固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1與多囊卵巢綜合征關(guān)系的研究進(jìn)展

羅越 彭艷 楊新鳴 姚美玉

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是婦科常見的生殖內(nèi)分泌紊亂性疾病，在女性中患病率達(dá)5%～10%[1]，現(xiàn)PCOS診療指南仍延續(xù)使用2003年的鹿特丹標(biāo)準(zhǔn)，即排卵障礙或月經(jīng)不規(guī)律、高雄激素血癥(hyperandrogenemia，HA)、以及卵巢多囊樣改變等臨床表現(xiàn)。PCOS患者常伴有糖脂代謝紊亂和胰島素抵抗(insulin resistance，IR)，雖然沒有列入診療標(biāo)準(zhǔn)但其與HA相互影響，進(jìn)而危害女性健康。

固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding proteins，SREBPs)是膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，主要調(diào)節(jié)低密度脂蛋白(low density lipoprotein cholesterol，LDL)轉(zhuǎn)錄及膽固醇和脂肪酸合成。SREBPs中的調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(sterol regulatory element binding protein1，SREBP1)在多項研究中發(fā)現(xiàn)與肥胖、IR、代謝綜合征、2型糖尿病、心血管疾病、子宮內(nèi)膜癌等疾病聯(lián)系緊密[2-3]。同樣SREBP1也被證實與PCOS有千絲萬縷的關(guān)系。

一、SREBPs

SREBPs共有三種不同的蛋白，即SREBP-1a，SREBP-1c和SREBP-2，它們的活性皆受細(xì)胞固醇含量的影響。細(xì)胞充滿固醇時，SREBP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)的膜結(jié)合是無活性的。當(dāng)細(xì)胞耗盡固醇時，成熟前體活化蛋白(sterol regulatory element binding proteins cleavage-activating protein，SCAP)將SREBP從ER轉(zhuǎn)運至高爾基復(fù)合體。從膜上釋放SREBP，進(jìn)而由位于高爾基體的蛋白酶Site-1蛋白酶(site-1 protease，S1P)啟動，其在雙膜跨越序列之間的腔環(huán)中切割SREBP。一旦分離出兩個半的SREBP，第二個高爾基體蛋白酶Site-2蛋白酶(site-2 protease，S2P)在位于跨膜區(qū)域內(nèi)的位點，切割SREBP的NH 2-末端bHLH-Zip結(jié)構(gòu)域。在第二次切割后，NH2-末端bHLH-Zip結(jié)構(gòu)域離開膜，隨后蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，激活控制脂質(zhì)合成和攝取的靶基因。當(dāng)細(xì)胞的膽固醇含量升高時，SCAP/SREBP復(fù)合物不再參與ER轉(zhuǎn)運囊泡，使SREBP不再進(jìn)入高爾基體中的S1P和S2P，并且bHLH-Zip結(jié)構(gòu)域不能再從ER膜釋放[4]。

SREBP1是位于人類染色體17p11.2上的單個基因是基本螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈家族轉(zhuǎn)錄因子之一。SREBP1被合成為與ER結(jié)合的無活性前體，響應(yīng)胰島素信號并以細(xì)胞質(zhì)被膜復(fù)合體II依賴性方式從ER轉(zhuǎn)運至高爾基體，在高爾基體中被蛋白酶處理，然后穿梭至細(xì)胞核以誘導(dǎo)脂肪基因表達(dá)[5]。

二、 SREBP1在PCOS中的關(guān)聯(lián)

韓國收集286例PCOS患者和149例健康女性對SREBP1基因與PCOS的54(G / C)多態(tài)性進(jìn)行比較[6]，證明SREBP1基因中的SNP 54G/C多態(tài)性與PCOS之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，SREBP1基因可能在PCOS的遺傳易感性中起作用。中國鈕紅麗等[7]檢測SREBP1 在PCOS 和Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌患者中的表達(dá)情況，探究其與脂代謝之間的關(guān)系的臨床觀察中，通過檢測對比PCOS患者與正常女性血清 SREBP1 含量，得出PCOS患者中SREBP1高于健康女性，并與 PCOS 患者及Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌患者的腰臀比、體重指數(shù)(body mass index ，BMI)、甘油三酯(triglycerides，TG)、IR指數(shù)(homeostasis model of assessment for insulin resistance index，HOMA-IR)水平呈正相關(guān)，證實SREBP1是影響PCOS和Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病風(fēng)險之一。這為多囊卵巢的發(fā)病機(jī)制研究提供了新的思路。

