检索历史 清除

摘要多囊卵巢综合征（PCOS）是由遗传和环境因素相互作用引起的一种生殖障碍性疾病，严重影响着育龄女性的生殖健康，其临床特征主要表现为稀发排卵或不排卵、高雄激素血症及卵巢的多囊样改变等。近几十年来人们在PCOS的病理发生及治疗等方面已经取得很多进展，但还有许多问题有待进一步阐明，该病的治疗至今还没有统一标准，其发病机理尚不完全清楚。褪黑素又称N-乙酰基-5-甲氧基色胺，是一种吲哚胺激素，主要由松果体所分泌，机体内其它器官也可产生褪黑素，如胃肠道、皮肤、视网膜、骨髓、淋巴细胞、雌性生殖器官等。褪黑素具有抗氧化、免疫调节、抗血管生成等多种药理作用，是一种强效的自由基清除剂，可保护卵母细胞和胎儿免受氧化应激损伤。尽管褪黑素可改善PCOS患者月经周期紊乱，使血清中睾酮水平降低，但褪黑素在PCOS发生中的调节机制仍不明确。<br>　　本研究首先对PCOS患者与对照组卵泡液内褪黑素及其代谢物6HMS等进行了测定，结果表明，PCOS患者卵泡液内褪黑素及其代谢物6HMS水平显著低于对照组，提示褪黑素与PCOS的发生密切相关。建立PCOS小鼠模型，注射褪黑素后发现，小鼠发情周期恢复正常，血清中T、LH、E和P水平及LH/FSH比率显著降低，而FSH水平则明显增加，胰岛素敏感性得到了明显的改善。在PCOS小鼠中，褪黑素可增加卵巢组织的总抗氧化能力，使SOD、CAT、GPX和GR等抗氧化酶的活性及GSH含量和GSH/GSSG比率升高，而减少氧化应激标志物MDA含量。通过16srDNA测序分析褪黑素对小鼠肠道菌群的影响，结果表明，PCOS小鼠经褪黑素处理后，厚壁菌门、软壁菌门、帕特斯细菌门等在肠道中的丰度增加，而拟杆菌门、肠杆菌门和放线菌门的丰度减少。在科分类水平上，褪黑素可增加毛螺菌科、瘤胃球菌科等的丰度，减少普雷沃氏菌科、肠鼠杆菌科、莱氏带球藻科等的丰度。非靶代谢组学分析表明，与对照组相比，PCOS小鼠DL-亮氨酸、L-色氨酸等20种代谢物显著增加，而色醇、植烷三醇、N-腺苷酰脯氨酸等140种代谢物明显减少，添加褪黑素可逆转色醇、植烷三醇、L-色氨酸等46种代谢物的含量。KEGG通路富集分析发现，这些差异代谢物主要涉及色氨酸代谢、氨基酸生物合成、类固醇激素生物合成等。进一步研究发现，L-色氨酸与莱氏带球藻科和亚硝化单胞菌科呈正相关，而与Familly_ⅩⅢ科呈负相关。色氨酸代谢产物色醇与舌状蜈蚣藻科和假交替单胞菌科呈现出明显的正相关性。分子对接与分子动力学模拟技术显示，色醇可与芳香烃受体（AhR）结合，其复合物的RMSD波动范围在±0.05内。抑制AhR可阻碍褪黑素对DHEA处理的卵巢颗粒细胞内分泌功能的改善，使Bax表达及Caspase-3活性显著增加，而Bcl-2的表达则显著减少，卵巢颗粒细胞凋亡率明显增多。<br>　　为了进一步研究褪黑素缓解PCOS的作用机制，通过RNA-Seq对小鼠卵巢中差异表达基因进行了筛选，结果发现，褪黑素可恢复431个差异表达基因。荧光定量PCR和免疫蛋白印迹进一步证实褪黑素可增加苹果酸酶1（Me1）在PCOS小鼠卵巢中的表达，但此效应可被AhR抑制剂CH223191所阻断。沉默Me1可减弱褪黑素对卵巢颗粒细胞内分泌功能及凋亡的改善，阻止褪黑素对颗粒细胞中NADPH含量及NADPH/NADP+比率的影响，使GR活性、GSH含量及GSH/GSSG比率降低。在褪黑素处理的卵巢颗粒细胞中，添加NADPH可拯救因Me1缺失而引起的GR活性及GSH含量等的降低，抑制GR可阻止NADPH对GSH含量和GSH/GSSG比率的拯救。进一步研究发现，褪黑素可减少卵巢颗粒细胞中ROS水平，而转染Me1siRNA可阻碍褪黑素对ROS的调控，但这一效应可被NADPH和GSH所减弱。同时，添加NADPH或GSH可改善因Me1缺失而引起的卵巢颗粒细胞内分泌功能紊乱，使颗粒细胞凋亡率显著降低。<br>　　线粒体是细胞内产生能量的重要细胞器。卵巢颗粒细胞经褪黑素处理后，ATP水平、mtDNA拷贝数和线粒体膜电位显著增加，而线粒体氧化应激敏感蛋白则明显减少。沉默Me1可减弱褪黑素对线粒体功能的改善，但这一效应可被NADPH和GSH所阻断。进一步研究发现，褪黑素可减少Drp1中Ser616位点的磷酸化，阻止Drp1被招募到线粒体外膜上，抑制线粒体网络片段化的发生，而转染Me1siRNA可阻止褪黑素对线粒体分裂及片段化的调控，但添加NADPH或GSH可缓解Me1缺失对褪黑素的拮抗效应。<br>　　综上所述，褪黑素可通过改善肠道菌群来促使色氨酸代谢为色醇，色醇与AhR结合后，可通过Me1-NADPH-GSH通路来调节卵巢颗粒细胞的内分泌功能，阻止颗粒细胞发生凋亡，维持线粒体功能的完整性，减少线粒体分裂，进而参与PCOS的发生。这些结果可为进一步探明PCOS的发病机理及在临床上开发安全有效的PCOS治疗药物等提供重要理论依据。