第四節 優勢卵泡發生與選擇
始基卵泡在形成之后有三種命運：終身靜止以維持始基卵泡的穩定，直接由始基卵泡進入凋亡最終閉鎖，以及小部分靜止卵泡進入生長。進入生長的這部分卵泡再被多種因子調節之后發育為初級卵泡、次級卵泡直至竇前卵泡。竇前卵泡（preantral follicles）由次級卵泡發育而來，直徑約0.12~0.2mm，其中已經出現了膜間質上皮細胞，此時的柱狀單層顆粒細胞表面也已經開始表達FSH受體。
從竇前卵泡的發育直至被募集、選擇，生長為成熟卵泡的過程需要經過3個月經周期85天。其中從竇前卵泡發育至直徑≥2.0mm的竇卵泡（antral follicles）需要大約60天，在這個過程中，顆粒細胞大量增殖，由單層變為多層，并且顆粒細胞表面的FSH受體也逐漸增多，對FSH敏感性增加，具備被募集與選擇發育并排卵的能力，開始進入促性腺激素依賴性的生長階段。
一、卵泡的募集
募集（recruitment）是指一定數量的竇前卵泡在FSH的作用下開始快速發育，是卵泡進入發育以后的第一次選擇。
被募集后的顆粒細胞內的細胞色素P450芳香化酶也開始被FSH所激活，可以開始分泌甾體激素，主要是雌二醇（E2），E2可以通過正反饋與負反饋的途徑對垂體分泌FSH進行調控。與此同時，卵泡膜細胞形成并具有分泌雄激素的能力，也會對卵泡的募集帶來影響。除此之外，募集的過程還受包括胰島素樣生長因子、抑制素、激活素等多種物質的調節。
卵泡募集的過程：隨著女性青春期的到來，下丘腦-垂體-卵巢軸逐漸成熟，受下丘腦的影響，垂體開始脈沖式釋放卵泡刺激素（follicular stimulating hormone，FSH）。募集過程主要依賴的是FSH 的作用。在上一月經周期的黃體中后期，雌激素逐漸下降，解除了對垂體的負反饋抑制作用。黃體后期垂體開始恢復FSH的分泌。月經1~4天FSH有一個短暫的小高峰，稱為“募集窗”。卵泡池中的竇前卵泡，由于FSH受體數量不同，對FSH的反應性亦不同，因此卵泡池中的卵泡在發育上具有非同步性（nonsynchronous），形成不同的卵泡簇（cohort）。當募集窗到來時，卵巢微環境中FSH達到一定程度，可以達到一部分受體密度相對較高的竇前卵泡的生長閾值，稱為FSH的閾值窗（FSH threshold window）。此時，這部分具有相似受體敏感度和局部調節因子的卵泡形成的卵泡簇就會離開靜止卵泡池，進入快速生長發育狀態。顆粒細胞受到FSH的作用，開始快速增殖，由單層經有絲分裂轉化為復層，同時分泌卵泡液，使卵泡中出現多個小的卵泡腔。隨著卵泡的繼續生長，小卵泡腔逐漸融合，形成一個大卵泡腔并將卵母細胞和大部分顆粒細胞擠到卵泡的一邊，形成竇卵泡。
被募集到的卵泡簇大約包括20~30個卵泡，在募集窗內它們形態大小沒有區別，均具有發育為成熟卵泡的潛力，體外實驗證明，移除一個卵泡不會影響卵泡簇中其他卵泡的發育。募集對于排卵是必要的，然而募集后不一定有排卵的發生。
關于卵泡募集的模式目前還存在爭議，除上述的目前大部分學者認可的經典募集窗模式外，還有另外幾種研究較少的募集模式。
1.連續募集理論
認為竇前卵泡進入生長軌道的過程在性周期中是持續存在的，并不是在某一特定時段內集中發生，并認為募集的過程是非性腺激素依賴性，最終能夠成熟的卵泡是被FSH及LH共同且隨機選擇出的一個在正確的時機進入生長的卵泡。未被選中的卵泡則退化。這一理論在小鼠、猴子和羊身上有所體現。
