固醇調節元件結合蛋白1與多囊卵巢綜合征關系的研究進展

羅越 彭艷 楊新鳴 姚美玉

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是婦科常見的生殖內分泌紊亂性疾病，在女性中患病率達5%～10%[1]，現PCOS診療指南仍延續使用2003年的鹿特丹標準，即排卵障礙或月經不規律、高雄激素血癥(hyperandrogenemia，HA)、以及卵巢多囊樣改變等臨床表現。PCOS患者常伴有糖脂代謝紊亂和胰島素抵抗(insulin resistance，IR)，雖然沒有列入診療標準但其與HA相互影響，進而危害女性健康。

固醇調節元件結合蛋白(sterol regulatory element binding proteins，SREBPs)是膜結合轉錄因子，主要調節低密度脂蛋白(low density lipoprotein cholesterol，LDL)轉錄及膽固醇和脂肪酸合成。SREBPs中的調節元件結合蛋白1(sterol regulatory element binding protein1，SREBP1)在多項研究中發現與肥胖、IR、代謝綜合征、2型糖尿病、心血管疾病、子宮內膜癌等疾病聯系緊密[2-3]。同樣SREBP1也被證實與PCOS有千絲萬縷的關系。

一、SREBPs

SREBPs共有三種不同的蛋白，即SREBP-1a，SREBP-1c和SREBP-2，它們的活性皆受細胞固醇含量的影響。細胞充滿固醇時，SREBP與內質網(endoplasmic reticulum，ER)的膜結合是無活性的。當細胞耗盡固醇時，成熟前體活化蛋白(sterol regulatory element binding proteins cleavage-activating protein，SCAP)將SREBP從ER轉運至高爾基復合體。從膜上釋放SREBP，進而由位于高爾基體的蛋白酶Site-1蛋白酶(site-1 protease，S1P)啟動，其在雙膜跨越序列之間的腔環中切割SREBP。一旦分離出兩個半的SREBP，第二個高爾基體蛋白酶Site-2蛋白酶(site-2 protease，S2P)在位于跨膜區域內的位點，切割SREBP的NH 2-末端bHLH-Zip結構域。在第二次切割后，NH2-末端bHLH-Zip結構域離開膜，隨后蛋白質進入細胞核，激活控制脂質合成和攝取的靶基因。當細胞的膽固醇含量升高時，SCAP/SREBP復合物不再參與ER轉運囊泡，使SREBP不再進入高爾基體中的S1P和S2P，并且bHLH-Zip結構域不能再從ER膜釋放[4]。

SREBP1是位于人類染色體17p11.2上的單個基因是基本螺旋-環-螺旋亮氨酸拉鏈家族轉錄因子之一。SREBP1被合成為與ER結合的無活性前體，響應胰島素信號并以細胞質被膜復合體II依賴性方式從ER轉運至高爾基體，在高爾基體中被蛋白酶處理，然后穿梭至細胞核以誘導脂肪基因表達[5]。

二、 SREBP1在PCOS中的關聯

韓國收集286例PCOS患者和149例健康女性對SREBP1基因與PCOS的54(G / C)多態性進行比較[6]，證明SREBP1基因中的SNP 54G/C多態性與PCOS之間有很強的關聯，SREBP1基因可能在PCOS的遺傳易感性中起作用。中國鈕紅麗等[7]檢測SREBP1 在PCOS 和Ⅰ型子宮內膜癌患者中的表達情況，探究其與脂代謝之間的關系的臨床觀察中，通過檢測對比PCOS患者與正常女性血清 SREBP1 含量，得出PCOS患者中SREBP1高于健康女性，并與 PCOS 患者及Ⅰ型子宮內膜癌患者的腰臀比、體重指數(body mass index ，BMI)、甘油三酯(triglycerides，TG)、IR指數(homeostasis model of assessment for insulin resistance index，HOMA-IR)水平呈正相關，證實SREBP1是影響PCOS和Ⅰ型子宮內膜癌的發病風險之一。這為多囊卵巢的發病機制研究提供了新的思路。

1.PCOS糖脂代謝紊亂：PCOS患者糖代謝紊亂主要表現在IR及高胰島素血癥甚至進一步發展為二型糖尿病，瘦型及胖型PCOS患者都要比健康女性有更高的IR患病風險[8]，且胖型PCOS患者比瘦型PCOS患者代謝紊亂更明顯，不僅包括更高水平的空腹血糖、空腹血清胰島素、HOMA-IR而且TG和LDL更高，以及高密度脂蛋白水平更低。但無論是瘦型或肥胖型PCOS婦女與健康女性相比皆存在磷脂酰膽堿、游離脂肪酸和多不飽和脂肪酸的異常[9]。

