高濃度雄激素誘導(dǎo)KNDy 神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂在多囊卵巢綜合征發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

王瑩瑩，鄭洲，張秀明

多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是一種常見的生殖內(nèi)分泌疾病，占無(wú)排卵型不孕患者的30%～60%，甚至有文獻(xiàn)報(bào)道其占比已高達(dá)70%[1]。2018 年7 月公布的PCOS 指南中推薦使用鹿特丹診斷標(biāo)準(zhǔn)：①高雄激素血癥；②稀發(fā)排卵或無(wú)排卵；③多囊樣卵巢，3 個(gè)主要特征中至少包含2 個(gè)即可診斷為PCOS。PCOS 患者除以上特征外，還伴有類固醇激素分泌、代謝、心血管以及心理上的問題[2]，對(duì)患者的身心產(chǎn)生了巨大影響，但是學(xué)者們對(duì)PCOS的發(fā)病原因尚不清楚，因此需要深入研究其發(fā)病機(jī)制，為開發(fā)具有針對(duì)性的靶向治療藥物提供有力的理論支撐。

近年學(xué)者們從基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和細(xì)胞形態(tài)學(xué)等多個(gè)角度對(duì)PCOS 的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了大量研究。盡管仍有爭(zhēng)議，但是普遍認(rèn)為遺傳易感性和環(huán)境改變?cè)赑COS 發(fā)病中起主要作用，尤其是高濃度雄激素誘導(dǎo)的神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂對(duì)PCOS 的發(fā)生、發(fā)展具有較大影響。已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，內(nèi)源性（如先天性腎上腺增生）或外源性雄激素過多均可造成卵巢多囊樣改變[3-4]。胎兒期雌性小鼠暴露于高雄激素環(huán)境中即產(chǎn)前雄激素化（prenatally androgenized，PNA），會(huì)導(dǎo)致其從青春期到成年期持續(xù)性的高雄激素血癥，最終發(fā)展為PCOS[5]。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，KNDy 神經(jīng)元與PCOS 的發(fā)病有著密切聯(lián)系，現(xiàn)對(duì)高雄激素誘導(dǎo)的下丘腦區(qū)域中KNDy 神經(jīng)元功能紊亂與PCOS 病因?qū)W的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 高濃度雄激素可干擾神經(jīng)內(nèi)分泌引發(fā)PCOS

目前已知PCOS 患者大都表現(xiàn)為黃體生成素（luteinizing hormone，LH）分泌量和分泌頻率的增加，而異常升高的LH 脈沖頻率反映促性腺激素釋放激素（gonadotropin releasing hormone，GnRH）神經(jīng)元分泌過度活躍，表明神經(jīng)內(nèi)分泌參與PCOS 的發(fā)展。Caldwell 等[6]敲除雙氫睪酮誘導(dǎo)的PCOS 小鼠的大腦和卵巢顆粒細(xì)胞中的雄激素受體（androgen receptor，AR）基因，結(jié)果顯示大腦AR 基因敲除可避免小鼠發(fā)展為PCOS 樣特征，但AR 未敲除小鼠和卵巢顆粒細(xì)胞AR 敲除小鼠都發(fā)展為嚴(yán)重的PCOS 表型，提示了神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂在PCOS 病因?qū)W中的重要性。Silva 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，PNA 小鼠的大腦區(qū)域神經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)異常，并證明這種神經(jīng)調(diào)節(jié)異常與PCOS 癥狀的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為高濃度雄激素可干擾下丘腦對(duì)類固醇激素的反饋調(diào)節(jié)，而這種反饋調(diào)節(jié)的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致下游靶器官PCOS 樣癥狀以及LH 的異常升高[7]，升高的LH 可調(diào)節(jié)卵泡膜細(xì)胞生成更多的雄激素[8]，即雄激素的惡性循環(huán)。