2.多次募集模式
與經典的“單次募集”有一定程度的相似，認為在同一性周期中會有兩個甚至多個的卵泡簇在不同時期進入生長，通常是兩次，分別在卵泡期和黃體期。然而，黃體期生長起來的卵泡簇相比卵泡期通常具有較少的顆粒細胞，分泌雌激素的能力較差，因此能夠成熟的卵泡通常來源于卵泡期。支持該理論的研究者發現有兩個募集卵泡簇的女性平均月經周期較單個卵泡簇的長，并且占絕大部分女性，少部分有三個卵泡簇啟動發育的女性其月經周期則更長。隨著超聲技術的發展，關于卵泡的募集模式有了更靈活的探索方式，具體的在靈長類動物中的發育模式還有待進一步的研究。本文的大部分敘述針對的是經典的單次募集模式。
二、優勢卵泡的選擇
優勢卵泡（dominant follicle）的選擇與生成過程是卵泡發育中的第二次選擇。在募集窗中被募集到的卵泡簇中，大約有一個卵泡會在FSH和雌二醇等的作用下，被選中成為優勢卵泡繼續發育，最終成熟并獲得排卵的能力，其余卵泡則走向閉鎖。卵泡一旦被募集則只有兩種結果，即被選擇為優勢卵泡或閉鎖。卵泡募集過后，絕大部分情況是選擇出一枚優勢卵泡，極少數情況下有兩枚或多枚卵泡被優勢化并成熟排卵，若受精則形成異卵多胎妊娠。
卵泡選擇的過程大約在月經周期的第5~10天。卵泡簇被募集過后，在較高水平FSH的作用下開始共同生長，顆粒細胞不斷通過有絲分裂而增殖。FSH與顆粒細胞表面逐漸增多的FSH受體結合，激活顆粒細胞中的細胞色素P450芳香化酶，該酶以雄激素為底物合成雌激素。雌激素的濃度逐漸升高，當達到一定程度時，便會對垂體中FSH的分泌產生負反饋抑制，使FSH的濃度逐漸下降。另一方面，雌激素的存在會增加該卵泡FSH受體的敏感性，并進一步增加受體的數量。在月經周期的第7天左右，卵泡簇中FSH受體含量最豐富、顆粒細胞分裂指數最高、對FSH濃度要求最低的卵泡，會在FSH逐漸減少的環境下優先發育，開始出現卵泡的“兩極分化”。研究者認為，這種“兩極分化”通常在有一個優先發育的主導卵泡直徑達到10mm時發生，一般在月經周期第6~9天。此時主導卵泡直徑繼續增大，表達更多的FSH受體，分泌更多的卵泡液與雌激素，進一步是FSH的濃度下調。而本卵泡簇中的其他卵泡，由于FSH受體數目小于主導卵泡，接受FSH刺激的閾值高，因而在FSH濃度下降后不能達到其FSH刺激的閾值，導致這些卵泡的發育受阻，最終閉鎖。而主導卵泡的優勢化地位在這個過程中逐漸確立，隨著選擇的完成，優勢卵泡的直徑可達到14mm左右，其在雙側卵巢中占絕對優勢地位。由于雌激素的合成明顯增多，正反饋促進顆粒細胞FSH受體的數量和敏感性，其生長的速度大大加快，每24小時直徑可增加1~2mm。
有研究發現，在卵泡期后期去除猴子的優勢卵泡，會導致排卵前LH峰及排卵推后大約兩周，認為優勢卵泡在卵泡后期已經被選擇出來并且嚴重抑制了其他卵泡的發育。推遲的兩周時間用于新一批卵泡簇被募集與重新選擇優勢卵泡。在家畜中的許多實驗也得到相似的結果。因此，卵泡的優勢化并不僅僅是形態，更是在功能上的絕對優勢與主導化。
三、卵泡募集與選擇的調節
卵泡的募集與選擇過程涉及多種激素和內分泌、旁分泌因子的調節，除了最關鍵的促性腺激素以外，類固醇激素、多種生長因子等也在其中起到非常重要的作用。
