李小燕,劉楊萍,范紅莉

1.英山縣人民醫(yī)院,湖北 英山 438700; 2.深圳市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,廣東 深圳 518105

多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome,PCOS)是臨床常見且復(fù)雜難治的生殖內(nèi)分泌疾病之一[1]。當(dāng)前,PCOS患者占全球育齡期女性群體的10%,且呈現(xiàn)逐年增長的趨勢,是世界范圍內(nèi)重要的生殖醫(yī)療問題[2]。PCOS的臨床表現(xiàn)以排卵功能障礙與代謝異常為主,常并發(fā)高雄激素血癥(hyperandrogenism,HA)、胰島素抵抗(insulin resistance,IR)、肥胖、慢性炎癥、卵巢多囊樣改變等,嚴(yán)重者會伴發(fā)心血管疾病[3]。此外,PCOS會加重患者精神心理負(fù)擔(dān),增加患者出現(xiàn)抑郁和焦慮的風(fēng)險。PCOS病因與病理機(jī)制復(fù)雜,與下丘腦-垂體-卵巢軸功能失調(diào)、腎上腺分泌功能異常、遺傳和環(huán)境因素等密切相關(guān)[4]。現(xiàn)階段,PCOS的治療以激素和促排卵藥物為主,但不良反應(yīng)較大,且停藥后易反復(fù)[5]。研究表明,腸道微生物介導(dǎo)PCOS的發(fā)生發(fā)展,腸道菌群失衡誘導(dǎo)性激素水平異常、免疫炎癥信號通路激活、胰島素信號通路傳導(dǎo)障礙以及代謝功能紊亂[6]。因此,基于腸道微生態(tài)是預(yù)防與治療PCOS的關(guān)鍵靶點之一。

1 PCOS患者腸道微生物的變化特征概述

宿主與微生物的共生關(guān)系是人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要組成部分。人體內(nèi)存在著大量的微生物,且根據(jù)微生物群的多樣性特定分布于包括皮膚、口腔、泌尿生殖道等人體各個部分[7]。腸道微生物是人體微生物系統(tǒng)中最為豐富的微生物群,被稱為人體“第二大腦”,與人體共生共存,在抵御病原體侵害、強(qiáng)化腸上皮屏障、增強(qiáng)消化代謝促進(jìn)營養(yǎng)吸收、指導(dǎo)宿主免疫系統(tǒng)成熟以及正常功能運轉(zhuǎn)中發(fā)揮著重要作用[8]。最新研究揭示了腸道菌群在調(diào)控生殖內(nèi)分泌方面的關(guān)鍵作用,代謝、免疫、神經(jīng)等多種機(jī)制參與其中。

PCOS患者存在明顯的腸道微生態(tài)紊亂,表現(xiàn)為菌群結(jié)構(gòu)多樣性以及特定菌屬豐富的變化。諸多研究表明,PCOS患者腸道微生物的α多樣性與β多樣性顯著低于健康對照組,提示PCOS患者存在個體內(nèi)以及個體間的微生物結(jié)構(gòu)性差異[9-14]。此外,基礎(chǔ)實驗也表明,PCOS模型嚙齒動物存在腸道菌群的結(jié)構(gòu)紊亂[15]。特征性菌屬豐度的變化是PCOS腸道菌群紊亂的顯著特征。通過納入21例PCOS患者以及13例健康志愿者進(jìn)行臨床研究,王雪姣等[16]鑒定出擬桿菌屬(Bacteriodes)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)等菌屬是PCOS的特征性菌群,且與促生長激素釋放素和神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y,NPY)等腸腦軸相關(guān)激素呈負(fù)相關(guān),提示PCOS患者存在腸道菌群結(jié)構(gòu)變化且與NPY水平相關(guān)。孫瑞蓮等[17]基于PCOS患者腸道菌群的16s RNA測序結(jié)果表明,在門、科、屬水平上共同的優(yōu)勢菌為擬桿菌,豐度分別為21.93%、19.34%和19.34%。此外,普雷沃氏菌(Prevotella),變形桿菌門的志賀桿菌屬、大腸桿菌屬以及厚壁菌門的梭狀芽胞桿菌科、韋榮氏菌科同樣也是PCOS患者腸道中顯著升高的微生物菌屬[18-19]。與條件致病菌相對豐度顯著升高的不同,以雙歧桿菌、糞便桿菌為代表的益生菌豐度在PCOS患者中顯著降低,表明PCOS腸道微生物的變化特征以多樣性降低、致病菌增加為主[20]。

