神經(jīng)內(nèi)分泌在多囊卵巢綜合征發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

杜曉琴，劉美玉，尹菊

Stein和Leventhal于1935年提出多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）概念。40%的PCOS患者因不排卵或稀發(fā)排卵而導(dǎo)致不孕，占無排卵性不孕癥的70%～80%[1]。具體病因及發(fā)病機(jī)制未明。雄激素及黃體生成激素（luteinizing hormone，LH）增加導(dǎo)致的持續(xù)排卵障礙、多毛、肥胖、不孕和胰島素抵抗等，是PCOS的主要臨床表現(xiàn)[2]。PCOS患者不但基礎(chǔ)LH水平高，脈沖釋放頻率亦增加[3]。LH使卵巢顆粒細(xì)胞雄激素合成增加，導(dǎo)致高雄激素血癥。

下丘腦促性腺激素釋放激素（gonadotropin releasing hormone，GnRH）神經(jīng)元整合傳入信號后，促使GnRH脈沖釋放，刺激垂體LH和卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH）脈沖分泌[3]。GnRH的分泌時(shí)間和幅度受上游神經(jīng)和內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)，包括 γ氨基丁酸（gamma aminobutyric acid，GABA）和Kisspeptin等[2]。此外，PCOS小鼠神經(jīng)特異性雄激素受體（androgen receptor，AR）敲除后，排卵功能恢復(fù)，肥胖緩解，提示大腦中雄激素信號通路是PCOS發(fā)病的潛在機(jī)制之一[4]。

此外，雙相情感障礙患者的PCOS發(fā)生率較高，可能與調(diào)節(jié)生殖內(nèi)分泌軸的神經(jīng)遞質(zhì)失衡有關(guān)[2]。同樣，癲癇患者的PCOS發(fā)生率更高，與LH、FSH和催乳素一過性升高有關(guān)，下丘腦－垂體功能的改變可能導(dǎo)致PCOS發(fā)生[2]。與用卡馬西平及苯妥英鈉治療相比，用丙戊酸鈉治療雙相情感障礙和癲癇的女性患者的PCOS發(fā)生率明顯升高[5]。由于丙戊酸鈉通過提高GABA水平阻斷電壓門控離子通道，改變神經(jīng)元放電。GABA可能直接或間接改變下丘腦－垂體－性腺軸，提示神經(jīng)內(nèi)分泌在PCOS發(fā)病中的基礎(chǔ)作用?，F(xiàn)對神經(jīng)內(nèi)分泌在PCOS發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 PCOS模型的建立及對神經(jīng)內(nèi)分泌軸的影響

PCOS是一種極其復(fù)雜的多因素疾病，臨床表現(xiàn)和表型不同，確定PCOS病因或發(fā)病機(jī)制非常困難。PCOS患者卵巢和代謝指標(biāo)容易評估，但對其神經(jīng)內(nèi)分泌的研究十分困難。

良好的動(dòng)物模型有助于闡明PCOS的神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)制。常用的PCOS動(dòng)物模型包括產(chǎn)前雄激素（prenatal androgen，PNA）模型、產(chǎn)前抗苗勒管激素（prenatal anti-müllerian hormone，PAMH）模型、產(chǎn)后雄激素模型和芳香化酶抑制劑（來曲唑，letrozole，LET）模型。①PNA模型：模型動(dòng)物妊娠后期給予外源性睪酮或二氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT），導(dǎo)致雌性后代成年出現(xiàn)PCOS樣特征，表現(xiàn)為LH水平和脈沖頻率均明顯升高，雌二醇正反饋受損；發(fā)情周期紊亂、卵巢卵泡閉鎖和卵巢膜細(xì)胞增生；多囊卵巢、肥胖等生殖和代謝異常表現(xiàn)[2,6-7]。②PAMH模型：外源性AMH刺激GnRH神經(jīng)元，提高GnRH/LH分泌[8]。產(chǎn)前給予小鼠AMH促使孕鼠GnRH神經(jīng)元活性增加，提高LH分泌和雄激素合成，導(dǎo)致胎鼠暴露于高雄激素環(huán)境中。該模型的雌性子代成年后的表現(xiàn)與PNA模型相似，包括LH脈沖分泌增加，雄激素水平升高和發(fā)情周期紊亂。③產(chǎn)后雄激素模型：嚙齒類動(dòng)物青春期時(shí)暴露于雄激素（尤其是DHT），可出現(xiàn)肥胖、胰島素抵抗、多囊卵巢及發(fā)情周期紊亂等PCOS的特征[9]。④LET模型：通常使用來曲唑制備PCOS模型，該模型大鼠除生殖異常表現(xiàn)外，尚有體質(zhì)量和糖耐量增加等改變[10]。因此，LET模型可用于研究代謝功能異常（肥胖）的PCOS亞型，研究PCOS患者可能的生殖神經(jīng)回路變化。