（一）促性腺激素
卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，FSH）是卵泡發育過程中的關鍵激素，分子量約33 000，是由α和β亞基組成的異二聚體，為糖蛋白。FSH由垂體前葉嗜堿性細胞合成，脈沖式釋放入血，并受下丘腦和卵巢多種分子的調節。FSH可以促進次級卵泡以后的卵泡的生長發育，在卵泡的募集與選擇中有著至關重要的作用。在上一月經周期的黃體后期，黃體退化所引起的雌激素、孕激素及抑制素水平下降，解除了對垂體的抑制作用，FSH開始升高并逐漸達到高峰，即卵泡的“募集窗”。在這個階段，FSH的水平比基礎值高30%~50%，足以達到部分竇前卵泡的生長閾值并完成募集。在這個過程中，FSH與顆粒細胞表面的FSH受體結合，激活下游cAMP-ERK1/2及p38-MAPK信號通路，最終均可以活化磷酸激酶A（PKA），不僅可以促進顆粒細胞的有絲分裂，也可激活細胞色素P450芳香化酶，從而有助于雌激素的合成。在募集的后期，被募集到的卵泡簇逐漸開始分泌雌激素，之排卵前雌激素緩慢增加，對垂體FSH具有負反饋抑制作用，即在募集窗過后，FSH水平逐漸下降，選擇出一個體積最大、受體最多、敏感度最高的卵泡，后者分泌大量雌激素，使循環中的FSH進一步減少。最終，因FSH濃度達不到生長閾值而使得卵泡簇中其他卵泡停止生長，逐漸閉鎖，完成優勢卵泡的選擇。選擇完成后直至排卵前，FSH依然緩慢下降，但足以維持優勢卵泡的快速生長。
由此可見，FSH在月經周期中的大部分時間處于低水平，僅在黃體后期和卵泡早期有一個小高峰用以募集卵泡，而快速生長的竇卵泡若不能處于足夠的FSH中則會閉鎖，因而早在三十多年前就有學者利用外源性FSH，擴大其在血中的高峰時間，從而募集到更多的卵泡，提出最早的“FSH閾值”學說。
黃體生成素（luteinizing hormone，LH）又稱促間質細胞激素（interstitial cell stimulating hormone，ICSH），是結構與FSH相似的另一種由垂體前葉嗜堿性細胞分泌的促性腺激素。LH分子量約30 000，也是由α和β兩個亞基組成的異二聚體糖蛋白。α亞基與FSH相似，兩種促激素功能的差別主要來源于β亞基。在卵泡期的絕大部分時間LH都處于較低的水平，直至排卵前的LH高峰，其在優勢卵泡的成熟與排卵的發生過程中起到關鍵作用。排卵完成后，LH作為循環中主導的促性腺激素，起生成與維持黃體的作用。
在卵泡期，低水平LH可以和卵泡中膜細胞表面的LH受體結合，后者為G蛋白偶聯受體，會激活下游蛋白激酶C，最終促進膜細胞合成雄激素（睪酮和雄烯二酮）并分泌進卵泡液中，后者為雌激素合成的底物。因此認為LH對于卵泡的生長作用不如FSH重要，但也是不可缺少的。
（二）類固醇激素
1.雌激素（estrogen）
雌激素主要包括雌二醇、雌三醇和雌酮，一般認為雌二醇（E2）在卵泡的發育過程中的比例最高，作用最為重要。在卵巢中發現α和β兩種亞型的雌激素受體，其中β亞型似乎更為重要。此外，雌激素受體還存在于身體的其他器官，可介導雌激素發揮全身作用。
