黃超男 徐鍵

褪黑素是一種吲哚類的神經(jīng)內(nèi)分泌激素，廣泛分布于各種生物體內(nèi)，其分泌受光照等外界環(huán)境的影響，是機體對外界環(huán)境改變作出適應(yīng)性生理變化的重要調(diào)節(jié)因子，對動物的生存及繁殖具有重要意義，對人體晝夜節(jié)律起調(diào)控作用。近年發(fā)現(xiàn)，褪黑素是強效內(nèi)源性抗氧化劑，對性發(fā)育、卵泡發(fā)育及維持妊娠等也具有調(diào)節(jié)作用。卵泡液中具有高濃度褪黑素，可有效保護(hù)卵母細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷。多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育齡期女性最常見的生殖內(nèi)分泌疾病，是引起無排卵性不孕和高雄激素血癥的主要原因。PCOS的發(fā)病率逐年上升，在育齡期可達(dá)6%～10%[1-2]。PCOS是一種多基因相關(guān)疾病，表現(xiàn)為一種復(fù)雜的遺傳方式，基本特征包括雄激素過多、排卵功能異常、卵巢多囊樣改變。此外，PCOS患者的內(nèi)分泌和代謝異常還表現(xiàn)為血清黃體生成素水平增高、血清雄激素水平升高、高胰島素血癥、胰島素抵抗、肥胖以及異常脂質(zhì)血癥等，其發(fā)生代謝綜合征、糖耐量減低、2型糖尿病、高血脂癥、高血壓和心血管疾病的風(fēng)險明顯增加。褪黑素是否參與PCOS病理改變，能否改善PCOS的臨床表現(xiàn)及實驗室指標(biāo)目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報道并不多。本文就褪黑素與PCOS關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 褪黑素的生物合成、作用機制

褪黑素在進(jìn)化過程中出現(xiàn)較早，在許多神經(jīng)外器官和組織中被發(fā)現(xiàn)，如大腦、視網(wǎng)膜、皮膚、胃腸道、肝、腎、甲狀腺、淋巴細(xì)胞和生殖道等。經(jīng)典的動物褪黑素合成途徑需要連續(xù)4個酶促步驟。首先，色氨酸通過色氨酸5羥化酶（TPH）羥化形成5羥色氨酸（5HTryp）。在芳香氨基酸脫羧酶的催化作用下，5HTryp隨后脫羧為5-羥色胺（5-HT，也稱血清素）。然后5-HT通過芳基烷基胺N-乙酰轉(zhuǎn)移酶乙酰化，形成N-乙酰-5-羥色胺（N-乙酰羥色胺）。最后，羥吲哚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶，也稱為N-乙酰血清素-O-甲基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化為褪黑素[3]?？紤]到每個細(xì)胞都必須擁有線粒體才能存活，所有細(xì)胞可能都會產(chǎn)生褪黑素供其局部使用，可能是為了保護(hù)細(xì)胞免受自由基的侵害[3]。褪黑素的分泌受視交叉上核內(nèi)的內(nèi)源性晝夜節(jié)律鐘控制，受白天低濃度和夜間高濃度的環(huán)境光調(diào)控，節(jié)奏的形狀大致呈正弦。褪黑素主要通過與膜結(jié)合的G蛋白偶聯(lián)受體褪黑素1/2結(jié)合；與細(xì)胞內(nèi)蛋白如鈣調(diào)蛋白結(jié)合發(fā)揮作用，但褪黑素在PCOS中的具體作用機制仍需進(jìn)一步探討。

