多囊卵巢綜合征患者子宮內膜局部胰島素抵抗研究進展

張瑞軒，馬賽花，劉妍，欒祖乾，趙志梅

(天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，天津 300380)

多囊卵巢綜合征(PCOS)是一種生殖障礙與代謝紊亂并存的內分泌疾病，其影響5%～10%的育齡期婦女[1]。PCOS臨床表型多樣化，以不孕、月經(jīng)失調、肥胖、多毛為主，且具有高度異質性。在排卵障礙性不孕女性當中約80%患有PCOS[2]。現(xiàn)階段的研究尚無法闡明PCOS的發(fā)病機理，故西醫(yī)以對癥治療為主。而隨著誘導排卵治療方案的完善和輔助生殖技術的日益成熟，以求嗣為主要目標的PCOS患者仍面臨著胚胎種植率低、自然流產率高的生育難題[3]。PCOS患者生殖潛能低可能與其子宮內膜功能障礙相關。

胰島素抵抗(IR)在PCOS患者中普遍存在，且與肥胖、雄激素過高密切相關，IR被認為是PCOS發(fā)生發(fā)展的始動環(huán)節(jié)[4]。PCOS患者的IR并不局限于骨骼肌、脂肪及卵巢等經(jīng)典靶組織，越來越多的證據(jù)表明子宮內膜同樣存在局部IR[5]，并與內膜容受性不良具有很強的關聯(lián)性[6]。本文基于國內外現(xiàn)有研究，對PCOS患者子宮內膜局部IR相關研究進展進行綜述。

一、PCOS患者子宮內膜局部IR的作用靶點

生理狀態(tài)下胰島素與靶細胞膜表面受體結合，使得胰島素受體底物(insulin receptor substrates，IRS)的多位點酪氨酸殘基磷酸化，觸發(fā)下游多條信號通路并介導其生物學作用。其中大部分信號轉導通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路實現(xiàn)。PI3K/Akt通路以Akt為核心[7]，參與葡萄糖轉運蛋白(glucose transporters，GLUTs)的轉位，實現(xiàn)葡萄糖跨膜轉運促使細胞完成各項生命活動。目前普遍認為，胰島素與其受體結合后信號傳導障礙是IR發(fā)生的主要機制[8]，也就是說IRS、Akt、GLUTs等靶點異常可能是造成PCOS患者子宮內膜局部IR的重要原因。

IRS是胰島素信號通路中的關鍵物質，其中IRS-1和IRS-2是胰島素信號傳播初始階段中最常見的中介[7]。研究表明當IRS-1和IRS-2的表達受到抑制時，會造成下游信號分子PI3K磷酸化異常及Akt的失活，繼而影響GLUTs的表達及轉位，最終導致IR[9]。賴毛華等[10]發(fā)現(xiàn)PCOS模型大鼠子宮內膜IRS-1、IRS-2的表達顯著降低，這說明PCOS患者子宮內膜存在IRS表達受損，并與其局部IR的出現(xiàn)有密切相關性。

Akt是PI3K下游主要的效應物，它不僅參與糖原代謝，還調控細胞的增殖、分化。大量研究顯示，PI3K及Akt在PCOS患者子宮內膜中表達異常。張淼[11]發(fā)現(xiàn)PCOS大鼠模型子宮PI3KmRNA表達降低；Zhang等[12]發(fā)現(xiàn)通過介導激活PI3K/Akt通路可降低PCOS大鼠模型中IR的發(fā)生。但Tian等[13]報道，PCOS患者子宮內膜磷酸化Akt(phospho-Akt，p-Akt)的表達顯著高于對照組，且在PCOS組中合并子宮內膜異常增生/癌組患者子宮內膜p-Akt的表達同樣高于子宮內膜正常的患者。這些結果提示PCOS患者子宮內膜Akt存在雙向變化，局部IR可能以PI3K/Akt通路表達受損為主。后續(xù)需要更加深入的研究，確定Akt對子宮內膜調節(jié)作用的詳細機制，并建立以Akt為靶點的新型診療方案。