1.PCOS糖脂代謝紊亂：PCOS患者糖代謝紊亂主要表現(xiàn)在IR及高胰島素血癥甚至進(jìn)一步發(fā)展為二型糖尿病，瘦型及胖型PCOS患者都要比健康女性有更高的IR患病風(fēng)險[8]，且胖型PCOS患者比瘦型PCOS患者代謝紊亂更明顯，不僅包括更高水平的空腹血糖、空腹血清胰島素、HOMA-IR而且TG和LDL更高，以及高密度脂蛋白水平更低。但無論是瘦型或肥胖型PCOS婦女與健康女性相比皆存在磷脂酰膽堿、游離脂肪酸和多不飽和脂肪酸的異常[9]。

PCOS婦女尤其是那些BMI較高的婦女，心血管風(fēng)險增加并且代謝異常更為普遍。與非肥胖的PCOS女性相比，體重較大或肥胖的PCOS婦女具有更高的血清游離睪丸激素，游離雄激素指數(shù)和雌酮。BMI≥27 kg /m2的PCOS婦女的胰島素水平和HOMA-IR較高，空腹血糖水平也有升高的趨勢[10]。

2. SREBP1調(diào)節(jié)糖脂代謝：脂肪生成是胰島素和葡萄糖依賴的過程，受SREBP1的控制。脂肪合成基因如脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)和乙酰輔酶A羧化酶需要SREBP1的活化形式SREBP-1c和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate response element binding protein，ChREBP)共同作用才能被完全激活。SREBP-1c作為糖酵解途徑的第一個酶-葡萄糖激酶的靶基因，由胰島素通過ER中的蛋白水解機(jī)制誘導(dǎo)SREBP-1c成熟，繼而激活糖酵解基因表達(dá)，從而允許葡萄糖代謝，并結(jié)合ChREBP繼而激活脂肪形成基因，參與機(jī)體脂代謝[11]。

研究證明，SREBP1基因在蛋白質(zhì)水平上編碼甘氨酸(G952G)SNP顯著影響人體膽固醇合成。SREBP1基因C-G多態(tài)性的G等位基因(G952G；兩個等位基因)比C等位基因攜帶者與肥胖、2型糖尿病關(guān)系更為密切。另一方面，C等位基因也被認(rèn)為與脂肪血癥有關(guān)，SREBP1基因G952G變異體的CC純合子比GG或GC攜帶者具有更高的膽固醇合成率[12]。SREBP1基因?qū)檀嫉挠绊憣θ祟惖哪懝檀己铣珊吞谴x有密切關(guān)系。

3.PCOS與HA：PCOS的主要病理變化包括肝臟和卵巢失調(diào)，其導(dǎo)致雄激素、胰島素、雌酮、促黃體生成激素(luteinizing hormone，LH)和脂質(zhì)過多。HA是PCOS整個過程中的主要原因和疾病表現(xiàn)。HA可能抑制卵泡發(fā)育和成熟，從而導(dǎo)致卵泡閉鎖以致持續(xù)無排卵，此外，過多的睪丸激素的積累可在脂肪組織中轉(zhuǎn)化為雌酮，從而導(dǎo)致雌酮與雌二醇的比例增加，這不僅影響卵泡發(fā)育，而且上調(diào)LH與促卵泡激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)的比例，從而引起排卵功能障礙。HA不是在PCOS進(jìn)程中起重要作用的孤立因素。 LH與FSH的不平衡比，雌酮增加，脂質(zhì)蓄積，高胰島素血癥和IR可以通過一系列蛋白質(zhì)相互作用與HA形成網(wǎng)絡(luò)影響PCOS的發(fā)生與發(fā)展[13]。

