颗粒细胞在卵泡发育中的作用研究进展总结2026

颗粒细胞在卵泡发育中的作用研究进展总结2026卵泡发育是哺乳动物生殖系统的核心生理过程，经历原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡、窦卵泡及成熟卵泡五个关键阶段。原始卵泡作为卵泡发育的起始储备形式，由单层扁平状颗粒细胞包绕静止卵母细胞构成，该阶段颗粒细胞源于性腺嵴上皮性腺索细胞，维持卵母细胞休眠状态，保障卵泡储备稳态［1］。随着卵泡启动发育并分化为初级卵泡，颗粒细胞由扁平转变为立方形、单层变复层；同时卵母细胞分泌糖蛋白形成透明带，与颗粒细胞建立间隙连接，颗粒细胞亦开始表达卵泡刺激素（follicle-stimulatinghormone，FSH）受体。到窦卵泡期，颗粒细胞分化为壁层颗粒细胞（muralgranulosacells，MGs）和卵丘颗粒细胞（cumulusgranulosacells，CGs）。MGs参与信号转导、类固醇合成与细胞分化；CGs参与细胞增殖、能量代谢及卵丘扩张［2］。当卵泡发育至排卵前成熟阶段，卵泡膜细胞表达的受体响应排卵前LH峰信号，激活成熟促进因子（maturation-promotingfactor，MPF），促使卵母细胞恢复减数分裂，发生生发泡破裂。卵泡微环境中，卵母细胞与CGs、MGs及卵泡膜颗粒细胞之间的双向互作，是调控卵泡有序发育、卵母细胞成熟及顺利排卵的核心因素。基于颗粒细胞在卵泡成熟进程中的核心调控作用，本文系统综述卵泡成熟过程中颗粒细胞与卵母细胞的互作机制，旨在为深入解析卵泡发育调控机理、优化生殖相关技术及探究生殖异常发病机制提供理论参考。一.颗粒细胞参与卵母细胞之间物质交换与信号交流卵泡发育的有序进行依赖于卵母细胞与颗粒细胞间隙连接介导的离子与小分子交换、黏附连接介导的细胞锚定及细胞外囊泡介导的生物活性分子转运等多元方式，从而实现能量底物与调控信号分子的细胞间高效传递，为卵母细胞的生长分化提供关键支撑。颗粒细胞与卵母细胞通过旁分泌的方式调控卵泡发育：在卵泡发育早期，卵母细胞分泌旁分泌信号分子骨形态发生蛋白（bonemorphogeneticprotein，BMP）15与生长分化因子9（growthdifferentiationfactor9，GDF9）。BMP15主要与BMPⅡ型受体（BMPreceptortypeⅡ，BMPRⅡ）和活化素受体样激酶（activinreceptor-likekinase，ALK）6结合（表1），激活经典BMP信号通路，磷酸化SMAD1/5/8，调控颗粒细胞增殖和分化［3］。GDF9通过BMPRⅡ和ALK4/5/7（以ALK4/5为主）激活转化生长因子-β信号通路，磷酸化SMAD2/3，促进卵丘扩张相关基因Has2、Ptgs2、Ptx3的表达［4-5］。研究证实，BMP15与GDF9并非独立发挥作用，二者可形成cumulin异源二聚体，协同激活BMPRII-ALK受体复合体，增强信号转导效率［4］。其生物学功能包括调节透明质酸合成途径、参与颗粒细胞分化、影响细胞外基质分泌及颗粒细胞扩张，还可能通过BMP4/7/15-连接蛋白（connexin，Cx）43信号轴调控细胞间通信［5］。通过维持特定分子浓度梯度抵抗颗粒细胞的凋亡，并借助KITL信号通路调控卵母细胞存活。在一项小鼠的研究中发现，BMP15、GDF9与KITL之间形成精密的负反馈环路，通过结构与功能上的协同作用及适度拮抗，维持三者表达平衡，是调控卵泡发育全过程的关键分子网络［6］。颗粒细胞与卵母细胞通过间隙连接建立关键信号通道：卵母细胞缺乏参与蛋白质、脂质和碳水化合物代谢的酶和转运蛋白［7］，这些酶和转运蛋白通过间隙连接由颗粒细胞提供。卵母细胞与颗粒细胞的间隙连接的核心分子是Cx43及Cx37蛋白。Cx43表达于颗粒细胞，是颗粒细胞与卵母细胞连接处的主要亚型，Cx37表达于卵母细胞细胞膜，且仅与颗粒细胞的Cx43对接形成跨细胞通道［8］。通道具有可逆关闭性，且受细胞内pH值、钙离子浓度、磷酸化状态等调控。