多囊卵巢綜合征診斷分型與候選基因研究進(jìn)展

呂欣璐,劉 瑞,耿 珊

（1. 重慶市大足區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，重慶 402360；2. 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腫瘤科，重慶400010）

多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是一種女性內(nèi)分泌疾病，特別是在育齡期婦女中較為常見，其患病率為5%～10%，且逐年上升[1]。激素對(duì)于卵巢功能的維持和調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用，可維持女性月經(jīng)周期和生育功能。若女性體內(nèi)激素水平失衡，會(huì)干擾卵巢功能，導(dǎo)致囊腫的形成和激素分泌紊亂。高雄激素血癥是PCOS 女性激素紊亂的一個(gè)重要特征。PCOS 的診斷較為困難，因其臨床表現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，青春期和育齡期主要表現(xiàn)為月經(jīng)稀發(fā)、閉經(jīng)、不排卵、多毛、肥胖、痤瘡、不孕不育以及高雄激素血癥引起的臨床特征；絕經(jīng)期以內(nèi)分泌紊亂和心血管疾病為主。PCOS 會(huì)引起不孕，同時(shí)還伴有肥胖、胰島素抵抗及高胰島素血癥等高危因素，這些因素會(huì)增加患者糖耐量受損、2 型糖尿病、血脂異常、心血管疾病、高血壓及代謝綜合征等疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，PCOS患者具有認(rèn)知消極、自尊心低下、抑郁等不良情緒，以及對(duì)身體形象的負(fù)面感受，這些因素會(huì)影響其心理健康[2]。

研究表明，PCOS 是一種多因素疾病，單個(gè)基因、基因-基因相互作用或基因-環(huán)境相互作用都會(huì)影響體內(nèi)微環(huán)境，從而促進(jìn)PCOS 的發(fā)展[3]。迄今為止，還沒有鑒定出導(dǎo)致或?qū)嵸|(zhì)性促進(jìn)PCOS 表型發(fā)展的基因[4]。因此，本研究通過基因組學(xué)中的候選基因分析、全基因組相關(guān)性研究(genome-wide association studies，GWAS)及功能尖端基因技術(shù)全面探索PCOS 的病因?qū)W，以期為該疾病的診療提供新思路。

1 PCOS分型

1.1 PCOS表型A型和B型——經(jīng)典型PCOS

A 型和B 型是經(jīng)典型PCOS，均表現(xiàn)為月經(jīng)功能紊亂及高雄激素水平，其中A 型的多毛癥狀最為明顯。除此之外，經(jīng)典型PCOS 還表現(xiàn)為抗苗勒管激素（anti-Müllerian hormone，AMH）水平顯著升高[5]，該指標(biāo)反映了卵巢儲(chǔ)備功能。研究表明，PCOS 患者的血清AMH濃度僅為正常女性的1/3～1/2[6-7]。這可能是由于PCOS患者排卵減少或停止、竇前卵泡數(shù)目增加、選擇卵泡能力減弱和無優(yōu)勢(shì)卵泡的產(chǎn)生，導(dǎo)致卵巢內(nèi)早期卵泡生長(zhǎng)發(fā)育失調(diào)。而AMH主要表達(dá)于卵巢初級(jí)卵泡、次級(jí)卵泡和小竇狀卵泡的顆粒細(xì)胞，因此AMH 水平與PCOS 患者異常發(fā)育過多的小卵泡密切相關(guān)。高表達(dá)的AMH 能夠抑制在顆粒細(xì)胞卵泡刺激素和黃體生成素誘導(dǎo)的芳香化酶表達(dá)，從而阻斷雌激素的產(chǎn)生。同時(shí)，AMH 能夠抑制卵巢特異性芳香化酶啟動(dòng)子Ⅱ的活性，導(dǎo)致卵泡局部的雄激素水平過高，進(jìn)而引起小卵泡的發(fā)育和成熟受阻，加重小卵泡積累的程度[8]。相較于其他表型及雄激素正常的PCOS，經(jīng)典型PCOS 肝脂肪變性的風(fēng)險(xiǎn)更高[9]。研究表明，相比非經(jīng)典型PCOS，經(jīng)典型PCOS 更容易伴隨代謝性疾病的發(fā)生[10]。雖然經(jīng)典型PCOS 和非經(jīng)典型PCOS 患者血糖和血脂代謝情況相似，但經(jīng)典型PCOS 患者的胰島素水平和胰島素抵抗指數(shù)（HOMA resistance，HOMA-IR）更高，伴隨的肥胖、動(dòng)脈粥樣硬化及血脂異常等臨床癥狀也更為明顯，其次是C 型，D 型最低[11]。研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)典型PCOS 患者中，無論體質(zhì)量是否正常，胰島素水平均明顯增高[12]。胰島素水平可能與患者體內(nèi)的雄激素水平密切相關(guān)。高胰島素水平促進(jìn)下丘腦分泌促性腺激素釋放激素，從而增加垂體黃體生成素的釋放量；而黃體生成素作用于卵泡膜細(xì)胞，促進(jìn)雄激素的合成。同時(shí)，高胰島素還抑制肝合成性激素結(jié)合球蛋白(sex hormone-binding globulin,SHBG)表達(dá)，導(dǎo)致血清游離睪酮水平升高，從而促進(jìn)卵泡的發(fā)育和閉鎖。相反，升高的雄激素可抑制人體外周組織對(duì)胰島素的敏感性，加重胰島素抵抗，形成惡性循環(huán)，加重PCOS 病情。因此，在經(jīng)典型PCOS 患者中高雄激素水平和胰島素抵抗發(fā)生率更高[13]。

