氧化應(yīng)激增加多囊卵巢綜合征患者心血管疾病風(fēng)險的研究進展

李歡歡，張玉齊，呂海宏

(1.蘭州大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 內(nèi)分泌科， 甘肅 蘭州 730000)

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS) 以高雄激素血癥、多毛、月經(jīng)稀發(fā)或閉經(jīng)及無排卵為特征，是絕經(jīng)前婦女最常見的內(nèi)分泌疾病之一，PCOS影響世界5%～10%的育齡期女性[1]。有報道PCOS與某些心血管危險因素，如肥胖、高胰島素血癥、糖耐量受損、高雄激素血癥、血脂異常和高血壓相關(guān)，這些因素導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙和動脈粥樣硬化，從而增加心血管疾病的風(fēng)險[2]。多項研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激水平的增加與內(nèi)皮功能障礙及動脈粥樣硬化斑塊的后續(xù)形成和進展密切相關(guān)。

1 氧化應(yīng)激及其與多囊卵巢綜合征的關(guān)系

氧化應(yīng)激(oxidative stress, OS)為病理狀態(tài)下活性氧(reactive oxygen species, ROS)/活性氮(reactive nitrogen species, RNS)生成過多和/或抗氧化防御功能下降導(dǎo)致的失衡[3]。ROS是包括過氧化氫(H2O2)、羥自由基(OH-)、超氧陰離子(O2-)和一氧化氮(NO)在內(nèi)的含氧自由基，具有不成對的電子，這使它們不穩(wěn)定且具有高活性。ROS產(chǎn)生的主要部位包括線粒體、過氧化物酶體和其他含有NADPH氧化酶(NOXs)、黃嘌呤氧化酶(XO)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)的膜性結(jié)構(gòu)[4]。細胞抗氧化防御系統(tǒng)包括H2O2酶、過氧化物酶(Prxs)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、NADPH泛醌氧化還原酶(NQO1)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)以及非酶類，如谷胱甘肽(GSH)、抗壞血酸(維生素C)及α-生育酚(維生素E)等[5]。低至中等水平的ROS和/或RNS參與生理過程，包括防御感染、細胞信號系統(tǒng)及細胞增殖和分化，過量的ROS和RNS可損傷固有的抗氧化防御系統(tǒng)[6]。當(dāng)抗氧化防御系統(tǒng)不能適當(dāng)中和ROS時，ROS在體內(nèi)停留的時間更長，并氧化敏感的生物分子，損傷細胞蛋白質(zhì)、膜脂質(zhì)和核酸，導(dǎo)致正常細胞功能的受損[7]。

PCOS與體內(nèi)高氧化應(yīng)激狀態(tài)密切相關(guān)。與健康對照組相比，PCOS患者血清中8-羥基2′-脫氧鳥苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、脂質(zhì)過氧化標志物和SOD活性改變水平更高[4]，提示OS可能是PCOS發(fā)病的潛在誘因之一。PCOS組分胰島素抵抗、糖脂代謝異常、慢性炎性反應(yīng)、肥胖通過系列病理生理過程導(dǎo)致自由基生成增加，超過機體自身抗氧化能力，ROS及氧化脂質(zhì)在體內(nèi)堆積，引起細胞、組織和器官的結(jié)構(gòu)和功能異常，導(dǎo)致機體損傷。OS還可干擾胰島素信號傳導(dǎo)途徑中蛋白激酶的表達、激活氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子、增強卵巢類固醇合成酶的活性等參與PCOS的發(fā)病，導(dǎo)致PCOS代謝異常的惡性循環(huán)。

1.1 胰島素抵抗與氧化應(yīng)激相互作用的分子機制

胰島素抵抗(insulin resistance，IR)是PCOS最主要的病理生理學(xué)特征，表現(xiàn)為外周組織對胰島素的反應(yīng)降低，并抑制多種胰島素刺激的代謝途徑，如葡萄糖轉(zhuǎn)運和糖原合成，50%～70%的PCOS女性存在IR[8]。IR與OS相關(guān)，OS與PCOS患者IR相互作用的機制尚不清楚。IR可導(dǎo)致OS發(fā)生，當(dāng)過量的葡萄糖或游離脂肪酸在細胞內(nèi)被吸收時，可產(chǎn)生大量還原代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到線粒體中進行氧化，導(dǎo)致電子傳遞鏈的活性增強和單電子轉(zhuǎn)移，最終ROS產(chǎn)生增加。如果細胞內(nèi)的還原酶(包括SOD、Prxs和H2O2酶等)不能清除過量的ROS，ROS又是觸發(fā)IR的關(guān)鍵因素，隨著OS的發(fā)生，細胞內(nèi)多種氧化應(yīng)激通路被激活，導(dǎo)致胰島β細胞功能障礙，甚至凋亡，機體血糖調(diào)節(jié)受損。ROS可直接或間接激活JNK/ SAPK通路，誘導(dǎo)胰島素受體底物(insulin receptor substrate, IRS)絲氨酸/蘇氨酸磷酸化，抑制IRS正常酪氨酸磷酸化，降低IRS與胰島素受體(insulin receptor, InsR)結(jié)合的能力，從而抑制IRS激活下游磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)，最后通過InsR/IRS/PI3K通路干擾胰島素向效應(yīng)物的信號傳遞，進一步誘導(dǎo)IR[9]。當(dāng)肝細胞暴露于積累的自由基后，對胰島素的敏感性降低，進而導(dǎo)致IR的發(fā)生?？寡趸瘎┲委?如維生素E、硫辛酸和N-乙酰半胱氨酸)可改善IR患者的胰島素敏感性，表明IR與OS密切相關(guān)，二者相互作用，共同參與PCOS的發(fā)生發(fā)展。但是在PCOS中，有關(guān)于OS程度與IR之間關(guān)系的數(shù)據(jù)有限，用于流行病學(xué)研究的可靠氧化應(yīng)激生物標志物的局限性阻礙了進一步研究，有待大量臨床及動物實驗。

