許 婷，李 昕，馮 異*

(復(fù)旦大學(xué)1.上海醫(yī)學(xué)院中西醫(yī)結(jié)合系，上海200032;2.附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，上海200011)

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是育齡期婦女常見的生殖內(nèi)分泌及代謝紊亂性疾病。典型的臨床表現(xiàn)為卵巢的多囊性改變、排卵過少或不排卵、高雄激素血癥、不同程度的月經(jīng)異常，甚至不孕等［1］。

由于PCOS的病因非常復(fù)雜，且臨床癥狀極具異質(zhì)性，到目前為止，仍然沒有一個(gè)廣泛公認(rèn)的動(dòng)物模型。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型較傳統(tǒng)動(dòng)物模型能更為準(zhǔn)確地探討該基因的生物學(xué)功能，從而靶向性地根據(jù)所研究的PCOS病理通路，建立起較為合適的動(dòng)物模型奠定基礎(chǔ)。

本綜述將近年來國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，主要從基因不表達(dá)或表達(dá)過量的動(dòng)物模型表現(xiàn)與PCOS相類似的癥狀，進(jìn)一步探討該基因的生物學(xué)功能及表達(dá)調(diào)控機(jī)制，為臨床實(shí)施人類遺傳疾病的基因治療提供參考。

1 基因不表達(dá)引起的類PCOS模型

1.1 雄激素受體基因敲除鼠

雄激素受體(androgen receptor，AR)在很多生殖系統(tǒng)相關(guān)的組織中都有表達(dá)，包括卵泡中顆粒細(xì)胞和卵泡膜細(xì)胞。PCOS患者卵巢局部組織的AR表達(dá)與PCOS的發(fā)生有一定的相關(guān)性［2］。AR發(fā)生異常，往往會(huì)影響卵泡的發(fā)育而導(dǎo)致生育率低下，甚至不孕。

AR基因敲除 (ARKO)的雌性小鼠模型［3］，在性成熟后，動(dòng)情周期開始延長(zhǎng)，產(chǎn)仔數(shù)量也隨之降低;黃體數(shù)目逐漸減少，使得排卵率下降，并進(jìn)一步影響黃體細(xì)胞的形成;卵泡的成熟率顯著下降，卵巢多囊性改變。該模型存在的問題是，整體上AR的敲除會(huì)引起雄激素不敏感綜合癥，這對(duì)進(jìn)一步研究雄激素在生殖內(nèi)分泌方面的作用帶來了很多障礙。從卵巢顆粒細(xì)胞 (granular cell，GC)和卵母細(xì)胞 (oocyte)特異性ARKO雌性小鼠模型上發(fā)現(xiàn)，整體ARKO雌性小鼠的生殖系統(tǒng)表型，幾乎都可以解釋為是由于GC上AR表達(dá)的缺乏。這些GC特異性AR能夠促進(jìn)竇前卵泡的生長(zhǎng)并阻止卵泡閉鎖，因而對(duì)正常卵泡的生長(zhǎng)和生殖功能的發(fā)揮至關(guān)重要［4］。

