雙酚A 對(duì)多囊卵巢綜合征發(fā)病機(jī)制的影響

孫藝文，熊可，張梓絮，翁雅婧，王勇

多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育齡期婦女常見的一種內(nèi)分泌紊亂性疾病，發(fā)病率約為5%～10%，以高雄激素血癥、稀發(fā)排卵或不排卵、多囊樣卵巢為特征[1]。其發(fā)病機(jī)制尚不明確，但目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為PCOS 是由過高的雄激素導(dǎo)致腹部脂肪和內(nèi)臟脂肪沉積，通過誘導(dǎo)胰島素抵抗（insulin resistance，IR）和代償性高胰島素血癥，進(jìn)一步促進(jìn)卵巢和腎上腺分泌雄激素的惡性循環(huán)所致[2]。高雄激素表型是PCOS 患者最為一致的特征，在PCOS 鹿特丹診斷標(biāo)準(zhǔn)中，67.5%～90.0%的患者出現(xiàn)了高雄激素表型。高雄激素的生化表現(xiàn)即高雄激素血癥，以游離睪酮水平升高為主。高雄激素的臨床表現(xiàn)包括痤瘡、多毛癥和女性型脫發(fā)等相關(guān)癥狀。

研究表明，部分PCOS 患者的高雄激素癥狀與雙酚A（bisphenol A，BPA）的誘導(dǎo)有關(guān)。BPA 屬于環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，具有類雌激素效應(yīng)，雌二醇（estradiol，E2）的活性是BPA 的1 000～10 000 倍。BPA可以影響血源性激素的代謝，其可以通過雄激素受體（androgen receptor，AR）或雌激素受體（estrogen receptor，ER）介導(dǎo)的信號(hào)通路干擾機(jī)體性激素的代謝過程，包括激素的合成、分泌和降解。由于雄激素是通過AR 介導(dǎo)來發(fā)揮作用的，因此卵巢外AR 介導(dǎo)的雄激素作用途徑對(duì)PCOS 的發(fā)生、發(fā)展起到重要作用[3]?，F(xiàn)就BPA 對(duì)PCOS 患者發(fā)病機(jī)制的影響進(jìn)行綜述。

1 高雄激素是PCOS 發(fā)病的關(guān)鍵因素

高雄激素是PCOS 發(fā)病的關(guān)鍵因素，與PCOS 的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。就PCOS 的診斷標(biāo)準(zhǔn)而言，高雄激素血癥是其生化診斷的關(guān)鍵指標(biāo)，PCOS 患者的血清雄激素水平較正常女性顯著升高。一項(xiàng)前瞻性研究表明PCOS 患者可能終生伴隨高雄激素，PCOS患者終生雄激素譜顯示其絕經(jīng)后血清雄激素水平仍高于正常女性[4]。由于高雄激素與PCOS 密切相關(guān)，對(duì)癥治療高雄激素成為PCOS 治療的關(guān)鍵。此外，高雄激素常被用來誘導(dǎo)PCOS 動(dòng)物模型的建立，使嚙齒類和靈長類等動(dòng)物模型呈現(xiàn)PCOS 的生殖、代謝和內(nèi)分泌癥狀。

目前PCOS 患者中高雄激素的作用機(jī)制尚不明確。女性體內(nèi)的雄激素主要來源于腎上腺和卵巢。多數(shù)研究認(rèn)為PCOS 患者的垂體對(duì)下丘腦促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）的敏感性上升，生成過多的黃體生成素（luteinizing hormone，LH），從而使卵泡膜細(xì)胞在LH 影響下生成過多雄激素。同時(shí)，PCOS 患者血清卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）水平下降導(dǎo)致卵巢顆粒細(xì)胞中雄激素轉(zhuǎn)化為E2的能力不足，引起體內(nèi)雄激素水平升高。另有研究指出PCOS 患者的雄激素合成關(guān)鍵酶17,20-裂解酶活性增強(qiáng)[1]，因而患者雄激素水平升高。PCOS 患者過多的雄激素也可來源于腎上腺，5α-還原酶活性升高和11β-羥基類固醇脫氫酶1 活性紊亂都可引起腎上腺生成的類固醇增加，提高腎上腺來源的雄激素含量[5]。