PCOS婦女尤其是那些BMI較高的婦女，心血管風險增加并且代謝異常更為普遍。與非肥胖的PCOS女性相比，體重較大或肥胖的PCOS婦女具有更高的血清游離睪丸激素，游離雄激素指數和雌酮。BMI≥27 kg /m2的PCOS婦女的胰島素水平和HOMA-IR較高，空腹血糖水平也有升高的趨勢[10]。

2. SREBP1調節糖脂代謝：脂肪生成是胰島素和葡萄糖依賴的過程，受SREBP1的控制。脂肪合成基因如脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，FAS)和乙酰輔酶A羧化酶需要SREBP1的活化形式SREBP-1c和碳水化合物反應元件結合蛋白(carbohydrate response element binding protein，ChREBP)共同作用才能被完全激活。SREBP-1c作為糖酵解途徑的第一個酶-葡萄糖激酶的靶基因，由胰島素通過ER中的蛋白水解機制誘導SREBP-1c成熟，繼而激活糖酵解基因表達，從而允許葡萄糖代謝，并結合ChREBP繼而激活脂肪形成基因，參與機體脂代謝[11]。

研究證明，SREBP1基因在蛋白質水平上編碼甘氨酸(G952G)SNP顯著影響人體膽固醇合成。SREBP1基因C-G多態性的G等位基因(G952G；兩個等位基因)比C等位基因攜帶者與肥胖、2型糖尿病關系更為密切。另一方面，C等位基因也被認為與脂肪血癥有關，SREBP1基因G952G變異體的CC純合子比GG或GC攜帶者具有更高的膽固醇合成率[12]。SREBP1基因對固醇的影響對人類的膽固醇合成和糖代謝有密切關系。

3.PCOS與HA：PCOS的主要病理變化包括肝臟和卵巢失調，其導致雄激素、胰島素、雌酮、促黃體生成激素(luteinizing hormone，LH)和脂質過多。HA是PCOS整個過程中的主要原因和疾病表現。HA可能抑制卵泡發育和成熟，從而導致卵泡閉鎖以致持續無排卵，此外，過多的睪丸激素的積累可在脂肪組織中轉化為雌酮，從而導致雌酮與雌二醇的比例增加，這不僅影響卵泡發育，而且上調LH與促卵泡激素(follicle stimulating hormone，FSH)的比例，從而引起排卵功能障礙。HA不是在PCOS進程中起重要作用的孤立因素。 LH與FSH的不平衡比，雌酮增加，脂質蓄積，高胰島素血癥和IR可以通過一系列蛋白質相互作用與HA形成網絡影響PCOS的發生與發展[13]。

患有高雄激素性PCOS的女性，胰島素敏感指數(insulin sensitive index，ISI)明顯降低，血清雄激素，特別是血清雄烯二酮與ISI呈負相關[14]。此外，HA可以增加低胰島素敏感性的IIb型骨骼肌纖維的數量，降低葡萄糖轉運蛋白4的敏感性和表達水平，抑制胰島素被肝臟降解。過量的游離脂肪酸可以抑制胰島素刺激的HA骨骼肌中葡萄糖的轉運。HA的這些重要的病理生理功能可能與高胰島素血癥和IR有關。

4.雄激素影響SREBP：研究表明，對人前列腺腺癌細胞進行雄激素處理可誘導關于SREBPs蛋白水解的多種基因的協同上調。SREBP裂解激活蛋白(SREBP cleavage activator protein，SCAP)是介導SREBPs前體從ER向高爾基體轉運的蛋白，雄激素顯著增加了SCAP的mRNA和蛋白水平的表達。SCAP的過表達增加了SREBP轉錄并導致成熟SREBP的核清除積累和SCAP誘導的生脂基因轉錄激活。固醇調節的SCAP轉運是介導哺乳動物細胞中膽固醇反饋過程的中心事件，這一事實突出了這一過程的重要性。

SREBPs mRNA翻譯后，SREBP-2和SREBP -1a前體通過與SCAP和ER胰島素誘導基因(insulin-inducible gene，insig)家族蛋白的緊密結合而保留在ER膜中而雄激素增加了insig-1 mRNA的表達，而顯著降低insig-2 mRNA的水平，雄激素可能通過誘導保留蛋白復合物關鍵成分表達模式的變化來進一步調節SREBP信號。除SCAP和insig-1外，雄激素處理人前列腺腺癌細胞后，SREBP-1c和SREBP-2的mRNA水平也有所提高。

