高雄激素相關的慢性炎癥與多囊卵巢綜合征的研究進展*

呂 鎂 徐澤均 孫任任 莫中成 謝遠杰1，**

（1）南華大學衡陽醫(yī)學院應用解剖與生殖醫(yī)學研究所，衡陽421001；2）桂林醫(yī)學院-岳陽市婦幼保健院廣西基礎醫(yī)學協(xié)同創(chuàng)新研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，岳陽416000；3）安順市人民醫(yī)院，安順561000）

多囊卵巢綜合征 （polycystic ovarian syndrome，PCOS）是一種與代謝、心理和免疫相關的生殖功能缺陷性疾病，發(fā)病率為5%～20%，現(xiàn)已成為影響育齡期婦女健康的問題之一［1］。Leventhal 和Stein［2］首先將多囊卵巢綜合征定義為月經(jīng)過少和多囊卵巢，還可表現(xiàn)為多毛、不孕、肥胖、復雜妊娠、胰島素抵抗、心血管疾病、焦慮和抑郁。鹿特丹標準是普遍接受的PCOS 診斷標準，即必須存在至少以下兩個特征：高雄激素血癥（hyperandrogenism，HA）生化或臨床表征、多囊卵巢和少/寡排卵［3］。盡管該病癥狀和體征在育齡婦女最為明顯，但在青春期前和更年期后也存在相關風險和癥狀。

多囊卵巢綜合征被認為是不孕癥的潛在危險因素，因為它往往導致排卵不足。性激素是月經(jīng)周期和卵巢其他事件的調(diào)節(jié)器。當女性體內(nèi)的激素水平不斷受到干擾時，就會破壞卵巢功能，導致卵巢囊內(nèi)囊腫的形成，進而導致月經(jīng)周期不規(guī)律，降低女性受孕幾率。

PCOS 被認為處于慢性促炎癥狀態(tài)，HA 是其突出特征之一，而且炎性細胞的存在可能與PCOS相關的2型糖尿病及心血管疾病有關。任何對腎上腺或卵巢活動的干擾都可改變雄激素水平，過量的雄激素除了加速原始卵泡向竇卵泡的轉(zhuǎn)化，還刺激炎癥的形成［4］、增強內(nèi)臟脂肪［5］。通過不同機制，脂肪組織也會引起PCOS的慢性炎癥反應。除了脂肪細胞本身會釋放炎癥因子外，脂肪組織里的巨噬細胞也會分泌腫瘤壞死因子-α （tumor necrosis factor α，TNF-α）、白介素（interleukin，IL）-6 等促炎癥因子，誘導卵巢發(fā)生炎癥反應。研究表明，PCOS患者體內(nèi)的炎癥因子表達升高也可以促進雄激素水平增高［6］，導致卵巢發(fā)生多囊樣改變［7］。

本文綜述了近幾年對雄激素相關炎癥的研究，發(fā)現(xiàn)腦神經(jīng)元Kisspeptin、GnRH、褪黑素等能通過下丘腦-垂體-卵巢軸（hypothalamic-pituitaryovarian axis，HPO）參與調(diào)節(jié)雄激素的生成，參與慢性炎癥的形成，與PCOS的發(fā)生發(fā)展密切相關。

1 雄激素的合成、調(diào)控及基本功能

在哺乳動物和嚙齒類動物體內(nèi)，雄激素主要由卵巢和腎上腺生成。大約一半的睪酮來源于卵巢和腎上腺的直接分泌，而一半是由外周循環(huán)系統(tǒng)的雄烯二酮轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的，而雄烯二酮也是來源于卵巢和腎上腺。本篇文章涉及的高雄激素主要是由卵巢功能異常導致的。

