延伸，形成两种细胞类型之间接触