2 腸道微生物介導(dǎo)PCOS的發(fā)病機(jī)制

腸道微生物介導(dǎo)PCOS發(fā)病機(jī)制的研究溯源于“飲食-菌群失調(diào)-炎癥-胰島功能受損-卵巢雄激素”假說的提出[21],之后隨著腸道菌群與PCOS領(lǐng)域?qū)＜业牟粩嗵剿鞫晟?。研究表?多種途徑介導(dǎo)了腸道微生態(tài)驅(qū)動PCOS發(fā)生發(fā)展的病理過程,涉及HA、IR、免疫炎癥與糖脂代謝等,見圖1。

2.1 腸道菌群介導(dǎo)PCOS核心病理HAHA是PCOS的核心病理表現(xiàn),也是PCOS診斷的關(guān)鍵依據(jù)。PCOS患者存在多毛、痤瘡、卵泡壁增生、卵泡發(fā)育障礙、卵細(xì)胞凋亡或無排卵性月經(jīng)稀發(fā)等典型病理癥狀均與高水平的雄激素相關(guān)[22]。腸道微生物的紊亂是血清睪酮水平變化的重要原因,特別是厚壁菌門/擬桿菌門的比值與游離睪酮水平呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性[23]。研究表明,Bacteroidaceae、Raoultella、Prevotella、Parasutterella相對豐度的升高可以提升血清中睪酮水平[24]。在卵巢多囊樣改變的SD大鼠中Parasutterella菌豐度顯著增加,與血清睪酮水平呈正相關(guān),表明PCOS的HA與Parasutterella細(xì)菌豐度密切相關(guān)[25]。此外,依賴于糞菌移植技術(shù),通過將健康大鼠糞菌及乳桿菌屬(Lactobacillus)分別定植于具有PCOS表型的大鼠體內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn),糞菌定植可以顯著降低PCOS大鼠的雄激素水平、調(diào)節(jié)大鼠動情周期,改善卵巢多囊樣改變,證實腸道微生物對于宿主雄激素水平的直接調(diào)控作用,進(jìn)一步揭示了PCOS的代謝和HA紊亂與腸道菌群的變化密切相關(guān)[26]。

2.2 腸道菌群誘導(dǎo)IR發(fā)生發(fā)展IR是PCOS患者普遍存在的病理表現(xiàn),在PCOS進(jìn)展過程中起到重要作用[27]。依賴于誘導(dǎo)細(xì)胞色素P450、20,22裂解酶和羥化酶功能的活化與P450c17α酶活性的增強(qiáng),IR會介導(dǎo)卵巢源雄激素合成增加、性激素結(jié)合球蛋白合成減少從而提高雄激素水平,誘導(dǎo)卵巢功能障礙與代謝性疾病[28]。腸道菌群紊亂、腸道屏障功能受損、內(nèi)毒素異位、微生物代謝產(chǎn)物失調(diào)等是誘導(dǎo)IR的重要原因[29]。研究表明,腸道菌群紊亂會導(dǎo)致黏膜屏障的損傷、細(xì)菌內(nèi)毒素脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的大量產(chǎn)生以及向外周循環(huán)的擴(kuò)散。一方面,LPS可以通過核因子κB和促分裂原活化的蛋白激酶等信號通路激活c-Jun氨基端激酶通路,介導(dǎo)胰島素受體底物絲氨酸磷酸化增加與酪氨酸磷酸化減弱,介導(dǎo)胰島素代謝通路障礙與IR的產(chǎn)生;另一方面,LPS會通過與Toll樣受體4(toll-like receptors 4,TLR4)結(jié)合從而參與多種炎性通路,提升外周炎癥與胰島素水平[30-31]。短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)作為微生物主要的代謝產(chǎn)物,在平衡葡萄糖穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)胰島素敏感性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。作為特定的G蛋白偶聯(lián)受體配體,短鏈脂肪酸與G蛋白偶聯(lián)的降低以及與FFA2、FFA3等受體結(jié)合后可顯著抑制胰島素分泌,誘發(fā)IR介導(dǎo)PCOS的產(chǎn)生[32-33]。