月經(jīng)周期正常的女性，下丘腦分泌促性腺素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH），誘導垂體分泌黃體生成素（luteinizing hormone，LH）、卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH）。LH主要作用于卵泡膜細胞，促進雄性激素的合成。隨著雄激素的產(chǎn)生，F(xiàn)SH作用于卵巢顆粒細胞將雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素，促進初級卵泡的生長（圖1）。PCOS 女性神經(jīng)內(nèi)分泌功能障礙導致HPO功能紊亂，使得LH生成過多、囊腫大量形成，并導致雄激素過剩［3］。目前很多PCOS研究都是基于其高雄激素這一特點進行動物造模，常用的雄激素有睪酮、雙氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）、丙酸睪酮等，由于睪酮在體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為雌激素，通常會選用DHT 或者丙酸睪酮。正常生理水平雄激素通常和促性腺激素一起在竇前到竇卵泡早期的卵泡發(fā)育中起重要作用，但是高水平的雄激素不僅會抑制卵泡生長，還可促進卵泡過早黃體化，阻礙優(yōu)勢卵泡的選擇，誘導炎癥的形成，是PCOS維持慢性炎癥狀態(tài)的重要因素。在卵巢中，炎癥因子由白細胞、卵母細胞和卵泡細胞分泌，以旁分泌和自分泌方式調(diào)節(jié)性腺類固醇的合成、卵泡發(fā)育、黃體生成、卵巢細胞增殖、卵子形成、激素平衡和黃體功能。

Fig.1 Kisspeptin，AMH，and melatonin regulate high androgen-related inflammation in PCOS圖1 Kisspeptin、AMH、褪黑素調(diào)節(jié)PCOS中高雄激素相關炎癥

此外，負責調(diào)節(jié)激素和代謝節(jié)律的中心機制被破壞使得LH平均水平和脈沖頻率升高，驅(qū)動卵泡膜細胞合成性類固醇，從而導致HA，異常高頻率LH脈沖反映GnRH神經(jīng)回路過度活躍，表明PCOS的病因或表型存在神經(jīng)內(nèi)分泌基礎，同時暗示GnRH脈沖頻率及其神經(jīng)網(wǎng)絡上游發(fā)生變化，特別是GnRH 神經(jīng)元和Kisspeptin 神經(jīng)元，以及最近被定義為GnRH/LH 脈沖發(fā)生器的KNDy 細胞（表達kisspeptin、神經(jīng)激肽B（neurokinin B，NKB）和強啡肽（dynorphin，Dyn））［8］。

2 不同因素對雄激素相關炎癥的影響

HA 是PCOS 導致不孕的主要原因，長期持續(xù)暴露于高雄激素環(huán)境可導致卵泡發(fā)育障礙及內(nèi)分泌紊亂。由于LH/FSH水平異常增高促進雄激素水平增高，而雄激素反饋調(diào)節(jié)下丘腦抑制FSH 釋放而促進LH 水平，最終導致LH/FSH、雄激素水平逐漸增高。高雄激素刺激卵巢慢性低級別炎癥，激活NLRP3 炎性小體［9］，進而誘發(fā)卵巢顆粒細胞炎性死亡、卵泡功能障礙和卵巢間質(zhì)細胞纖維化等一系列病理變化。經(jīng)過DHT 處理的大鼠血清炎癥標志物（TNF-α、IL-6、IL-1）水平增高，卵巢多核巨細胞和淋巴細胞聚集，提示高雄激素狀態(tài)可誘導炎癥［10］。而且研究證實［7］，雄激素可以通過激活卵巢NF-κB 通路，促進相關炎癥指標水平增高，導致炎癥反應，提示炎癥可能是PCOS發(fā)病的重要因素之一。另有報道［11］，雄激素激活TLR4/IRF-7/NF-κB信號通路，導致PCOS患者子宮內(nèi)膜低度慢性炎癥的發(fā)生，該信號通路可被二甲雙胍抑制。最新研究表明，二甲雙胍除了可以通過減低胰島素敏感性、降低雄激素水平外，還可以逆轉(zhuǎn)相關炎癥因子，在改善PCOS 代謝失調(diào)中發(fā)揮重要作用［12］。這些研究結果提示，HA可促進炎癥的形成，使得PCOS患者卵泡發(fā)育異常，導致不孕。