在人類月經周期的第5~8天，生長至6~8mm的卵泡顆粒細胞中開始具有有活性的芳香化酶，后者以雄激素作為底物合成E2。在這其中，優勢卵泡中雌激素合成水平是最高的，高于雄激素的水平，其余非優勢卵泡中，雌、雄激素的比例較低，甚至倒置。實驗表明，雌激素可以與FSH協同作用，促進顆粒細胞的增殖，并增加顆粒細胞上FSH受體的數量和活性。有學者認為雌激素是卵泡獲得對FSH反應的必需物，但也有部分在雌激素分泌障礙的患者中的研究顯示，僅用FSH刺激也可以促使竇卵泡發育至排卵前卵泡，但是卵泡液中激素水平的變化對其質量及受精能力是否有影響還存在爭議。在優勢卵泡中，顆粒細胞還可以在雌激素的刺激下表達LH的受體，促使優勢卵泡在排卵前逐漸增強對LH的敏感性，以便在LH峰的作用下排卵。此外，雌激素還可以反饋調節下丘腦和垂體的分泌作用。在卵泡期的大部分時期，循環中的雌激素緩慢增加且濃度較低，可以負向抑制FSH及LH的分泌，使促激素水平下降以完成卵泡選擇的過程。而到排卵前期，循環中雌激素水平不斷積累達到高峰，大約200pg/ml時，則可反過來正向促進垂體大量分泌FSH及LH，形成FSH及LH的排卵前高峰，促進卵泡成熟和排卵的發生。排卵后雌激素主要來源于黃體，與孕激素具有協同作用。
2.雄激素（androgen）
女性體內的雄激素主要來源于腎上腺和卵巢。卵巢中的雄激素由卵泡膜細胞在LH的刺激下合成，并通過旁分泌作用于顆粒細胞。研究表明，早期竇卵泡的顆粒細胞表面具有雄激素受體。雄激素一方面可以作為顆粒細胞合成雌激素的底物，另一方面其本身也可以增加顆粒細胞對FSH的敏感性。體外實驗發現，少量的雄激素可以放大FSH誘導的PKA在細胞中的活性。而隨著卵泡的進一步發育，優勢卵泡到排卵前其顆粒細胞上雄激素受體減少，對FSH的敏感性降低，減緩促激素對顆粒細胞終末期分緩和黃素化作用，直至LH峰到來。而在非優勢卵泡中，過高的雄激素水平會促進卵泡走向閉鎖。
“兩細胞，兩促性腺激素”學說最早由Yen和Joffe兩位學者在1986年提出，闡述在優勢卵泡中雌激素的生成機制。從早期竇卵泡開始，膜細胞表面就有LH受體的表達，可以在循環中低水平的LH作用下利用膽固醇合成孕酮（progesterone，P），當卵泡體積達到7~10mm時，膜間質細胞轉化為次級間質細胞，里面的細胞色素P450c17α羥化酶則可以孕酮為底物合成雄激素（主要為雄烯二酮），但這并非是合成雄激素的唯一化學途徑。與此同時，顆粒細胞受FSH的刺激，P450芳香化酶活性增強，膜細胞分泌的雄激素通過基底膜進入顆粒細胞，在P450芳香化酶的作用下轉化為雌酮，后者在17β羥類固醇脫氫酶（17β-HSD）的催化下轉化為雌二醇。這個過程涉及卵泡膜細胞和顆粒細胞兩種細胞，以及FSH、LH兩種促激素，因而稱為“兩細胞，兩促性腺激素”學說，目前已被學界廣泛接受，在竇卵泡的生長中非常關鍵。
（三）生長因子
1.IGFs/IGFBPs
IGF系統廣泛存在于機體的各大系統中，參與多種生理生化過程。在外周血中的檢測并沒有發現IGFs的水平隨月經周期而改變，但卵泡液中的濃度隨周期時相的差異卻非常明顯，IGF系統因此被認為在卵泡的激素依賴性生長中有重要的調控作用。在體外實驗中發現IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ均對卵泡的發育有正向促進作用，然而相對IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ的作用更為重要且研究更多。