褪黑素與多囊卵巢綜合征關系的研究進展

黃超男 徐鍵

褪黑素是一種吲哚類的神經內分泌激素，廣泛分布于各種生物體內，其分泌受光照等外界環境的影響，是機體對外界環境改變作出適應性生理變化的重要調節因子，對動物的生存及繁殖具有重要意義，對人體晝夜節律起調控作用。近年發現，褪黑素是強效內源性抗氧化劑，對性發育、卵泡發育及維持妊娠等也具有調節作用。卵泡液中具有高濃度褪黑素，可有效保護卵母細胞免受氧化應激損傷。多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育齡期女性最常見的生殖內分泌疾病，是引起無排卵性不孕和高雄激素血癥的主要原因。PCOS的發病率逐年上升，在育齡期可達6%～10%[1-2]。PCOS是一種多基因相關疾病，表現為一種復雜的遺傳方式，基本特征包括雄激素過多、排卵功能異常、卵巢多囊樣改變。此外，PCOS患者的內分泌和代謝異常還表現為血清黃體生成素水平增高、血清雄激素水平升高、高胰島素血癥、胰島素抵抗、肥胖以及異常脂質血癥等，其發生代謝綜合征、糖耐量減低、2型糖尿病、高血脂癥、高血壓和心血管疾病的風險明顯增加。褪黑素是否參與PCOS病理改變，能否改善PCOS的臨床表現及實驗室指標目前國內外文獻報道并不多。本文就褪黑素與PCOS關系的研究進展作一綜述。

1 褪黑素的生物合成、作用機制

褪黑素在進化過程中出現較早，在許多神經外器官和組織中被發現，如大腦、視網膜、皮膚、胃腸道、肝、腎、甲狀腺、淋巴細胞和生殖道等。經典的動物褪黑素合成途徑需要連續4個酶促步驟。首先，色氨酸通過色氨酸5羥化酶（TPH）羥化形成5羥色氨酸（5HTryp）。在芳香氨基酸脫羧酶的催化作用下，5HTryp隨后脫羧為5-羥色胺（5-HT，也稱血清素）。然后5-HT通過芳基烷基胺N-乙酰轉移酶乙酰化，形成N-乙酰-5-羥色胺（N-乙酰羥色胺）。最后，羥吲哚-O-甲基轉移酶，也稱為N-乙酰血清素-O-甲基轉移酶轉化為褪黑素[3]。考慮到每個細胞都必須擁有線粒體才能存活，所有細胞可能都會產生褪黑素供其局部使用，可能是為了保護細胞免受自由基的侵害[3]。褪黑素的分泌受視交叉上核內的內源性晝夜節律鐘控制，受白天低濃度和夜間高濃度的環境光調控，節奏的形狀大致呈正弦。褪黑素主要通過與膜結合的G蛋白偶聯受體褪黑素1/2結合；與細胞內蛋白如鈣調蛋白結合發揮作用，但褪黑素在PCOS中的具體作用機制仍需進一步探討。