2 PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌表型的細(xì)胞和分子機(jī)制

PCOS患者的LH分泌頻率及幅度均升高[3]。PNA模型、PAMH模型和LET模型LH水平明顯升高[2]。PNA模型和PAMH模型的LH分泌頻率和分泌幅度的時(shí)間變化規(guī)律已經(jīng)闡明，但尚無對DHT模型和LET模型的LH分泌特征的研究[1,6-7]。LH脈沖分泌頻率及幅度受下丘腦GnRH和垂體性腺調(diào)節(jié)，PCOS患者及動(dòng)物模型的LH水平升高暗示下丘腦－垂體功能明顯異常。下丘腦分泌GnRH異常可能與上游“GnRH脈沖發(fā)生器”異?；騁nRH神經(jīng)元本身改變有關(guān)[11]。以下將重點(diǎn)介紹GnRH神經(jīng)元和下丘腦GABA和（或）Kisspeptin神經(jīng)元的改變，以揭示PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)制。

2.1 GnRH神經(jīng)元位于下丘腦正中隆起的GnRH神經(jīng)元控制垂體前葉分泌LH的脈沖頻率。此外，GnRH還調(diào)節(jié)促性腺激素亞基mRNA表達(dá)和LH合成，以精準(zhǔn)控制LH釋放量[12]。LH釋放頻率與GnRH神經(jīng)元本身或其上游異常增加有關(guān)，而LH釋放量反映下丘腦、垂體或兩者功能的變化[3]。

PCOS動(dòng)物GnRH神經(jīng)元的過度激活導(dǎo)致LH分泌增加。Roland等[13]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，PNA模型雌性小鼠GnRH神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢环烹娫黾?。Moore等[6]觀察到PNA模型小鼠GnRH神經(jīng)元GABA能突觸后電流（postsynaptic currents，PSCs）的頻率和幅度均增加，表明GABA能夠刺激GnRH神經(jīng)元。在PAMH模型雌性小鼠也發(fā)現(xiàn)GnRH神經(jīng)元放電增加，與GABA輸入到GnRH神經(jīng)元的數(shù)量增加有關(guān)[1]。

除GABA能夠興奮GnRH外，類固醇激素負(fù)反饋抑制減弱也是GnRH活性增加的原因之一。與健康女性相比，PCOS患者需要更高劑量的雌二醇和孕酮方能達(dá)到相似的降低LH水平、LH脈沖頻率和幅度的效果[14]。PNA小鼠實(shí)施卵巢切除術(shù)后，給予雌二醇治療LH反應(yīng)遲鈍，提示PNA小鼠體內(nèi)雌二醇對GnRH/LH的反饋受損[6,15]。由于GnRH神經(jīng)元僅表達(dá)雌激素受體 β（estrogen receptor β，ERβ），并非 ERα或AR，而AR是介導(dǎo)雌激素－GnRH/LH負(fù)反饋的主要受體，因此類固醇負(fù)反饋受損很可能是GnRH神經(jīng)回路中傳入神經(jīng)元改變，導(dǎo)致GnRH過度激活[16]。