1.2 PCOS表型C型——排卵型PCOS

PCOS 表型C 型最常見的臨床表現(xiàn)包括血清胰島素輕度升高、動(dòng)脈粥樣硬化、雄激素升高和多毛癥。相較于其他表型的PCOS，C 型PCOS 患者代謝綜合征的發(fā)病率較高[14]。在意大利調(diào)研的一組PCOS患者中，排卵型PCOS 主要發(fā)生在社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位較高的群體中，不良飲食習(xí)慣造成的脂肪組織分布異常和胰島素水平輕度升高可能是該類型的主要原因[14]。C 型PCOS患者中肥胖并不常見（僅10%），但該表型的肥胖患者的胰島素抵抗增加和血脂譜改變與肥胖的A型和B型PCOS患者相似[15-16]。

1.3 PCOS表型D型——非高雄激素性PCOS

PCOS表型D型的臨床表現(xiàn)為雄激素水平正常，伴隨其他內(nèi)分泌激素輕微升高，代謝綜合征的發(fā)病率低于其他表型[17-18]。內(nèi)分泌激素主要包括SHBG 水平升高，T3、T4 和黃體生成素/卵泡刺激素降低。此類型患者月經(jīng)周期基本正常，偶爾會(huì)出現(xiàn)不規(guī)律[19]。

2 PCOS各表型的臨床意義

根據(jù)阿姆斯特丹診斷標(biāo)準(zhǔn)，PCOS 表型共有A、B、C、D 4 種分型[20]。其中，最常見的是A 型，發(fā)生率為44%～65%；其次是B 型，發(fā)生率為8%～33%；C 型發(fā)生率為3%～29%；而D 型發(fā)生率為0～23%[21]?？偟膩碚f，4 種分型的PCOS 患者中，A 型和B 型的生化特點(diǎn)較為相似，但A 型的雄激素水平更高。D 型的病情最輕，C型介于A 型和D 型之間。A 型和B 型患者的黃體生成素水平和黃體生成素/卵泡刺激素最高，而C 型最低。50%～70%的PCOS患者存在胰島素抵抗和脂質(zhì)代謝異?，F(xiàn)象[22]。一項(xiàng)研究顯示，A 型和B 型PCOS 患者的BMI 和腰臀比高于C 型、D 型，但各分型BMI＞25 kg/m2的患者比例并無顯著差異[16]。研究表明，經(jīng)典型PCOS（A 型、B 型）患者高胰島素血癥和高雄激素血癥伴發(fā)的代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)高于非經(jīng)典型PCOS（C 型、D 型）患者[23]，并且經(jīng)典型PCOS 患者肥胖、胰島素抵抗和代謝綜合征的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)最高，因此應(yīng)重視該型患者的預(yù)防和治療，尤其是生活方式調(diào)整和體質(zhì)量管理，以改善卵子質(zhì)量，并促進(jìn)順利受孕。