產(chǎn)前雄激素暴露導致KNDy神經(jīng)元及其傳入網(wǎng)絡發(fā)生改變［8］，電針亦可刺激下丘腦Kisspeptin 蛋白表達［13-14］，高水平Kisspeptin 不僅可促進GnRH表達，改善PCOS激素水平變化，還可抑制炎癥因子表達，改善細胞凋亡［15］，從而挽救PCOS 婦女的排卵［16］，另外Kisspeptin受體激動劑也有治療女性生殖障礙的潛力［17］。長期暴露于雄激素可影響線粒體功能，導致細胞凋亡和自噬失衡［18］，而這一現(xiàn)象可以被褪黑素改善［19］。這些研究結果提示，HA導致的炎癥與上游神經(jīng)元相關因子表達變化有關（圖1）。

2.1 低水平Kisspeptin促進GnRH、LH的釋放，有利于雄激素相關的炎癥形成

Kisspeptin 神經(jīng)元位于下丘腦弓狀核（arcuate nucleus，ARC） 和前腹側(cè)室周核（anteroventral periventricular nucleus，AVPV），主要調(diào)控GnRH神經(jīng)元脈沖頻率和幅度，影響性激素的生成和反饋。位于ARC 的Kisspeptin 神經(jīng)元除了表達Kisspeptin 外，還共表達NKB 和Dyn 兩種神經(jīng)肽，因此被稱為KNDy 神經(jīng)元［20］。正常生理情況下，KNDy 神經(jīng)元激活引起低頻率GnRH 脈沖，導致FSH增加，促進卵泡募集和發(fā)育，KNDy神經(jīng)元活性下調(diào)和AVPV 的Kisspeptin 神經(jīng)元激活產(chǎn)生高頻率GnRH 脈沖，引起LH 分泌增加，促進排卵。PCOS 中GnRH 神經(jīng)元的傳入調(diào)節(jié)器發(fā)生改變，構成該疾病高頻率GnRH 和LH 分泌潛在病理基礎［21］。PCOS 小鼠弓形核中LH 脈沖異?；钴S，Kisspeptin和神經(jīng)激肽B基因表達升高［22］，有助于PCOS 的神經(jīng)內(nèi)分泌機制的研究。在隊列研究［23］中發(fā)現(xiàn)，PCOS 患者FSH、性激素結合球蛋白和kisspeptin 水平明顯低于對照組，LH、游離睪酮、17-OH-黃體酮、硫酸脫氫表雄酮、雌二醇和游離雄激素指數(shù)顯著增高，回歸分析顯示PCOS患者血漿Kisspeptin水平降低，與LH、雌二醇水平呈正相關。PCOS 條件下GnRH 和LH 的脈沖性增加可能是位于下丘腦-垂體軸中GnRH 刺激性和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)改變的累積效應，這也是多囊卵巢綜合征女性抑郁和焦慮類情緒障礙的常見原因［9］。提示Kisspeptin 通過調(diào)節(jié)GnRH 脈沖頻率和幅度調(diào)控性激素水平，參與PCOS性激素復雜的內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激涉及多種慢性病理條件，ROS、TLR 配體和細胞因子等促炎癥刺激可以觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，從而導致適應性未折疊蛋白反應（unfolded protein reaction，UPR）激活，進一步放大炎癥反應。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激-UPR-炎癥反應是肥胖、胰島素抵抗和2 型糖尿病之間的關鍵聯(lián)系。據(jù)報道［24］，Kisspeptin在調(diào)節(jié)UPR通路及其參與的雄激素相關的下丘腦神經(jīng)元細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激中具有意想不到的作用。該研究檢測了PCOS患者、大鼠模型血漿和下丘腦神經(jīng)元細胞中激素的表達，發(fā)現(xiàn)PCOS 女性血漿中睪酮水平較高，Kisspeptin 水平低于非PCOS 女性；PCOS 大鼠模型下丘腦中的Kisspeptin 表達顯著下調(diào)，UPR 通路被激活；抑制或敲低GT1-7細胞系Kisspeptin可模擬DHT對下丘腦神經(jīng)元UPR 通路的增強作用［24］。又有研究發(fā)現(xiàn)［25］，在痛經(jīng)時，Kisspeptin 與LH 脈沖分泌的時間偶聯(lián)，支持PCOS 的神經(jīng)內(nèi)分泌障礙可影響Kisspeptin與LH脈沖的偶聯(lián)，并可能隨著疾病的進展而惡化這一論述。病例回顧性分析［26］發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin可能通過調(diào)節(jié)LH水平進而在PCOS患者排卵障礙中發(fā)揮重要作用，并通過調(diào)節(jié)糖脂代謝影響機體能量平衡。除了上文所提到的Kisspeptin 減少可促進雄激素相關的慢性炎癥的形成，還有證據(jù)顯示Kisspeptin 可以直接抑制NK 細胞IL-4、IL-10和IFN 的產(chǎn)生［27］，抑制炎癥進程，但是這一進程在PCOS 中是否存在還需要進一步研究。由此可知，Kisspeptin不僅可以通過影響LH的釋放，引發(fā)雄激素相關炎癥，影響PCOS的進程，而且可以直接通過NK 細胞調(diào)節(jié)炎癥的發(fā)生，但是其在PCOS中的具體作用還亟待進一步研究。

