許倩，劉斌，王道娟，王勇

多囊卵巢綜合征（polycystic ovarian syndrome，PCOS）是一種常見的女性內分泌疾病，以稀發(fā)排卵或無排卵、臨床或生化的高雄激素血癥、B 超顯示雙側卵巢呈多囊樣改變?yōu)榈湫吞卣鱗1]。由于疾病的高度異質性，PCOS 在臨床上采取排他性診斷，被定義為排除先天性腎上腺增生、高泌乳素血癥等疾病后，具有雄激素過多和卵巢功能障礙的癥狀和體征的臨床綜合征。根據(jù)診斷標準的不同，絕經前婦女的PCOS發(fā)病率為6%～20%，是育齡期婦女最常見的內分泌和代謝紊亂綜合征之一[2]。PCOS 的病因與發(fā)病機制尚不明確，因此其治療也局限于改善高雄激素血癥、卵巢功能障礙以及其他代謝紊亂，但目前觀點認為PCOS是由雄激素過量帶來的惡性循環(huán)導致[2]。盡管PCOS的臨床表現(xiàn)與卵巢功能密切相關，但有觀點認為在PCOS 的發(fā)病過程中雄激素的關鍵作用靶點是卵巢外的神經內分泌系統(tǒng)[3]?，F(xiàn)對高雄激素引起PCOS 的神經內分泌機制及其分子信號通路進行綜述。

1 雄激素是PCOS 發(fā)病的關鍵

雄激素在PCOS 的發(fā)病過程中起重要作用。高雄激素直接導致PCOS 的多種臨床表現(xiàn)，成為PCOS的關鍵生化診斷標準[1]，針對高雄激素的治療也是PCOS 治療的關鍵部分。此外，高雄激素也常用作PCOS 動物模型的誘導方式[4]。

過量雄激素使個體出現(xiàn)PCOS 癥狀與體征。21-羥化酶缺乏癥引起的非經典腎上腺增生（non-classic adrenal hyperplasia，NCAH）導致雄激素過量產生，患者出現(xiàn)高雄激素血癥，進而引起多毛、多囊卵巢、月經稀發(fā)或閉經、胰島素抵抗和不育等癥狀，這提示高雄激素血癥可能是PCOS 相關癥狀出現(xiàn)的重要原因[5]。根據(jù)基因組學和蛋白質組學的研究，雄激素過多會導致脂肪組織代謝紊亂，引起脂肪在腹部沉積，大量證據(jù)表明腹部肥胖以及由此產生的胰島素抵抗共同作用導致卵巢和腎上腺雄激素分泌過多，造成惡性循環(huán)[6]。

產前雄激素暴露可能會導致PCOS。妊娠高雄激素血癥，如先天性腎上腺增生導致雌性后代出現(xiàn)生殖障礙、內分泌及代謝紊亂、心血管并發(fā)癥，表現(xiàn)為循環(huán)雄激素水平升高、黃體生成激素（luteinizing hormone，LH）過量、無排卵、不育、胰島素抵抗、糖耐量減低、高胰島素血癥、高血壓等[7]。在妊娠第16、17、18 天對孕期雌鼠皮下注射250 μg 的二氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）來建立產前雄激素化（prenatally androgenized，PNA）小鼠，PNA 小鼠出現(xiàn)動情周期紊亂、血漿雄激素過多、生育能力明顯降低以及卵巢形態(tài)改變如黃體數(shù)量減少等PCOS 樣癥狀[8]。

高雄激素也普遍用于誘導PCOS 動物模型。雄激素在嚙齒動物、綿羊和靈長類動物中都可以誘導出PCOS 的生殖、代謝和內分泌特征。在早期發(fā)育時暴露于睪酮（Testosterone，T）或DHT 的雌性嚙齒動物、綿羊和猴子也表現(xiàn)出了多種PCOS 表型[9]。