已證明IGF-Ⅱ在優勢卵泡的顆粒細胞和膜細胞中均有表達，在卵泡選擇的過程中就開始升高。另外，女性卵巢中存在5種IGFBP，其與IGF的結合可以調節后者的生物活性，如體外實驗發現IGFBP-4可結合并抵消IGF的活性。在優勢卵泡中，IGF-Ⅱ升高的同時，表達IGFBP-4的蛋白水解酶，后者使IGFBP-4水平降低并增加游離IGF-Ⅱ的含量及生物活性，最終IGF-Ⅱ通過自分泌和旁分泌的作用增強FSH和LH對顆粒細胞及膜細胞的作用，促進細胞增殖、卵泡的生長及類固醇激素的分泌。而在非優勢卵泡中，IGF-Ⅱ則一直被IGFBP-4所結合，生物活性被抑制，間接促使非優勢卵泡的閉鎖。對于IGF-Ⅰ，研究發現其表達在多種動物的顆粒細胞中，在人顆粒細胞卻未發現，但是在卵泡液中可以檢測到，認為IGF-Ⅰ可能來自卵泡膜細胞及肝臟。動物實驗表明，IGF-Ⅰ也可以增強顆粒細胞對FSH的反應性，增加LH受體在卵泡膜細胞表面的表達，間接促進類固醇激素的分泌。在體外實驗也發現IGF-Ⅰ可以促進顆粒細胞的增殖分化及雌激素的生成，但IGF-Ⅰ在人體的表達與作用機制還需更深入的研究。
2.抑制素/激活素
抑制素（inhibin）與激活素（activin）屬于TGF-β超家族，均為在卵泡發育過程中起調節作用的異二聚體糖蛋白。兩者在卵泡期既有協同作用也有相互拮抗，共同促進卵泡的發育成熟并調節這個過程。
抑制素分為A和B兩種，兩者的β亞基有所不同。在女性體內，抑制素A和抑制素B均由顆粒細胞合成分泌。其中，抑制素B主要在發育中的竇卵泡中合成，在卵泡的選擇早期開始升高，當竇卵泡直徑達到10mm左右時達高峰，與雌二醇的水平相關，被認為是預測卵泡成熟的良好指標。主要作用是抑制垂體對FSH的分泌，對抗激活素的作用，其機制為增強FSHβ亞基mRNA的降解。并可以促進顆粒細胞上FSH受體的表達及顆粒細胞、膜細胞的有絲分裂。此外，增強LH在膜細胞合成雄激素的作用并防止顆粒細胞在卵泡期分泌孕激素。而抑制素A的高峰主要出現在排卵后的黃體期，因而相比之下抑制素B在卵泡成熟前的發育過程中的作用似乎比抑制素更重要。
激活素同樣有A和B兩種類型，激活素B可以由垂體前葉分泌合成，可通過自分泌和旁分泌作用促進卵泡期FSH的合成。而卵巢中的激活素主要由由顆粒細胞合成分泌，為卵泡液的正常組成成分之一，其主要作用為增強竇卵泡中顆粒細胞的增生及FSH受體的表達，這一點與抑制素具有協同作用。此外，抑制素A可以抑制卵泡期由LH誘導的孕激素及過量雄激素的合成，以及刺激顆粒細胞高效利用雄激素生成大量雌激素，并防止卵泡的自發性黃素化。隨著優勢卵泡的成熟，激活素的作用逐漸減弱而抑制素作用增強，為LH峰的發生與排卵做準備。而激活素對卵泡生長的促進作用受到卵泡內微環境的影響，在非優勢卵泡中，激活素可刺激顆粒細胞產生IGFBP-5，加速卵泡的閉鎖。
（四）其他
1.AMH AMH是始基卵泡激活過程中為數不多的一種抑制性因子，可以阻止始基卵泡進入生長并對于維持卵泡池的穩定與卵巢儲備能力具有重要意義。此外，在小鼠實驗中發現，在卵泡簇被募集后的發育中，AMH同樣作為一種抑制分子，可以降低卵泡對FSH的敏感性而抑制卵泡的促性腺激素依賴性生長。從募集一直到卵泡選擇的早期，卵泡液中AMH的水平持續上升，直到卵泡簇中兩極分化的出現，最大卵泡可達10mm，此時卵泡間微環境的AMH水平顯著降低且不再升高，同時最大卵泡中伴隨芳香化酶的大量生成，卵泡優勢化完成。由此推測在卵泡選擇的過程中，AMH的降低會解除對芳香化酶生成的某種抑制作用，但具體機制還有待進一步研究。
