性激素結合球蛋白在輔助生殖領域的研究進展

廖暉淇，刁紅錄，2a，2b，2c，徐鴻毅，2b，張昌軍，2b，2c

(1.湖北醫藥學院附屬人民醫院生殖醫學中心 湖北省生殖醫學臨床醫學研究中心，湖北 十堰 442000； 2.湖北醫藥學院a.生物醫藥研究院，b.生物醫學工程學院，c.胚胎干細胞湖北省重點實驗室，湖北 十堰 442000)

在輔助生殖技術中，性激素水平對配子的發生成熟、胚胎發育以及子宮內膜容受性等過程均具有重要作用[1]。性激素結合球蛋白(sex hormone-binding globulin，SHBG)是一種主要由肝臟產生的氨基酸糖蛋白，可與血清循環中的性激素(包括睪酮和雌激素)特異性結合，參與調控血清中的性激素生物學利用度，進而調節體內激素水平[2]。SHBG水平主要受雌激素、雄激素、肥胖以及基因多態性等因素調節[3]。有研究表明，SHBG在妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)[4]、多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome，PCOS)[5]、子宮內膜樣腺癌[6]等的發生發展中均發揮重要作用。有研究發現，編碼SHBG蛋白的信使RNA在卵巢、黃體以及卵泡液樣本的顆粒細胞中均有表達[7]，提示SHBG在卵巢功能調控中也具有重要作用[8]。此外，SHBG還可通過調控其與睪酮及雌激素的結合力參與男性生殖系統相關性疾病(前列腺癌[9]、勃起功能障礙[10]等)的發生發展。但目前關于SHBG在超促排卵過程、卵母細胞生長發育、精子的發生發育、子宮內膜接受態等輔助生殖領域的研究仍處于初級階段，其相關機制尚未明確。現就SHBG在輔助生殖領域的研究進展予以綜述。

1 SHBG概述

SHBG基因位于第17號染色體短臂的p12～p13帶，由8個外顯子和7個內含子組成，基因長度約4 kb[11]。SHBG是一個由兩個相同單體組成的同源二聚體，每個SHBG分子只有1個性激素結合位點，位于兩個單體之間，形成一個三明治狀的結構，且只能結合1種性激素[12]。晶體結構分析表明，這種結構可通過其N端與性激素可逆的結合[11]。另有研究表明，SHBG的類固醇激素結合位點僅限于由外顯子2～5編碼的N端LG結構域[13]。由于SHBG異構體結合特征存在差異，不同類別激素與SHBG結合的親和力不同，其可通過運輸和調節雄激素和雌激素進入性腺的有效濃度參與生殖系統的正常功能[14]。1989年，Campo等[15]首次在接受試管嬰兒助孕治療女性的卵泡液中檢測到SHBG，自此SHBG在輔助生殖領域中的研究越來越受到關注。

2 SHBG與輔助生殖相關技術

2.1SHBG與超促排卵反應性 控制性超促排卵是輔助生殖技術中至關重要的一步，但約20%的女性對促性腺激素反應不足[16]。根據2011年制定的“博洛尼亞標準”[17]，這些對促性腺激素反應不足的患者被診斷為卵巢低反應(poor ovarian response，POR)，但即使被診斷為POR，不同患者的臨床用藥和促排結局差異仍較大。為了便于臨床管理，2014年波塞冬分類標準根據患者年齡和卵巢反應生物標志物將POR人群更詳細地分為4類：①年齡<35歲，卵巢儲備良好[竇卵泡數(antral follicle count，AFC)≥5個；抗米勒管激素(anti-Müllerian hormone，AMH)≥1.2 μg/L]，非預期的POR或卵巢次優反應；②年齡≥35歲，卵巢儲備良好(AFC≥5個；AMH≥1.2 μg/L)，非預期的POR或卵巢次優反應；③年齡<35歲，刺激前卵巢儲備功能低下(AFC<5個；AMH<1.2 μg/L)；④年齡≥35歲，刺激前卵巢儲備功能低下(AFC<5個；AMH<1.2 μg/L)[18]。

根據波塞冬分類標準分組，年齡≥35歲，刺激前卵巢儲備功能低下(AFC<5個；AMH<1.2 μg/L)患者的血清SHBG水平顯著低于卵巢正常反應者[(82.73±10.25) nmol/L比(161.17±16.59) nmol/L][19]，這可能與伴有POR的高齡生育期女性循環中的雄激素水平降低有關。有研究證實，與伴有POR的正常育齡期女性相比，POR生育期女性雄激素水平隨著年齡增長呈顯著降低趨勢，進而導致血清SHBG水平反應性降低，雄激素促卵泡生成作用減弱，同時機體對促性腺激素的作用降低，導致臨床促排卵困難、獲卵率低等[18]。與年齡≥35歲、刺激前卵巢儲備功能低下(AFC<5個；AMH<1.2 μg/L)的患者相比，年齡<35歲、卵巢儲備良好的患者血清SHBG水平顯著升高；年齡<35歲、卵巢儲備良好的患者被定義為卵巢功能正常，但促排卵過程中患者對控制性超促排卵呈低反應狀態，推測SHBG可能通過參與卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone，FSH)受體的表達、改變FSH信號通路的轉化和激活狀態，影響卵泡的發育和募集，導致出現臨床促排反應不良、卵母細胞回收率低等POR狀態[20]。在臨床工作中，增加FSH的使用劑量可使卵巢儲備功能趨于正常。因此，根據波塞冬分類標準監測POR患者血清SHBG水平、及時調整促排卵方案、適當增加FSH啟動劑量均有助于獲得更多卵泡，實現更好的促排卵結局。