高濃度雄激素可能通過GnRH 神經(jīng)元的上游神經(jīng)元來(lái)調(diào)控LH 的分泌。青春期時(shí)，下丘腦-垂體-卵巢/腎上腺/脂肪細(xì)胞軸中的GnRH 神經(jīng)元開始合成釋放GnRH，并作用于垂體前葉分泌卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）和LH，使性腺開始產(chǎn)生性類固醇和肽類激素，所以GnRH 的分泌被認(rèn)為是維持生殖功能的關(guān)鍵因素。GnRH 神經(jīng)元上表達(dá)雌激素受體β，但是不表達(dá)AR、雌激素受體α和孕激素受體[9]。所以GnRH 神經(jīng)元不能直接接受來(lái)自雄激素的負(fù)反饋。而KNDy 神經(jīng)元是GnRH 神經(jīng)元的上游神經(jīng)元[10]，且KNDy 神經(jīng)元上表達(dá)AR[3]，提示雄激素可通過KNDy 神經(jīng)元間接調(diào)節(jié)GnRH 分泌。Yan 等[4]發(fā)現(xiàn)高濃度雄激素可干擾KNDy 神經(jīng)元對(duì)GnRH 神經(jīng)元的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致小鼠LH 分泌異常增加。

2 高濃度雄激素通過KNDy 神經(jīng)元導(dǎo)致PCOS 的具體機(jī)制

2.1 KNDy神經(jīng)元概述KNDy 神經(jīng)元是存在于嚙齒類動(dòng)物、山羊等哺乳動(dòng)物弓狀核和人類漏斗狀核區(qū)域中，同時(shí)表達(dá)Kisspeptin、神經(jīng)激肽B（neurokinin B，NKB）和強(qiáng)啡肽（dynorphin，Dyn）的神經(jīng)元。KNDy神經(jīng)元參與了青春期的啟動(dòng)和性腺激素的調(diào)節(jié)，與女性的發(fā)育及生育功能的維持關(guān)系密切。2013 年Herde 等[10]發(fā)現(xiàn)KNDy 神經(jīng)元釋放的3 種神經(jīng)肽都參與調(diào)節(jié)GnRH 神經(jīng)元，并參與調(diào)節(jié)生殖功能和性激素的分泌。2019 年Lehman 等[11]發(fā)現(xiàn)在調(diào)控GnRH的生成和釋放時(shí)，Kisspeptin 是KNDy 神經(jīng)元調(diào)節(jié)GnRH 神經(jīng)元的輸出信號(hào)，KNDy 神經(jīng)元通過分泌Kisspeptin 來(lái)調(diào)節(jié)GnRH 神經(jīng)元，而NKB 和Dyn 分別是KNDy 神經(jīng)元分泌Kisspeptin 的啟動(dòng)和終止信號(hào)。2021 年Moore 等[3]發(fā)現(xiàn)，PNA 小鼠KNDy 細(xì)胞中AR 基因表達(dá)升高，而孕激素受體表達(dá)顯著降低，提示PCOS 中高濃度雄激素通過改變KNDy 細(xì)胞干擾孕酮的負(fù)反饋?zhàn)饔?，且該小鼠模型中?氨基丁酸能和谷氨酸能神經(jīng)元對(duì)KNDy 神經(jīng)元突觸輸入減少。

2.2 干擾KNDy神經(jīng)元對(duì)Kisspeptin的表達(dá) Kisspeptin 是由Kiss1 基因編碼的神經(jīng)肽，在嚙齒類動(dòng)物中Kisspeptin 神經(jīng)元主要分布在下丘腦弓狀核和室旁前核，其中弓狀核區(qū)域的Kisspeptin 神經(jīng)元屬于KNDy 神經(jīng)元，Kisspeptin 的受體為G 蛋白耦聯(lián)受體（Kiss1R），由Kiss1R 基因編碼，位于GnRH 神經(jīng)元上。Navarro 等[12]發(fā)現(xiàn)GnRH 神經(jīng)元的啟動(dòng)和興奮受Kisspeptin 調(diào)控。短暫地抑制小鼠弓狀核區(qū)域的Kisspeptin 神經(jīng)元活性，可降低LH 的分泌量和分泌頻率[13]。提示Kisspeptin 可正向調(diào)控GnRH 與LH的分泌。

