第四节 优势卵泡发生与选择
始基卵泡在形成之后有三种命运：终身静止以维持始基卵泡的稳定，直接由始基卵泡进入凋亡最终闭锁，以及小部分静止卵泡进入生长。进入生长的这部分卵泡再被多种因子调节之后发育为初级卵泡、次级卵泡直至窦前卵泡。窦前卵泡（preantral follicles）由次级卵泡发育而来，直径约0.12~0.2mm，其中已经出现了膜间质上皮细胞，此时的柱状单层颗粒细胞表面也已经开始表达FSH受体。
从窦前卵泡的发育直至被募集、选择，生长为成熟卵泡的过程需要经过3个月经周期85天。其中从窦前卵泡发育至直径≥2.0mm的窦卵泡（antral follicles）需要大约60天，在这个过程中，颗粒细胞大量增殖，由单层变为多层，并且颗粒细胞表面的FSH受体也逐渐增多，对FSH敏感性增加，具备被募集与选择发育并排卵的能力，开始进入促性腺激素依赖性的生长阶段。
一、卵泡的募集
募集（recruitment）是指一定数量的窦前卵泡在FSH的作用下开始快速发育，是卵泡进入发育以后的第一次选择。
被募集后的颗粒细胞内的细胞色素P450芳香化酶也开始被FSH所激活，可以开始分泌甾体激素，主要是雌二醇（E2），E2可以通过正反馈与负反馈的途径对垂体分泌FSH进行调控。与此同时，卵泡膜细胞形成并具有分泌雄激素的能力，也会对卵泡的募集带来影响。除此之外，募集的过程还受包括胰岛素样生长因子、抑制素、激活素等多种物质的调节。
卵泡募集的过程：随着女性青春期的到来，下丘脑-垂体-卵巢轴逐渐成熟，受下丘脑的影响，垂体开始脉冲式释放卵泡刺激素（follicular stimulating hormone，FSH）。募集过程主要依赖的是FSH 的作用。在上一月经周期的黄体中后期，雌激素逐渐下降，解除了对垂体的负反馈抑制作用。黄体后期垂体开始恢复FSH的分泌。月经1~4天FSH有一个短暂的小高峰，称为“募集窗”。卵泡池中的窦前卵泡，由于FSH受体数量不同，对FSH的反应性亦不同，因此卵泡池中的卵泡在发育上具有非同步性（nonsynchronous），形成不同的卵泡簇（cohort）。当募集窗到来时，卵巢微环境中FSH达到一定程度，可以达到一部分受体密度相对较高的窦前卵泡的生长阈值，称为FSH的阈值窗（FSH threshold window）。此时，这部分具有相似受体敏感度和局部调节因子的卵泡形成的卵泡簇就会离开静止卵泡池，进入快速生长发育状态。颗粒细胞受到FSH的作用，开始快速增殖，由单层经有丝分裂转化为复层，同时分泌卵泡液，使卵泡中出现多个小的卵泡腔。随着卵泡的继续生长，小卵泡腔逐渐融合，形成一个大卵泡腔并将卵母细胞和大部分颗粒细胞挤到卵泡的一边，形成窦卵泡。
被募集到的卵泡簇大约包括20~30个卵泡，在募集窗内它们形态大小没有区别，均具有发育为成熟卵泡的潜力，体外实验证明，移除一个卵泡不会影响卵泡簇中其他卵泡的发育。募集对于排卵是必要的，然而募集后不一定有排卵的发生。
关于卵泡募集的模式目前还存在争议，除上述的目前大部分学者认可的经典募集窗模式外，还有另外几种研究较少的募集模式。
1.连续募集理论
认为窦前卵泡进入生长轨道的过程在性周期中是持续存在的，并不是在某一特定时段内集中发生，并认为募集的过程是非性腺激素依赖性，最终能够成熟的卵泡是被FSH及LH共同且随机选择出的一个在正确的时机进入生长的卵泡。未被选中的卵泡则退化。这一理论在小鼠、猴子和羊身上有所体现。