2.2 AMH激活GnRH神經(jīng)元導致HA，可能與雄激素相關炎癥有關

PCOS 女性體內(nèi)AMH 水平不斷升高歸因于卵泡發(fā)生過程中竇卵泡的異常募集。實驗證明［28］，小鼠和人類都有一個顯著的GnRH神經(jīng)元子集表達AMH受體，AMH與受體結合能有效激活GnRH神經(jīng)元放電。有結果顯示，血清Kisspeptin 水平在PCOS 患者和正常女性相似，但與PCOS 患者血清AMH 水平呈正相關［29］。結合體內(nèi)和體外實驗發(fā)現(xiàn)，AMH 增加了LH 依賴的GnRH 的脈動和分泌，促進雄激素水平的增高，支持AMH 對GnRH 神經(jīng)元的中樞作用，導致PCOS的HA。暴露于AMH的雌性小鼠GnRH 神經(jīng)元活動增加，LH 脈沖頻率和雄激素水平增加，AMH 通過激活GnRH 神經(jīng)元發(fā)揮中樞調(diào)控作用，最終導致母親和胎兒均發(fā)生HA。因此，近幾年出現(xiàn)了一種新型PCOS 高雄激素血癥模型，即出生前暴露于過量AMH［30］。

與在高雄激素水平環(huán)境中發(fā)育的雌性后代一樣，產(chǎn)前暴露于AMH 的老鼠也會在成年期呈現(xiàn)PCOS 表型，雖然AMH 給藥和外源性雄激素是否作用于相同的細胞和分子途徑現(xiàn)在還不清楚，但是這種新型動物模型給PCOS的研究提供了更多的可能性?，F(xiàn)有的研究顯示，AMH 可以激活GnRH 神經(jīng)元促進雄激素的釋放，促進PCOS的形成，且上文闡述了高雄激素與PCOS 慢性炎癥形成息息相關，但是并沒有直接的證據(jù)證明AMH導致的高雄激素與PCOS 的炎癥有關，根據(jù)現(xiàn)有文獻猜測，AMH 可能會參與PCOS 雄激素相關炎癥的形成，但是這還需要實驗進一步證實。