注:①腸道微生物紊亂驅(qū)動雄激素水平升高,誘導(dǎo)HA;②腸道屏障破壞,LPS與TLR4結(jié)合誘導(dǎo)炎性通路激活,造成體內(nèi)慢性炎癥以及卵巢免疫失衡;③腸道微生態(tài)代謝產(chǎn)物L(fēng)PS誘導(dǎo)胰島素抵抗,促進(jìn)IR;④腸道微生態(tài)失衡誘導(dǎo)高脂血、高血糖等代謝紊亂。 圖1 腸道微生物介導(dǎo)PCOS的發(fā)病機(jī)制

2.3 腸道菌群驅(qū)動免疫炎癥失衡慢性炎癥狀態(tài)是驅(qū)動PCOS發(fā)生的重要機(jī)制與疾病主要的臨床表現(xiàn)。PCOS患者卵巢組織與外周血中存在巨噬細(xì)胞的炎性浸潤、T細(xì)胞的失衡以及腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-18、IL-1β、IL-6等促炎性因子水平的升高[34-35]。研究表明,腸道微生物中擬桿菌可以通過代謝產(chǎn)物抑制膽汁酸?；切苋パ跄懰帷⒏拾泵撗跄懰崴脚c腸道免疫因子IL-22的水平影響PCOS的病理過程,提示腸道菌群與免疫失衡的密切聯(lián)系。此外,菌群紊亂誘發(fā)的屏障功能失調(diào)導(dǎo)致LPS入血與炎性小體、核因子κB等結(jié)合促進(jìn)TNF-α、IL-6,IL-1β等炎性因子的升高,進(jìn)而參與PCOS病理機(jī)制,抑制卵巢功能[36]。

2.4 腸道菌群誘導(dǎo)代謝紊亂糖尿病、高血壓、高脂血癥等代謝類疾病是PCOS患者常見的合并癥,多與腸道菌群介導(dǎo)的糖脂代謝、蛋白質(zhì)代謝紊亂相關(guān)[37]。作為人體營養(yǎng)吸收的主要場所,腸道中微生物的結(jié)構(gòu)對于飲食營養(yǎng)的吸收代謝具有重要影響。腸道菌群紊亂會導(dǎo)致人體營養(yǎng)吸收代謝的異常,促進(jìn)糖脂類物質(zhì)在體內(nèi)的蓄積,誘發(fā)肥胖等代謝性疾病,進(jìn)而促進(jìn)PCOS的惡化[38]。值得注意的是,腸道菌群所介導(dǎo)的HA、IR、炎癥與代謝紊亂之間是相互聯(lián)系、相互影響的。腸道菌群失衡不僅誘導(dǎo)以雄激素為主的性激素水平異常,同時還導(dǎo)致屏障功能破壞,細(xì)菌內(nèi)毒素異位,引起胰島素信號通路傳導(dǎo)障礙與固有免疫炎癥信號通路激活,誘發(fā)慢性炎癥與代謝紊亂。多種致病因子均與菌群失調(diào)相關(guān),并且在紊亂微生物驅(qū)動下誘導(dǎo)PCOS的發(fā)生與發(fā)展。

3 基于腸道微生態(tài)介導(dǎo)的中醫(yī)藥治療PCOS

PCOS屬中醫(yī)學(xué)“閉經(jīng)”“不孕”等范疇,以腎虛脾弱、肝郁挾痰、痰瘀氣塞為本,以理氣健脾、活血化瘀為要[39],中醫(yī)治療PCOS療效顯著且具有不良反應(yīng)少的優(yōu)勢,深受患者青睞[40]。臨床與基礎(chǔ)研究均表明,中醫(yī)藥可以通過多途徑、多靶點調(diào)節(jié)腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物從而改善PCOS癥狀。

3.1 中藥復(fù)方目前,臨床治療PCOS常用的中藥復(fù)方以芍藥甘草湯、黃連溫膽湯、蒼附導(dǎo)痰丸等為主,取得了顯著的臨床療效。芍藥甘草湯出自《傷寒論》,由芍藥和甘草兩味草藥組成,具有理氣健脾、滋陰養(yǎng)肝、緩急止痛、活血化瘀的功效,是臨床治療PCOS的經(jīng)典復(fù)方。鄧貴鳳等[41]研究證實,芍藥甘草湯可以顯著改善PCOS臨床癥狀,降低睪酮水平,恢復(fù)動情周期呈現(xiàn)規(guī)律,且甘草芍藥湯的治療作用與降低厚壁菌門與擬桿菌門的比值,抑制與PCOS相關(guān)Odoribacter菌的相對豐度以及腸道菌群代謝物二甲胺的水平。此外,對于菌群相關(guān)的炎性因子的調(diào)節(jié)也是芍藥甘草湯改善PCOS臨床癥狀的重要機(jī)制。研究表明,芍藥甘草湯可通過重塑腸道菌群,保護(hù)腸道屏障功能減少LPS移位、抑制TLR4/NF-κB 炎性通路從而改善PCOS及慢性低度炎癥狀態(tài)[42]。