2.多次募集模式
与经典的“单次募集”有一定程度的相似，认为在同一性周期中会有两个甚至多个的卵泡簇在不同时期进入生长，通常是两次，分别在卵泡期和黄体期。然而，黄体期生长起来的卵泡簇相比卵泡期通常具有较少的颗粒细胞，分泌雌激素的能力较差，因此能够成熟的卵泡通常来源于卵泡期。支持该理论的研究者发现有两个募集卵泡簇的女性平均月经周期较单个卵泡簇的长，并且占绝大部分女性，少部分有三个卵泡簇启动发育的女性其月经周期则更长。随着超声技术的发展，关于卵泡的募集模式有了更灵活的探索方式，具体的在灵长类动物中的发育模式还有待进一步的研究。本文的大部分叙述针对的是经典的单次募集模式。
二、优势卵泡的选择
优势卵泡（dominant follicle）的选择与生成过程是卵泡发育中的第二次选择。在募集窗中被募集到的卵泡簇中，大约有一个卵泡会在FSH和雌二醇等的作用下，被选中成为优势卵泡继续发育，最终成熟并获得排卵的能力，其余卵泡则走向闭锁。卵泡一旦被募集则只有两种结果，即被选择为优势卵泡或闭锁。卵泡募集过后，绝大部分情况是选择出一枚优势卵泡，极少数情况下有两枚或多枚卵泡被优势化并成熟排卵，若受精则形成异卵多胎妊娠。
卵泡选择的过程大约在月经周期的第5~10天。卵泡簇被募集过后，在较高水平FSH的作用下开始共同生长，颗粒细胞不断通过有丝分裂而增殖。FSH与颗粒细胞表面逐渐增多的FSH受体结合，激活颗粒细胞中的细胞色素P450芳香化酶，该酶以雄激素为底物合成雌激素。雌激素的浓度逐渐升高，当达到一定程度时，便会对垂体中FSH的分泌产生负反馈抑制，使FSH的浓度逐渐下降。另一方面，雌激素的存在会增加该卵泡FSH受体的敏感性，并进一步增加受体的数量。在月经周期的第7天左右，卵泡簇中FSH受体含量最丰富、颗粒细胞分裂指数最高、对FSH浓度要求最低的卵泡，会在FSH逐渐减少的环境下优先发育，开始出现卵泡的“两极分化”。研究者认为，这种“两极分化”通常在有一个优先发育的主导卵泡直径达到10mm时发生，一般在月经周期第6~9天。此时主导卵泡直径继续增大，表达更多的FSH受体，分泌更多的卵泡液与雌激素，进一步是FSH的浓度下调。而本卵泡簇中的其他卵泡，由于FSH受体数目小于主导卵泡，接受FSH刺激的阈值高，因而在FSH浓度下降后不能达到其FSH刺激的阈值，导致这些卵泡的发育受阻，最终闭锁。而主导卵泡的优势化地位在这个过程中逐渐确立，随着选择的完成，优势卵泡的直径可达到14mm左右，其在双侧卵巢中占绝对优势地位。由于雌激素的合成明显增多，正反馈促进颗粒细胞FSH受体的数量和敏感性，其生长的速度大大加快，每24小时直径可增加1~2mm。
有研究发现，在卵泡期后期去除猴子的优势卵泡，会导致排卵前LH峰及排卵推后大约两周，认为优势卵泡在卵泡后期已经被选择出来并且严重抑制了其他卵泡的发育。推迟的两周时间用于新一批卵泡簇被募集与重新选择优势卵泡。在家畜中的许多实验也得到相似的结果。因此，卵泡的优势化并不仅仅是形态，更是在功能上的绝对优势与主导化。
三、卵泡募集与选择的调节