患有高雄激素性PCOS的女性，胰島素敏感指數(shù)(insulin sensitive index，ISI)明顯降低，血清雄激素，特別是血清雄烯二酮與ISI呈負(fù)相關(guān)[14]。此外，HA可以增加低胰島素敏感性的IIb型骨骼肌纖維的數(shù)量，降低葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4的敏感性和表達(dá)水平，抑制胰島素被肝臟降解。過量的游離脂肪酸可以抑制胰島素刺激的HA骨骼肌中葡萄糖的轉(zhuǎn)運。HA的這些重要的病理生理功能可能與高胰島素血癥和IR有關(guān)。

4.雄激素影響SREBP：研究表明，對人前列腺腺癌細(xì)胞進(jìn)行雄激素處理可誘導(dǎo)關(guān)于SREBPs蛋白水解的多種基因的協(xié)同上調(diào)。SREBP裂解激活蛋白(SREBP cleavage activator protein，SCAP)是介導(dǎo)SREBPs前體從ER向高爾基體轉(zhuǎn)運的蛋白，雄激素顯著增加了SCAP的mRNA和蛋白水平的表達(dá)。SCAP的過表達(dá)增加了SREBP轉(zhuǎn)錄并導(dǎo)致成熟SREBP的核清除積累和SCAP誘導(dǎo)的生脂基因轉(zhuǎn)錄激活。固醇調(diào)節(jié)的SCAP轉(zhuǎn)運是介導(dǎo)哺乳動物細(xì)胞中膽固醇反饋過程的中心事件，這一事實突出了這一過程的重要性。

SREBPs mRNA翻譯后，SREBP-2和SREBP -1a前體通過與SCAP和ER胰島素誘導(dǎo)基因(insulin-inducible gene，insig)家族蛋白的緊密結(jié)合而保留在ER膜中而雄激素增加了insig-1 mRNA的表達(dá)，而顯著降低insig-2 mRNA的水平，雄激素可能通過誘導(dǎo)保留蛋白復(fù)合物關(guān)鍵成分表達(dá)模式的變化來進(jìn)一步調(diào)節(jié)SREBP信號。除SCAP和insig-1外，雄激素處理人前列腺腺癌細(xì)胞后，SREBP-1c和SREBP-2的mRNA水平也有所提高。

雄激素刺激SREBP前體蛋白的成熟能夠間接驅(qū)動構(gòu)成完整脂質(zhì)合成途徑的基因的轉(zhuǎn)錄，從而對細(xì)胞脂質(zhì)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，并初步擴(kuò)增雄激素的原始信號。雄激素的此類影響不僅僅局限于前列腺組織，在嚙齒動物和人類的其他器官和組織中也有類似的作用[15]。

5.PCOS伴IR：現(xiàn)在公認(rèn)測量胰島素敏感指標(biāo)-Matsuda指數(shù)對IR的檢出率最高，用此指標(biāo)檢出IR在多囊患者中的發(fā)病率高達(dá)75.8%[16]。IR導(dǎo)致胰島素代償性增多可進(jìn)一步發(fā)展為高胰島素血癥(hyperinsulinemia，HIN)。HIN、HOMA-IR和空腹血糖受損(impaired fasting blood sugar，IFG)可能有助于HA的發(fā)展，進(jìn)一步影響PCOS，而且HIN和IR與生殖和代謝紊亂關(guān)系密切，可以對PCOS患者的生育結(jié)果進(jìn)行預(yù)測[17]?，F(xiàn)在，越來越多的報道表明，PCOS患者血脂異常者其發(fā)生率更高于健康女性。

三、SREBP1直接和間接作用對IR的影響

SREBP1的活性形式SREBP-1c促進(jìn)脂肪酸合成和脂質(zhì)沉積。由于脂質(zhì)通過涉及底物競爭，對胰島素信號的拮抗作用或脂毒性的機(jī)制而在很大程度上參與了IR的發(fā)展，因此，SREBP-1c也可被認(rèn)為是引起IR的因素。SREBP-1c在胰腺β細(xì)胞或胰島中的過表達(dá)導(dǎo)致葡萄糖刺激的胰島素分泌顯著減少，這歸因于甘油三酯的伴隨積累和隨后的脂毒性[18]。