黃連溫膽湯出自《六因條辨》,具有清熱燥濕、理氣化痰的功效,可通過干預(yù)胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、減輕炎癥反應(yīng)、抗氧化應(yīng)激等途徑增強(qiáng)胰島素的敏感性,改善PCOS患者臨床癥狀。周雨禾等[43]研究表明,加味黃連溫膽湯聯(lián)合西藥可顯著改善PCOS痰濕證患者的臨床癥狀,包括糖代謝和IR的改善,并可促進(jìn)月經(jīng)周期和排卵恢復(fù)正常。黃連溫膽湯主要的藥效機(jī)制依賴于改善腸道菌群紊亂以及抑制菌群介導(dǎo)TNF-α、IL-6,IL-1β的水平變化。特別是通過抑制大腸埃希菌和擬桿菌的豐度,加味黃連溫膽湯可以調(diào)節(jié)IR。張麗等[44]探究了蒼附導(dǎo)痰丸對于 PCOS 患者癥狀改善及腸道菌群的調(diào)節(jié)作用,結(jié)果表明,蒼附導(dǎo)痰丸可以提升雙歧桿菌、乳桿菌比例,降低腸桿菌相對豐度,同時提升排卵率和周期妊娠率,改善激素異常,提示蒼附導(dǎo)痰丸對PCOS的治療作用可能是通過調(diào)控腸道菌群的結(jié)構(gòu)、促進(jìn)有益菌生長及抑制致病菌而實現(xiàn)。肖慧等[45]通過補(bǔ)腎化濁方聯(lián)合糞菌移植的方式探究了PCOS治療的潛在機(jī)制,結(jié)果表明,中藥聯(lián)合糞菌移植可以顯著改善生殖功能,提高黃體生成素/促卵泡激素,降低炎性因子,提示,通過調(diào)節(jié)菌群改善生殖和代謝功能與慢性炎癥狀態(tài)是中醫(yī)藥抗PCOS的重要機(jī)制。趙紅玉[46]則發(fā)現(xiàn)改善生殖內(nèi)分泌、糖代謝紊亂情況、促進(jìn)卵泡發(fā)育、調(diào)整腸道菌群、改善炎癥狀態(tài)是半夏瀉心湯加味發(fā)揮抗PCOS作用的途徑之一。也有研究表明,中藥藥對主要通過調(diào)節(jié)腸道菌群抑制PCOS的疾病進(jìn)展,例如黃芩-黃連藥對能促進(jìn)腸道有益菌生長,抑制有害菌生長,起到顯著改善IR,治療PCOS的作用[47]。

3.2 中藥單體中藥單體是中藥主要的藥效活性成分與藥效機(jī)制研究的基礎(chǔ)。黃連素是來自于中藥黃連的重要活性成分,被證實可以改善PCOS患者的胰島素抵抗,提高雌激素水平及妊娠率[48]。王婷等[49]研究表明,黃連素抗PCOS的機(jī)制主要是抑制腸道菌群中具有降解多糖功能的菌的豐度、增加菌群代謝物SCFAs與降低LPS水平。趙粉琴等[50]探索了黃連素對于PCOS模型大鼠腸道菌群及菌群失衡相關(guān)炎癥的作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),黃連素可明顯減低PCOS模型大鼠體質(zhì)量、LH、睪酮水平、LPS和炎性因子水平表達(dá),增加腸道菌群數(shù)量和多樣性,降低顫螺菌屬(Oscillospira)和厭氧菌屬(Anaeroplasma)相對豐度,提示黃連素降低PCOS模型大鼠高雄激素和高胰島素血癥作用機(jī)制可能與通過抑制LPS、NF-κB信號通路,提高腸道有益菌相對豐度,降低致病菌相對豐度等有關(guān)[50]。此外,臨床試驗也表明,黃連素與中藥復(fù)方的聯(lián)用可以通過調(diào)節(jié)PCOS患者的腸道菌群有效改善臨床癥狀。張莉等[51]通過腸道菌群新靶點療法(口服鹽酸小檗堿片聯(lián)合葛根、白術(shù)、五味子)對PCOS患者進(jìn)行3個月的治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn),治療組血清性激素(卵泡刺激素、雌二醇、睪酮及黃體生成素)水平、彩超卵巢指標(biāo)(卵巢切面總面積、卵巢總體積及間質(zhì)面積)及不良反應(yīng)(月經(jīng)不調(diào)、不孕、痤瘡、多毛及肥胖)發(fā)生率等各項指標(biāo)改善情況均優(yōu)于對照組,提示基于腸道菌群的治療方法對于PCOS有較好的效果。