2 褪黑素受體（MTNR）基因與PCOS胰島素抵抗的相關性

迄今為止，已發現大約100個候選基因被證實可能與PCOS的發病密切相關，但PCOS的致病基因、遺傳及發病機制仍不明確。MTNR基因是研究較多的2型糖尿病的新型候選基因，編碼MT1和MT2兩種褪黑素受體。研究顯示：MTNR1B基因的核苷酸多態性與胰島B細胞功能受損、糖耐量異常密切相關，會增加2型糖尿病的患病風險[4]。國內研究也證實：MTNR1B的核苷酸多態性和中國漢族人群的2型糖尿病患病相關聯[5-6]。而約50%～70%的PCOS患者存在胰島素抵抗，PCOS患者2型糖尿病發病風險增加5～10倍，同時糖耐量受損的風險也增加[7]。PCOS與2型糖尿病都屬于多基因遺傳病，兩者具有許多共同的遺傳學特征。此外，PCOS和2型糖尿病在臨床代謝表現和流行病學表現等方面也有許多相似之處，胰島素抵抗及高胰島素血癥是2型糖尿病和PCOS發生、發展共同的病理生理基礎。PCOS與2型糖尿病的相似性特別是遺傳學方面的相似性提示2型糖尿病的發病相關基因可能也是PCOS的相關基因。李超[8]提取了PCOS患者和正常對照漢族女性全血基因組DNA，采用實時熒光PCR進行基因分型，檢測MTNR1B基因中的rs10830962位點、rs10830963位點；MTNR1A啟動子區SNPs rs2119882位點。結果顯示MTNR1B基因中的單核苷酸多態位點rs10830963是中國漢族PCOS患者的疾病相關基因位點，并且與PCOS的臨床表型相關。MTNR1B基因中的rs10830962位點不是中國漢族PCOS患者的疾病相關基因位點。MTNR1A基因啟動子區rs2119882位點的變異與中國漢族PCOS患者的發病相關，與PCOS的胰島素抵抗相關，提示MTNR1A SNP rs2119882是中國漢族人群PCOS的易感位點。PCOS存在明顯家族聚集傾向也提示遺傳因素在其病理生理過程中發揮著重要的作用。在前期的病例對照研究的基礎上宋曉翠[9]基于核心家系的傳遞不平衡檢驗方法，研究MTNR1A的rs2119882位點和MTNR1B的rs10830963位點多態性與中國漢族人群的PCOS發病是否存在相關性。結果卻發現MTNR1B基因的rs10830963位點多態性與PCOS的發病易感性無明顯相關。而MTNR1A基因rs2119882位點的核苷酸多態性與PCOS的發病易感性有關，C等位基因可能作為關鍵等位基因增加了PCOS的發病風險。而近期一項肥胖PCOS患者褪黑素1A和1B的遺傳多態性研究亦發現MTNR1A rs2119882可增加PCOS的發病風險，引起PCOS患者糖脂代謝紊亂[10]。這為進一步研究MTNR基因在PCOS病因學中的作用奠定了基礎。

3 褪黑素與PCOS的關系

3.1 褪黑素與PCOS關系的基礎研究 研究發現，在保護和治療生殖功能障礙方面，褪黑素的應用似乎取得了令人滿意的效果[11]，其可能對卵巢功能有直接作用，包括改變卵巢類固醇生成，主要是黃體酮的合成。松果體切除的大鼠除了出現血清褪黑素水平下降，妊娠丟失外，同時出現卵母細胞數量減少，生育能力下降。然而，褪黑素在預防和治療PCOS方面的作用仍知之甚少。為了模擬PCOS，研究人員已經建立了多種動物模型，Pai等[12]給予睪酮誘導的PCOS大鼠不同劑量的褪黑素，結果發現兩種劑量的褪黑素均可明顯降低體重指數、胰島素和C反應蛋白。褪黑素處理后觀察到血脂降低，糖耐量恢復正常。卵巢組織病理學檢查顯示囊性卵泡數量減少。這支持了褪黑素對PCOS大鼠代謝及生殖功能障礙有保護作用，為褪黑素在PCOS中的潛在有益作用提供了證據。在一篇關于褪黑素對來曲唑致Wistar大鼠PCOS治療作用的報道中，通過雌激素和細胞因子受體（白細胞介素2、6受體）的表達及白細胞介素6和腫瘤壞死因子-α等細胞因子的水平，發現褪黑素治療后受體表達模式恢復正常，細胞因子水平也降至正常[13]。該研究表明補充褪黑素對受體表達的作用，也提示MT1R/MT2R可能通過細胞因子白細胞介素2、白細胞介素6受體調制雌激素受體。另有一項研究結果同樣支持褪黑素可預防或逆轉大鼠PCOS的觀點[14]。雖然，多項研究證明補充褪黑素似乎可以改善甚至逆轉PCOS，但具體的作用機制仍需深入探索。