2 褪黑素受體（MTNR）基因與PCOS胰島素抵抗的相關(guān)性

迄今為止，已發(fā)現(xiàn)大約100個候選基因被證實可能與PCOS的發(fā)病密切相關(guān)，但PCOS的致病基因、遺傳及發(fā)病機制仍不明確。MTNR基因是研究較多的2型糖尿病的新型候選基因，編碼MT1和MT2兩種褪黑素受體。研究顯示：MTNR1B基因的核苷酸多態(tài)性與胰島B細(xì)胞功能受損、糖耐量異常密切相關(guān)，會增加2型糖尿病的患病風(fēng)險[4]。國內(nèi)研究也證實：MTNR1B的核苷酸多態(tài)性和中國漢族人群的2型糖尿病患病相關(guān)聯(lián)[5-6]。而約50%～70%的PCOS患者存在胰島素抵抗，PCOS患者2型糖尿病發(fā)病風(fēng)險增加5～10倍，同時糖耐量受損的風(fēng)險也增加[7]。PCOS與2型糖尿病都屬于多基因遺傳病，兩者具有許多共同的遺傳學(xué)特征。此外，PCOS和2型糖尿病在臨床代謝表現(xiàn)和流行病學(xué)表現(xiàn)等方面也有許多相似之處，胰島素抵抗及高胰島素血癥是2型糖尿病和PCOS發(fā)生、發(fā)展共同的病理生理基礎(chǔ)。PCOS與2型糖尿病的相似性特別是遺傳學(xué)方面的相似性提示2型糖尿病的發(fā)病相關(guān)基因可能也是PCOS的相關(guān)基因。李超[8]提取了PCOS患者和正常對照漢族女性全血基因組DNA，采用實時熒光PCR進(jìn)行基因分型，檢測MTNR1B基因中的rs10830962位點、rs10830963位點；MTNR1A啟動子區(qū)SNPs rs2119882位點。結(jié)果顯示MTNR1B基因中的單核苷酸多態(tài)位點rs10830963是中國漢族PCOS患者的疾病相關(guān)基因位點，并且與PCOS的臨床表型相關(guān)。MTNR1B基因中的rs10830962位點不是中國漢族PCOS患者的疾病相關(guān)基因位點。MTNR1A基因啟動子區(qū)rs2119882位點的變異與中國漢族PCOS患者的發(fā)病相關(guān)，與PCOS的胰島素抵抗相關(guān)，提示MTNR1A SNP rs2119882是中國漢族人群PCOS的易感位點。PCOS存在明顯家族聚集傾向也提示遺傳因素在其病理生理過程中發(fā)揮著重要的作用。在前期的病例對照研究的基礎(chǔ)上宋曉翠[9]基于核心家系的傳遞不平衡檢驗方法，研究MTNR1A的rs2119882位點和MTNR1B的rs10830963位點多態(tài)性與中國漢族人群的PCOS發(fā)病是否存在相關(guān)性。結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)MTNR1B基因的rs10830963位點多態(tài)性與PCOS的發(fā)病易感性無明顯相關(guān)。而MTNR1A基因rs2119882位點的核苷酸多態(tài)性與PCOS的發(fā)病易感性有關(guān)，C等位基因可能作為關(guān)鍵等位基因增加了PCOS的發(fā)病風(fēng)險。而近期一項肥胖PCOS患者褪黑素1A和1B的遺傳多態(tài)性研究亦發(fā)現(xiàn)MTNR1A rs2119882可增加PCOS的發(fā)病風(fēng)險，引起PCOS患者糖脂代謝紊亂[10]。這為進(jìn)一步研究MTNR基因在PCOS病因?qū)W中的作用奠定了基礎(chǔ)。