雄激素刺激SREBP前體蛋白的成熟能夠間接驅動構成完整脂質合成途徑的基因的轉錄，從而對細胞脂質體內穩態產生深遠影響，并初步擴增雄激素的原始信號。雄激素的此類影響不僅僅局限于前列腺組織，在嚙齒動物和人類的其他器官和組織中也有類似的作用[15]。

5.PCOS伴IR：現在公認測量胰島素敏感指標-Matsuda指數對IR的檢出率最高，用此指標檢出IR在多囊患者中的發病率高達75.8%[16]。IR導致胰島素代償性增多可進一步發展為高胰島素血癥(hyperinsulinemia，HIN)。HIN、HOMA-IR和空腹血糖受損(impaired fasting blood sugar，IFG)可能有助于HA的發展，進一步影響PCOS，而且HIN和IR與生殖和代謝紊亂關系密切，可以對PCOS患者的生育結果進行預測[17]。現在，越來越多的報道表明，PCOS患者血脂異常者其發生率更高于健康女性。

三、SREBP1直接和間接作用對IR的影響

SREBP1的活性形式SREBP-1c促進脂肪酸合成和脂質沉積。由于脂質通過涉及底物競爭，對胰島素信號的拮抗作用或脂毒性的機制而在很大程度上參與了IR的發展，因此，SREBP-1c也可被認為是引起IR的因素。SREBP-1c在胰腺β細胞或胰島中的過表達導致葡萄糖刺激的胰島素分泌顯著減少，這歸因于甘油三酯的伴隨積累和隨后的脂毒性[18]。

關于脂毒性的分子機制有諸多假設，有研究發現一種新的IR脂毒性的機制為SREBP-1c的積累，直接抑制胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate，IRS-1)啟動子的轉錄和基因表達而導致肌肉IR。IRS-1是骨骼肌中關鍵的胰島素信號傳導介質，SREBP-1c生產過剩導致經棕櫚酸處理的L6細胞抑制IRS-1蛋白、IRS-1 mRNA的表達，高水平的SREBP-1c通過抑制IRS-1啟動子轉錄和基因表達直接導致骨骼肌細胞中胰島素信號傳導受損[19]。

SREBP-1c由肝臟中的胰島素誘導，被認為是脂肪生成基因如脂肪酸合酶的主要調節劑[20]。SREBP-1c可被SREBP1及肝臟X受體(liver X receptor，LXR)激活，胰島素通過固醇響應元件控制SREBP-1c的轉錄，而LXR似乎在這種作用中不發揮主要作用。這表明人骨骼肌中SREBP-1c基因表達的胰島素激活主要是SREBP本身作用的結果。SREBP1轉錄因子是胰島素作用于人組織中SREBP-1c表達的主要介質。胰島素增強了SREBP1對胰島素啟動子近端區域固醇響應元件的結合，使胰島素能夠充分發揮作用[21]。FAS過表達會導致胰島素敏感性降低、脂肪炎性反應等危害。SREBP-1c的轉錄調控受到廣泛關注，這既是因為它可被胰島素誘導，又因為SREBP-1c對脂肪形成至關重要。使其直接影響IR的同時又調節有關酶的產生間接參與IR。

胰島素抵抗性PCOS大鼠卵巢組織中葡萄糖轉運蛋白4(glucose transporter，GLUT4)、SREBP1的表達水平明顯低于正常大鼠，GLUT4目前被認為是調節葡萄糖穩態的重要分子，也是IR發展的關鍵因素，SREBP1又為涉及調節GLUT4表達的重要分子[22]，因此調控SREBP1的表達對多囊患者的IR預計有更好的調節作用。

四、PCOS的治療

1.電針治療PCOS：針灸在治療PCOS上有諸多研究，取得了不錯的療效。低頻電針可改善PCOS婦女的月經頻率并減少血清循環雄激素水平，不僅在治療期結束而且在治療后16周的隨訪中均降低了循環睪丸激素，這些發現與月經出血模式的改善相吻合[23]。研究表明，用低頻電針治療多囊效果類似于達英-35，都可明顯降低LH和LH / FSH水平，但減肥的效果要優于達英-35，并且沒有明顯的不良反應[24]。電針治療對PCOS患者卵子質量，血清和卵泡液中干細胞因子的提高都優于藥物治療，并可改善妊娠率[25]。