1.2 雌激素受體基因敲除鼠

PCOS的各級(jí)卵泡顆粒細(xì)胞上缺乏雌激素受體(estrogen receptor，ER)。ER包括 α 和 β 兩個(gè)亞型。報(bào)道有 ERαKO，ERβKO 和 ERαβKO 3 種雌激素受體基因敲除的雌性小鼠模型［5］。ERαKO 和ERαβKO雌性小鼠(14周或6個(gè)月)表現(xiàn)出多囊卵巢的表型且不能生育，ERαKO小鼠顯示血清雄烯二酮和雌二醇增高。ERβKO雌性小鼠則表現(xiàn)為卵泡加速閉鎖、排卵急劇減少，生育力低下。這些結(jié)果及相關(guān)研究提示ERα對(duì)卵巢功能起主導(dǎo)作用。雌激素復(fù)雜的作用機(jī)制和雌激素受體表達(dá)廣泛，導(dǎo)致很難確定是否是卵巢內(nèi)的雌激素發(fā)揮的作用。卵泡內(nèi)膜細(xì)胞特異性ERα基因敲除雌性小鼠(theca-specific estrogen receptor-alpha knockout mice，thEsr1KO)模型［6］，表現(xiàn)為動(dòng)情周期異常、排卵能力下降、卵泡囊腫、睪酮水平升高、竇狀卵泡多、黃體細(xì)胞少甚至不孕。卵泡內(nèi)膜ERα基因不僅調(diào)節(jié)17-羥化酶基因的表達(dá)，使雄激素水平升高，而且控制卵巢中內(nèi)膜細(xì)胞的增殖，對(duì)女性生殖系統(tǒng)起著關(guān)鍵性的作用。然而這種ERαKO小鼠并沒有臨床PCOS患者卵巢表現(xiàn)的典型纖維外膜的增厚，提示可能有其他基因或環(huán)境因素造成卵巢的這種病理性改變。

1.3 卵泡刺激素受體基因敲除鼠

卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)作用于卵子生成和卵泡發(fā)育。FSH水平的升高促使卵泡發(fā)育成熟和顆粒細(xì)胞的增殖［7］。FSHRKO的雌性小鼠模型［8］，表現(xiàn)為FSHR缺失，垂體中FSH水平過高，LH無變化，從而打破了垂體性腺的動(dòng)態(tài)平衡;血清中FSH和LH水平升高，驗(yàn)證了卵巢負(fù)反饋調(diào)節(jié)的失效;萎縮的子宮和閉鎖的陰道表明，F(xiàn)SHRKO雌性小鼠上具有生物活性的雌激素并沒有顯著增多;卵巢小于正常雌性小鼠;無規(guī)律動(dòng)情周期;竇前卵泡期后卵泡不能正常發(fā)育，導(dǎo)致不孕。對(duì)于PCOS，其中顯著的一個(gè)特點(diǎn)就是雄激素過多。雖然雄激素與FSH共同促進(jìn)卵泡的生長(zhǎng)，他們的受體在卵泡中明顯共存，但在FSHRKO的小鼠上還未能確定垂體和血中的雄激素水平的變化。

2 基因過量表達(dá)(over expression)形成的類PCOS模型

2.1 黃體生成素轉(zhuǎn)基因鼠

一些臨床研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高分泌的黃體生成素(luteinizing hormone，LH)與PCOS的相關(guān)性，證實(shí)慢性升高的LH會(huì)降低生育能力［9］。LH轉(zhuǎn)基因小鼠模型［10］表現(xiàn)為L(zhǎng)H過表達(dá)，卵巢的顯著增大，卵巢形成囊腫卵泡和顆粒細(xì)胞瘤;排卵稀發(fā)，維持著較長(zhǎng)的黃體期;睪酮和雌二醇水平增加。這些病理研究證明LH的持續(xù)緩慢高分泌與多囊卵巢的形成，卵巢腫瘤的發(fā)生以及不孕之間的相關(guān)性。但是在LH水平持續(xù)升高的同時(shí)也產(chǎn)生了與PCOS無關(guān)的其他表型，像卵巢腫瘤以及黃體細(xì)胞過多而擴(kuò)張的卵巢，提示盡管LH可能與PCOS發(fā)病原因相關(guān)，但LH水平單純性升高不至于引起PCOS的發(fā)生［11］。