3 褪黑素與PCOS的關(guān)系

3.1 褪黑素與PCOS關(guān)系的基礎(chǔ)研究 研究發(fā)現(xiàn)，在保護(hù)和治療生殖功能障礙方面，褪黑素的應(yīng)用似乎取得了令人滿意的效果[11]，其可能對卵巢功能有直接作用，包括改變卵巢類固醇生成，主要是黃體酮的合成。松果體切除的大鼠除了出現(xiàn)血清褪黑素水平下降，妊娠丟失外，同時出現(xiàn)卵母細(xì)胞數(shù)量減少，生育能力下降。然而，褪黑素在預(yù)防和治療PCOS方面的作用仍知之甚少。為了模擬PCOS，研究人員已經(jīng)建立了多種動物模型，Pai等[12]給予睪酮誘導(dǎo)的PCOS大鼠不同劑量的褪黑素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種劑量的褪黑素均可明顯降低體重指數(shù)、胰島素和C反應(yīng)蛋白。褪黑素處理后觀察到血脂降低，糖耐量恢復(fù)正常。卵巢組織病理學(xué)檢查顯示囊性卵泡數(shù)量減少。這支持了褪黑素對PCOS大鼠代謝及生殖功能障礙有保護(hù)作用，為褪黑素在PCOS中的潛在有益作用提供了證據(jù)。在一篇關(guān)于褪黑素對來曲唑致Wistar大鼠PCOS治療作用的報道中，通過雌激素和細(xì)胞因子受體（白細(xì)胞介素2、6受體）的表達(dá)及白細(xì)胞介素6和腫瘤壞死因子-α等細(xì)胞因子的水平，發(fā)現(xiàn)褪黑素治療后受體表達(dá)模式恢復(fù)正常，細(xì)胞因子水平也降至正常[13]。該研究表明補充褪黑素對受體表達(dá)的作用，也提示MT1R/MT2R可能通過細(xì)胞因子白細(xì)胞介素2、白細(xì)胞介素6受體調(diào)制雌激素受體。另有一項研究結(jié)果同樣支持褪黑素可預(yù)防或逆轉(zhuǎn)大鼠PCOS的觀點[14]。雖然，多項研究證明補充褪黑素似乎可以改善甚至逆轉(zhuǎn)PCOS，但具體的作用機制仍需深入探索。

3.2 褪黑素與PCOS關(guān)系的臨床研究 近年來，越來越多的學(xué)者關(guān)注到褪黑素在PCOS患者臨床治療中的作用并進(jìn)行臨床試驗。褪黑素干預(yù)后PCOS患者的臨床表現(xiàn)、生化指標(biāo)都得到了明顯改善，這為褪黑素的臨床應(yīng)用提供了支持。一項前瞻性隊列研究探討了褪黑素治療6個月對PCOS患者臨床表現(xiàn)、激素水平和代謝指標(biāo)的影響，結(jié)果顯示褪黑素似乎通過對卵巢的直接作用，而非胰島素依賴，改善PCOS患者的月經(jīng)和高雄激素血癥[15]。Jamilian等[16]給予受試者隨機分配服用5mg褪黑素補充劑或安慰劑，2次/d，持續(xù)12周。結(jié)果給予12周褪黑素治療的PCOS患者明顯降低了多毛癥、血清雄激素、C反應(yīng)蛋白和丙二醛水平，同時增加了血清總抗氧化能力和總谷胱甘肽水平。此外，服用褪黑素還可降低白細(xì)胞介素1和腫瘤壞死因子α的基因表達(dá)。Shabani等[17]同樣給予受試者10mg褪黑素或安慰劑，1次/d，睡前1h給藥，持續(xù)12周。結(jié)果顯示，與安慰劑相比補充褪黑素可明顯降低匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)、貝克抑郁量表指數(shù)和貝克焦慮量表指數(shù)。此外，褪黑素也可明顯降低血清胰島素、內(nèi)穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)、血清低密度脂蛋白及膽固醇水平，并明顯提高定量胰島素敏感性指數(shù)。這些研究一致表明PCOS患者受益于褪黑素的補充，甚至在胰島素抵抗，血脂代謝，焦慮抑郁等心理異常中也似乎有幫助。雖然其具體的作用機制仍然不明確，褪黑素仍可能成為未來治療PCOS的潛在藥物。

