腸促胰素在PCOS中的作用和機制

潘孟茹，李琳

（中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院生殖中心，廣東廣州 510120）

近年來腸道菌群與疾病的關系成為研究熱點，腸道菌群主要的功能為參與代謝和調節(jié)免疫。研究發(fā)現(xiàn)菌群失調與如肥胖癥、糖尿病等代謝性疾病有關［1］，腸-腦軸可能參與代謝性疾病的發(fā)病機制。近年來腸道菌群與多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）的關系受到重視，PCOS 是常見的婦科內分泌和代謝性疾病疾病，主要的病理生理特征為高雄激素血癥和胰島素抵抗（insulin resistance，IR），常伴有超重或肥胖及糖脂代謝異常，既往研究提示PCOS患者存在下丘腦-垂體-卵巢（hypothalamic-pituitary-ovarian HPO）軸的神經內分泌異常［2］。腸道菌群種類數(shù)量龐大，腸-腦軸（gutbrain axis）的神經分泌調節(jié)機制尚不清楚，腸道菌群影響HPO 軸的作用靶點難以準確定位。腸道內分泌激素近期受到關注，腸促胰素（incretin）包括胰高血糖素樣肽-1（glucagon 1ike peptide-1，GLP-1）和葡萄糖依賴性促胰島素多肽（glucose-dependent insulinotropic peptide，GIP）。這兩種腸源性激素均可促進胰島素的釋放并降低血糖。然而，目前國內外有關腸促胰素與HPO 軸相互作用的研究較少，腸促胰素對PCOS 的影響尚不明確。因此，本文將探討腸促胰素在PCOS中的作用機制。

1 腸促胰素

腸促胰素是人體內的一類腸源性激素，目前已發(fā)現(xiàn)的腸促胰素主要包括2種，即GLP-1和GIP，它們均促進胰島素的分泌，具有葡萄糖依賴性降糖作用。

1.1 GLP-1

GLP-1 是含有31 個氨基酸的多肽，主要由末端回腸和結腸的L細胞分泌［1］。GLP-1受體（glucagon 1ike peptide-1 receptor，GLP-1R）在全身廣泛分布，包括胰腺、腎臟、心臟、血管內皮、胃腸道、肺、垂體、中樞神經系統(tǒng)等，因此具有多重的生物學效應［3］。其主要生理功能包括：通過G 蛋白偶聯(lián)受體途徑增加胰島素合成；促進β 細胞分化，減少凋亡；延緩胃排空、產生飽脹感減退食欲等［4-5］。

由于GLP-1 效應減弱與糖尿病密切相關［6］，近年來研究熱點主要集中在GLP-1。GLP-1 受體激動 劑（glucagon 1ike peptide-1 receptor agonist，GLP-1 RA）作為腸促胰素類降糖藥物，在臨床上可有效治療2 型糖尿病和肥胖。目前，有6 種GLP-1 RA 已被批準和使用，其中只有利拉魯肽（liraglutide）和艾塞那肽（exenatide，EXE）兩種應用于PCOS 的研究中。2014 年歐洲內分泌學會推薦GLP-1 RA 用于PCOS 患者［7］。Liu 等［8］開展了一項為期24周的前瞻性臨床研究，該研究將176名伴有超重或者肥胖的PCOS 患者隨機分為兩組，一組在治療的前12周接受EXE 10μg（n=88），每天2次，另一組在治療的前12 周接受二甲雙胍（metformin，MET）1 000 mg（n=88），每天2 次，然后在第二個12 周內，所有患者均只接受二甲雙胍治療；該研究的結果表明在治療前12 周后，與接受MET 的受試者相比，接受EXE 受試者的體質量和總脂肪百分比顯著下降，明顯改善胰島素抵抗和增加月經頻率。在第二個12 周內，EXE 治療患者的自然妊娠率顯著高于MET治療患者。在另一項為期26周的隨機對照試驗中，Nylander 等［9］研究了liraglutide 對PCOS 患者的治療效果，與安慰劑對照組相比，liraglutide 治療后PCOS 患者體質量下降，空腹血糖和糖基化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）降低，性激素結合球蛋白（sex hormone binding globulin，SHBG）升高、游離睪酮（free testosterone，F(xiàn)T）和游離雄激素指數(shù)（free androgen index，F(xiàn)AI）降低，卵巢和基質體積減小。Lamos 等［10］的研究表明，GLP-1 RA單獨使用或與二甲雙胍聯(lián)合使用均可有效減輕體質量，GLP-1 RA可降低雄激素水平，調整飲食行為，改善月經稀發(fā)和糖代謝異常相關指標。Wu 等［11］報道，GLP-1 RA 可能通過調節(jié)血清SHBG的含量以及3β-羥甾體脫氫酶、P450芳香化酶和類固醇激素合成急性調節(jié)蛋白等相關基因和蛋白的表達，降低PCOS大鼠的高雄激素血癥，從而改善大鼠卵泡發(fā)育，改變卵巢多囊樣狀態(tài)。