此外，在研究PCOS 患者的內(nèi)分泌系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，過多內(nèi)源性或外源性的雄激素也會(huì)誘發(fā)機(jī)體PCOS的發(fā)生。非經(jīng)典先天性腎上腺增生癥作為內(nèi)源性疾病，其21-羥化酶的部分缺乏會(huì)產(chǎn)生大量內(nèi)源性雄激素，造成輕至中度的高雄激素血癥，并伴有多毛癥、多囊樣卵巢、月經(jīng)過少或閉經(jīng)、IR 和生育能力低下等表現(xiàn)[6]。而大量外源性的雄激素也會(huì)增加機(jī)體高雄激素血癥、PCOS 及代謝綜合征的患病率。

PCOS 的部分癥狀也與高雄激素息息相關(guān)，高雄激素可誘導(dǎo)PCOS 患者發(fā)生卵泡閉鎖和排卵障礙。雄激素過量時(shí)，卵巢中優(yōu)勢卵泡發(fā)育受到影響，可使卵泡生長停滯甚至閉鎖，且雄激素向E2轉(zhuǎn)化不足，導(dǎo)致無法募集優(yōu)勢卵泡。經(jīng)芳香化酶處理后，雄激素中雄烯二酮轉(zhuǎn)變?yōu)榇仆掷m(xù)的雌酮刺激可促進(jìn)LH的分泌、抑制FSH 的分泌，最終導(dǎo)致排卵障礙。與此同時(shí)，PCOS 患者卵巢中大量細(xì)小竇卵泡提前黃體化，同時(shí)對(duì)LH 的刺激具有高度敏感性，增加卵泡膜細(xì)胞內(nèi)雄激素的合成，血清雄激素水平升高，形成惡性循環(huán)[7]。

妊娠期子宮內(nèi)雄激素水平升高，可能會(huì)誘導(dǎo)子代出現(xiàn)PCOS 表型。高雄激素還可引起機(jī)體表觀遺傳修飾的改變，進(jìn)而導(dǎo)致PCOS 的代際傳播[1]。胎兒暴露于子宮內(nèi)高雄激素環(huán)境可使其靶器官表觀遺傳修飾發(fā)生異常，導(dǎo)致胎兒在成年期出現(xiàn)PCOS 臨床表型。究其原因，可能與孕婦的胎盤高雄激素保護(hù)機(jī)制被破壞有關(guān)，即PCOS 孕婦胎盤的芳香化酶活性降低，使母體及胎兒的雄激素水平進(jìn)一步升高[8]。

2 BPA 的性質(zhì)及其對(duì)人體的影響

2.1 BPA的生物學(xué)性質(zhì)由于BPA 的結(jié)構(gòu)與E2相似，能夠模擬雌激素來結(jié)合ER 的配體[9]，因此具有相似的雌激素效應(yīng)，可以干擾類固醇信號(hào)傳導(dǎo)，對(duì)生殖健康產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。BPA 通過與ERα、ERβ結(jié)合，啟動(dòng)與雌激素相關(guān)反應(yīng)途徑，其效應(yīng)與靶細(xì)胞類型和ER 的亞型有關(guān)。

BPA 既可由經(jīng)典的ER 介導(dǎo)基因表達(dá)，也可由膜雌激素受體（membrane estrogen receptor，mER）快速激活非ER 依賴性信號(hào)通路，發(fā)揮類雌激素作用。除ERα 和ERβ 外，BPA 也可與AR、糖皮質(zhì)激素受體和甲狀腺激素受體等多種受體結(jié)合。

除類雌激素活性外，BPA 還具有一定的抗雄激素作用。BPA 可抑制AR 作用機(jī)制中的多個(gè)環(huán)節(jié)，從而對(duì)AR 產(chǎn)生拮抗作用。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)BPA 暴露可使子代小鼠細(xì)胞色素P450 芳香化酶mRNA 的含量下降[10]。芳香化酶是顆粒細(xì)胞中雄激素向雌激素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵限速酶，其活性和表達(dá)水平直接決定了卵泡液及外周組織中雄激素的含量。因此，BPA 通過拮抗被雄激素誘導(dǎo)的AR 活化以及抑制芳香化酶轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致雄激素代謝障礙，在PCOS 高雄激素的發(fā)生機(jī)制中具有重要作用。