2.以SREBP-1為靶點，治療IR：吳文君等[26]通過用棕櫚酸處理L6細胞使葡萄糖攝取下降，用不同濃度二甲雙胍干預顯示葡萄糖攝取能力不斷提高，得出SREBP-1c及其下游分子 FAS 表達與二甲雙胍濃度呈反比而IRS1和酪氨酸磷化水平與AKT磷酸化隨其濃度的增加而增加，提示二甲雙胍可能通過抑制SREBP1表達而增加IRS1的活性改善骨骼肌IR，SREBP1c有望成為降糖藥物研發的新靶點。

李知行等[27]通過對比吡格列酮和電針治療高脂飲食誘導的IR大鼠的療效得出電針干預豐隆(ST40)和三陰交(SP6)能夠使IR大鼠的葡萄糖輸注率(glucose infusion rate，GIR)升高和血清高密度脂蛋白明顯上調，空腹血糖、空腹胰島素、游離脂肪酸、甘油三酯、膽固醇(tholesterol，TC)和低密度脂蛋白降低，電針組和藥物組均顯著下調了肝SREBP-1 c和FAS蛋白水平，兩者對IR治療無明顯差異；并提出電針能有效治療IR大鼠的脂代謝異常的作用機制可能與電針降低SREBP-1 c、FAS的表達從而使與脂肪酸合成酶相關的酶活性降低達到減少肝臟組織內的TG、TC合成，改善脂毒性對胰島素信號通路的損傷，增強胰島素敏感性達到治療肝組織IR的目的。

3. 電針調節SREBP-1：電針足三里(ST36)穴位每周7 d給予10 Hz EA對高脂飲食誘導的肥胖小鼠模型可有效降低肝臟中SREBP-1c和FAS mRNA的表達，表明EA通過下調SREBP-1c來抑制脂肪生成途徑，從而減少體內脂肪的積累并可明顯減輕巨噬細胞的聚集，降低血清腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)、IL-6、單核細胞趨化蛋白-1和CD68 mRNA表達，從而使脂肪組織的炎癥反應明顯降低[28]。這些結果表明，電針可通過減少部分脂肪生成信號而改善肥胖大鼠的脂肪組織炎癥反應。

IR及慢性低度炎癥是PCOS的中心環節，SREBP1對慢性低度炎癥和IR關系緊密，研究表明[29]，抗炎脂肪酸生物合成的早期依賴于LXR而晚期程序則依賴于SREBP1并導致核轉錄因子KappaB(n-uclear factor kappab，NFκB)結合與基因活化的解偶聯，即SREBP1通過重編程巨噬細胞脂質代謝促進Toll樣受體4誘導的基因活化。

電針能夠通過降低SREBP-1c從而改變HA、IR和脂肪組織炎癥反應對電針治療PCOS提供了一個光明前景。在與脂代謝相關疾病的治療上電針對改變SREBP-1的表達有不錯效果得到了證實，例如，電針豐隆和三陰交對高脂飲食誘導的非酒精性脂肪肝小鼠有積極的調節作用這可能與下調肝組織中SREBP-1c mRNA和蛋白的表達，改善ER應激和調節脂質代謝紊亂有關[30]。

五、展望

ER及其相關的信號網絡正在成為炎癥和代謝疾病交叉的潛在場所。ER是細胞中蛋白質折疊和運輸的主要部位，對許多細胞功能至關重要。SREBP1做為內質網上重要的轉錄因子，以SREBP1作為藥物作用靶點或者通過尋找有效穴位給予電針治療來改變其表達水平從而達到治療PCOS的療效，成為PCOS治療的方向尚需要進一步研究，但無疑這為改善PCOS患者的臨床癥狀提供了一個新的思路。德國的一項研究表明[31]，SREBP1和肝臟X受體的多態性與PCOS并不直接相關,支持作為修飾基因的中央代謝候選基因的遺傳變異之和構成了遺傳易感性，這與代謝相關疾病的個體風險相關。PCOS患者中SREBP1基因的X射線檢查顯示，未發現任何SREBP1基因單一序列變異，該觀察結果排除了SREBP1作為PCOS的候選基因。德國人群SREBP1與PCOS缺少關聯，有可能一方面樣本量尚小，另一方面亞洲人群同歐洲人群基因型存在差異，這類研究尚需要更大樣本及其不同種族的觀察。同樣，改善SREBP1表達從而治療PCOS的相關研究尚且不足，這為將來提供了一個新的研究方向。