2.2SHBG與卵泡發育 在體外受精中，卵泡液的組成成分是決定卵泡細胞生命活動和新陳代謝的可靠指標，對卵泡的成熟及胚胎發育均具有重要作用[21]。性激素可通過調控顆粒細胞增殖、分化以及卵子成熟決定卵泡對促性腺激素的反應，并參與卵泡的個體命運分化[22]。有研究發現，SHBG信使RNA在控制性超促排卵患者卵巢、黃體和顆粒細胞中均有表達，且顆粒細胞產生的SHBG在卵泡的不同發育階段中也均有表達[23-24]。

在卵泡生成階段，SHBG可通過與睪酮高親和力結合導致雄激素水平及其活性均降低，從而影響卵泡的生長。已有研究證實，卵泡液中高雄激素狀態與卵子質量差及受精后胚胎的低卵裂率均密切相關[25]，且外源性雄激素可導致卵泡閉鎖、卵子退化以及胚胎發育潛能降低[26]。但有研究表明，雄激素，特別是睪酮和雄烯二酮可增強卵泡的募集、促生長和發育，且主要通過促進卵泡膜細胞和黃體細胞的增殖、抑制其凋亡而發揮作用[27]。因此，適量的雄激素水平對于維持卵子的數量和質量均有益。而SHBG可通過調控睪酮水平影響卵子的質量改善妊娠結局。有研究表明，在促排卵過程中，SHBG基因多態性可影響卵泡的大小，即與具有長等位基因型的女性相比，具有短等位基因型的女性小卵泡數量顯著增加，因此SHBG可能通過調節卵泡的大小影響膽固醇水平[28]。

卵泡的新陳代謝必須產生足夠的能量才能滿足受精和胚胎發育的需求。研究表明，在體外胚胎培養中，生理代謝活動的破壞可導致卵子成熟卵率降低，如脂肪酸代謝障礙可影響卵子的質量[29]。作為一個重要的轉錄因子，肝細胞核因子-4A可參與SHBG合成過程，并通過與SHBG啟動子結合調節肝臟SHBG水平[30]，進而參與卵巢局部的脂質代謝和生理代謝。

2.3SHBG與精子發育 血清中雄激素與雌激素水平的動態平衡在維持男性正常生理功能中發揮重要作用，并參與睪丸內精子的發生和成熟，嚴重的精子減少癥或無精子癥患者睪丸內睪酮水平降低。而雌激素對于男性生殖系統具有雙向作用：一方面適宜水平的雌激素可促進精子細胞的增殖和分化；另一方面雌激素水平過高可導致垂體促性腺激素分泌障礙，進而引起睪丸間質細胞功能降低、睪丸發育異常和生精功能障礙，最終導致男性不育[31]。因此，血清睪酮和雌激素比例失調與男性不育癥密切相關，而SHBG可通過調節雄激素和雌激素水平的動態變化發揮生理作用。

有研究通過RNA干擾技術構建高效率的SHBG干擾質粒，干擾模型小鼠SHBG信使RNA的表達，從而使小鼠睪丸中的SHBG表達水平顯著降低；體外實驗發現，經睪丸注射SHBG干擾質粒的雄鼠自然交配后胎仔數減少；體內實驗顯示，經睪丸注射SHBG干擾質粒的雄性小鼠精子密度和體外受精率均顯著降低，表明SHBG可能與雄性小鼠的生精功能及精子體外受精能力密切相關，其作用機制可能是通過參與初級精母細胞第一次成熟分裂而調節生精功能[32]。Selva和Hammond[31]研究表明，人生精細胞表達的SHBG多集聚于精子頂體膜和細胞膜之間，在精子獲能時被釋放，與精子成熟有關[33]。精漿中的SHBG可通過調節精子的運動能力影響男性生育力，與生育力正常男性相比，不育患者血清SHBG水平顯著降低[34]。此外，個體間血清SHBG水平存在顯著差異，遺傳對SHBG水平也有重要影響。基因多態性可改變蛋白質的產生和代謝，導致SHBG水平個體差異較大。(TAAAA)重復序列可顯著降低循環中的SHBG水平，導致精子總量減少，增加男性不育風險，且風險值隨著(TAAAA)(n)中n值的增加而增加[35]。男性不育癥患者的SHBG基因啟動子更易攜帶長(TAAAA)(n)重復和Asp等位基因，SHBG Asp237Asn單核苷酸多態性位點和(TAAAA)(n)多態性可影響SHBG水平，并通過調控血清睪酮和雌激素的水平顯著增加男性不育風險[36]。