高濃度雄激素可能通過上調(diào)Kisspeptin 水平誘導(dǎo)PCOS。Cheng 等[14]在細(xì)胞形態(tài)學(xué)方面發(fā)現(xiàn)，PNA綿羊Kisspeptin 神經(jīng)細(xì)胞的體積增大。PNA 誘導(dǎo)的PCOS 小鼠模型中，弓狀核Kisspeptin 神經(jīng)元數(shù)量增加[6]。Gorkem 等[15]發(fā)現(xiàn)，PCOS 患者血清中Kisspeptin水平升高，且與雄激素水平呈正相關(guān)。Osuka 等[16]比較了2 種雄激素誘導(dǎo)的PCOS 小鼠模型，在產(chǎn)前高濃度雄激素誘導(dǎo)的PCOS 小鼠模型中，小鼠的弓狀核區(qū)域Kisspeptin 信號(hào)增加，LH 水平異常升高，以及出現(xiàn)不規(guī)則的發(fā)情周期；在產(chǎn)后高濃度雄激素誘導(dǎo)的PCOS 小鼠模型中，雖然相對(duì)未處理小鼠體質(zhì)量增加并有持續(xù)的發(fā)情期，但LH 水平正常。根據(jù)此結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)推測(cè)用雄激素處理不同時(shí)期的小鼠可導(dǎo)致不同的PCOS 表型。但并非雄激素誘導(dǎo)的所有PCOS 動(dòng)物模型都能觀察到下丘腦Kisspeptin 水平升高。例如有研究報(bào)道，用雄激素誘導(dǎo)出生后的小鼠，其下丘腦Kisspeptin 和LH 表達(dá)均降低[17]，但此數(shù)據(jù)似乎與PCOS 患者一般表現(xiàn)為高LH 水平的特征不相符，這或許是因?yàn)樾∈蟪錾蟊┞队诟邼舛刃奂に夭灰讚p傷Kisspeptin 神經(jīng)元，反而引起Kisspeptin神經(jīng)元對(duì)較高水平雄激素進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)。PCOS 有4 個(gè)表型，不同表型患者內(nèi)分泌代謝的特點(diǎn)也不相同，這或許也解釋了以上實(shí)驗(yàn)動(dòng)物年齡的差異而導(dǎo)致不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但部分原因也有可能與實(shí)驗(yàn)評(píng)估方法的不同有關(guān)。

2.3 干擾NKB的分泌NKB 又稱為神經(jīng)介素K，由TAC3 基因編碼，是速激肽家族的一員，NKB 的受體主要為神經(jīng)激肽3 受體（neurokinin 3 receptor，NK3R），由TACR3 編碼并表達(dá)于KNDy 神經(jīng)元和GnRH 神經(jīng)元上。有研究指出，外源性注射NK3R 激動(dòng)劑可導(dǎo)致小鼠LH 分泌增加[18]。TAC3 或者TAC3R基因失活/突變的患者Kisspeptin 和GnRH 分泌減少，同時(shí)LH 和FSH 的分泌也減少[19]。KNDy 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的NKB 可啟動(dòng)Kisspeptin 神經(jīng)元向GnRH 神經(jīng)元的信號(hào)傳遞，進(jìn)而調(diào)控GnRH 的分泌[20]。PNA 小鼠模型中弓狀核區(qū)域的Kisspeptin 和NKB 信號(hào)增加，且LH 水平比較高的小鼠可發(fā)展為PCOS，提示出生前使用過量的雄激素會(huì)導(dǎo)致仔代弓狀核中Kisspeptin 和NKB 水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致PCOS[16]。PNA小鼠下丘腦區(qū)域NKB mRNA 水平在青春期前就已經(jīng)明顯增加[4]，推測(cè)胎兒期暴露于過量的雄激素可能會(huì)增加NKB 的表達(dá)，而升高的NKB 直接正向調(diào)控GnRH，或通過KNDy 神經(jīng)元上的NK3R 正向調(diào)控Kisspeptin 的分泌，間接增加GnRH 分泌。