卵泡的募集与选择过程涉及多种激素和内分泌、旁分泌因子的调节，除了最关键的促性腺激素以外，类固醇激素、多种生长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）是卵泡发育过程中的关键激素，分子量约33 000，是由α和β亚基组成的异二聚体，为糖蛋白。FSH由垂体前叶嗜碱性细胞合成，脉冲式释放入血，并受下丘脑和卵巢多种分子的调节。FSH可以促进次级卵泡以后的卵泡的生长发育，在卵泡的募集与选择中有着至关重要的作用。在上一月经周期的黄体后期，黄体退化所引起的雌激素、孕激素及抑制素水平下降，解除了对垂体的抑制作用，FSH开始升高并逐渐达到高峰，即卵泡的“募集窗”。在这个阶段，FSH的水平比基础值高30%~50%，足以达到部分窦前卵泡的生长阈值并完成募集。在这个过程中，FSH与颗粒细胞表面的FSH受体结合，激活下游cAMP-ERK1/2及p38-MAPK信号通路，最终均可以活化磷酸激酶A（PKA），不仅可以促进颗粒细胞的有丝分裂，也可激活细胞色素P450芳香化酶，从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渐开始分泌雌激素，之排卵前雌激素缓慢增加，对垂体FSH具有负反馈抑制作用，即在募集窗过后，FSH水平逐渐下降，选择出一个体积最大、受体最多、敏感度最高的卵泡，后者分泌大量雌激素，使循环中的FSH进一步减少。最终，因FSH浓度达不到生长阈值而使得卵泡簇中其他卵泡停止生长，逐渐闭锁，完成优势卵泡的选择。选择完成后直至排卵前，FSH依然缓慢下降，但足以维持优势卵泡的快速生长。
由此可见，FSH在月经周期中的大部分时间处于低水平，仅在黄体后期和卵泡早期有一个小高峰用以募集卵泡，而快速生长的窦卵泡若不能处于足够的FSH中则会闭锁，因而早在三十多年前就有学者利用外源性FSH，扩大其在血中的高峰时间，从而募集到更多的卵泡，提出最早的“FSH阈值”学说。
黄体生成素（luteinizing hormone，LH）又称促间质细胞激素（interstitial cell stimulating hormone，ICSH），是结构与FSH相似的另一种由垂体前叶嗜碱性细胞分泌的促性腺激素。LH分子量约30 000，也是由α和β两个亚基组成的异二聚体糖蛋白。α亚基与FSH相似，两种促激素功能的差别主要来源于β亚基。在卵泡期的绝大部分时间LH都处于较低的水平，直至排卵前的LH高峰，其在优势卵泡的成熟与排卵的发生过程中起到关键作用。排卵完成后，LH作为循环中主导的促性腺激素，起生成与维持黄体的作用。
在卵泡期，低水平LH可以和卵泡中膜细胞表面的LH受体结合，后者为G蛋白偶联受体，会激活下游蛋白激酶C，最终促进膜细胞合成雄激素（睾酮和雄烯二酮）并分泌进卵泡液中，后者为雌激素合成的底物。因此认为LH对于卵泡的生长作用不如FSH重要，但也是不可缺少的。
（二）类固醇激素
1.雌激素（estrogen）
雌激素主要包括雌二醇、雌三醇和雌酮，一般认为雌二醇（E2）在卵泡的发育过程中的比例最高，作用最为重要。在卵巢中发现α和β两种亚型的雌激素受体，其中β亚型似乎更为重要。此外，雌激素受体还存在于身体的其他器官，可介导雌激素发挥全身作用。