2.2 BPA 的毒性效應(yīng)BPA 屬于低毒性化合物，小鼠口服BPA 的半數(shù)致死量（median lethal dose，LD50）為2 500 mg/kg，大鼠口服BPA 的LD50為3 250 mg/kg。BPA 可通過消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及皮膚接觸等多種途徑進(jìn)入體內(nèi)，并不斷蓄積。目前，國內(nèi)外多項(xiàng)研究均證明BPA 對(duì)人體健康有害，各種生殖系統(tǒng)疾病高發(fā)與BPA 長期暴露有關(guān)。

BPA 可對(duì)人類的生殖功能產(chǎn)生影響，破壞女性生殖功能導(dǎo)致生育能力低下、無排卵、不孕、激素分泌紊亂、發(fā)情和月經(jīng)周期異常。通過對(duì)接受治療的單純不孕患者的卵母細(xì)胞進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，尿液中含有較高水平BPA 的患者的正常成熟卵母細(xì)胞數(shù)較尿液中含低水平BPA 者有所下降，提示BPA 暴露可能會(huì)抑制卵母細(xì)胞成熟[11]。

BPA 具有致癌性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明BPA 可誘發(fā)小鼠或大鼠的癌癥，雌性大鼠后代發(fā)生腫瘤的概率與孕期及哺乳期BPA 暴露水平有關(guān)。研究表明，BPA可促進(jìn)ER 陽性的乳腺癌細(xì)胞增殖，低劑量BPA 暴露與乳腺癌發(fā)病率升高有關(guān)，BPA 暴露可促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展[12]。BPA 還具有致畸性，屬于潛在的致畸劑，對(duì)胚胎生長發(fā)育和組織器官形態(tài)分化有不良影響，在胚胎期作用更加顯著。BPA 同樣具有神經(jīng)毒性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示BPA 可穿過血腦屏障[13]，對(duì)子代神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育產(chǎn)生持續(xù)的不良影響。Welch 等[14]通過對(duì)無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)育過程中暴露于BPA 會(huì)損害神經(jīng)元發(fā)育的多個(gè)方面，包括神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化、突觸形成和神經(jīng)元的表型，促進(jìn)腦細(xì)胞的凋亡，并改變學(xué)習(xí)和記憶能力，從而導(dǎo)致發(fā)育毒性。

BPA 還能影響免疫系統(tǒng)的功能，造成免疫毒性。BPA 可以通過多種機(jī)制來影響免疫系統(tǒng)，使免疫細(xì)胞的數(shù)量和功能發(fā)生改變，如調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞減少，促炎細(xì)胞因子、抗炎細(xì)胞因子和趨化因子上調(diào)[15]。此外，流行病學(xué)研究表明BPA 暴露可引起糖脂代謝紊亂，與肥胖、2 型糖尿病、心血管疾病以及其他代謝性疾病有關(guān)[9，16]。

3 BPA 對(duì)PCOS 高雄激素的調(diào)控作用

3.1 BPA 與高雄激素水平的發(fā)生大量研究證實(shí)BPA 與PCOS 之間存在緊密聯(lián)系，PCOS 患者血清BPA 水平高于正常女性。正常型PCOS 以及肥胖型PCOS 患者分別與體質(zhì)量相匹配且未發(fā)生高雄激素血癥的正常排卵女性比較，BPA 水平均顯著升高[17]。一項(xiàng)研究檢測49 例PCOS 患者以及39 例健康對(duì)照女性外周血BPA 水平，發(fā)現(xiàn)PCOS 患者外周血BPA水平明顯升高，且與睪酮水平呈正相關(guān)[18]。同時(shí)，也有研究證實(shí)PCOS 患者的血清BPA 水平顯著高于健康對(duì)照女性，與血清總睪酮水平和游離雄激素指數(shù)呈正相關(guān)，與體質(zhì)量指數(shù)、血糖、胰島素和血脂無相關(guān)性[19]，提示BPA 在PCOS 患者高雄激素血癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮潛在作用。

3.2 BPA 通過AR 調(diào)控高雄激素的發(fā)生BPA 可通過影響AR 的表達(dá)和活性來拮抗雄激素，進(jìn)而引起PCOS 的高雄激素表征。已有研究發(fā)現(xiàn)BPA 能夠與雙氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）競爭結(jié)合AR，從而抑制AR 的轉(zhuǎn)錄活性[3]。還有研究證實(shí)AR 上存在多個(gè)BPA 結(jié)合位點(diǎn)，BPA 可與其結(jié)合進(jìn)而發(fā)揮拮抗作用[20]。