高雄激素通過雄激素受體（androgen receptor，AR）參與PCOS 的致病過程。產前16～18 d 暴露于DHT 的雄激素受體基因敲除（AR knockout，ARKO）小鼠與對照組相比保持了正常的卵巢形態(tài)、動情周期與黃體數(shù)量[10]。AR 拮抗劑氟他胺的長期治療恢復了PNA 小鼠的動情周期和正常排卵，改善了卵泡募集以及卵巢形態(tài)，顯著降低了PNA 小鼠卵泡膜細胞層的厚度[11]。

2 雄激素引起PCOS 表型的關鍵機制在于胚胎發(fā)育早期的神經內分泌系統(tǒng)功能紊亂

2.1 雄激素通過卵巢外神經內分泌系統(tǒng)的AR 引起PCOS 表型 盡管PCOS 的命名與癥狀體征都與卵巢功能有關，但大量研究結果表明，PCOS 的發(fā)病與卵巢外組織有密切聯(lián)系。對ARKO 小鼠做卵巢切除術后移植野生型小鼠卵巢，在DHT 的處理下仍表現(xiàn)出正常的動情周期與黃體數(shù)量[3]，提示卵巢外組織可能是PCOS 發(fā)生的關鍵部位。PCOS 婦女常表現(xiàn)為LH 脈沖頻率增加、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）降低、促性腺激素釋放激素（gonadotropinreleasing hormone，GnRH）頻率增加[8-12]，升高的LH水平過度刺激卵泡膜細胞，導致過量雄激素產生，繼而損傷類固醇激素的負反饋通路[11]，提示PCOS 婦女下丘腦-垂體-性腺軸功能發(fā)生改變。PCOS 患者腦脊液中睪酮水平較正常排卵者升高[12]，提示雄激素可能通過中樞作用誘發(fā)PCOS 樣改變，而ARKO 雌性小鼠排卵性LH 激增時相紊亂以及LH 水平對卵巢切除術反應性降低證實AR 信號可以調節(jié)神經內分泌網絡，尤其是類固醇激素的正負反饋調節(jié)功能[13]。因此，大腦可能是PCOS 發(fā)病的關鍵部位[14]。

為了確定PCOS 發(fā)病過程中雄激素的作用靶點，Caldwell 等[3]使用細胞特異性ARKO 小鼠進行驗證，結果顯示顆粒細胞特異性ARKO 小鼠使用DHT 處理后出現(xiàn)了動情周期紊亂、無排卵、卵泡形態(tài)異常、腹部肥胖、血脂異常，而神經元ARKO 以及非特異性ARKO 小鼠則較少或沒有表現(xiàn)出PCOS 相關癥狀，這提示神經元特異性AR 信號是PCOS 排卵障礙、卵巢形態(tài)與功能異常以及代謝異常等癥狀體征發(fā)生的必須條件。

2.2 雄激素可能通過改變類固醇負反饋通路與GnRH/LH 脈沖發(fā)生器的活性引起PCOS 的神經內分泌功能紊亂 LH、FSH 的脈沖式分泌由下丘腦GnRH 神經元驅動，決定了卵泡發(fā)育、性腺類固醇激素的合成以及正常排卵。雌二醇為主的類固醇激素也通過激素敏感性神經元網絡向GnRH 神經元提供負反饋信號[15]。在動物模型中，雄激素給藥增加雌性LH 脈沖頻率并干擾性腺類固醇激素對GnRH 神經元的反饋作用。PNA 小鼠行雙側卵巢切除后，循環(huán)LH 水平增加但幅度小于對照組，2 d 后注射17β-雌二醇，給藥劑量為每20 g 體質量1 μg，對照組小鼠的循環(huán)LH 水平顯著降低，而PNA 小鼠中未見明顯抑制作用[8]。與正常婦女相比，PCOS 患者需要更高濃度的雌二醇和孕酮來抑制LH 脈沖釋放，表明類固醇激素抑制GnRH/LH 脈沖發(fā)生器活性的能力受損[11]。這些結果提示PCOS 的發(fā)病起源于下丘腦GnRH 神經元功能紊亂，包括類固醇對GnRH 的負反饋調節(jié)受損和GnRH/LH 脈沖發(fā)生器的活性異常增加等[16]。