子宮內膜細胞攝取葡萄糖的效率是由以GLUT4和GLUT1為代表的一系列GLUTs決定的。GLUT4是胰島素通路的最終靶蛋白，主要負責葡萄糖的跨膜運輸，并調節(jié)組織和細胞中葡萄糖的利用。Mozzanega等[14]證實了GLUT4在子宮內膜組織中表達。此后多項研究表明，PCOS患者子宮內膜中GLUT4的表達低于對照組[15-16]。由此可見，PCOS患者子宮內膜葡萄糖攝取能力下降可能與GLUT4表達下降有關。GLUT1是人子宮內膜基質細胞(HESCs)中含量最豐富的葡萄糖轉運體[17]。雖然GLUT1對葡萄糖的攝取功能并不依賴于胰島素刺激，但近期一項研究發(fā)現(xiàn)，在PI3K/Akt信號通路被抑制時HESCs中GlUT1含量降低[18]，這說明部分GLUT1的表達可能是通過激活PI3K/Akt介導的。沒有轉運葡萄糖時，GLUT1以細胞內空泡的形式存在，當其易位至細胞表面時方可發(fā)揮其生理學作用。Zhao等[19]發(fā)現(xiàn)，對照組和PCOS組患者GLUT1蛋白表達位置不盡相同，對照組中GLUT1蛋白主要表達在子宮內膜腺上皮細胞膜，而PCOS組該蛋白在子宮內膜腺上皮細胞核內呈現(xiàn)高表達。由此可見，PCOS患者子宮內膜中GLUT1免疫定位改變可能是導致其發(fā)生局部IR的重要原因。

二、PCOS患者子宮內膜局部IR的影響因素

Qi等[20]研究表明，PCOS組患者子宮內膜葡萄糖攝取能力顯著下降。李春霞等[21]研究發(fā)現(xiàn)，體質量指數(shù)(BMI)≥25 kg/m2及胰島素穩(wěn)態(tài)模型指數(shù)(HOMA-IR)≥2.69的PCOS患者子宮內膜葡萄糖攝取能力顯著低于非超重及非IR組。這些證據(jù)表明，PCOS患者子宮內膜存在程度不等的局部IR，全身IR及肥胖/超重可能是加重局部IR程度的重要原因。

1.全身IR及高胰島素血癥(hyperinsulinemia，HI)：全身IR及HI可直接導致子宮內膜胰島素信號通路關鍵分子生物效應減弱。齊家[22]研究發(fā)現(xiàn)，PCOS合并IR(PCOS-IR)患者子宮內膜組織中IRS-1的Ser318、Ser612位點磷酸化水平顯著增加，而Akt的Ser473位點磷酸化水平顯著降低。Jakson等[23]發(fā)現(xiàn)，高劑量的胰島素可以下調HESCs中GLUT1 mRNA及蛋白水平并減少蛻膜化HESCs的葡萄糖攝取。此外，全身IR及HI還可通過刺激卵巢膜細胞中雄激素合成、減少肝臟性激素結合球蛋白生成等，導致高雄激素血癥(hyperandrogenism，HA)的發(fā)生，從而間接影響子宮內膜葡萄糖的攝取及利用。Rosas等[24]發(fā)現(xiàn)，暴露于高雄激素狀態(tài)下的子宮內膜組織葡萄糖攝取量僅為對照組的1/2。