在人类月经周期的第5~8天，生长至6~8mm的卵泡颗粒细胞中开始具有有活性的芳香化酶，后者以雄激素作为底物合成E2。在这其中，优势卵泡中雌激素合成水平是最高的，高于雄激素的水平，其余非优势卵泡中，雌、雄激素的比例较低，甚至倒置。实验表明，雌激素可以与FSH协同作用，促进颗粒细胞的增殖，并增加颗粒细胞上FSH受体的数量和活性。有学者认为雌激素是卵泡获得对FSH反应的必需物，但也有部分在雌激素分泌障碍的患者中的研究显示，仅用FSH刺激也可以促使窦卵泡发育至排卵前卵泡，但是卵泡液中激素水平的变化对其质量及受精能力是否有影响还存在争议。在优势卵泡中，颗粒细胞还可以在雌激素的刺激下表达LH的受体，促使优势卵泡在排卵前逐渐增强对LH的敏感性，以便在LH峰的作用下排卵。此外，雌激素还可以反馈调节下丘脑和垂体的分泌作用。在卵泡期的大部分时期，循环中的雌激素缓慢增加且浓度较低，可以负向抑制FSH及LH的分泌，使促激素水平下降以完成卵泡选择的过程。而到排卵前期，循环中雌激素水平不断积累达到高峰，大约200pg/ml时，则可反过来正向促进垂体大量分泌FSH及LH，形成FSH及LH的排卵前高峰，促进卵泡成熟和排卵的发生。排卵后雌激素主要来源于黄体，与孕激素具有协同作用。
2.雄激素（androgen）
女性体内的雄激素主要来源于肾上腺和卵巢。卵巢中的雄激素由卵泡膜细胞在LH的刺激下合成，并通过旁分泌作用于颗粒细胞。研究表明，早期窦卵泡的颗粒细胞表面具有雄激素受体。雄激素一方面可以作为颗粒细胞合成雌激素的底物，另一方面其本身也可以增加颗粒细胞对FSH的敏感性。体外实验发现，少量的雄激素可以放大FSH诱导的PKA在细胞中的活性。而随着卵泡的进一步发育，优势卵泡到排卵前其颗粒细胞上雄激素受体减少，对FSH的敏感性降低，减缓促激素对颗粒细胞终末期分缓和黄素化作用，直至LH峰到来。而在非优势卵泡中，过高的雄激素水平会促进卵泡走向闭锁。
“两细胞，两促性腺激素”学说最早由Yen和Joffe两位学者在1986年提出，阐述在优势卵泡中雌激素的生成机制。从早期窦卵泡开始，膜细胞表面就有LH受体的表达，可以在循环中低水平的LH作用下利用胆固醇合成孕酮（progesterone，P），当卵泡体积达到7~10mm时，膜间质细胞转化为次级间质细胞，里面的细胞色素P450c17α羟化酶则可以孕酮为底物合成雄激素（主要为雄烯二酮），但这并非是合成雄激素的唯一化学途径。与此同时，颗粒细胞受FSH的刺激，P450芳香化酶活性增强，膜细胞分泌的雄激素通过基底膜进入颗粒细胞，在P450芳香化酶的作用下转化为雌酮，后者在17β羟类固醇脱氢酶（17β-HSD）的催化下转化为雌二醇。这个过程涉及卵泡膜细胞和颗粒细胞两种细胞，以及FSH、LH两种促激素，因而称为“两细胞，两促性腺激素”学说，目前已被学界广泛接受，在窦卵泡的生长中非常关键。
（三）生长因子
1.IGFs/IGFBPs
IGF系统广泛存在于机体的各大系统中，参与多种生理生化过程。在外周血中的检测并没有发现IGFs的水平随月经周期而改变，但卵泡液中的浓度随周期时相的差异却非常明显，IGF系统因此被认为在卵泡的激素依赖性生长中有重要的调控作用。在体外实验中发现IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ均对卵泡的发育有正向促进作用，然而相对IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ的作用更为重要且研究更多。