1.2 GIP

GIP 是含有42個氨基酸的多肽，主要由十二指腸和空腸的K 細胞產生［1，12-13］。GIP 受體（glucosedependent insulinotropic peptide receptor，GIPR）也廣泛分布于全身，在胰腺、胃腸、脂肪組織、腎上腺、肺、垂體、心臟、骨、血管內皮以及部分腦組織中均有表達［13］。其生理功能主要包括：增加胰島素的生物合成；促進胰島β 細胞分化并減少凋亡；促進脂肪組織蓄積及骨形成等［14-15］。

與GLP-1 相比，外源性GIP 的生物學效應較小，故GIP 在2 型糖尿病治療中的研究較少［16］。全基因組關聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）已經確定了與體質量指數(shù)（body mass index，BMI）和內臟脂肪積累相關的多個GIPR 位點，表明GIP 與肥胖之間關系密切。在動物實驗中，敲除小鼠GIP、GIPR基因或切除分泌GIP 的K 細胞都顯示出對飲食誘導的肥胖（diet-induced obesity，DIO）和IR 具有保護作用［17-18］。Killion 等［19］分別在DIO 小鼠和肥胖的非人靈長類動物（non-human primates，NHPs）中單獨使用GIPR 拮抗劑或聯(lián)合GLP-1RA，結果發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用GIPR拮抗劑與GLP-1 RA 較單一使用GIPR 拮抗劑對體質量減輕的效果更佳，該研究為GIPR 拮抗劑在治療肥胖的臨床應用提供了依據(jù)。

Roux-en-Y 胃旁路（Roux-en-Y gastric bypass，RYGB）手術是目前常見的外科減肥手術方式之一，該術式將胃大部分切除，與中段空腸直接吻合，術后因攝入的營養(yǎng)物質繞過了大部分胃、十二指腸和近端空腸，從而達到減輕體質量和改善代謝的目的［20］。由于解剖重排導致腸道L 細胞的營養(yǎng)刺激增加，患者在RYGB 術后餐后GLP-1水平顯著升高；而由于繞過K 細胞會導致餐后GIP 水平降低［21］。Jamal 等［22］對20 名重度肥胖的PCOS 患者進行RYGB 的術后隨訪，平均隨訪時間為46.7 個月，發(fā)現(xiàn)RYGB 手術減重可顯著改善PCOS的內分泌和代謝紊亂，并顯著提高不孕患者的受孕率；其中有10例不孕患者，4例暫無生育需求，其余6例在術后3年內懷孕，包括5例自然受孕和1例人工授精。