1.2 慢性炎性反應(yīng)與胰島素抵抗相互作用

慢性低度炎性綜合征是以炎性標志物輕微升高為特征的全身性慢性病理狀態(tài)，是PCOS的重要特征[10]。PCOS女性炎性標志物，如C反應(yīng)蛋白(CRP)、腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-18(IL-18)、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)及急性期血清淀粉樣蛋白a(APSAA)等均較正常女性升高[11]。OS和炎性反應(yīng)之間存在惡性循環(huán)，炎性反應(yīng)誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，OS促進炎性反應(yīng)[12]。低度炎性反應(yīng)可誘導(dǎo)PCOS患者炎性因子的產(chǎn)生，并直接刺激卵巢中過量的雄激素的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致OS增加[10, 12]。研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者顆粒細胞(GC)的線粒體形態(tài)破碎，而破碎的線粒體產(chǎn)生更多的ROS[13]。ROS又可通過激活核因子-κB(NF-κB)、活化蛋白-1(AP-1)和低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)的相關(guān)信號通路，誘導(dǎo)炎性因子的釋放和炎性反應(yīng)[14]。PCOS組和對照組卵泡液中抗氧化、氧化應(yīng)激標志物以及炎性標志物濃度的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，MDA和TOS濃度與TNF-α呈正相關(guān)，TAC與TNF-α呈顯著負相關(guān)，IL-6與MDA、IL-8與TAC、IL-10與TOS水平及IL-10與TAC水平呈顯著相關(guān)[12]，提示PCOS中OS的增加與炎性反應(yīng)密切相關(guān)。PCOS中炎性反應(yīng)涉及胰腺β細胞功能障礙、IR、動脈粥樣硬化形成和卵巢功能紊亂，這些可因抗氧化失衡而加速，而OS和炎性狀態(tài)的糾正可改善高雄激素血癥，降低動脈粥樣硬化發(fā)生率[9]。

1.3 氧化應(yīng)激影響高雄激素血癥的機制

高雄激素血癥(hyperandrogenemia，HA)是PCOS的典型特征，70%～80%的HA女性被診斷為PCOS，它被認為是PCOS的核心發(fā)病機制，高濃度雄激素可以建立PCOS動物模型[1]。OS可能促進PCOS患者發(fā)生HA，其相互作用機制仍不清楚。體外研究表明，OS可增強卵巢類固醇生成酶的活性，而類固醇生成酶可刺激雄激素生成，他汀類藥物可抑制這些酶的活性[15]。PCOS患者高糖或飽和脂肪攝入誘導(dǎo)的OS可能直接刺激HA，LH和雄激素的基礎(chǔ)水平以及HCG刺激的雄激素分泌與各種脂質(zhì)刺激的氧化應(yīng)激標志物呈正相關(guān)[16]。HA也能夠誘導(dǎo)女性和雌性動物OS發(fā)生，與對照組相比，雄激素過多誘導(dǎo)的PCOS氧化應(yīng)激標志物水平升高，如MDA、GSH和SOD。此外，高雄激素分泌可上調(diào)p66shc誘導(dǎo)的PCOS大鼠ROS的產(chǎn)生，ROS的增強反過來導(dǎo)致線粒體功能障礙，進一步增強OS[17]。

總之，PCOS患者的OS明顯增加，導(dǎo)致了該疾病特有的許多代謝和心血管功能障礙，對這些患者心血管風(fēng)險的防治應(yīng)涉及減輕OS。

2 氧化應(yīng)激對多囊卵巢綜合征患者心血管風(fēng)險的影響

世界衛(wèi)生組織最新報告，非傳染性疾病導(dǎo)致的死亡占比約為74%，主要是CVD[17]。與無PCOS的人群相比，PCOS患者發(fā)生CVD的風(fēng)險明顯增加，ROS生成過多可能是PCOS患者CVD發(fā)生和發(fā)展的重要因素。