AR 未與雄激素結(jié)合時(shí)，在細(xì)胞質(zhì)中與熱休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）結(jié)合形成蛋白復(fù)合物，其功能未被激活。雄激素與AR 結(jié)合后，誘導(dǎo)HSP90 與AR 解離，使AR 進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)節(jié)AR 靶基因的轉(zhuǎn)錄[21]。已有研究表明BPA 可抑制AR 與DHT結(jié)合形成的蛋白復(fù)合物降解，還可抑制DHT 誘導(dǎo)的AR 與HSP90 的解離[22]，從而抑制AR 的正常功能。這表明BPA 可通過與雄激素的競爭性結(jié)合減少AR進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而抑制AR 的活性。

3.3 BPA 通過芳香化酶調(diào)控高雄激素的發(fā)生BPA可通過抑制芳香化酶的表達(dá)來誘發(fā)雄激素水平升高。芳香化酶在卵巢中由CYP19 基因編碼。CYP19A1 基因啟動(dòng)子區(qū)域存在AR 的結(jié)合位點(diǎn)，BPA 可通過與AR 結(jié)合抑制顆粒細(xì)胞中CYP19A1的轉(zhuǎn)錄過程，且這種作用呈濃度依賴性[23]。因此，在BPA 暴露的環(huán)境下，部分與BPA 結(jié)合的AR 在同源二聚體的形成以及結(jié)合CYP19A1 基因啟動(dòng)子區(qū)域等諸多環(huán)節(jié)中都可能被抑制，導(dǎo)致CYP19A1 的表達(dá)水平下降，進(jìn)而引起雄激素水平升高[22]。

3.4 BPA 通過其他途徑調(diào)控高雄激素的發(fā)生研究證實(shí)PCOS 患者的雄激素多來源于卵巢[1]。BPA 不僅可以通過抑制AR 的活化及芳香化酶的合成，促進(jìn)PCOS 高雄激素血癥的發(fā)生。同時(shí)，BPA 還會(huì)影響卵巢顆粒細(xì)胞類固醇激素的合成代謝途徑。BPA 可上調(diào)與睪酮合成有關(guān)基因細(xì)胞色素P450 氧化還原酶（cytochrome P450 oxidoreductase，POR）的表達(dá)水平，增加雄激素的分泌[24]。此外，對(duì)BPA 暴露差異表達(dá)的基因進(jìn)行通路富集分析發(fā)現(xiàn)，GnRH 受體通路是BPA 上調(diào)和下調(diào)基因表達(dá)的共同靶點(diǎn)[25]，進(jìn)而影響性激素的生成，調(diào)控高雄激素的發(fā)生。

4 BPA 調(diào)控PCOS 卵巢功能異常的其他機(jī)制

4.1 調(diào)控氧化應(yīng)激BPA 可通過自由基的增加、脂質(zhì)過氧化以及抑制抗氧化酶活性，引起氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)的失衡，造成氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致卵巢顆粒細(xì)胞焦亡、卵泡功能障礙和卵巢間質(zhì)細(xì)胞纖維化[26]，引起卵巢功能下降。一項(xiàng)針對(duì)草魚卵巢細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，低水平BPA 暴露表現(xiàn)出一定的抗氧化作用，能清除活性氧、創(chuàng)造出相對(duì)還原的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境；而高水平BPA 暴露會(huì)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，產(chǎn)生過量過氧化氫并誘導(dǎo)細(xì)胞中的脂質(zhì)過氧化，兩者的差異可能與BPA 水平密切相關(guān)[27]。

4.2 調(diào)控雌激素相關(guān)途徑BPA 可與ER 完全結(jié)合形成配體-受體復(fù)合物，通過結(jié)合雌激素反應(yīng)元件來控制ER 靶基因的表達(dá)[23]。低濃度BPA 具有雌激素樣活性，對(duì)ER 有高親和力，可以與E2競爭性結(jié)合ER。與E2相比，BPA 還能增加G 蛋白耦聯(lián)受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30）的表達(dá)，通過非基因組途徑激活雌激素信號(hào)傳導(dǎo)[9]，說明BPA 可激動(dòng)或拮抗多種雌激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑來干擾卵巢的內(nèi)分泌功能。