阿姆斯特丹診斷標(biāo)準(zhǔn)能夠很好地體現(xiàn)不同分型PCOS 患者在排卵模式和雄激素分泌方面的差異，但不能區(qū)分代謝模式發(fā)生改變的肥胖患者和代謝模式正常的體質(zhì)量正?；颊摺?shí)際上，無論A 型、B 型或C型，代謝改變與肥胖患者均表現(xiàn)為胰島素水平升高、胰島素抵抗改變和脂質(zhì)譜改變。而在A 型和B 型中，體質(zhì)量正常的PCOS 患者則表現(xiàn)為胰島素循環(huán)水平正常、無臨床相關(guān)的胰島素抵抗及脂質(zhì)譜正常。因此，需要通過更多的研究來證明PCOS 患者的體質(zhì)量是否與其排卵狀態(tài)相關(guān)。

3 PCOS基因多態(tài)性與遺傳學(xué)

PCOS 是一種極其復(fù)雜的異質(zhì)性疾病，其復(fù)雜性和異質(zhì)性源于單一基因或相關(guān)基因。目前的研究表明，PCOS 具有家族群聚現(xiàn)象。一級(jí)親屬中如果存在肥胖、糖尿病、冠心病、男性早禿或女性月經(jīng)稀發(fā)，則可能是PCOS 的獨(dú)立遺傳表型，且月經(jīng)稀發(fā)起著主導(dǎo)作用[24]，這提示PCOS 與遺傳密切相關(guān)。此外，表觀遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，PCOS 在不同細(xì)胞組織中存在DNA 甲基化、組蛋白修飾等特征，與PCOS 高雄激素血癥和胰島素抵抗密切相關(guān)[25-26]。PCOS 的GWAS 發(fā)現(xiàn)了11 個(gè)易感位點(diǎn)和17 個(gè)單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism,SNP)，提示PCOS 是一種多因素疾病，所有能影響卵巢的因素，包括基因突變都有可能導(dǎo)致其發(fā)生。

4 肥胖和2型糖尿病相關(guān)基因與PCOS

4.1 FTO基因

肥胖相關(guān)基因FTO是脂肪含量和肥胖相關(guān)的等位基因，位于16號(hào)染色體上，呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，一個(gè)副本來自父體，另一個(gè)來自母體。如果體內(nèi)FTO基因的2個(gè)副本都有變異，肥胖的概率比無變異副本的人高出70%[27]。

PCOS 患者多存在肥胖。FTO 基因與超重或肥胖密切相關(guān)，因此被認(rèn)為是PCOS的候選基因[28]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO 基因的rs9939609 多態(tài)性與PCOS 的高雄激素血癥和代謝紊亂顯著相關(guān)[29]。此外，Yuan 等[30]的研究表明，F(xiàn)TO 基因的rs9939609 與MC4R 基因的rs17782313 聯(lián)合作用，對(duì)PCOS 的發(fā)展具有直接影響，并且受BMI的影響。

4.2 鈣蛋白酶-10（Calpain-10，CAPN-10)基因

CAPN-10 位于染色體2q37，對(duì)胰島素的轉(zhuǎn)移與分泌起作用。由于胰島素抵抗是PCOS 和2 型糖尿病共同的病理生理特征，因此CAPN-10 也成為PCOS 的一個(gè)候選基因[31]。Dasgupta 等[32]通過對(duì)印度南部250 例PCOS 患者和299 例對(duì)照組受試者進(jìn)行CAPN-10 基因SNP 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，攜帶UCSNP-44 和UCSNP-19 變異體的單倍型患者PCOS 的風(fēng)險(xiǎn)增加了2 倍，但含有SNP-56和SNP-19 變異體的單倍型似乎對(duì)PCOS 具有保護(hù)作用。提示CAPN-10 基因的UCSNP-44 可能在PCOS 的發(fā)生中發(fā)揮作用。