已证明IGF-Ⅱ在优势卵泡的颗粒细胞和膜细胞中均有表达，在卵泡选择的过程中就开始升高。另外，女性卵巢中存在5种IGFBP，其与IGF的结合可以调节后者的生物活性，如体外实验发现IGFBP-4可结合并抵消IGF的活性。在优势卵泡中，IGF-Ⅱ升高的同时，表达IGFBP-4的蛋白水解酶，后者使IGFBP-4水平降低并增加游离IGF-Ⅱ的含量及生物活性，最终IGF-Ⅱ通过自分泌和旁分泌的作用增强FSH和LH对颗粒细胞及膜细胞的作用，促进细胞增殖、卵泡的生长及类固醇激素的分泌。而在非优势卵泡中，IGF-Ⅱ则一直被IGFBP-4所结合，生物活性被抑制，间接促使非优势卵泡的闭锁。对于IGF-Ⅰ，研究发现其表达在多种动物的颗粒细胞中，在人颗粒细胞却未发现，但是在卵泡液中可以检测到，认为IGF-Ⅰ可能来自卵泡膜细胞及肝脏。动物实验表明，IGF-Ⅰ也可以增强颗粒细胞对FSH的反应性，增加LH受体在卵泡膜细胞表面的表达，间接促进类固醇激素的分泌。在体外实验也发现IGF-Ⅰ可以促进颗粒细胞的增殖分化及雌激素的生成，但IGF-Ⅰ在人体的表达与作用机制还需更深入的研究。
2.抑制素/激活素
抑制素（inhibin）与激活素（activin）属于TGF-β超家族，均为在卵泡发育过程中起调节作用的异二聚体糖蛋白。两者在卵泡期既有协同作用也有相互拮抗，共同促进卵泡的发育成熟并调节这个过程。
抑制素分为A和B两种，两者的β亚基有所不同。在女性体内，抑制素A和抑制素B均由颗粒细胞合成分泌。其中，抑制素B主要在发育中的窦卵泡中合成，在卵泡的选择早期开始升高，当窦卵泡直径达到10mm左右时达高峰，与雌二醇的水平相关，被认为是预测卵泡成熟的良好指标。主要作用是抑制垂体对FSH的分泌，对抗激活素的作用，其机制为增强FSHβ亚基mRNA的降解。并可以促进颗粒细胞上FSH受体的表达及颗粒细胞、膜细胞的有丝分裂。此外，增强LH在膜细胞合成雄激素的作用并防止颗粒细胞在卵泡期分泌孕激素。而抑制素A的高峰主要出现在排卵后的黄体期，因而相比之下抑制素B在卵泡成熟前的发育过程中的作用似乎比抑制素更重要。
激活素同样有A和B两种类型，激活素B可以由垂体前叶分泌合成，可通过自分泌和旁分泌作用促进卵泡期FSH的合成。而卵巢中的激活素主要由由颗粒细胞合成分泌，为卵泡液的正常组成成分之一，其主要作用为增强窦卵泡中颗粒细胞的增生及FSH受体的表达，这一点与抑制素具有协同作用。此外，抑制素A可以抑制卵泡期由LH诱导的孕激素及过量雄激素的合成，以及刺激颗粒细胞高效利用雄激素生成大量雌激素，并防止卵泡的自发性黄素化。随着优势卵泡的成熟，激活素的作用逐渐减弱而抑制素作用增强，为LH峰的发生与排卵做准备。而激活素对卵泡生长的促进作用受到卵泡内微环境的影响，在非优势卵泡中，激活素可刺激颗粒细胞产生IGFBP-5，加速卵泡的闭锁。
（四）其他
1.AMH AMH是始基卵泡激活过程中为数不多的一种抑制性因子，可以阻止始基卵泡进入生长并对于维持卵泡池的稳定与卵巢储备能力具有重要意义。此外，在小鼠实验中发现，在卵泡簇被募集后的发育中，AMH同样作为一种抑制分子，可以降低卵泡对FSH的敏感性而抑制卵泡的促性腺激素依赖性生长。从募集一直到卵泡选择的早期，卵泡液中AMH的水平持续上升，直到卵泡簇中两极分化的出现，最大卵泡可达10mm，此时卵泡间微环境的AMH水平显著降低且不再升高，同时最大卵泡中伴随芳香化酶的大量生成，卵泡优势化完成。由此推测在卵泡选择的过程中，AMH的降低会解除对芳香化酶生成的某种抑制作用，但具体机制还有待进一步研究。