3.3 針灸治療除中藥復(fù)方與中藥單體治療之外,針灸也是中醫(yī)治療PCOS的重要方法。李東海等[52]基于針刺聯(lián)合中藥對PCOS患者腸道菌群、糖脂代謝及炎癥因子水平的研究發(fā)現(xiàn),針刺聯(lián)合中藥對肥胖型PCOS患者有良好的治療作用,其作用機(jī)制主要與調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂(增加雙歧桿菌、乳桿菌豐度,降低腸桿菌豐度)、恢復(fù)腸道屏障功能、調(diào)整糖脂代謝、降低TNF-α、IL-6,IL-1β等炎性因子水平相關(guān)。

4 討論

PCOS的致病機(jī)制研究是當(dāng)前研究的熱點,對于指導(dǎo)PCOS臨床治療具有重要意義,但關(guān)于其作用機(jī)制的研究仍不明確[53]。最新研究表明,腸道菌群與PCOS的發(fā)生、發(fā)展密不可分[54]。目前,已經(jīng)鑒定出如Bacteriodes、Lachnospiraceae等菌屬可以作為PCOS的特征性菌屬,但疾病與菌群相關(guān)性研究仍停留在基礎(chǔ)階段,缺少基于無菌鼠或者糞菌定植研究支持下的因果性結(jié)論[55]。其次,在臨床診斷中,沒有基于大樣本、多中心的臨床試驗篩選出可以作為PCOS疾病診斷的菌群標(biāo)志物。此外,腸道菌群介導(dǎo)PCOS的病理機(jī)制仍被認(rèn)為是對代謝、炎癥、免疫等整體系統(tǒng)的影響,缺乏具體的機(jī)制研究,仍需進(jìn)一步探索。這需要通過構(gòu)建PCOS動物模型以及收集PCOS臨床樣本對腸道菌群、宏基因組學(xué)的檢測進(jìn)行深入研究。

近年來,基于腸道微生態(tài)的中醫(yī)藥PCOS治療取得較大進(jìn)展,通過對于益生菌豐度的提升、腸道屏障功能的修復(fù)、腸道代謝產(chǎn)物的調(diào)控,中醫(yī)藥實現(xiàn)了多層次多靶點的PCOS治療[56-57]。但是不可否認(rèn)的是當(dāng)前的中醫(yī)藥研究仍具有局限性。首先,PCOS的中醫(yī)證型多樣,尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),局限了基于腸道菌群進(jìn)行中醫(yī)規(guī)范化診療[58],需要在多中心、大樣本的基礎(chǔ)上開展基于PCOS特定腸菌的疾病診斷生物標(biāo)志物研究。此外,治療方法多以經(jīng)典復(fù)方加味為主,缺乏規(guī)范化、路徑化的治療方法及藥物代謝與動力學(xué)相關(guān)的研究,對于復(fù)方的多成分調(diào)控機(jī)制仍不明確[59-60]。基于此,從宏觀證候到微觀分子生物學(xué)機(jī)制的中醫(yī)藥抗PCOS研究仍需開展,特別是進(jìn)行中醫(yī)藥對于腸道菌群單菌調(diào)控以及菌群基因組、代謝組、轉(zhuǎn)錄組等微觀調(diào)控的研究,明確中藥復(fù)方基于腸道菌群機(jī)制治療PCOS的物質(zhì)基礎(chǔ)以及代謝特征,對于中藥復(fù)方適應(yīng)證擴(kuò)大,中藥新藥研發(fā)以及臨床PCOS的治療具有積極意義。