2.4 調(diào)控Dyn的分泌Dyn 是一種內(nèi)源性神經(jīng)肽，Dyn 的受體主要是K 阿片受體（K-opioid receptor，KOR），位于KNDy 神經(jīng)元和GnRH 神經(jīng)元上，表明KNDy 神經(jīng)元既可以自分泌或旁分泌Dyn 進(jìn)行自我調(diào)控，又可調(diào)控GnRH 神經(jīng)元。Grachev 等[21]發(fā)現(xiàn)，KNDy 神經(jīng)元中的Dyn 通過負(fù)向調(diào)控KNDy 分泌的Kisspeptin 和NKB，進(jìn)而導(dǎo)致GnRH 分泌量下降，對(duì)弓狀核區(qū)域使用KOR 激動(dòng)劑Senktide 可抑制LH分泌。已有研究表明Dyn 于KNDy 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳遞剛開始時(shí)就釋放并作用在KNDy 神經(jīng)元上，且在KNDy 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳遞期間持續(xù)釋放，但Dyn 僅在脈沖終止時(shí)才釋放到GnRH 神經(jīng)元上，進(jìn)而激活GnRH 神經(jīng)元上的KOR，表明Dyn 可間接或直接抑制GnRH 神經(jīng)元[22]。以上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Goodman 等[23]的假設(shè)：NKB 結(jié)合在KNDy 神經(jīng)元上的NK3R 進(jìn)而促進(jìn)Kisspeptin 釋放，并作用在GnRH 神經(jīng)元上使GnRH 的分泌增加，隨后Dyn 通過KOR 抑制KNDy神經(jīng)元分泌Kisspeptin，終止GnRH 的分泌。PNA 小鼠的KNDy 神經(jīng)元中，過多的雄激素可使孕激素受體和Dyn 基因表達(dá)明顯下降，但是AR 基因表達(dá)升高[3]。以上研究表明，雄激素可能使Dyn 的表達(dá)減少，減弱Dyn 對(duì)KNDy 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抑制作用，進(jìn)而導(dǎo)致KNDy 神經(jīng)元分泌Kisspeptin 增加，最終導(dǎo)致GnRH分泌異常升高。此外，雄激素也可通過降低Dyn 表達(dá)直接地作用于GnRH 神經(jīng)元，使GnRH 的分泌異常升高。

3 高濃度雄激素可誘導(dǎo)下丘腦神經(jīng)元發(fā)生表觀遺傳學(xué)改變

相對(duì)于傳統(tǒng)遺傳學(xué)即基因決定著生命過程中所需要的各種蛋白及生命表型，表觀遺傳學(xué)是由非遺傳基因序列改變而導(dǎo)致基因表達(dá)水平發(fā)生變化，且這種變化在有絲分裂、減數(shù)分裂乃至隔代中都可保持著穩(wěn)定的遺傳。表觀遺傳學(xué)的分子機(jī)制包括DNA甲基化、非編碼RNA 介導(dǎo)的基因調(diào)控和組蛋白修飾等。PCOS 具有家族群聚現(xiàn)象，提示其可能和遺傳有一定關(guān)系。目前已有研究顯示，妊娠關(guān)鍵時(shí)期暴露于高濃度雄激素的環(huán)境可導(dǎo)致組蛋白乙?；淖?，影響雌性胎兒之后的發(fā)育[24]。高濃度雄激素可誘導(dǎo)雌性胎兒發(fā)展為PCOS 樣特征，并伴隨著DNA 甲基化和微小RNA 表達(dá)的改變[25]。Cui 等[26]發(fā)現(xiàn)，與正常雌性小鼠相比，雙氫睪酮誘導(dǎo)的PCOS 樣小鼠下丘腦整體甲基化水平、DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)水平增加，表明雄激素導(dǎo)致小鼠下丘腦區(qū)域甲基化水平發(fā)生改變，并認(rèn)為其與PCOS 的發(fā)展可能有一定的關(guān)系。但遺憾的是，目前尚無(wú)針對(duì)高濃度雄激素對(duì)KNDy 神經(jīng)細(xì)胞表觀遺傳學(xué)的研究。Febri 等[27]的研究顯示，與非PCOS 女性相比，PCOS 患者卵巢顆粒細(xì)胞AR 基因啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平較低，推測(cè)在PCOS 患者的顆粒細(xì)胞中AR 啟動(dòng)子低甲基化，使AR 水平升高，并導(dǎo)致PCOS 患者雄激素過多。在PNA 誘導(dǎo)的PCOS 小鼠模型中，KNDy 細(xì)胞上AR 表達(dá)升高，但孕激素受體表達(dá)降低，由此推測(cè)這種現(xiàn)象與孕激素負(fù)反饋受損有關(guān)[5]。目前尚無(wú)由高濃度雄激素引起KNDy 神經(jīng)元上性激素受體表達(dá)變化與表觀遺傳學(xué)的研究，有待進(jìn)一步的研究去探索。

4 對(duì)治療PCOS 的啟發(fā)