同时，卵母细胞中的E-钙黏蛋白与颗粒细胞中的N-钙黏蛋白相互作用，确保间隙连接的稳定［8］。另外，颗粒细胞具有跨透明带突起（transzonalprojections，TZPs）［9］，其借助肌动蛋白骨架穿过透明带延伸出长突起，扩大与卵母细胞膜的接触面积。间隙连接作为颗粒细胞与卵母细胞的关键信号传递通道，其介导的分子交流直接调控卵母细胞生发泡（germinalvesicle，GV）期维持与减数分裂重启（图1）。（1）GV期阻滞的维持：卵母细胞自身合成的高浓度环磷酸腺苷（cyclicadenosinemonophosphate，cAMP）是维持卵母细胞GV期阻滞的关键，MGs会分泌C型利钠肽（natriureticpeptidetypeC，NPPC），NPPC用于卵丘细胞上的利钠肽受体2（natriureticpeptidereceptor2，NPR2），诱导卵丘细胞生成环磷酸鸟苷（cyclicguanosinemonophosphate，cGMP），cGMP通过颗粒细胞与卵母细胞之间的间隙连接，被输送到卵母细胞内，抑制卵母细胞内磷酸二酯酶3A（phosphodiesterase3A，PDE3A）活性，减少cAMP降解，保持卵母细胞内高cAMP水平［10］，持续抑制减数分裂重启，使卵母细胞稳定处于GV期。（2）减数分裂重启：当排卵前LH峰出现时，LH与颗粒细胞（包括MGs和CGs）上的LH受体结合，激活颗粒细胞内EGFR-细胞外调节蛋白激酶（extracellularsignal-regulatedkinase，ERK）1/2等信号通路，一方面诱导RNA结合蛋白三磷酸脯氨酸蛋白表达上调，促使NppcmRNA快速降解，导致颗粒细胞分泌NPPC减少；另一方面使CGs表面的NPR2发生去磷酸化而失活，导致颗粒细胞内cGMP的合成量显著下降。同时，LH峰激活的信号通路促进连接蛋白Cx43磷酸化，导致颗粒细胞与卵母细胞间的间隙连接可逆关闭，使颗粒细胞内已生成的cGMP无法通过间隙连接向卵母细胞转运，进一步降低卵母细胞内cGMP的留存水平，cGMP水平下降，解除对卵母细胞内PDE3A的抑制，PDE3A水平增加，使cAMP快速降解，cAMP浓度降低会使蛋白激酶A（proteinkinaseA，PKA）活性下降，而PKA活性下降会解除其对CDC25B磷酸酶的抑制作用，被激活的CDC25B磷酸酶可去除周期蛋白依赖性激酶1（cyclin-dependentkinase1，CDK1）上的抑制性磷酸基团，维持CDK1的活性，处于活性状态的CDK1，与周期蛋白B（cyclinB）结合，构成CDK1-cyclinB复合物，该复合物进一步组装形成有活性的MPF，MPF激活后，会促使卵母细胞退出减数分裂Ⅰ前期，完成第一次减数分裂，最终停滞于MⅡ期，等待受精［10］。3.颗粒细胞与卵母细胞通过黏附连接维持结构完整性：卵母细胞与颗粒细胞间的黏附连接是维持卵泡结构完整性的核心支撑，更是实现细胞间“物理锚定”与“信号协同”的关键功能桥梁，贯穿卵泡发育全程。其核心分子体系是跨膜蛋白E-钙黏蛋白与N-钙黏蛋白通过胞内的α-连环蛋白、β-连环蛋白与肌动蛋白微丝骨架相连，形成精密的“锚定-支撑”网络。黏附连接的黏附强度主要受促性腺激素、细胞因子及胞内外钙离子浓度的动态调控，确保功能适配卵泡发育不同阶段的需求。N-钙黏蛋白介导的黏附连接还具有传感功能，能够整合组织结构和调节激素，促进CGs的扩张、卵母细胞成熟及排卵等［11］。卵母细胞与颗粒细胞间的黏附连接兼具“结构骨架”与“信号枢纽”的双重属性。其通过钙黏蛋白-连环蛋白核心体系，同步实现“物理锚定（维持卵泡结构）、辅助通信（支撑缝隙连接功能）、信号协同（调控细胞分化）”三大核心功能。cAMP作为重要的胞内第二信使，其在卵母细胞内的高浓度是通过颗粒细胞与卵母细胞之间间隙连接（Cx37）传递的信号来维持的，干扰E-钙黏蛋白介导的黏附会削弱间隙连接的功能性通信，导致卵母细胞内cAMP水平下降，进而引发减数分裂的提前恢复［12］。