2.3 雄激素影響神經內分泌系統(tǒng)從而造成PCOS表型的關鍵時期在于胚胎發(fā)育早期 雖然雄激素過量影響神經內分泌系統(tǒng)導致PCOS 的時空機制尚不明確，但早有理論提出女性圍生期發(fā)育過程中的雄激素水平升高可能導致大腦程序性改變，從而導致青春期PCOS 發(fā)病[17]。GnRH 的性別差異性分泌模式在胎兒和圍生期的發(fā)育過程中逐漸建立，此階段雄激素的存在與否決定了GnRH 神經元的發(fā)育方向[18]。進一步研究顯示，雄激素可以在胎兒時期通過激活AR 來重新編程下丘腦視前區(qū)神經元，使其對雌二醇誘導孕酮受體增加的敏感性永久降低，從而改變GnRH 的分泌模式[18]。此外，PCOS 女性后代患PCOS以及相關并發(fā)癥如2 型糖尿病的風險更高。早期發(fā)育中暴露于雄激素的人類與動物模型都在成年時表現(xiàn)出PCOS 的生殖和代謝特征。PNA 小鼠表現(xiàn)出雄激素過量、類固醇激素反饋受損和GnRH/LH 活性亢進。上述研究結果都提示雄激素影響神經內分泌的關鍵時期在于胚胎發(fā)育早期[11，19]，即神經內分泌改變可能發(fā)生在青春期出現(xiàn)PCOS 生殖、代謝異常之前。

PCOS 樣小鼠的GnRH 神經網絡變化取決于發(fā)育早期雄激素暴露而非成年雄激素過量。研究顯示，產后25 d 的PNA 小鼠循環(huán)睪酮水平與對照組尚無明顯差異，但GnRH 神經元上的囊泡γ-氨基丁酸（GABA）轉運體（VGAT）同位密度已經顯著增加，在青春期前，VGAT 與神經元胞體和樹突的同位密度也顯著高于對照組，GnRH 神經元棘突上檢測到更多的GABA 能輸入，這些改變均發(fā)生在循環(huán)雄激素增高、生殖障礙出現(xiàn)之前[11]。這提示雄激素可能通過在早期發(fā)育過程中影響神經內分泌網絡引起PCOS患者成年后的生殖、代謝障礙。

3 雄激素誘導PCOS 的神經內分泌改變的相關分子通路

盡管越來越多的證據(jù)表明早期卵巢外的神經內分泌網絡的改變是PCOS 發(fā)病的關鍵，但具體的調控機制尚不清楚。胚胎發(fā)育期不同性激素的暴露會改變大腦的結構和功能，從而產生神經內分泌系統(tǒng)的性別差異[20]。AR 作為配體激活型轉錄因子，激活后與DNA 上的激素反應元件結合或與其他轉錄調節(jié)因子相互作用，引起基因的表達改變[20]。因此，有研究提出AR 的替代剪接變體也可能參與PCOS 的形成與發(fā)展[21]。胚胎期雄激素調節(jié)神經內分泌系統(tǒng)發(fā)育方向的具體機制仍有待探索，目前在PNA 誘導的PCOS 模型中發(fā)現(xiàn)了幾種與GnRH 神經元突觸連接改變的神經元，如弓狀核中的kisspeptin-神經激肽B-強啡肽（kisspeptin-neurokinin B-dynorphin，KNDy）神經元以及GABA 能神經元[14]。長期暴露于雄激素的青春期小鼠也顯示出GnRH 神經元kisspeptin 和GABA 驅動的改變[22]，提示雄激素可能通過在胚胎期影響GnRH 上游的神經內分泌通路引起成年后PCOS 表型。