由于PCOS 發(fā)病很可能與高濃度雄激素誘導(dǎo)的KNDy 神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂有關(guān)，因此或許可通過降低雄激素對(duì)神經(jīng)內(nèi)分泌的影響、恢復(fù)類固醇反饋的敏感性、調(diào)整KNDy 神經(jīng)元對(duì)GnRH 的控制使LH/FSH比值正?；?，進(jìn)而治療PCOS。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者也針對(duì)該機(jī)制研發(fā)了多種用于PCOS 治療的藥物，例如通過阻斷AR 途徑治療PCOS，非甾體類抗雄激素藥物氟他胺與比卡魯胺對(duì)雄激素相關(guān)的生殖和代謝紊亂有治療效果，但此類藥物會(huì)引起嚴(yán)重的肝毒性[28]。也有研究發(fā)現(xiàn)，與未接受二甲雙胍治療的PCOS 孕婦相比，部分PCOS 孕婦在接受二甲雙胍治療后，其子代全血標(biāo)本中AR 基因CpG 位點(diǎn)的甲基化問題得到改善，但目前還不清楚宮內(nèi)二甲雙胍暴露對(duì)子代遠(yuǎn)期的發(fā)育是否有影響[29]。因Kisspeptin 可直接刺激下丘腦GnRH 神經(jīng)元，Kisspeptin 拮抗劑可能在LH異常升高的相關(guān)性疾?。ㄈ鏟COS）中有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值[20]。Fraser 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，NK3R 拮抗劑Fezolinetant 可降低PCOS 患者的雄激素水平，并使LH/FSH 比值降至正常水平。Sucquart 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，NK3R 拮抗劑MLE4901 可治療高濃度雄激素誘導(dǎo)的PCOS 小鼠的一系列癥狀，包括總體質(zhì)量下降和肥大的脂肪細(xì)胞減少，但此拮抗劑未能改善PCOS樣小鼠的生殖癥狀，如發(fā)情周期、竇卵泡數(shù)量以及黃體數(shù)量。因此該研究認(rèn)為AR 途徑介導(dǎo)的這些PCOS樣的生殖特征或許不能通過MLE4901 來(lái)改善，或者可能是由于NK3R 拮抗劑的劑量不足等原因?qū)е碌?。靶向中樞神?jīng)[KNDy 和（或）GnRH 神經(jīng)元]的藥物治療PCOS 也許可避免非特異性雄激素受體拮抗劑以及芳香化酶抑制劑等帶來(lái)的不良反應(yīng)。如果能有更安全的藥物用于關(guān)鍵發(fā)育窗口期（胎兒期），或許會(huì)更有效地治療PCOS。

5 結(jié)語(yǔ)

PCOS 是一種常見的生殖內(nèi)分泌疾病，通過對(duì)高濃度雄激素誘導(dǎo)的KNDy 神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂與PCOS病因?qū)W之間聯(lián)系的探討，詳細(xì)闡明了過量雄激素可能通過KNDy 神經(jīng)元干擾下丘腦-垂體-卵巢/腎上腺/脂肪細(xì)胞軸的正常調(diào)節(jié)，并最終造成PCOS 樣癥狀。盡管已知KNDy 神經(jīng)元在下丘腦-垂體-卵巢/腎上腺/脂肪細(xì)胞軸的生理調(diào)節(jié)中起重要作用，但關(guān)于雄激素誘導(dǎo)的KNDy 神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂的機(jī)制仍有爭(zhēng)議，還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。雄激素是PCOS 發(fā)病的重要因素，尤其是雄激素誘導(dǎo)的神經(jīng)內(nèi)分泌效應(yīng)，但研究PCOS 的發(fā)病原因時(shí)也不能只關(guān)注下丘腦的雄激素效應(yīng)，因?yàn)轶w內(nèi)雄激素受體分布很廣泛，雄激素產(chǎn)生的影響也不僅限于下丘腦，如高濃度雄激素也會(huì)直接干擾卵巢、腎臟、脂肪組織和肝臟中的糖代謝和脂質(zhì)代謝，這可能與PCOS 患者的肥胖有關(guān)。此外，高濃度雄激素也可以使患者食物攝入量增加，進(jìn)而導(dǎo)致體質(zhì)量增加，影響患者的癥狀，但雄激素通過神經(jīng)內(nèi)分泌造成的病癥是最核心的。通過明確雄激素和PCOS 患者神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂之間的關(guān)系，可對(duì)PCOS 的診斷和治療提供新的觀點(diǎn)和方法。