2.2 人絨毛膜促性腺激素αβ轉(zhuǎn)基因鼠

人絨毛膜促性腺激素 (human chorionic gonado-tropin，hCG)是異二聚體 (非共價(jià)結(jié)合的α亞基和β亞基)糖蛋白激素超家族中的一員，hCGβ亞基在多個(gè)組織中廣泛表達(dá)［12］。金屬硫蛋白 (metallothionein，MT)-hCGβ 轉(zhuǎn)基因雌性小鼠模型［13］，表現(xiàn)為多囊卵巢、卵泡生成功能障礙、無生育能力。MT-hCGβ雌性小鼠的卵巢中，卵泡生成出現(xiàn)障礙，并且沒有竇狀卵泡或黃體細(xì)胞，表明這種轉(zhuǎn)基因雌性小鼠沒有正常的卵泡生長(zhǎng)周期。血清分析顯示，雌激素水平在不斷升高。組織學(xué)分析提示，卵巢中含有大量出血型和囊腫型卵泡，并伴隨有卵泡內(nèi)膜層的擴(kuò)大，基質(zhì)細(xì)胞增殖。然而，MT-hCGβ雌性小鼠出現(xiàn)這些表型的原因，也有可能是周圍因素的改變或者是hCGβ亞基直接作用在卵巢上產(chǎn)生的結(jié)果。

2.3 卵巢神經(jīng)生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)基因鼠

卵巢神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)能夠促進(jìn)卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育并排卵。NGF轉(zhuǎn)基因雌性小鼠［14］，NGF過量表達(dá)，卵巢排卵能力下降，伴隨著血中LH水平持續(xù)而緩慢的升高，進(jìn)一步導(dǎo)致多囊性前體卵泡的形成;血漿中17-羥孕酮，雌酮和睪酮水平顯著升高;青春期延遲和生育率低下。與野生型卵巢相比，轉(zhuǎn)基因雌性小鼠卵巢中攜帶的通過17α-羥化酶基因啟動(dòng)子針對(duì)膜間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的NGF更多，并受交感神經(jīng)的高度支配;竇狀卵泡生長(zhǎng)捕獲使得中等大小的卵泡聚集，其中很多是凋亡細(xì)胞。提示，卵巢中NGF的過量表達(dá)是多囊卵巢形成的重要因素之一。但是這種轉(zhuǎn)基因小鼠只有伴隨著LH水平持續(xù)而緩慢的升高時(shí)，卵巢才會(huì)發(fā)生多囊性的改變。

2.4 纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen Activator Inhibitor，PAI)-1 轉(zhuǎn)基因鼠

纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)是卵泡生長(zhǎng)發(fā)育以及卵泡閉鎖的關(guān)鍵物質(zhì)。一些研究顯示:PCOS患者 PAI-1的水平和活性均明顯升高［15］，PAI-1 4G/5G多態(tài)性將增加形成PCOS的風(fēng)險(xiǎn)［16］。

PAI-1轉(zhuǎn)基因雌性小鼠模型［17］，表現(xiàn)為 PAI-1持續(xù)高表達(dá);血清睪酮水平是野生型小鼠的兩倍左右;大部分的PAI-1產(chǎn)生于纖溶酶原激活物特異性表達(dá)顆粒細(xì)胞的間質(zhì)中。異常升高的PAI-1使得纖溶酶原系統(tǒng)的平衡被打破，將會(huì)加劇早期囊泡的過多出現(xiàn)，破壞了囊泡的發(fā)育以及優(yōu)勢(shì)囊泡的選擇和排卵，這一變化導(dǎo)致了卵巢動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的缺失及卵泡的退化或閉鎖。這種轉(zhuǎn)基因小鼠能夠表現(xiàn)出卵巢多囊的特點(diǎn)和持續(xù)的睪酮升高，但沒有代謝方面的障礙。因此，這種模型可能應(yīng)用于研究PCOS患者代謝方面的機(jī)制。