4.3 調(diào)控下丘腦-垂體-卵巢軸（hypothalamicpituitary-ovarian axis，HPO 軸）HPO 軸是維持體內(nèi)激素平衡的關(guān)鍵。BPA 通過直接影響HPO 軸，作用于下丘腦，降低GnRH 的分泌，從而降低卵巢類固醇激素的合成，抑制排卵，進(jìn)而導(dǎo)致不孕的發(fā)生。圍產(chǎn)期、幼年或成年大鼠暴露于BPA 會(huì)影響GnRH的表達(dá)，干擾垂體促性腺激素的生成，減少性腺類固醇激素的產(chǎn)生，破壞發(fā)情周期[28]，導(dǎo)致HPO 軸功能失調(diào)和器官損傷。因此，BPA 通過影響HPO 軸的正常功能，導(dǎo)致女性生殖功能受損。

4.4 調(diào)控表觀遺傳學(xué)修飾BPA 改變表觀遺傳修飾是誘發(fā)PCOS 的重要因素。Wnt/β-連環(huán)蛋白（βcatenin）信號(hào)通路是典型的Wnt 信號(hào)通路，與卵泡發(fā)育和卵巢功能密切相關(guān)[29-30]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，大鼠孕期暴露于BPA 促使其子代雌性大鼠卵巢中DNA 甲基化酶相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致Dkk1 基因啟動(dòng)子區(qū)高甲基化，從而激活下游Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，上調(diào)Wnt4 和Ctnnb1 的表達(dá)，誘導(dǎo)類固醇激素的合成，抑制卵巢分泌E2，影響卵巢功能[29]。BPA 可上調(diào)Wnt2 基因啟動(dòng)子的DNA 甲基化酶表達(dá)，引發(fā)DNA甲基化，上調(diào)懷孕小鼠Wnt2/β-catenin 的表達(dá)，導(dǎo)致懷孕小鼠出現(xiàn)子癇前期樣特征[30]。同時(shí)，BPA 暴露還可引起組蛋白修飾和微小RNA 表達(dá)改變等表觀遺傳變化，促進(jìn)BPA 的病理效應(yīng)[31]。

4.5 間接調(diào)控肥胖和IR 研究表明，BPA 暴露水平與肥胖和IR 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)[9]。研究發(fā)現(xiàn)BPA可通過抑制胰島素?cái)z取葡萄糖的多個(gè)環(huán)節(jié)，最終導(dǎo)致IR[32]。此外，一項(xiàng)關(guān)于BPA 的流行病學(xué)研究對(duì)比了296 例30～49 歲的健康育齡期婦女和PCOS 患者的尿液BPA 水平，也發(fā)現(xiàn)其與肥胖、IR 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)[33]。

5 結(jié)語與展望

PCOS 患者血清BPA 水平較高，且其與雄激素水平呈正相關(guān)，說明BPA 與高雄激素血癥的發(fā)生密切相關(guān)。BPA 除了抑制卵巢顆粒細(xì)胞中芳香化酶的活性及表達(dá)，還可抑制雄激素誘導(dǎo)的AR 的入核和轉(zhuǎn)錄活性。通過抑制雄激素合成和代謝的相關(guān)途徑，BPA 可以影響類固醇激素的生成，誘導(dǎo)高雄激素的發(fā)生。卵巢顆粒細(xì)胞是BPA 的作用靶點(diǎn)，BPA 可通過損害顆粒細(xì)胞的正常功能，進(jìn)而抑制卵泡生長，并導(dǎo)致卵巢形態(tài)和功能發(fā)生變化。此外，BPA 也會(huì)通過氧化應(yīng)激、雌激素相關(guān)途徑、HPO 軸、表觀遺傳修飾以及肥胖和IR 等諸多途徑，調(diào)節(jié)卵巢類固醇激素的生成。

目前多數(shù)研究已證明BPA 與PCOS 的發(fā)生有關(guān)，但BPA 對(duì)于PCOS 高雄激素血癥的機(jī)制仍不明確，需開展臨床研究闡明其與PCOS 雄激素的相互作用。此外，表觀遺傳修飾在BPA 的研究中具有重要價(jià)值，今后需增加對(duì)BPA 暴露的PCOS 患者的轉(zhuǎn)錄組測序，探究整體以及不同區(qū)域的DNA 甲基化水平有無改變，并進(jìn)一步探索有無其他與PCOS 相關(guān)的遺傳修飾改變。這也提示有必要對(duì)BPA 的日常暴露制定新的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估策略，或是尋找BPA 的替代品，減少BPA 暴露的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為限制BPA 的應(yīng)用提供更充分的理論依據(jù)。