黏附连接与间隙连接相互配合，共同构建起“物质运输-信号转导-结构稳定”三位一体的调控网络，为卵母细胞从初始激活到最终成熟的全程提供稳定、高效的微环境保障［13］。4.颗粒细胞与卵母细胞通过细胞外囊泡（extracellularvesicles，EVs）实现非接触式调控：颗粒细胞与卵母细胞之间EVs互作，是卵泡微环境中物质交换与信号传递的关键非接触式调控途径［14］。EVs可携带蛋白质、脂质、核酸等生物活性分子，通过体液或卵泡液扩散至靶细胞，实现“远距离”或“局部精准”的双向调控。颗粒细胞与卵母细胞释放的EVs主要是直径为30~150nm的外泌体及直径为100~1000nm的微囊泡。颗粒细胞（尤其是卵丘细胞）是卵泡中EVs的主要分泌者。有文献报道，颗粒细胞分泌的EVs（granulosacell-derivedextracellularvesicles，GC-EVs）可装载葡萄糖-6-磷酸、丙酮酸脱氢酶、三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP）合成酶亚基、PDE3A等进入卵母细胞胞质，可能为其提供“能量支持”［15］；GC-EVs携带cyclinB1、CDK1及Wee1激酶（MPF活性调节因子），补充卵母细胞内MPF复合物的组分，可对MPF活化、染色体凝聚、纺锤体形成及第一极体排出有促进作用［16］。GC-EVs携带的miRNA（如miR-145、miR-21）可靶向抑制卵母细胞内的母源mRNA（如BMP15、GDF9mRNA）降解或促进其翻译，从而维持母源基因的稳定表达，促进卵母细胞胞质成熟［17］。GC-EVs膜上富含胆固醇转运蛋白（如STAR、ABCA1），可将颗粒细胞合成的胆固醇递送至卵母细胞膜，作为卵母细胞合成雌激素、孕酮的前体，并维持卵母细胞膜流动性。卵母细胞虽体积大、EVs分泌量少于颗粒细胞，但卵母细胞分泌的EVs（oocyte-derivedextracellularvesicles，Oocyte-EVs）可通过“反向信号”来维持卵泡结构的稳定，并通过调控颗粒细胞营养供给能力及类固醇的合成来满足卵母细胞的需求与维持卵泡激素的平衡［18］。卵母细胞合成的少量GDF9与BMP15可通过Oocyte-EVs释放与颗粒细胞膜上的受体（BMPRIA、BMPRⅡ）结合，辅助激活Smad2/3信号通路，促进颗粒细胞从“原始颗粒细胞”向“次级颗粒细胞”分化，启动卵泡腔形成。同时，还可抑制颗粒细胞凋亡相关基因（如Bax）、激活增殖基因（如CyclinD1）表达，维持颗粒细胞数量稳定，保障卵泡正常发育。Voros等［19］报道Oocyte-EVs释放的GDF9蛋白可激活颗粒细胞内的PI3K-AKT信号通路，促进葡萄糖转运体1在颗粒细胞膜上的表达与定位，增强颗粒细胞对卵泡液中葡萄糖的摄取能力，进而通过GC-EVs或间隙连接向卵母细胞转运更多代谢底物。当卵母细胞因氧化应激产生活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）时，Oocyte-EVs可携带超氧化物歧化酶2（superoxidedismutase2，SOD2）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）过氧化物酶等抗氧化酶，进入颗粒细胞后增强其ROS清除能力，从而降低卵泡液中ROS浓度，避免ROS损伤卵母细胞DNA及线粒体，对维持颗粒细胞的正常分泌功能有辅助作用［20］。Oocyte-EVs携带的Kit配体可能激活颗粒细胞内的c-Kit信号通路，促进芳香化酶CYP19A1的表达，其活性提升可增加卵泡液中雌激素浓度，促进卵母细胞胞质成熟及子宫内膜准备［21］。Oocyte-EVs内的miR-132可靶向颗粒细胞内的3β-羟类固醇脱氢酶（3β-hydroxysteroiddehydrogenase，3β-HSD）mRNA，在卵母细胞成熟早期抑制孕酮合成，从而避免孕酮水平过早升高导致卵母细胞减数分裂异常。