3.2 褪黑素與PCOS關系的臨床研究 近年來，越來越多的學者關注到褪黑素在PCOS患者臨床治療中的作用并進行臨床試驗。褪黑素干預后PCOS患者的臨床表現、生化指標都得到了明顯改善，這為褪黑素的臨床應用提供了支持。一項前瞻性隊列研究探討了褪黑素治療6個月對PCOS患者臨床表現、激素水平和代謝指標的影響，結果顯示褪黑素似乎通過對卵巢的直接作用，而非胰島素依賴，改善PCOS患者的月經和高雄激素血癥[15]。Jamilian等[16]給予受試者隨機分配服用5mg褪黑素補充劑或安慰劑，2次/d，持續12周。結果給予12周褪黑素治療的PCOS患者明顯降低了多毛癥、血清雄激素、C反應蛋白和丙二醛水平，同時增加了血清總抗氧化能力和總谷胱甘肽水平。此外，服用褪黑素還可降低白細胞介素1和腫瘤壞死因子α的基因表達。Shabani等[17]同樣給予受試者10mg褪黑素或安慰劑，1次/d，睡前1h給藥，持續12周。結果顯示，與安慰劑相比補充褪黑素可明顯降低匹茲堡睡眠質量指數、貝克抑郁量表指數和貝克焦慮量表指數。此外，褪黑素也可明顯降低血清胰島素、內穩態模型胰島素抵抗指數、血清低密度脂蛋白及膽固醇水平，并明顯提高定量胰島素敏感性指數。這些研究一致表明PCOS患者受益于褪黑素的補充，甚至在胰島素抵抗，血脂代謝，焦慮抑郁等心理異常中也似乎有幫助。雖然其具體的作用機制仍然不明確，褪黑素仍可能成為未來治療PCOS的潛在藥物。

研究顯示，PCOS的表型特征與晝夜節律的兩個生物標志物-褪黑素和皮質醇之間存在很強的正相關性[18]。在人類中，這些激素以一種獨特的晝夜模式分泌：皮質醇在清晨6：00～8：00達到峰值，褪黑素在夜間達到峰值[19]。探討褪黑素和皮質醇在PCOS發病機制中的潛在作用研究的結果并不一致[20-21]。有研究發現，PCOS患者可能由于晝夜節律紊亂出現早上的高褪黑素水平，且夜間和白天的差異較小，在經歷工作壓力、超負荷工作和缺乏自尊的個體中，這種效應會增強[22]。一項同樣是關于PCOS晝夜節律性的研究表明在PCOS和肥胖癥患者中晝夜節律失調與代謝失調有關[23]。而褪黑素是調節晝夜節律的關鍵激素，但褪黑素在PCOS代謝失調之間的潛在機制還需進一步探討。

3.3 褪黑素在PCOS輔助生殖中的價值 PCOS患者在輔助生殖控制性超促排卵中對促性腺激素敏感性增加，而卵母細胞成熟率、受精率、卵子及胚胎利用率降低，表明PCOS患者卵母細胞質量較低。其原因可能是PCOS不孕患者卵泡液通過氧化應激，影響減數分裂紡錘體形成[24-25]。研究也發現，褪黑素的濃度與卵母細胞的質量呈正相關[26-28]。崔媛媛等[29]選取行體外受精-胚胎移植治療的PCOS不孕癥患者40例，對照組22例，采卵日收集患者的卵泡液，測定總抗氧化能力、丙二醛及褪黑素濃度。結果顯示，與對照組相比PCOS患者卵泡液中褪黑素及總抗氧化能力低于對照組，丙二醛水平高于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。因此，褪黑素可能參與了PCOS卵母細胞過氧化損傷。Pacchiarotti等[30]在一項隨機、對照、雙盲試驗中，對PCOS患者體外受精方案中肌醇和褪黑素的協同作用進行了測試，發現肌醇和褪黑素顯示出協同增強卵母細胞和胚胎質量的作用，并在之前研究的基礎上，嘗試將常規的肌醇和褪黑素補充納入體外受精-胚胎移植方案。另有研究用不同濃度的褪黑素處理體外成熟的卵母細胞，結果顯示褪黑素對PCOS卵母細胞核成熟有明顯促進作用[31]。近期一項隨機對照研究探討了褪黑素對PCOS進行人工授精的化學妊娠率的影響，結果顯示接受褪黑素治療組的化學妊娠率約為32%，而對照組為18%[32]。這些研究為褪黑素在輔助生殖技術的應用奠定了基礎，為改善PCOS患者卵泡及胚胎質量提供了新思路。

4 小結

綜上所述，褪黑素受體基因的單核苷多態性與PCOS發病有一定關系。多個動物試驗及臨床試驗證實，褪黑素補充后，PCOS患者的臨床癥狀及實驗室指標均有所改善。在輔助生殖技術中褪黑素也發揮顯著作用，可能是通過對抗卵泡液中的氧化應激明顯提高了PCOS患者的受精率和受孕率。因此，其在PCOS不孕患者中的應用具有廣闊的前景。但由于褪黑素分泌存在晝夜節律，為臨床檢測及臨床試驗帶來了挑戰。