關(guān)于脂毒性的分子機(jī)制有諸多假設(shè)，有研究發(fā)現(xiàn)一種新的IR脂毒性的機(jī)制為SREBP-1c的積累，直接抑制胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate，IRS-1)啟動子的轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)而導(dǎo)致肌肉IR。IRS-1是骨骼肌中關(guān)鍵的胰島素信號傳導(dǎo)介質(zhì)，SREBP-1c生產(chǎn)過剩導(dǎo)致經(jīng)棕櫚酸處理的L6細(xì)胞抑制IRS-1蛋白、IRS-1 mRNA的表達(dá)，高水平的SREBP-1c通過抑制IRS-1啟動子轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)直接導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞中胰島素信號傳導(dǎo)受損[19]。

SREBP-1c由肝臟中的胰島素誘導(dǎo)，被認(rèn)為是脂肪生成基因如脂肪酸合酶的主要調(diào)節(jié)劑[20]。SREBP-1c可被SREBP1及肝臟X受體(liver X receptor，LXR)激活，胰島素通過固醇響應(yīng)元件控制SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄，而LXR似乎在這種作用中不發(fā)揮主要作用。這表明人骨骼肌中SREBP-1c基因表達(dá)的胰島素激活主要是SREBP本身作用的結(jié)果。SREBP1轉(zhuǎn)錄因子是胰島素作用于人組織中SREBP-1c表達(dá)的主要介質(zhì)。胰島素增強(qiáng)了SREBP1對胰島素啟動子近端區(qū)域固醇響應(yīng)元件的結(jié)合，使胰島素能夠充分發(fā)揮作用[21]。FAS過表達(dá)會導(dǎo)致胰島素敏感性降低、脂肪炎性反應(yīng)等危害。SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄調(diào)控受到廣泛關(guān)注，這既是因為它可被胰島素誘導(dǎo)，又因為SREBP-1c對脂肪形成至關(guān)重要。使其直接影響IR的同時又調(diào)節(jié)有關(guān)酶的產(chǎn)生間接參與IR。

胰島素抵抗性PCOS大鼠卵巢組織中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(glucose transporter，GLUT4)、SREBP1的表達(dá)水平明顯低于正常大鼠，GLUT4目前被認(rèn)為是調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)的重要分子，也是IR發(fā)展的關(guān)鍵因素，SREBP1又為涉及調(diào)節(jié)GLUT4表達(dá)的重要分子[22]，因此調(diào)控SREBP1的表達(dá)對多囊患者的IR預(yù)計有更好的調(diào)節(jié)作用。

四、PCOS的治療

1.電針治療PCOS：針灸在治療PCOS上有諸多研究，取得了不錯的療效。低頻電針可改善PCOS婦女的月經(jīng)頻率并減少血清循環(huán)雄激素水平，不僅在治療期結(jié)束而且在治療后16周的隨訪中均降低了循環(huán)睪丸激素，這些發(fā)現(xiàn)與月經(jīng)出血模式的改善相吻合[23]。研究表明，用低頻電針治療多囊效果類似于達(dá)英-35，都可明顯降低LH和LH / FSH水平，但減肥的效果要優(yōu)于達(dá)英-35，并且沒有明顯的不良反應(yīng)[24]。電針治療對PCOS患者卵子質(zhì)量，血清和卵泡液中干細(xì)胞因子的提高都優(yōu)于藥物治療，并可改善妊娠率[25]。

2.以SREBP-1為靶點，治療IR：吳文君等[26]通過用棕櫚酸處理L6細(xì)胞使葡萄糖攝取下降，用不同濃度二甲雙胍干預(yù)顯示葡萄糖攝取能力不斷提高，得出SREBP-1c及其下游分子 FAS 表達(dá)與二甲雙胍濃度呈反比而IRS1和酪氨酸磷化水平與AKT磷酸化隨其濃度的增加而增加，提示二甲雙胍可能通過抑制SREBP1表達(dá)而增加IRS1的活性改善骨骼肌IR，SREBP1c有望成為降糖藥物研發(fā)的新靶點。