3.1 雄激素可能通過KNDy 神經元影響類固醇激素反饋調節(jié) GnRH 的脈沖式釋放受類固醇激素的反饋控制，但研究表明GnRH 神經元大多缺乏相關的類固醇反饋受體[23-24]。一項實驗顯示，為妊娠85 d的胎羊靜脈注射Kisspeptin-10 或神經激肽B（neurokinin B，NKB）抑制劑，LH 釋放增加，進一步誘導睪酮的分泌增加，且免疫組織化學和熒光原位雜交均顯示2 種肽定位在大腦[25]。在另一項臨床試驗中，PCOS 患者使用人神經激肽3（neurokinin-3，NK3）受體拮抗劑AZD4901 80 mg/d 后，與給予安慰劑的對照組相比，LH 脈沖頻率與基礎分泌顯著降低，循環(huán)睪酮濃度顯著降低，排卵發(fā)生率增加[26]。而聚合酶鏈反應和熒光原位雜交技術都顯示小鼠KNDy 神經元表達AR[23]，這提示NK3 受體參與調節(jié)生殖系統(tǒng)功能，可能與雄激素過量造成的PCOS 的神經元改變有關[27]。

女性下丘腦中表達kisspeptin 的神經元主要分布于室旁前核（anteroventral periventricular nucleus，AVPV）與弓狀核，與GnRH 神經元有突觸聯(lián)系[28]。大量研究顯示，KNDy 途徑在GnRH 的分泌中起核心作用，kisspeptin 作為GnRH 的刺激因子，被認為是下丘腦-垂體-性腺軸的主要調節(jié)因子[28]，在NKB 和強啡肽的刺激下直接向GnRH 神經元傳遞信號，控制GnRH 搏動性釋放，調節(jié)LH 的脈沖頻率與分泌[29-30]。激活NK3 受體后，KNDy 神經元動作電位增加，激活強啡肽受體后動作電位減少，而雄激素和雌二醇均可以影響KNDy 神經元對自身速激肽產物的反應性以及KNDy 神經元自發(fā)放電頻率[23]。此外，雌二醇作用于AVPV 的類固醇激素受體，誘導下丘腦組織中孕酮受體的表達，接受類固醇激素信號，從而控制排卵周期和GnRH 的釋放。然而，在雄性大鼠以及PNA大鼠中，雌二醇的誘導作用消失，這可能是產前和圍生期雄激素對神經內分泌系統(tǒng)的影響[18]。

3.2 雄激素可能通過GABA 能神經元影響GnRH神經元活性 PNA 誘導PCOS 模型中GABA 能神經元與GnRH 神經元突觸輸入也發(fā)生變化[14]。GnRH 神經元接收來自GABA 能神經元的信號輸入，實驗表明PNA 小鼠的GABA 能神經元突觸后電流頻率和大小均增加。氟他胺體內治療可以逆轉這一現(xiàn)象，提示雄激素以及AR 介導了相關的神經內分泌改變[31]。PCOS 婦女腦脊液中的GABA 水平升高[32]。與使用非丙戊酸鈉藥物治療相比，GABA 受體激動劑丙戊酸鈉在治療雙相情感障礙和癲癇時增加了患者循環(huán)雄激素水平，提高了高雄激素血癥發(fā)生率并且導致月經周期紊亂[33]。另一方面，PNA 小鼠的GABA 能神經元突觸后電流頻率和大小的變化與動作電位的發(fā)生無關，提示PNA 可能通過增加GABA 能神經元和GnRH 神經元之間的連接來改變GnRH 神經元活性[31]。此外，使用鈉通道阻滯劑河豚毒素驗證PNA小鼠GABA 能傳遞，結果顯示增加的遞質傳遞頻率與功能性突觸連接數(shù)量的增加有關[34]。也有證據(jù)表明，PNA 小鼠中弓形核GABA 神經元對GnRH 神經元的神經支配顯著增加[11]。