卵母细胞成熟后期，miR-132表达下降，3β-HSD活性恢复，促进孕酮合成以支持排卵。颗粒细胞与卵母细胞的EVs通过“表面分子识别-特异性摄取”实现精准靶向识别。EVs表面的整合素（如α5β1、αvβ3）、跨膜蛋白（CD63、CD9）及糖蛋白（如多配体蛋白聚糖）可与靶细胞膜上受体结合。此外，靶细胞还通过内吞作用、膜融合及吞噬作用来实现摄取EVs。颗粒细胞与卵母细胞的EVs互作失衡是导致卵母细胞质量下降及不孕的重要原因。若颗粒细胞功能受损，GC-EVs中PDE3A、GDF9结合蛋白含量下降，会导致卵母细胞cAMP降解不足，减数分裂阻滞无法解除，表现为“卵母细胞成熟障碍”；多囊卵巢综合征患者的卵泡液EVs浓度升高并且囊泡内存在差异表达的miRNA，这些miRNA共同调控细胞因子信号通路，与卵母细胞质量下降密切相关［22］。同时，GC-EVs中miR-14缺失会导致卵母细胞GDF9mRNA降解，降低卵母细胞发育潜能。卵母细胞老化或氧化应激会导致Oocyte-EVs中GDF9、SOD2含量下降，无法有效激活颗粒细胞SMAD信号与抗氧化通路，导致颗粒细胞增殖减缓、ROS积累，进一步加剧卵母细胞损伤。二.、颗粒细胞为卵母细胞提供营养支持在卵泡发育中，葡萄糖和脂肪代谢是供应细胞能量的两大核心途径。颗粒细胞借用互动机制持续为卵母细胞提供代谢物和能量，有效弥补了卵母细胞自身代谢的不足。1.颗粒细胞通过糖代谢为卵母细胞提供能量及信号保障：在对牛的卵母细胞研究中发现，卵母细胞因缺乏葡萄糖转运蛋白4和磷酸果糖激酶等关键酶，导致其糖酵解能力低［23］。颗粒细胞能够高效摄取葡萄糖并进行糖酵解代谢，产生大量的丙酮酸和乳酸，通过间隙连接及TZPs扩散传递至卵母细胞中，丙酮酸作为线粒体氧化磷酸化的底物，为卵母细胞的发育提供能量支持、调控卵母细胞内氧化还原平衡并参与相关基因表达调控；乳酸作为卵母细胞的辅助能量底物，依赖乳酸脱氢酶的催化，转化为丙酮酸，再进入线粒体参与能量代谢，进而为卵母细胞成熟提供辅助能量，同时可维持卵母细胞内还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（reducednicotinamideadeninedinucleotide，NADH）/NAD⁺的平衡，保障代谢稳态［24］。（1）磷酸戊糖途径：在颗粒细胞磷酸戊糖途径中，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶作为催化剂氧化葡萄糖-6-磷酸，生成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reducednicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADPH）和5-磷酸核糖，通过间隙连接与细胞间代谢互作，维持卵母细胞氧化还原稳态并满足其生物合成需求。5-磷酸核糖可经磷酸戊糖途径非氧化阶段生成磷酸核糖焦磷酸等核苷酸合成关键中间体；同时该途径产生的糖类中间产物可汇入机体能量代谢通路生成ATP，为卵母细胞减数分裂、核质成熟等生理过程提供能量。（2）己糖胺生物合成途径（hexosaminebiosynthesispathway，HBP）：HBP是葡萄糖代谢的重要途径，其终产物为尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺（uridinediphosphatenacetylglucosamine，UDP-GlcNAc），UDP-GlcNAc兼具结构构建与信号调控双重功能。其中，大部分UDP-GlcNAc与UDP-葡萄糖脱氢酶途径获得的UDP-葡萄糖醛酸（UDP-glucuronicacid，UDP-GlcA）用于颗粒细胞与卵母细胞间透明质酸的合成，为细胞外基质的同步发育提供结构支撑；少部分则在O-连接糖基转移酶介导下，修饰特定蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基，进而调控卵母细胞的能量感知与信号转导过程。