3 總結(jié)與展望

上述通過基因手段所建立的轉(zhuǎn)基因雌性小鼠模型，雖取得了一些重要的進(jìn)展，但仍未能涵蓋PCOS的生殖和代謝的所有特點(diǎn)。這說明PCOS并不是單基因相關(guān)的疾病，可能在microRNA、表觀遺傳和蛋白組學(xué)等方面有更復(fù)雜的機(jī)制。但這些轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型，或多或少地反映了PCOS的部分特點(diǎn)，如遺傳、內(nèi)分泌、代謝、形態(tài)學(xué)變化等，為不同方向的研究提供了線索和思路。

［1］Goodarzi MO，Dumesic DA，Chazenbalk G，et al．Polycystic ovary syndrome:etiology，pathogenesis and diagnosis［J］．Nat Rev Endocrinol，2011，7:219 －231．

［2］趙玲，魏兆蓮．雄激素受體在多囊卵巢綜合征卵巢中表達(dá)的研究［J］．中華疾病控制雜志，2011，15:660－662．

［3］Walters KA，Simanainen U，Handelsman DJ．Molecular insights into androgen actions in male and female reproductive function from androgen receptor knockout models［J］．Hum Reprod Update，2010，16:543－558．

［4］Sen A，Hammes SR．Granulosa cell-specific androgen receptors are critical regulators of ovarian development and function［J］．Mol Endocrinol，2010，24:1393 －1403．

［5］Sinkevicius KW，Woloszyn K，Laine M，et al．Characterization of the ovarian and reproductive abnormalities in prepubertal and adult estrogen non-responsive estrogen receptor alpha knock-in(ENERKI)mice［J］．Steroids，2009，74:913－919．

［6］Lee S，Kang DW，Hudgins-Spivey S，et al．Theca-specific estrogen receptor-alpha knockout mice lose fertility prema-turely［J］．Endocrinology，2009，150:3855 －3862．

［7］Lalioti MD．Impact of follicle stimulating hormone receptor variants in fertility［J］．Curr Opin Obstet Gynecol，2011，23:158－167．

［8］Abel MH，Wootton AN，Wilkins V，et al．The effect of a null mutation in the follicle-stimulating hormone receptor gene on mouse reproduction［J］．Endocrinology，2000，141:1795－1803．

［9］Katsikis I，Karkanaki A，Misichronis G，et al．Phenotypic expression，body mass index and insulin resistance in relation to LH levels in women with polycystic ovary syndrome［J］．Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2011，156:181 －185．

［10］Risma KA，Clay CM，Nett TM，et al．Targeted overexpression of luteinizing hormone in transgenic mice leads to infertility，polycystic ovaries，and ovarian tumors［J］．Proc Natl Acad Sci USA，1995，92:1322－1326．

［11］Walters KA，Allan CM，Handelsman DJ．Rodent models for human polycystic ovary syndrome［J］．Biol Reprod，2012．

［12］Montagnana M，Trenti T，Aloe R，et al．Human chorionic gonadotropin in pregnancy diagnostics［J］．Clin Chim Acta，2011，412:1515－1520．

［13］Edson MA，Nagaraja AK，Matzuk MM．The mammalian ovary from genesis to revelation［J］．Endocr Rev，2009，30:624－712．

［14］Dissen GA，Garcia-Rudaz C，Paredes A，et al．Excessive ovarian production of nerve growth factor facilitates development of cystic ovarian morphology in mice and is a feature of polycystic ovarian syndrome in humans［J］．Endocrinology，2009，150:2906－2914．

［15］Vaughan DE．PAI-1 antagonists:the promise and the peril［J］．Trans Am Clin Climatol Assoc，2011，122:312 －325．

［16］Bagos PG．Plasminogen activator inhibitor-1 4G/5G and 5，10-methylene-tetrahydrofolate reductase C677T polymorphisms in polycystic ovary sydrome［J］．Mol Hum Reprod，2009，15:19 －26

［17］Devin JK，Johnson JE，Eren M，et al．Transgenic overexpression of plasminogen activator inhibitor-1 promotes the development of polycystic ovarian changes in female mice［J］．J Mol Endocrinol，2007，39:9－16．