李知行等[27]通過對比吡格列酮和電針治療高脂飲食誘導(dǎo)的IR大鼠的療效得出電針干預(yù)豐隆(ST40)和三陰交(SP6)能夠使IR大鼠的葡萄糖輸注率(glucose infusion rate，GIR)升高和血清高密度脂蛋白明顯上調(diào)，空腹血糖、空腹胰島素、游離脂肪酸、甘油三酯、膽固醇(tholesterol，TC)和低密度脂蛋白降低，電針組和藥物組均顯著下調(diào)了肝SREBP-1 c和FAS蛋白水平，兩者對IR治療無明顯差異；并提出電針能有效治療IR大鼠的脂代謝異常的作用機(jī)制可能與電針降低SREBP-1 c、FAS的表達(dá)從而使與脂肪酸合成酶相關(guān)的酶活性降低達(dá)到減少肝臟組織內(nèi)的TG、TC合成，改善脂毒性對胰島素信號通路的損傷，增強(qiáng)胰島素敏感性達(dá)到治療肝組織IR的目的。

3. 電針調(diào)節(jié)SREBP-1：電針足三里(ST36)穴位每周7 d給予10 Hz EA對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型可有效降低肝臟中SREBP-1c和FAS mRNA的表達(dá)，表明EA通過下調(diào)SREBP-1c來抑制脂肪生成途徑，從而減少體內(nèi)脂肪的積累并可明顯減輕巨噬細(xì)胞的聚集，降低血清腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)、IL-6、單核細(xì)胞趨化蛋白-1和CD68 mRNA表達(dá)，從而使脂肪組織的炎癥反應(yīng)明顯降低[28]。這些結(jié)果表明，電針可通過減少部分脂肪生成信號而改善肥胖大鼠的脂肪組織炎癥反應(yīng)。

IR及慢性低度炎癥是PCOS的中心環(huán)節(jié)，SREBP1對慢性低度炎癥和IR關(guān)系緊密，研究表明[29]，抗炎脂肪酸生物合成的早期依賴于LXR而晚期程序則依賴于SREBP1并導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子KappaB(n-uclear factor kappab，NFκB)結(jié)合與基因活化的解偶聯(lián)，即SREBP1通過重編程巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝促進(jìn)Toll樣受體4誘導(dǎo)的基因活化。

電針能夠通過降低SREBP-1c從而改變HA、IR和脂肪組織炎癥反應(yīng)對電針治療PCOS提供了一個光明前景。在與脂代謝相關(guān)疾病的治療上電針對改變SREBP-1的表達(dá)有不錯效果得到了證實，例如，電針豐隆和三陰交對高脂飲食誘導(dǎo)的非酒精性脂肪肝小鼠有積極的調(diào)節(jié)作用這可能與下調(diào)肝組織中SREBP-1c mRNA和蛋白的表達(dá)，改善ER應(yīng)激和調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝紊亂有關(guān)[30]。

五、展望

ER及其相關(guān)的信號網(wǎng)絡(luò)正在成為炎癥和代謝疾病交叉的潛在場所。ER是細(xì)胞中蛋白質(zhì)折疊和運輸?shù)闹饕课?，對許多細(xì)胞功能至關(guān)重要。SREBP1做為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上重要的轉(zhuǎn)錄因子，以SREBP1作為藥物作用靶點或者通過尋找有效穴位給予電針治療來改變其表達(dá)水平從而達(dá)到治療PCOS的療效，成為PCOS治療的方向尚需要進(jìn)一步研究，但無疑這為改善PCOS患者的臨床癥狀提供了一個新的思路。德國的一項研究表明[31]，SREBP1和肝臟X受體的多態(tài)性與PCOS并不直接相關(guān),支持作為修飾基因的中央代謝候選基因的遺傳變異之和構(gòu)成了遺傳易感性，這與代謝相關(guān)疾病的個體風(fēng)險相關(guān)。PCOS患者中SREBP1基因的X射線檢查顯示，未發(fā)現(xiàn)任何SREBP1基因單一序列變異，該觀察結(jié)果排除了SREBP1作為PCOS的候選基因。德國人群SREBP1與PCOS缺少關(guān)聯(lián)，有可能一方面樣本量尚小，另一方面亞洲人群同歐洲人群基因型存在差異，這類研究尚需要更大樣本及其不同種族的觀察。同樣，改善SREBP1表達(dá)從而治療PCOS的相關(guān)研究尚且不足，這為將來提供了一個新的研究方向。