研究顯示，PCOS的表型特征與晝夜節(jié)律的兩個生物標(biāo)志物-褪黑素和皮質(zhì)醇之間存在很強的正相關(guān)性[18]。在人類中，這些激素以一種獨特的晝夜模式分泌：皮質(zhì)醇在清晨6：00～8：00達(dá)到峰值，褪黑素在夜間達(dá)到峰值[19]。探討褪黑素和皮質(zhì)醇在PCOS發(fā)病機制中的潛在作用研究的結(jié)果并不一致[20-21]。有研究發(fā)現(xiàn)，PCOS患者可能由于晝夜節(jié)律紊亂出現(xiàn)早上的高褪黑素水平，且夜間和白天的差異較小，在經(jīng)歷工作壓力、超負(fù)荷工作和缺乏自尊的個體中，這種效應(yīng)會增強[22]。一項同樣是關(guān)于PCOS晝夜節(jié)律性的研究表明在PCOS和肥胖癥患者中晝夜節(jié)律失調(diào)與代謝失調(diào)有關(guān)[23]。而褪黑素是調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的關(guān)鍵激素，但褪黑素在PCOS代謝失調(diào)之間的潛在機制還需進(jìn)一步探討。

3.3 褪黑素在PCOS輔助生殖中的價值 PCOS患者在輔助生殖控制性超促排卵中對促性腺激素敏感性增加，而卵母細(xì)胞成熟率、受精率、卵子及胚胎利用率降低，表明PCOS患者卵母細(xì)胞質(zhì)量較低。其原因可能是PCOS不孕患者卵泡液通過氧化應(yīng)激，影響減數(shù)分裂紡錘體形成[24-25]。研究也發(fā)現(xiàn)，褪黑素的濃度與卵母細(xì)胞的質(zhì)量呈正相關(guān)[26-28]。崔媛媛等[29]選取行體外受精-胚胎移植治療的PCOS不孕癥患者40例，對照組22例，采卵日收集患者的卵泡液，測定總抗氧化能力、丙二醛及褪黑素濃度。結(jié)果顯示，與對照組相比PCOS患者卵泡液中褪黑素及總抗氧化能力低于對照組，丙二醛水平高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。因此，褪黑素可能參與了PCOS卵母細(xì)胞過氧化損傷。Pacchiarotti等[30]在一項隨機、對照、雙盲試驗中，對PCOS患者體外受精方案中肌醇和褪黑素的協(xié)同作用進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)肌醇和褪黑素顯示出協(xié)同增強卵母細(xì)胞和胚胎質(zhì)量的作用，并在之前研究的基礎(chǔ)上，嘗試將常規(guī)的肌醇和褪黑素補充納入體外受精-胚胎移植方案。另有研究用不同濃度的褪黑素處理體外成熟的卵母細(xì)胞，結(jié)果顯示褪黑素對PCOS卵母細(xì)胞核成熟有明顯促進(jìn)作用[31]。近期一項隨機對照研究探討了褪黑素對PCOS進(jìn)行人工授精的化學(xué)妊娠率的影響，結(jié)果顯示接受褪黑素治療組的化學(xué)妊娠率約為32%，而對照組為18%[32]。這些研究為褪黑素在輔助生殖技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，為改善PCOS患者卵泡及胚胎質(zhì)量提供了新思路。

4 小結(jié)

綜上所述，褪黑素受體基因的單核苷多態(tài)性與PCOS發(fā)病有一定關(guān)系。多個動物試驗及臨床試驗證實，褪黑素補充后，PCOS患者的臨床癥狀及實驗室指標(biāo)均有所改善。在輔助生殖技術(shù)中褪黑素也發(fā)揮顯著作用，可能是通過對抗卵泡液中的氧化應(yīng)激明顯提高了PCOS患者的受精率和受孕率。因此，其在PCOS不孕患者中的應(yīng)用具有廣闊的前景。但由于褪黑素分泌存在晝夜節(jié)律，為臨床檢測及臨床試驗帶來了挑戰(zhàn)。