2.肥胖：肥胖可影響胰島素代謝途徑的不同靶點，擾亂子宮內膜的正常代謝。Mozzanega等[14]研究證明，相較于非肥胖型PCOS患者，肥胖型PCOS患者子宮內膜細胞中的GLUT4含量顯著降低。Zhao等[19]發(fā)現(xiàn)，與體重正常組相比，肥胖組PCOS患者子宮內膜 GLUT1蛋白及GLUT1 mRNA表達水平呈下降趨勢。由脂肪組織分泌的肥胖標志物脂聯(lián)素是胰島素敏感性的關鍵調節(jié)因子，它被證實在多個組織中可上調GLUT4的表達[25]。Gacía等[26]發(fā)現(xiàn)，肥胖型PCOS女性子宮內膜組織中脂聯(lián)素處于低水平。以上研究結果均提示，肥胖可能通過改變子宮內膜GLUT1和GLUT4表達水平進而影響子宮內膜對葡萄糖的攝取，從而加重子宮內膜局部IR的程度。

3.慢性低度炎癥狀態(tài)：慢性低度炎癥狀態(tài)也是子宮內膜局部IR的影響因素之一。PCOS患者機體存在慢性低度炎癥，這種內環(huán)境的特征之一是血清及組織中促炎癥因子水平的升高[27]。Oróstica等[28]發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)可促進人子宮內膜胰島素信號通路中核糖體蛋白S6激酶和c-Jun氨基末端激酶的激活，從而導致IRS的生物學效應下降，而白細胞介素-6(IL-6)則降低胰島素通路激活標記p-IRS1-Tyr612及p-Akt-Ser473的水平。由此可見，促炎癥因子的高表達阻礙IRS酪氨酸殘基及Akt的磷酸化并導致局部IR。

三、PCOS患者子宮內膜局部IR與子宮內膜容受性

子宮內膜容受性是胚胎著床復雜過程的必要條件，它為胚泡提供定位、黏附、侵入子宮內膜的機會，直至胚胎形成新的個體，并完成物種的延續(xù)。簡而言之，良好的子宮內膜容受性是正常妊娠的基礎。Chang等[29]發(fā)現(xiàn)，即使在控制了年齡、BMI及胚胎質量的情況下，PCOS-IR患者較非IR患者相比，胚胎植入率、臨床妊娠率也均有所下降。這說明PCOS患者子宮內膜局部IR可能是導致容受性下降的重要因素。

1.局部IR影響子宮內膜容受性相關分子表達：子宮內膜并非在整個月經(jīng)周期維持接受態(tài)，它僅在分泌中期表現(xiàn)出最大容受特性，這一時期被稱為“窗口期”。在“窗口期”，由基質細胞增殖分化的蛻膜細胞調控滋養(yǎng)外胚層侵襲程度、抵抗炎癥、抑制母體局部免疫反應，以保障囊胚植入這一生命活動能夠順利進行。同源框基因A10(homeobox A10，HOXA10)和HOXA11的表達于黃體期開始升高，并在“窗口期”達到峰值[30]。Kara等[31]發(fā)現(xiàn)PCOS患者子宮內膜的HOXA10及HOXA11表達顯著降低。叉頭框轉錄因子(forkhead box O1，F(xiàn)oxO1)蛋白是評估子宮內膜容受性的重要生物標志物，Sumarac-Dumanovic等[32]發(fā)現(xiàn)PCOS患者子宮內膜中的FoxO1 mRNA水平降低。另外，F(xiàn)oxO1參與調節(jié)細胞內葡萄糖穩(wěn)態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)GLUT4基因表達下調的同時伴有FoxO1功能的下降，兩者聯(lián)系緊密[33]。由上述研究得知，PCOS患者子宮內膜容受性相關分子表達受損，局部IR可能是導致這種現(xiàn)象發(fā)生的因素之一，但仍需更多證據(jù)明確局部IR對容受性相關分子表達的影響機制。