2.2 GABA能神經(jīng)元GnRH神經(jīng)回路中一個(gè)重要神經(jīng)元是位于下丘腦內(nèi)側(cè)基底部的GABA細(xì)胞。在前腦及大腦的其他區(qū)域，GABA主要是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。但因GnRH神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)氯化物濃度較高，GABA通過激活GABA受體發(fā)揮興奮而非抑制作用[17]。最近研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者腦脊液中GABA水平升高，推測GABA導(dǎo)致PCOS患者GnRH分泌增加[18]。此外，在對PNA和PAMA模型小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，GnRH神經(jīng)元中來源于下丘腦的弓狀核（arcuate nucleus，ARN）GABA神經(jīng)纖維軸突輸入增加[1,6]。另有研究發(fā)現(xiàn)PNA模型小鼠GnRH神經(jīng)元上的GABA能PSCs增加[19]。說明PNA和PAMA模型中GABA神經(jīng)元可能對GnRH神經(jīng)元有激活作用。

PCOS模型中GABA除向GnRH神經(jīng)元傳遞信號發(fā)生改變外，其自身也發(fā)生了變化。PNA雌性小鼠ARN區(qū)域的GABA神經(jīng)元孕酮受體（progesterone receptor，PR）表達(dá)降低，這可能是導(dǎo)致某些PCOS患者孕酮反饋受損的原因[6,15]。此外，LET小鼠ARN區(qū)域的PR mRNA表達(dá)下降，PR水平降低，說明該模型同樣存在孕酮反饋受損[20]。因此，PCOS患者ARN區(qū)域的GABA神經(jīng)元可能在調(diào)節(jié)孕酮對GnRH負(fù)反饋中起關(guān)鍵作用。

除PNA模型和PAMH模型之外，在其他模型中鮮有關(guān)于ARN區(qū)域GABA水平、GABA神經(jīng)元數(shù)量或GABA與GnRH信號通路關(guān)系的報(bào)道。最近發(fā)現(xiàn)大鼠LET模型LH水平升高，下丘腦等大腦區(qū)域中GABA mRNA水平降低[10]。與僅給予大鼠LET相比，同時(shí)給予LET和GABA能降低其體質(zhì)量和睪酮水平[21]。這些研究證明GABA對生殖軸有抑制作用。由于GABA可作用于大腦多個(gè)神經(jīng)元，其對某些神經(jīng)元（如GnRH神經(jīng)元）有刺激作用，而對另一些神經(jīng)元?jiǎng)t為抑制作用。因此不同PCOS模型揭示的GABA對生殖軸的作用有所不同。此外，GABA水平降低可能導(dǎo)致傳入神經(jīng)元（如Kisspeptin神經(jīng)元）活性增加，從而刺激GnRH神經(jīng)元。然而，在PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌發(fā)病機(jī)制中GABA是否發(fā)揮作用及如何發(fā)揮作用，需要進(jìn)一步證實(shí)。

2.3 Kisspeptin神經(jīng)元Kisspeptin由Kiss1基因編碼，是一種由54個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，通過膜受體Kiss1r發(fā)揮作用，對GnRH神經(jīng)元有很強(qiáng)的興奮作用[22]。PCOS患者血液Kisspeptin水平與LH呈正相關(guān)，盡管血液中Kisspeptin的來源（大腦、肝臟、胰腺、脂肪或性腺等）尚未明確[23]。Lapatto等[24]發(fā)現(xiàn)外源性Kisspeptin刺激GnRH分泌，Kiss1基因敲除的小鼠循環(huán)中促性腺激素（LH和FSH）及性腺激素（β雌二醇或睪酮）明顯下降，提示Kisspeptin和Kiss1r在GnRH/LH分泌中不可或缺，Kisspeptin-Kiss1r信號通路可能參與PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)。