2 腸促胰素與HPO軸

目前，關于腸促胰素與HPO 軸的文獻報道尚少，腸促胰素對女性生殖功能的影響尚未明確。

2.1 GLP-1與HPO軸

GLP-1 受體已發(fā)現(xiàn)表達在包括室旁核（paraventricular nucleus，PVN）和漏斗核（infundibular nucleus，IFN）在內的多個下丘腦核團中。下丘腦PVN 是腦內自主調控和內分泌調節(jié)最主要的整合部位，PVN 小細胞部是GLP-1 介導下丘腦-垂體-腎上腺軸產生應激反應的重要整合部位［23-24］。GLP-1 RA可能作用于正中隆起的促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）神經元的分泌末端以刺激GnRH 分泌。下丘腦GLP-1R可能在GLP-1系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

為了探究GLP-1 對下丘腦-垂體-性腺軸的影響，Beak 等［25］使用GT1-7 細胞作為神經元黃體生成素釋放激素（luteinizing hormone releasing hormone，LHRH）釋放的模型，發(fā)現(xiàn)GLP-1 濃度依賴性地增加GT1-7 細胞中LHRH 的釋放，此外，往腦室內注射GLP-1 可增加雄性大鼠的黃體生成素（luteinizing hormone，LH）濃度。2型糖尿病患者的PVN 和IFN 中GLP-1R 表達降低。Zynat 等［26］報道RYGB 手術可以增加糖尿病大鼠血清中GLP-1 以及下丘腦中GLP-1R的表達。

GLP-1 RA 類藥物可改善血糖水平，減輕體質量，降低血壓和改善高脂血癥。liraglutide 是一種長效的GLP-1 RA，已被證實可以改變下丘腦弓狀核區(qū)域內阿片-促黑素細胞皮質素原神經元以及神經肽-Y 神經元∕刺豚鼠相關肽神經元的活性，從而參與調節(jié)機體的進食行為、體質量調節(jié)和葡萄糖以及能量代謝等功能［27］。Artunc-Ulkumen 等［28］利用鏈脲佐菌素誘導糖尿病大鼠模型，然后采集血樣檢測炎癥和氧化應激標志物，行子宮和雙側卵巢切除術進行組織病理學檢查，結果發(fā)現(xiàn)糖尿病可引起大鼠子宮內膜腺體減少和間質纖維化、卵巢間質纖維化和炎性改變。血清轉化生長因子β、丙二酰醛、正五聚蛋白-3 等炎癥和氧化應激標志物的水平較高，而抗苗勒管激素（antimullerian hormone，AMH）水平較低；與使用生理鹽水的對照組相比，EXE 作為一種短效的GLP-1RA，減輕了糖尿病大鼠子宮內膜和卵巢的纖維化，降低炎癥和氧化應激標志物，升高AMH，AMH升高提示有可能改善卵巢儲備功能。先前的研究強調了糖尿病女性卵巢早衰可能的自身免疫性病因，因為大約三分之一的早絕經糖尿病女性同時伴有自身免疫性疾?。?8］。糖尿病和肥胖等代謝疾病可導致卵巢功能障礙，并主要通過直接針對卵巢儲備或間接干擾生殖激素的產生來影響女性的生育能力。此外，糖尿病女性卵泡微環(huán)境中的高水平的活性氧（ROS）也可能降低卵巢儲備［29］。因此，EXE在未來有望應用于糖尿病婦女并同時有助于改善卵巢儲備功能減退。

2.2 GIP與HPO軸

GIP 影響HPO 軸的研究尚處于起步階段。Adriaenssens 等［30］表明GIPR 在人類和小鼠的下丘腦中表達并在下丘腦的弓狀核、背內側核和室旁核中鑒定出表達GIPR 的細胞。Fu 等［31］用高脂飲食（high fat diet，HFD）誘導肥胖小鼠模型，發(fā)現(xiàn)GIP在HFD誘導的肥胖過程中升高，可能促進并介導了下丘腦炎癥和IR。大鼠腦室注射GIP 會導致血清卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）降低。Nishiyama 等［32］在大鼠顆粒細胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)GIP 可調控骨形態(tài)發(fā)生蛋白-6（bone morphogenetic protein-6，BMP-6），并可抑制FSH 誘導的孕酮合成，還可增強BMP 誘導的顆粒細胞Smad 1∕5∕8 的激活功能，推測GIP 可能通過上調大鼠顆粒細胞中的BMP受體信號通路來調節(jié)卵巢性激素合成。