2.局部IR破壞蛻膜化能量穩(wěn)態(tài)：蛻膜化過程能量代謝活躍，葡萄糖是子宮內膜細胞的主要能量底物[23]。IRS/PI3K/Akt/GLUTs通路是子宮內膜攝取葡萄糖的主要途徑之一，通路中任何分子的表達異常都有可能影響葡萄糖的攝取。Neff等[18]在體外HESCs蛻膜化模型中敲除IRS-2基因，發(fā)現(xiàn)IRS-2的缺失不僅導致GLUTs蛋白及mRNA表達的減少，還減弱了HESCs蛻膜化標志物的表達以及形態(tài)學變化。Cho等[34]發(fā)現(xiàn)通過外源性抑制劑降低Akt活性后，HESCs中基質金屬蛋白-2的表達隨之下降。GLUT1的表達峰值與“窗口期”的開啟時間具有一致性[35]，說明其可能參與建立HESCs蛻膜過程的能量穩(wěn)態(tài)。生理狀態(tài)下上述分子協(xié)同作用于子宮內膜可確保物質基礎充足。PCOS患者子宮內膜胰島素信號轉導通路關鍵分子蛋白豐度降低、mRNA表達及磷酸化水平異常和免疫定位改變導致局部IR，必然會破壞HESCs蛻膜過程的能量穩(wěn)態(tài)降低子宮內膜葡萄糖利用率，并直接導致子宮內膜容受性的降低。

四、PCOS患者子宮內膜局部IR的改善措施

1.生活方式干預：以“運動+飲食+認知行為”療法為主要內容的生活方式干預可以減少內臟脂肪，拮抗全身IR狀態(tài)并降低PCOS患者血清促炎細胞因子水平，從而達到減輕子宮內膜局部IR的目的。Ujvari等[36]研究發(fā)現(xiàn)，針對超重/肥胖型PCOS婦女進行為期3個月的生活方式干預后受試者BMI下降，子宮內膜組織IRS1、GLUT1 mRNA表達上調。最近發(fā)表的一項系統(tǒng)評價和薈萃分析認為，與單獨使用二甲雙胍相比，生活方式干預聯(lián)合二甲雙胍治療可以更好地改善PCOS-IR[37]。Esfahanian等[38]發(fā)現(xiàn)，超重/肥胖型PCOS婦女在堅持12周的低熱量飲食后，血清超敏C反應蛋白水平顯著下降。

2.胰島素增敏劑治療：補充胰島素增敏劑是提高PCOS女性妊娠率的有效手段[2]，原因之一可能是二甲雙胍等藥物能改善子宮內膜功能障礙，提高子宮內膜局部胰島素敏感性。Cabrera-Cruz等[39]發(fā)現(xiàn)，肌醇能將PCOS患者的子宮內膜細胞中GLUT4的表達恢復至基礎水平。Zhang等[40]發(fā)現(xiàn)經(jīng)二甲雙胍治療后的PCOS模型大鼠子宮Ⅰ型PI3K的p110亞基蛋白及GLUT1 mRNA水平提高，而Akt中Thr308磷酸化程度降低。二甲雙胍在通過上調胰島素信號通路關鍵分子以修復子宮內膜功能障礙的同時，還可能通過降低PI3K-Akt-核因子κB通路活性抑制炎癥反應的發(fā)生。

綜上，生活方式干預和胰島素增敏劑治療既能在分子水平調節(jié)PCOS患者胰島素信號通路重要靶點的表達直接改善局部IR，還能通過拮抗全身IR、減輕體重及抑制炎癥狀態(tài)等方式間接達到緩解局部IR的目的。