Kisspeptin在大腦、外周組織等多部位表達(dá)，GnRH神經(jīng)元特異的Kisspeptin信號通路是其刺激神經(jīng)內(nèi)分泌的主要方式。在大腦中Kisspeptin主要表達(dá)于下丘腦ARN、前腦室周圍核及室周核連續(xù)體（anteroventral periventricular nucleus and periventricular nucleus continuum，AVPV/PeN），這些區(qū)域與調(diào)節(jié)GnRH分泌有關(guān)[22]。此外，Kisspeptin在內(nèi)側(cè)杏仁核、孤束核（bed nucleus of the solitary tract，BNST）和外側(cè)隔也有少量表達(dá)，具體功能尚不清楚[25]。下丘腦2種Kisspeptin功能不同：ARN細(xì)胞參與刺激兩性GnRH/LH脈沖頻率[11]，AVPV/PeN細(xì)胞調(diào)節(jié)雌性排卵前GnRH/LH峰值水平[22]。ARN區(qū)域的Kisspeptin神經(jīng)元可同時(shí)表達(dá) Neurokinin B（NKB）和 Dynorphin（Dyn），因此被稱為KNDy神經(jīng)元[26]。KNDy能夠調(diào)節(jié)Kisspeptin神經(jīng)元活性和GnRH/LH分泌。在人和嚙齒類動(dòng)物，NKB分別由TAC3和Tac2基因編碼，通過NKB受體（NK3R，在人和嚙齒類動(dòng)物分別由TACR3和Tacr3基因編碼）發(fā)揮作用[27]。TAC3或TACR3基因突變均可導(dǎo)致性腺功能減退。Dyn可能作用于κ阿片受體，抑制KNDy神經(jīng)元活性，降低LH分泌。對不包括人的靈長類動(dòng)物的研究發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin和NKB-NK3R信號通路能夠提高GnRH釋放[28]。

ARN區(qū)域KNDy神經(jīng)元受AR和ER負(fù)向調(diào)節(jié)，可能是性腺切除術(shù)后GnRH水平升高的原因，而AVPV/PeN區(qū)域Kisspeptin神經(jīng)元受雌二醇和孕激素的正向調(diào)節(jié)，誘發(fā)排卵[29]。人類Kisspeptin神經(jīng)元存在于下丘腦漏斗核（兩性）和延髓腦室周圍區(qū)（僅女性），這些神經(jīng)元可能類似于嚙齒類動(dòng)物AVPV/PeN區(qū)域Kisspeptin神經(jīng)元[30]。PCOS主要表現(xiàn)為LH脈沖分泌異常增加，因此多數(shù)動(dòng)物研究集中在與人類漏斗核Kisspeptin功能相似的ARN區(qū)域Kisspeptin神經(jīng)元。

研究顯示PNA模型雌性大鼠ARN區(qū)域Kisspeptin和NKB陽性細(xì)胞數(shù)量顯著增加，PNA模型大鼠ARN區(qū)域Kiss1和Tac2 mRNA表達(dá)增加[31]。PNA模型綿羊的Kisspeptin細(xì)胞數(shù)量雖無明顯增加，但體積變大；LET模型雌性大鼠LH水平升高，ARN區(qū)域Kisspeptin細(xì)胞增加[32]。PNA及LET模型中Kisspeptin細(xì)胞數(shù)量或Kiss1 mRNA表達(dá)增加，可能導(dǎo)致GnRH活性升高，LH分泌增多。然而，DHT模型大鼠下丘腦Kiss1 mRNA表達(dá)下降，ARN區(qū)域Kisspeptin免疫活性細(xì)胞數(shù)量減少，LH水平降低[31]，原因尚未清楚?？傊瑖X類PCOS模型ARN區(qū)域Kisspeptin細(xì)胞的數(shù)量、Kiss1 mRNA和Tac2 mRNA表達(dá)均與LH水平呈正相關(guān)。Ruka等[33]發(fā)現(xiàn)Kisspeptin興奮GnRH神經(jīng)元，NKB則通過其受體NK3R刺激Kisspeptin神經(jīng)元。近期進(jìn)行的NK3R拮抗劑治療PCOS的臨床試驗(yàn)顯示患者LH脈沖頻率及睪酮水平顯著降低[34]。目前正在進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗(yàn)，因此未評估NK3R拮抗劑遠(yuǎn)期對血清LH及睪酮水平及排卵情況。盡管如此，至少表明Kisspeptin-NKB系統(tǒng)治療PCOS前景廣闊。