3 腸促胰素在PCOS發(fā)病機制中的可能作用

PCOS 是育齡期婦女最常見的婦科內分泌疾病，主要的病理生理特征為高雄激素血癥和胰島素抵抗，常伴有超重或肥胖及糖脂代謝異常［33-34］。PCOS 的發(fā)病機制尚不明確，隨著神經內分泌研究的進展，目前對PCOS 的神經內分泌起源的研究受到關注，HPO 軸調節(jié)功能異常被認為是PCOS 發(fā)病機制的重要環(huán)節(jié)［33］。PCOS 患者的下丘腦GnRH 脈沖頻率增快，GnRH 的總分泌量增加［33，35］。GnRH對LH、FSH 的合成和分泌調控具有差異性，即較慢的GnRH 脈沖頻率主要促進FSH 分泌，而較快的GnRH 脈沖頻率主要是引起LH 分泌［35］。在PCOS患者中，由于LH 對GnRH 應答的增加和GnRH 的差異性調控，導致LH 分泌過量，而FSH 相對不足，從而使LH∕FSH 比值增加。高水平的LH 促進卵巢分泌雄激素，而FSH水平相對不足導致卵巢顆粒細胞中的芳香化酶活性下降，使睪酮不能轉化成為雌激素，從而雌激素水平不足［33，35-36］。

目前，已有的研究普遍認為PCOS 體內存在著腸促胰素的代謝異常。Vrbikova 等［37］的研究結果顯示，在健康育齡婦女及PCOS 患者中，經口服葡萄糖耐量試驗（oral glucose tolerance test，OGTT）后的GLP-1 和GIP 水平存在顯著差異，其中PCOS 患者的總GIP 水平高于對照組，OGTT 后3 h 的GLP-1水平低于對照組；但PCOS 組的空腹GIP 和空腹GLP-1 水平較對照組無差異。李萍等［38］的研究表明PCOS 患者的空腹血清GIP 水平高于對照組，GLP-1 水平低于對照組；肥胖型PCOS 患者GIP 水平顯著高于對照組。與之相反，Svendsen 等［39］報道，與肥胖對照女性和PCOS 瘦型女性相比，患有PCOS的肥胖女性在OGTT 期間的總GIP水平較低。但迄今為止，國內外有關PCOS 患者GLP-1 和GIP分泌的數(shù)據(jù)仍然較少且不一致，其可能的原因是不同的納入人群標準和相關指標檢測試劑盒。

Moffett 等［40］表明同時敲除小鼠的GLP-1R 和GIPR 后，小鼠的妊娠率顯著降低，產仔數(shù)顯著減少，且在二甲雙胍治療期間并未得到糾正，這提示腸促胰素對妊娠率的影響可能是直接的，而不是完全由減輕IR 所介導。RYGB 減重手術可恢復患有嚴重肥胖和PCOS 的女性生育能力，這反映了由減輕IR 介導的間接影響以及手術誘導的腸促胰素和相關肽激素的變化可能對卵巢和下丘腦-垂體-腎上腺軸產生直接影 響［22，44］?？傊?，腸促胰素在PCOS 發(fā)病機制中的作用可能是通過IR 間接介導，也可能是直接影響HPO 軸，腸促胰素或許可為PCOS 和其他生殖障礙提供一種新的治療思路，但仍需要進一步的研究來確定所涉及的機制。

4 小結

綜上所述，腸促胰素GLP-1 和GIP 均可促進胰島素的釋放并降低血糖。PCOS 患者存在腸促胰素代謝異常。下丘腦可表達GLP-1 受體和GIP受體，腸促胰素可能直接作用于HPO 軸，或者通過改善IR 間接作用調節(jié)女性生殖功能。腸促胰素對PCOS 的作用及其具體機制仍需進一步研究明確。