五、中醫(yī)藥對PCOS患者子宮內膜局部IR的認知和治療實踐

祖國醫(yī)學重視整體觀念強調辨證論治，在治療PCOS表現(xiàn)出的諸多臨床癥狀中具有優(yōu)勢。PCOS在傳統(tǒng)醫(yī)學文獻中無專門記載，根據(jù)臨床特征可將其歸屬為“不孕”、“肥胖”、“月經(jīng)不調”等病癥范疇。醫(yī)學典籍對本綜合征的相似病癥多有論述，歷代醫(yī)家對病機的體悟更是見解紛呈。脾腎陽虛是PCOS的重要病機，痰濕既是其病理產物也是關鍵的致病因素。《景岳全書·痰飲》言：“故痰之化，無不在脾，而痰之本，無不在腎”。《馮氏錦囊秘錄·痰飲大小總論》也指出：“雖然人但知痰之標在脾，而不知痰之本更在于腎”。中醫(yī)藏象理論認為腎主水，除固攝及宣通水液外腎臟還通過蒸騰作用協(xié)助脾臟行運化之職。命門火衰，無力蒸化或脾陽不足，腎水反侮脾土都可導致水濕堆砌釀濕成痰。《丹溪心法·子嗣》中有謂：“肥盛婦人，稟受甚厚，恣于飲食，經(jīng)水不調，不能成胎，謂之軀脂滿溢，閉塞子宮，宜行濕燥痰”。《丹溪治法心要·子嗣》又云：“肥者不孕，因軀脂閉塞子宮而致，經(jīng)事不行，用導痰之類”。后世醫(yī)家吳謙所著《醫(yī)宗金鑒·婦科心法要訣》同樣記載：“不子之故傷任沖，痰飲脂膜病子宮”。上述醫(yī)家觀點中蘊含的“脂溢胞宮”思想正是PCOS患者子宮內膜容受性不良的具象化表達。婦人由于先天稟賦或后天肆食肥甘臟腑失其運化之功，水濕內停，聚液成痰，沖任失暢致經(jīng)水不調；日久痰脂濕濁下注，閉塞胞宮，故不能攝精成孕；脂膜壅塞痰濁積聚，影響孕后胞宮胞絡氣血流暢，血海(子宮內膜)不得濡養(yǎng)灌溉不周，胎元不固而致流產。故溫煦腎陽水濕得以氣化，健運脾土則痰無處可生，這也是補腎健脾化痰方藥治療PCOS獲效頗佳之關鍵所在。

常惠等[41]在前期研究中發(fā)現(xiàn)，以胰島素信號分子傳導通路障礙為病理基礎的PCOS患者，臨床常辨為脾腎兩虛兼痰濕證型。另有研究證實多種復方藥劑或單味中藥提取物通過改善IRS/PI3K/Akt/GLUTs通路重要分子的表達，糾正以IR為中心的代謝異常。連方等[42]應用二至天癸合啟宮丸方治療腎虛痰濕型PCOS患者發(fā)現(xiàn)，中藥能夠改善PCOS-IR狀態(tài)并上調卵巢顆粒細胞p-Akt的表達。李慕白等[43]研究發(fā)現(xiàn)小檗堿可通過增加PCOS患者子宮內膜中GLUT4的表達并改善局部IR。Wei等[44]研究顯示丹參酮Ⅰ通過IRS-1途徑減輕2型糖尿病大鼠的全身IR。因此，中醫(yī)藥劑調節(jié)胰島素信號通路主要靶點的表達，可能是改善組織胰島素敏感性的機制之一。

六、結語

綜上所述，IRS、Akt、GLUTs等靶點表達異常可能是PCOS患者子宮內膜局部IR的機制之一。全身IR及高胰島素血癥、肥胖及低度炎癥狀態(tài)均可加重靶組織IR程度，破壞子宮內膜能量穩(wěn)態(tài)，影響子宮內膜容受性標志物的表達。臨床上，進行生活方式指導及應用胰島素增敏劑可以有效改善局部IR狀態(tài)。此外，中醫(yī)藥辨證論治PCOS同樣效果顯著，一些復方中藥劑或單味中藥提取物已被證實有改善組織胰島素敏感性的作用。但由于PCOS臨床表現(xiàn)高異質性、病情復雜性，目前的研究仍處于初始階段，仍需要更多科研人員對PCOS患者子宮內膜局部IR的發(fā)生機制、改善措施等方面進行更深層次的探索，從而更好地指導臨床。