5 芳香化酶相關(guān)基因與PCOS

類固醇生成酶包括芳香化酶，是細(xì)胞色素P450家族的復(fù)雜成員，負(fù)責(zé)體內(nèi)類固醇的轉(zhuǎn)換。芳香化酶協(xié)助雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素，當(dāng)芳香化酶缺乏時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該過程停止[33]。這種缺陷會(huì)影響卵巢功能，并且由于未能將C19 轉(zhuǎn)化為C18，會(huì)導(dǎo)致雄激素水平增加。在PCOS 數(shù)據(jù)庫中報(bào)告的關(guān)于芳香化酶的基因包括CYP11A1、CYP11B2、CYP17A1、CYP19A1、CYP1A1、CYP21A2、CYP3A7等，細(xì)胞色素P450家族中任何一個(gè)基因的異常都會(huì)增加PCOS的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[34-35]。

5.1 CYP11A

卵巢內(nèi)主要有顆粒細(xì)胞、卵泡膜細(xì)胞和黃體細(xì)胞合成類固醇激素[36]。卵泡的發(fā)育容易受到體內(nèi)外因素的干擾，導(dǎo)致發(fā)育不良、靜止或異常。例如，接受放射輻射后，卵泡和粒層細(xì)胞的凋亡加速，其中粒層細(xì)胞的凋亡尤為明顯。成熟卵泡相對(duì)未成熟卵泡則更為敏感，而始基卵泡和初級(jí)卵泡受到的損害最顯著[37]。生長(zhǎng)的卵泡和黃體中均表達(dá)CYP11A、3β-HSD、CYP17、CYP19 和17β-HSD1（其主要作用是使雌酮轉(zhuǎn)化為雌二醇）等酶[38-40]，其中CYP11A 是細(xì)胞色素P450家族的成員之一，是合成類固醇激素的關(guān)鍵和限速酶，催化膽固醇轉(zhuǎn)化為孕烯醇酮。CYP11A 基因由10個(gè)外顯子組成，位于染色體15q24。CYP11A基因突變會(huì)導(dǎo)致卵巢和腎上腺雄激素分泌增加[40]。研究發(fā)現(xiàn)，CYP11A 基因存在多態(tài)性，其翻譯起始區(qū)上游-528 bp 處的戊核苷酸重復(fù)序列(TTTTA)的重復(fù)次數(shù)不同，這種差異形成了一種微衛(wèi)星多態(tài)性，該多態(tài)性與血清睪酮水平相關(guān)，被認(rèn)為是PCOS 的危險(xiǎn)分子標(biāo)記，與PCOS 激素水平密切相關(guān)[41]。Wang 等[42]的研究顯示，CYP11A(TTTTA)n 等位基因的變異與PCOS 有一定相關(guān)性。n 位于C 的啟動(dòng)子，該區(qū)域含有cAMP 調(diào)節(jié)位點(diǎn)，(TTTTA)n 與轉(zhuǎn)錄活性和基因表達(dá)相關(guān)。(TTTTA)n的變異可能導(dǎo)致CYP11A 的突變，從而改變酶蛋白的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，CYP11A(TTTTA)等位基因是中國(guó)女性中最常見的基因型[42]。(TTTTA)6//(TTTTA)6 基因型定義為PCOS 女性與對(duì)照組女性CYP11A 多態(tài)性顯著差異，與PCOS 患者BMI 升高相關(guān)，提示(TTTTA)6//(TTTTA)6 重復(fù)等位基因變異在PCOS 女性的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮一定作用。