2.3 GnRH及其受體參與雄激素相關炎癥的形成

下丘腦GnRH 脈沖性分泌到垂體前葉觸發(fā)LH和FSH 的合成和釋放，然后作用于卵巢以調(diào)節(jié)類固醇生成、卵泡生成和排卵［31］，在調(diào)節(jié)生殖功能的神經(jīng)內(nèi)分泌控制中起關鍵作用。GnRH除了控制LH 分泌的脈沖頻率，還調(diào)節(jié)促性腺激素亞基mRNA 表達和LH 合成，從而有助于一定時間內(nèi)LH 的絕對量釋放量（即基礎水平）及脈沖幅度的增加，進而促進雄激素的生成。對產(chǎn)前雄激素暴露的雌性小鼠與對照鼠相比，GnRH神經(jīng)元動作電位放電活動增加［30］，這與GnRH 神經(jīng)元的GABA 輸入數(shù)量增加有關。此外，GnRH神經(jīng)元突觸后電流的GABA能頻率和幅度都增加，表明GnRH神經(jīng)元的GABA 能驅(qū)動增強［30］。GABA 通過激活GABA受體促使GnRH 神經(jīng)元興奮，增高LH 水平，表明GnRH神經(jīng)元的過度活躍驅(qū)動了PCOS樣模型中LH分泌。而且Tata 等［30］發(fā)現(xiàn)，持續(xù)過度刺激雌性小鼠GnRH神經(jīng)元可干擾其后代內(nèi)分泌活動，但接受GnRH 拮抗劑治療后神經(jīng)內(nèi)分泌表型可恢復正常。低水平Kisspeptin、高水平AMH 及GABA 都可以通過興奮GnRH 神經(jīng)元調(diào)節(jié)LH 分泌的脈沖頻率及幅度，使得睪酮水平增高，有利于炎癥的形成，促進PCOS的發(fā)生發(fā)展。

此外，最近發(fā)現(xiàn)一個研究和治療PCOS的新靶點——促性腺激素釋放激素受體（GnRHR）激動性自身抗體（AAb）。GnRHR 是7 次跨膜G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族的成員，介導細胞對多種刺激的反應，并參與多種生理和病理過程，是一種針對GPCR 的功能性新型自身免疫抗體［32］。在大鼠中誘導GnRHR-AAb 導致LH 的脈動性、睪酮濃度以及炎癥因子（TNF、IL-1、IL-18）增加，擾亂動情周期，增加閉鎖卵泡，激活垂體和卵巢的胰島素信號［33-34］。這些變化復制了PCOS患者表型，提示GnRHR-AAb 可能參與了PCOS 的發(fā)病機制。最新研究表明，PCOS 不孕患者的血清GnRHR-AAb 活性明顯高于排卵不孕癥患者，其血清GnRHR-AAb活性升高與睪丸激素和促炎細胞因子增高有關［35］。自身抗體主要充當變構受體激動劑或拮抗劑靶向結合相關受體，持續(xù)促進或阻斷受體信號傳導，從而促進疾病的發(fā)病機制。最近在一項回顧性研究中證明［36］，GnRHR 的 激 動 性AAb 存 在 于PCOS 患 者中，并且可能與病理生理相關，因為它們具有持續(xù)激活GnRHR 的潛力。作為新發(fā)現(xiàn)的PCOS 相關因子，GnRHR-AAb可以通過影響HPO的功能、胰島信號及炎癥因子等水平調(diào)節(jié)PCOS的形成，雖然其具體機制現(xiàn)在還不清楚，但其具有作為檢測和治療PCOS 新標志物的潛能，為PCOS 的診斷和治療提供了一個新的可能。

2.4 褪黑素關聯(lián)炎癥因子受體降低雄激素水平，改善卵母細胞質(zhì)量

褪黑激素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）是一種由松果體合成和分泌的吲哚胺，分布在各種組織中，包括女性生殖系統(tǒng)［37］。其以在晝夜節(jié)律（睡眠-覺醒周期）中的功能而聞名［38］。作為一種強大的抗氧化劑和自由基清除劑，褪黑激素還具有多種生殖益處，例如抗生殖細胞的氧化應激、延緩卵巢衰老、促進卵母細胞成熟和促進胚胎發(fā)育［39］。褪黑激素可以通過與受體（melatonin receptors，MTR）結合來調(diào)節(jié)卵巢功能［40］，或者直接螯合氧和氮活性物質(zhì)，并在沒有受體的情況下動員細胞內(nèi)抗氧化酶［41］，消除自由基，具有顯著的抗氧化作用［37］。