2.GDF-9及BMP-15 GDF-9和BMP-15屬于TGF-β超家族的蛋白，在始基卵泡激活過程中具有非常重要的促進作用。學者也將目光集中于其在竇卵泡的募集和選擇中的作用研究，認為也具有一定的作用。在成熟卵泡中檢測到GDF-9的濃度梯度，即越靠近卵母細胞其濃度越高。提示可能對卵泡中不同位置的顆粒細胞分化有影響。證明GDF-9可以參與促進顆粒細胞編碼LH受體、芳香化酶、P450側鏈裂解酶、KitL、IGF-Ⅰ等多種分子的表達，并且在優勢卵泡和非優勢卵泡中的作用有差異。BMP-15又稱GDF-9B，在體外實驗中被證明可以刺激顆粒細胞的有絲分裂，但會抑制FSH受體的表達，抑制卵泡向排卵前期的轉化，具體作用和機制還有待研究。
3.實驗還發現其他一些因子在竇卵泡的發育過程中起作用，但仍需進一步探究。如血管內皮生長因子在優勢卵泡的生長中有協同促進作用，利用其抗體可抑制血管生成并延長卵泡期；糖皮質激素被發現在優勢卵泡中，可以通過bcl-2阻斷由TNF-α引起的顆粒細胞凋亡等；近年發現一種血漿金屬蛋白酶A（PAPP-A）可表達于卵巢組織，其存在于卵泡液中，具有與IGFBP-4相似的生物活性，可能在優勢卵泡的選擇過程中起作用。
四、卵泡閉鎖
卵泡閉鎖（atresia）是卵泡生長到一定程度停止發育并退化的現象，是一種正常的生理過程。閉鎖從女性胎兒妊娠中第7周就開始，并抑制持續到絕經，是生長卵泡的必然歸宿之一，對于調整生殖細胞的儲備量具有重要意義。女性一生中兩次大規模卵泡閉鎖分別發生在女性胎兒出生時和進入青春期時，兩次大幅度的下調，最終使僅有少量的卵泡有可能被募集，青春期以后的卵泡閉鎖主要依賴于月經周期中多種激素和分子的調控。在卵泡期，募集到的卵泡簇共同開始發育，除了被選出的優勢卵泡有可能成熟并排卵，卵泡簇中的其他卵泡也將閉鎖。
現已明確，細胞凋亡是卵泡閉鎖的機制，在人類胎兒卵巢中的原始卵泡就已經發現凋亡相關蛋白，包括bcl-2、bax等，以及人類閉鎖卵泡中顆粒細胞的DNA被發現有凋亡特有的階梯狀表現，但卵泡閉鎖的具體信號通路和調節機制還不明確。實驗發現，有多種基因參與這過程，包括p53、c-myc、c-fox、bax等，并且TGF-β、IL-6、雄激素、TNF 等也在一些實驗中被證明與閉鎖相關，但還有待新的研究。
卵泡的募集與優勢卵泡的選擇是女性卵子成熟并成功排卵前的重要事件，募集和選擇的機制保證了優質卵泡的優先發育及對物種的延續有重大意義。但由于生長的卵泡容易受多種因素的影響而易于閉鎖，所以盡管有周期性募集選擇的機制存在，卻并不等保證有排卵。卵泡處于一個極其復雜的微環境中，其發育，尤其是竇卵泡的發育不僅受下丘腦-垂體-卵巢軸中多種激素的調控，更受多種因子自分泌和旁分泌的影響。文章中所總結的一些對卵泡發育過程的作用相對明確的因子，也不是獨立發揮作用，而是在一個復雜的網絡中相互協調、共同調節的。此外，機體內外環境中多種因素也對卵泡發育和排卵有一定影響，但關于這部分內容的研究還比較少。明確卵泡在不同時段的發育和調節機制，也將對相關疾病，如PCOS、卵巢早衰等的研究與治療帶來新的觀點及思考。