2.GDF-9及BMP-15 GDF-9和BMP-15属于TGF-β超家族的蛋白，在始基卵泡激活过程中具有非常重要的促进作用。学者也将目光集中于其在窦卵泡的募集和选择中的作用研究，认为也具有一定的作用。在成熟卵泡中检测到GDF-9的浓度梯度，即越靠近卵母细胞其浓度越高。提示可能对卵泡中不同位置的颗粒细胞分化有影响。证明GDF-9可以参与促进颗粒细胞编码LH受体、芳香化酶、P450侧链裂解酶、KitL、IGF-Ⅰ等多种分子的表达，并且在优势卵泡和非优势卵泡中的作用有差异。BMP-15又称GDF-9B，在体外实验中被证明可以刺激颗粒细胞的有丝分裂，但会抑制FSH受体的表达，抑制卵泡向排卵前期的转化，具体作用和机制还有待研究。
3.实验还发现其他一些因子在窦卵泡的发育过程中起作用，但仍需进一步探究。如血管内皮生长因子在优势卵泡的生长中有协同促进作用，利用其抗体可抑制血管生成并延长卵泡期；糖皮质激素被发现在优势卵泡中，可以通过bcl-2阻断由TNF-α引起的颗粒细胞凋亡等；近年发现一种血浆金属蛋白酶A（PAPP-A）可表达于卵巢组织，其存在于卵泡液中，具有与IGFBP-4相似的生物活性，可能在优势卵泡的选择过程中起作用。
四、卵泡闭锁
卵泡闭锁（atresia）是卵泡生长到一定程度停止发育并退化的现象，是一种正常的生理过程。闭锁从女性胎儿妊娠中第7周就开始，并抑制持续到绝经，是生长卵泡的必然归宿之一，对于调整生殖细胞的储备量具有重要意义。女性一生中两次大规模卵泡闭锁分别发生在女性胎儿出生时和进入青春期时，两次大幅度的下调，最终使仅有少量的卵泡有可能被募集，青春期以后的卵泡闭锁主要依赖于月经周期中多种激素和分子的调控。在卵泡期，募集到的卵泡簇共同开始发育，除了被选出的优势卵泡有可能成熟并排卵，卵泡簇中的其他卵泡也将闭锁。
现已明确，细胞凋亡是卵泡闭锁的机制，在人类胎儿卵巢中的原始卵泡就已经发现凋亡相关蛋白，包括bcl-2、bax等，以及人类闭锁卵泡中颗粒细胞的DNA被发现有凋亡特有的阶梯状表现，但卵泡闭锁的具体信号通路和调节机制还不明确。实验发现，有多种基因参与这过程，包括p53、c-myc、c-fox、bax等，并且TGF-β、IL-6、雄激素、TNF 等也在一些实验中被证明与闭锁相关，但还有待新的研究。
卵泡的募集与优势卵泡的选择是女性卵子成熟并成功排卵前的重要事件，募集和选择的机制保证了优质卵泡的优先发育及对物种的延续有重大意义。但由于生长的卵泡容易受多种因素的影响而易于闭锁，所以尽管有周期性募集选择的机制存在，却并不等保证有排卵。卵泡处于一个极其复杂的微环境中，其发育，尤其是窦卵泡的发育不仅受下丘脑-垂体-卵巢轴中多种激素的调控，更受多种因子自分泌和旁分泌的影响。文章中所总结的一些对卵泡发育过程的作用相对明确的因子，也不是独立发挥作用，而是在一个复杂的网络中相互协调、共同调节的。此外，机体内外环境中多种因素也对卵泡发育和排卵有一定影响，但关于这部分内容的研究还比较少。明确卵泡在不同时段的发育和调节机制，也将对相关疾病，如PCOS、卵巢早衰等的研究与治疗带来新的观点及思考。