2.4 雄激素對神經(jīng)內(nèi)分泌的影響PCOS患者普遍存在高雄激素血癥。目前爭論的焦點(diǎn)是，高雄激素是由于GnRH/LH分泌增加引起繼發(fā)性卵巢雄激素分泌升高；抑或在發(fā)育過程中，雄激素本身刺激大腦（或垂體），導(dǎo)致GnRH/LH分泌過多？此外，雄激素如何介導(dǎo)神經(jīng)內(nèi)分泌尚不明確。探索雄激素作用的神經(jīng)靶點(diǎn)可能有助于PCOS的治療。與對照組相比，雌二醇和睪酮只有在聯(lián)合氟他胺（AR拮抗劑）時(shí)才能降低PCOS患者的LH水平，提示體內(nèi)高雄激素血癥導(dǎo)致PCOS患者雌二醇或孕酮激素對LH的負(fù)反饋受損[35]。同樣，氟他胺可逆轉(zhuǎn)PNA模型小鼠GnRH神經(jīng)元形態(tài)，降低睪酮水平，恢復(fù)其發(fā)情周期[36]。這些研究表明高雄激素直接或間接地導(dǎo)致GnRH異常分泌，以及抗雄激素藥物在治療PCOS中的價(jià)值。然而，這些研究均是從外周途徑而非直接腦內(nèi)給予氟他胺，因此尚不清楚該藥發(fā)揮作用的部位是在大腦中還是其他組織。最近一項(xiàng)研究顯示，通過Cre/lox技術(shù)將神經(jīng)元特異性AR敲除，可改善雄激素模型小鼠產(chǎn)后的卵巢形態(tài)和功能，減少肥胖[4]。該研究暗示雄激素誘導(dǎo)的神經(jīng)內(nèi)分泌改變可能是PCOS的發(fā)病機(jī)制之一。但也有研究表明雄激素可降低LH分泌和ARN區(qū)域Kiss1水平，進(jìn)而減少GnRH釋放[2]。雄激素對PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌軸的影響，需要進(jìn)一步研究。

3 展望

盡管PCOS發(fā)病率很高，但目前仍無法治愈。過去幾十年中，學(xué)者們已闡明其臨床表現(xiàn)及分型，而發(fā)病機(jī)制（尤其是神經(jīng)內(nèi)分泌軸）的研究進(jìn)展緩慢。PCOS患者腦脊液GABA和血液Kisspeptin水平升高，使用NK3R拮抗劑治療PCOS后患者睪酮和LH水平下降。PCOS動(dòng)物模型研究顯示GnRH系統(tǒng)過度激活，LH升高。這些充分顯示神經(jīng)內(nèi)分泌軸在PCOS發(fā)病機(jī)制中的作用。除KNDy和GABA神經(jīng)元，可能還有其他神經(jīng)元調(diào)節(jié)GnRH功能。由于PCOS存在代謝異常，代謝敏感神經(jīng)元[（如刺鼠相關(guān)蛋白/神經(jīng)肽 Y（AgRP/NPY）和阿黑皮素原神經(jīng)元（POMC）]可能參與了PCOS神經(jīng)內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)。尋找特異神經(jīng)元和信號通路有助于明確PCOS的發(fā)病機(jī)制，為治療提供新的方向。