生理状态下，HBP消耗的葡萄糖较低，而在卵丘扩张关键阶段，葡萄糖消耗占比会显著增加。这一代谢转变主要依赖内分泌与卵母细胞旁分泌的协同调控：排卵时，LH激增激活LH-EGF信号通路，启动卵丘扩张与卵母细胞成熟诱导；同时，卵母细胞分泌的旁分泌因子增强卵丘细胞对EGF的敏感性，促使颗粒细胞大量表达透明质酸合成酶2、五聚体蛋白等相关分子，进而激活HBP途径［25］。2.颗粒细胞通过脂肪代谢发挥抗氧化作用及与卵母细胞间信号传递：颗粒细胞的脂肪代谢以脂肪酸β-氧化为核心，其原料主要为脂肪酸（包括棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸，以及油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸），这些脂肪酸来源于颗粒细胞自身合成及细胞外摄取，脂肪酸进入颗粒细胞后，经脂酰辅酶A合成酶活化，进入线粒体参与β-氧化，分解为乙酰辅酶A，同时伴随NADH、还原型黄素腺嘌呤二核苷酸和ATP的生成，其中NADH是发挥抗氧化作用的关键物质，保护卵母细胞免受氧化应激损伤［26］。ATP则为后续抗氧化剂合成、信号传递提供能量支撑［27］。NADH是重要的还原剂，参与细胞内抗氧化体系的构建，可促进GSH、维生素C等抗氧化剂的合成，GSH可清除ROS、抑制脂质过氧化，减少氧化应激对卵母细胞DNA、蛋白质及细胞器的损伤；同时，在ATP提供能量的条件下，颗粒细胞将合成的GSH等抗氧化剂，通过间隙连接或TZPs传递至卵母细胞内，补充卵母细胞自身抗氧化能力的不足，维持卵母细胞内氧化-抗氧化平衡。此外，颗粒细胞自身也可利用脂肪代谢产生的NADH，清除自身代谢过程中产生的活性氧，避免自身氧化损伤，保障其正常生理功能的发挥，间接为卵母细胞提供保护。另外，颗粒细胞通过脂肪代谢产生的乙酰辅酶A、NADPH等代谢产物，可通过间隙连接或TZPs传递至卵母细胞，直接参与卵母细胞的代谢调控与信号通路激活。例如，乙酰辅酶A可作为卵母细胞内脂肪酸合成、胆固醇合成的前体物质，为卵母细胞细胞膜构建［28］、甾体激素合成提供原料；NADPH除参与抗氧化外，还可调控卵母细胞内与减数分裂相关的信号分子活性，间接影响卵母细胞GV期阻滞与减数分裂重启。颗粒细胞通过脂肪代谢发挥的抗氧化作用与信号传递功能并非独立存在，而是相互协同、相互保障：一方面，抗氧化作用可保护颗粒细胞自身及卵母细胞的结构与功能完整性，避免氧化损伤影响脂肪代谢过程和信号分子的合成、转运，为信号传递提供稳定基础；另一方面，卵母细胞通过间隙连接传递的信号，可调节颗粒细胞脂肪酸的摄取与β-氧化速率，确保NADPH、ATP及抗氧化剂的持续供应，形成“脂肪代谢→抗氧化+信号传递→反馈调控脂肪代谢”的闭环，共同维持卵母细胞的正常生理状态。三.、颗粒细胞凋亡对卵母细胞发育的双向调控作用颗粒细胞凋亡并非单纯的细胞损伤或衰退事件，而是贯穿卵泡发育、受精全程的时空调控程序性生理过程，对卵母细胞的生长、成熟、质量维持及发育潜能具有双重调控效应：适度、有序地凋亡正向调控卵母细胞发育与卵泡优势化选择，保障卵母细胞高质量发育；而过度、异常的凋亡则破坏颗粒细胞-卵母细胞间的物质交换与信号交流，诱发卵泡闭锁，负向损伤卵母细胞质量与发育潜能。颗粒细胞的凋亡是卵泡闭锁的重要原因［29-30］，涉及细胞凋亡信号、miRNA信号和代谢信号等方面［31］。细胞凋亡信号主要通过两种核心途径实现，一是内源性线粒体途径（线粒体介导途径），二是外源性死亡受体途径［32-33］。其中，内源性途径主要通过Bcl-2相关X蛋白表达增加，促进线粒体膜通透性，使细胞色素C从线粒体释放到细胞质中，进而激活半胱天冬酶（Caspase）级联反应，最终引发细胞凋亡［34］；外源性途径则通过死亡受体（如Fas、肿瘤坏死因子α受体）被激活，结合相应配体后，导致细胞内Caspase家族蛋白（如Caspase-3、Caspase-