2.4SHBG與子宮內膜容受性 在胚胎著床期，子宮內膜容受性的轉變受卵巢類固醇激素、雌激素、孕激素以及其他生物標志物的調節。子宮內膜從增殖期到分泌期，雌激素作為一種促有絲分裂激素可促進子宮內膜腺體和基質的生長，且隨著雌激素水平的升高，雌孕激素受體的表達顯著增加，這一過程對于子宮內膜的成熟至關重要。SHBG是人血漿和子宮內膜中重要的性激素調節蛋白，可在月經周期中動態平衡睪酮、雌激素與孕激素的相對水平[37]。與未妊娠者相比，妊娠者胚胎移植日卵泡液中的SHBG水平、雌激素/睪酮比值均顯著升高，這可能與SHBG參與循環中雌激素與孕酮的動態平衡，進而引起子宮內膜容受性轉換相關[38]。

在自然正常月經周期中，血清SHBG保持相對恒定水平。在控制性超促排卵周期中，血清SHBG水平波動幅度與雌激素水平類似，即卵泡期血清SHBG水平隨著卵泡成熟逐漸升高，這可能與超生理的雌激素刺激下肝臟分泌的SHBG增加有關[39]。隨著卵泡的排出，SHBG水平在黃體早期繼續升高，至黃體晚期略有降低，黃體期血清SHBG水平增加可能是黃體期雌激素與孕激素協同作用的結果。總之，SHBG是血清和子宮內膜中主要調節游離性激素的蛋白，子宮內膜的增殖、分化受雌激素和孕激素水平的調節，而SHBG可通過調節循環中雌激素、孕激素的親和力影響性激素的有效生物濃度，進而影響子宮內膜容受性的轉化。SHBG水平或功能異常均可破壞雌激素與雄激素平衡，從而干擾黃體期子宮內膜的容受能力，影響胚胎向子宮內膜的植入過程。

2.5SHBG與助孕后相關代謝障礙 PCOS是一組以排卵障礙、高雄激素血癥和(或)雄激素過多以及卵巢多囊樣變為主要特征的生育期女性最常見的生殖障礙性疾病[40]。雖然近年輔助生殖技術使PCOS患者受孕成為可能，但PCOS患者發生GDM的風險較高。Li等[41]研究表明，約30%的PCOS促排卵患者可發展為GDM。與高SHBG水平的PCOS患者相比，低SHBG水平的PCOS患者更易發展為GDM[2]，這可能與低SHBG水平患者體內高雄激素水平有關，而高雄激素水平在GDM發展中具有重要作用。正常生理狀態下，雌激素可刺激SHBG合成，而睪酮和胰島素則可抑制其合成[42]。妊娠期高水平雌激素可使SHBG水平從孕5周的71(39～131) nmol/L迅速升高至孕24周的392(214～717) nmol/L并維持穩定，使SHBG在高胰島素血癥和胰島素抵抗中發揮重要作用，妊娠后期SHBG水平逐漸升高[37]。與健康孕婦相比，GDM孕婦血清SHBG水平顯著降低，導致血清中未結合睪酮水平升高，進而引發高雄激素血癥[43]。因此，孕期SHBG水平可作為篩選GDM的標志物。

研究發現，體內高胰島素水平可導致雄激素分泌增加、肝臟SHBG合成減少，其分子機制主要在于磷脂酰肌醇-3-激酶功能障礙導致下游因子(如胰島素受體底物)表達顯著下調，而磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路不僅受孕激素調控，還在女性生育和維持體內代謝穩定中發揮重要作用，SHBG可通過調控磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路參與胰島素抵抗[44]。因此，SHBG可直接或間接參與PCOS患者GDM的發生發展[45]。

3 小 結

隨著人類輔助生殖技術的發展，越來越多的血清生化指標被用于檢測促排卵水平及妊娠結局，包括傳統的AMH、雌激素、雄激素水平等。然而，由于激素水平變化的特殊性，目前尚無任何一項檢測指標可準確運用于輔助生殖技術。SHBG主要由肝臟產生，可通過與類固醇激素相互作用調節其與激素的親和力，進而調控循環中有效的生物濃度。而肝臟SHBG的產生又受多種激素影響，包括胰島素、睪酮以及雌激素等。SHBG可通過調節激素水平或分子信號通路參與促排卵反應、配子的發育成熟、子宮內膜容受性等輔助生殖過程，實現了SHBG研究成果在輔助生殖臨床的應用，對臨床不孕(育)癥的診療具有重要指導意義。