褪黑素還可以通過黃體化顆粒細胞的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶途徑，上調(diào)細胞色素P450家族19亞家族A1成員的表達，加快雄性激素向17-雌二醇的轉(zhuǎn)化［42］，降低雄激素水平。還有研究表明，PCOS大鼠MT1R/MT2R、雌激素受體及細胞因子受體表達下調(diào)，IL-6、TNF-α水平升高，而補充褪黑素后這些細胞因子表達模式和循環(huán)水平得到恢復，提示MT1R/MT2R 可以通過細胞因子IL-2R 和IL-6R 調(diào)節(jié)雌激素的生成［43］。一項臨床回顧實驗表明，褪黑素治療6 個月后AMH 水平顯著下降，幾乎95%的參與者月經(jīng)周期和雄激素水平得到改善［44］。說明褪黑素可以從調(diào)節(jié)類固醇激素的轉(zhuǎn)化、抑制炎癥來改善卵母細胞質(zhì)量，可以被認為是PCOS潛在的治療藥物。

2.5 C1QTNF6可能是一個良好的新診斷靶點

C1q 和TNF 相關基因6（C1QTNF6）或C1q/TNF相關蛋白（CTRPs）是新發(fā)現(xiàn)的與炎癥相關的脂聯(lián)素副產(chǎn)物，參與糖脂代謝、宿主炎癥和器官發(fā)生的新型脂肪因子。研究表明［45］，PCOS患者血清和卵巢顆粒細胞中的C1QTNF6、TNF、IL-6、CRP表達顯著升高，雄激素誘導的PCOS模型血清和卵巢中也觀察到C1QTNF6 等出現(xiàn)了相似的變化，而且結果還證實C1QTNF6通過AKT/NF-κB信號通路影響炎癥反應，參與PCOS 的發(fā)病機制。在包括120例PCOS患者和60例健康對照的病例-對照研究中，確定了血清CTRP6 水平與PCOS 患者代謝綜合征的某些成分之間的關系，所有受試者中PCOS組與對照組相比，血清脂聯(lián)素水平顯著降低，空腹胰島素、胰島素抵抗穩(wěn)態(tài)模型評估、游離睪酮、hs-CRP 水平均顯著升高，血清CTRP6 與體重指數(shù)呈正相關［46］；也有研究顯示，脂聯(lián)素、CTRP12和CTRP13水平的降低和肥胖無關，都可以獨立預測PCOS［47］。這一發(fā)現(xiàn)表明，CTRP6可影響雄激素相關炎癥，揭示了CTRP6 在PCOS 發(fā)病機制中的可能作用，成為一個良好的潛在診斷靶點。然而其在PCOS中的具體生理機制，還需進一步驗證。

3 總結和展望

PCOS是復雜的綜合性內(nèi)分泌疾病，育齡期婦女因卵泡發(fā)育異常導致不孕，但是其具體機制現(xiàn)在還不清楚。下丘腦GnRH激活促使垂體分泌FSH和LH，使得LH/FSH 增高，雄激素生成增多，轉(zhuǎn)化為雌激素路徑受阻導致HA，是PCOS 卵泡發(fā)育異常導致不孕的關鍵生理現(xiàn)象。Kisspeptin、AMH、GnRH-AAB 可以通過影響GnRH 神經(jīng)元促使雄激素水平增高，HA 引起炎癥因子TNF、IL 的增高，炎癥形成有利于PCOS的發(fā)生發(fā)展。褪黑素作為一個潛在的治療靶點，可通過改善雄激素水平及炎癥，緩解PCOS 的進程。之前對于PCOS 的研究著重在下丘腦-垂體-性腺軸，近幾年傾向神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、代謝多系統(tǒng)綜合研究，但是其具體機制還沒解釋清楚。本文綜述了神經(jīng)-內(nèi)分泌調(diào)節(jié)和炎癥因子之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)下丘腦上游神經(jīng)可通過調(diào)節(jié)HPO促使HA形成，進而導致炎癥的發(fā)生，參與PCOS 的發(fā)生發(fā)展，同時褪黑素、GnRH-AAB、C1QTNF6 可能是PCOS 治療或診斷的新靶標，希望這可以給PCOS的研究提供一些新的思路。