5.2 CYP21

CYP21 位于染色體6p21.3，編碼21-羥化酶。研究表明，G972R 基因突變位于胰島素受體底物1（insulin receptor substrate 1,IRS-1）基因，可能是女性CYP21 基因突變雜合子攜帶者中的一個(gè)修飾位點(diǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致PCOS 患者腎上腺源性雄激素過多[43]。CYP21的突變會(huì)引起21-羥化酶活性降低、類固醇合成代謝無效化，從而進(jìn)一步導(dǎo)致PCOS。Witchel 等[44]報(bào)道，CYP21無義突變攜帶者通常無癥狀，而V281L錯(cuò)義突變攜帶者似乎會(huì)表現(xiàn)出PCOS 表型。評(píng)估新的修飾位點(diǎn)有助于識(shí)別與PCOS相關(guān)的新遺傳標(biāo)記。

6 其他相關(guān)基因與PCOS

6.1 腫瘤相關(guān)蛋白TP53

TP53 是一種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因。一項(xiàng)關(guān)于伊朗人群中TP53 基因的3 個(gè)SNP 與PCOS 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的研究發(fā)現(xiàn)，TP53 基因的變異可能是伊朗女性PCOS 的遺傳危險(xiǎn)因素[45]。但需要對(duì)其他種族進(jìn)行基于人群的重復(fù)研究，以發(fā)現(xiàn)位于其他腫瘤抑制基因(tumor suppressor genes, TSG)中的TP53 基因或SNP 的變異對(duì)這種內(nèi)分泌疾病病因的遺傳貢獻(xiàn)。

6.2 Mg2+/Mn2+依賴性蛋白磷酸酶1K（protein phosphatase Mg2+ /Mn2+ -dependent 1K,PPM1K）

近年來，研究者對(duì)卵巢多種細(xì)胞類型的基因表達(dá)進(jìn)行了更深入的研究發(fā)現(xiàn)，PPM1K 缺陷小鼠表現(xiàn)出了PCOS 樣特征，包括高雄激素血癥和卵泡發(fā)育異常。下調(diào)PPM1K 會(huì)促進(jìn)人顆粒細(xì)胞糖酵解轉(zhuǎn)化為戊糖磷酸途徑，并抑制線粒體氧化磷酸化[46]。因此，抑制PPM1K 會(huì)干擾卵泡微環(huán)境中的能量代謝穩(wěn)態(tài)，從而影響卵泡的發(fā)育。

綜上所述，PCOS 是一種慢性代謝性疾病，在育齡期女性中高發(fā)，因此研究PCOS 的病理生理學(xué)機(jī)制對(duì)于該病的預(yù)防和治療具有重要意義。PCOS 是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，其中多種基因與該病的易感性有關(guān)。目前，該病的確切發(fā)病機(jī)制尚不清楚，也沒有統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)。因此，尋找新的生物標(biāo)志物和關(guān)鍵基因?qū)τ赑COS 的準(zhǔn)確診斷和治療具有重要的臨床意義。但目前相關(guān)研究均具有局限性，大部分臨床研究只是橫斷面研究，不能反映基因在PCOS長(zhǎng)期過程中的變化。急切需要新方法全面評(píng)估PCOS導(dǎo)致的機(jī)體功能紊亂，為調(diào)控PCOS 提供更確切的診斷和分型依據(jù)。本綜述總結(jié)了PCOS 相關(guān)關(guān)鍵基因，對(duì)PCOS 的診斷具有重要價(jià)值。表型混淆是PCOS 遺傳學(xué)研究的特征。盡管已經(jīng)提出了幾個(gè)與PCOS 相關(guān)的基因，包括CYP11A、胰島素基因、卵泡抑素基因和胰島素受體基因附近的區(qū)域，但支持連鎖的證據(jù)并不充分。在這些基因中，胰島素受體基因附近的區(qū)域（但不包括該基因本身）被認(rèn)為是最有力的證據(jù)，因?yàn)槠湟呀?jīng)在兩項(xiàng)獨(dú)立的研究中得到了確認(rèn)，而且至今尚未被更大規(guī)模的研究所否定。然而，尚未確定染色體19p13.3 上負(fù)責(zé)PCOS 的基因，仍需要進(jìn)行進(jìn)一步研究，包括對(duì)不同類型PCOS 的多基因聯(lián)合分析和體內(nèi)動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以確定有前途的上游或下游靶點(diǎn)分子和可行的治療方法，為PCOS的診療提供參考。