GABA 能神經元輸入主要使GnRH 神經元去極化，這可能是GABA 能神經支配的增加導致GnRH/LH 脈沖頻率增加的重要機制[14]。此外，PNA 改變了青春期前雌性小鼠GnRH 神經元對GABA 遞質的反應性[34]。因此，GABA 能神經元異常投射導致的GnRH神經元過度活躍被認為是PCOS 神經內分泌障礙的潛在關鍵機制[35]。

4 胚胎發(fā)育期高雄激素血癥誘導PCOS 神經內分泌紊亂理論的臨床應用與研究方向

胚胎發(fā)育期高雄激素血癥可能干擾神經內分泌系統(tǒng)，影響類固醇激素反饋通路。類固醇激素的反饋直接調節(jié)GnRH 的脈沖頻率與分泌，引起LH/FSH 的分泌失調，造成下游性腺功能紊亂[16]。中樞內分泌紊亂導致雄激素合成過量，循環(huán)雄激素水平升高從而作用于外周器官誘發(fā)PCOS 的生殖、代謝表型。PCOS的神經內分泌起源提示恢復類固醇反饋敏感性以及正常的LH/FSH 脈沖應作為治療的目標和靶點之一，包括增強神經內分泌網絡中強啡肽的活性以及抑制GABA 遞質的過度釋放[16]，從而糾正PCOS 出現(xiàn)的下丘腦-垂體-卵巢軸功能紊亂。以中樞為靶點的藥物治療可以合理避免非特異性雄激素受體拮抗劑以及芳香化酶抑制劑帶來的不良反應，為PCOS的治療提供新的思路。

盡管如此，雄激素在發(fā)育過程中重新編程神經內分泌細胞的許多分子靶點仍有待進一步研究。例如，KNDy 亞群神經元具有異質性，不同亞群在ER、AR、KNDy 肽的表達水平、對速激肽的功能反應以及對GnRH 神經元的投射等方面有較大差異[23]，因此神經內分泌網絡的治療靶點還需要更多的研究支持。一方面，AR 在KNDy 神經元中表達[23]，AR 信號在正常的神經內分泌調節(jié)和排卵過程中起重要作用[13]，神經元特異性ARKO 小鼠也表現(xiàn)出了異常的神經內分泌特征[24]。另一方面，很多研究顯示雄激素依賴AR 信號影響類固醇激素負反饋途徑誘導GnRH 脈沖頻率升高，也有證據(jù)表明雄激素可以通過獨立機制直接改變GnRH 神經元活性，間接損傷負反饋通路[16]。此外，雄激素對于下丘腦-垂體-性腺軸外的器官系統(tǒng)也有干擾作用，如杏仁核、下丘腦-垂體-腎上腺軸、脂肪組織等[14]。因此，神經特異性AR 阻斷的可行性與效果尚待進一步研究。

5 結語與展望

PCOS 是一種常見的內分泌疾病，以高雄激素與生殖障礙為主要特征，由于其病因尚不明確，治療手段也比較局限。大量的臨床數(shù)據(jù)與動物模型顯示，雄激素在PCOS 的發(fā)病過程中起關鍵作用。在青春期出現(xiàn)高雄激素血癥以及卵巢形態(tài)功能障礙之前，早期雄激素暴露已經改變神經內分泌系統(tǒng)。這可能是通過改變激素敏感型神經內分泌網絡的基因、蛋白表達影響類固醇激素反饋。

目前的證據(jù)提示神經內分泌靶點的調控可能有益于部分PCOS 患者的下丘腦-垂體-性腺軸的功能恢復，但PCOS 發(fā)病機制復雜，涉及多器官、多系統(tǒng)，未來的研究應在關注PCOS 外周器官系統(tǒng)病理變化的同時繼續(xù)探索雄激素作用于神經內分泌網絡的病理生理過程與具體分子通路，以期獲得PCOS 的臨床治愈。