2.1 氧化應(yīng)激介導(dǎo)PCOS血管內(nèi)皮功能障礙

PCOS患者OS增強，ROS生成過多，NO活性降低。NO是一種旁分泌因子，可控制血管張力，抑制血小板功能，防止白細胞黏附，減少內(nèi)膜增生。NO的失活增多和/或合成減少與CVD的危險因素有關(guān)，被稱為內(nèi)皮功能障礙，其可促進血管痙攣、血栓形成、血管炎性反應(yīng)和血管平滑肌細胞增殖。血管氧化應(yīng)激與ROS產(chǎn)生增加、血管功能障礙密切相關(guān)[18]。ROS濃度的增加可減少生物活性NO的水平，形成有毒的過亞硝酸根，后者可以“解偶聯(lián)”內(nèi)皮NO合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)，成為一種功能失調(diào)的產(chǎn)生超氧化物的酶，導(dǎo)致血管氧化應(yīng)激，促進內(nèi)皮功能障礙，進而導(dǎo)致動脈粥樣硬化的形成[19]。臨床使用的ACE抑制劑、AT1受體阻滯劑和他汀類等藥物具有多效作用，可改善內(nèi)皮功能[18]。也有研究表明，與正常對照組相比，PCOS患者的內(nèi)皮功能正常。近期通過新型血管超聲系統(tǒng)對血管內(nèi)皮功能指標進行檢測，發(fā)現(xiàn)PCOS患者NO、SOD與血管內(nèi)皮功能呈正相關(guān)，而ROS與其呈負相關(guān)，揭示OS可能影響血管內(nèi)皮功能。

2.2 氧化應(yīng)激導(dǎo)致PCOS動脈粥樣硬化

PCOS患者低密度脂蛋白明顯升高，是動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)的危險因素，是AS潛在病因之一[14]。OS通過何種機制影響AS發(fā)生尚無統(tǒng)一定論。AS重要環(huán)節(jié)之一為血管內(nèi)膜的低密度脂蛋白被超氧化物氧化， 氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)可通過多種途徑參與AS的發(fā)生發(fā)展。ox-LDL可誘導(dǎo)炎性調(diào)節(jié)劑的表達和釋放，導(dǎo)致單核細胞遷移，增加巨噬細胞清道夫受體的密度，并在泡沫細胞形成過程中增加ox-LDL的攝取，從而增加AS病變的發(fā)生風(fēng)險[20]。另外，對載脂蛋白E敲除(apoE-/-)小鼠進行研究，發(fā)現(xiàn)ox-LDL的致AS效應(yīng)是由TLR4途徑介導(dǎo)的，抑制TLR4表達下調(diào)NF-κB活性，降低單核細胞對ox-LDL的反應(yīng)中MCP-1和IL-8的表達，并減緩AS的進展[21-22]。

2.3 高血壓與氧化應(yīng)激的相互作用

PCOS與高血壓相關(guān)，其機制與OS也密不可分。血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)通過刺激小鼠AT1受體導(dǎo)致血管壁NOXs上調(diào)和活化，從而導(dǎo)致OS。Ang Ⅱ還可誘導(dǎo)小GTP酶rac1快速易位至細胞膜或磷酸化，以及NOXs亞基p47phox易位至細胞膜，增加NOXs活性。血管張力增加可誘導(dǎo)p47phox膜易位和NOXs活化，在p47phox缺陷細胞中不存在張力增加誘導(dǎo)的NOXs活化[18]。在高血壓大鼠模型中也證實了OS的關(guān)鍵作用，表明用他汀類藥物治療這些大鼠減少了O2-生成并降低了血壓[23]。

3 多囊卵巢綜合征患者心血管疾病風(fēng)險的預(yù)防

OS在PCOS患者CVD的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。近年來針對阻斷ROS信號通路的抗氧化治療成為研究熱點。PCOS婦女的抗氧化劑和維生素補充劑在PCOS及其并發(fā)癥的治療中具有積極作用，有可能改善內(nèi)皮功能障礙，預(yù)防CVD發(fā)生[24]。對68例PCOS患者進行的一項隨機雙盲安慰劑對照試驗表明，聯(lián)合補充ω-3脂肪酸和維生素E 12周可顯著改善Lp(a)和ox-LDL的基因表達、血脂水平和氧化應(yīng)激生物標志物[25]，從而預(yù)防PCOS女性CVD的發(fā)生。維生素C是一種抗氧化劑和抗動脈粥樣硬化分子，與維生素E協(xié)同作用可淬滅自由基。內(nèi)源性抗氧化劑如L-精氨酸、輔酶Q-10和褪黑素可用為防治特定慢性和退行性疾病的補充劑[24]。

4 問題與展望

近幾年雖然對PCOS組分IR、慢性炎性反應(yīng)和HA影響OS的途徑進行了多項基礎(chǔ)與臨床研究，但是其導(dǎo)致OS的具體信號途徑仍不完全清楚，進一步揭示PCOS組分影響氧化應(yīng)激的致病機制及作用靶點，為臨床應(yīng)用阻斷ROS路徑的靶點藥物、防治PCOS患者CVD風(fēng)險開辟新思路。