多囊卵巢綜合征氧化應激及標志物的研究進展

張晗 吳林玲 閆穎

[摘要] 多囊卵巢綜合征（PCOS）作為最常見的生殖內分泌失調性疾病，影響了5%～10%的育齡期女性。近年來盡管對PCOS的研究層出不窮，但其病因尚不明確。氧化應激在PCOS的病理生理學中扮演重要角色。PCOS患者細胞內活性氧的產生，受高度復雜的抗氧化酶和非酶系統控制。因此，了解氧化應激的機制對于預防和治療PCOS具有重要意義。本文對PCOS氧化應激機制及相關標志物進行論述。

[關鍵詞] 多囊卵巢綜合征;氧化應激;氧化標志物;抗氧化劑

[中圖分類號] R711.75? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）02（b）-0031-04

Advances in oxidative stress and oxidative markers in polycystic ovary syndrome

ZHANG Han? ?WU Linling? ?YAN Ying

Department of Gynaecology， the First Teaching Hospital of Tianjin University of TCM， Tianjin? ?300381， China

[Abstract] Polycystic ovary syndrome（PCOS） is one of the most common hormonal disorders， occurring in 5%-10% women in reproductive ages. Although there are many researches on PCOS in recent years， its etiology is still unclear. Oxidative stress? plays an important role in the pathophysiology of PCOS. Intracellular reactive oxygen species production in patients with PCOS is controlled by highly complex antioxidant enzymatic and non-enzyme systems. Therefore， understanding the mechanism of oxidative stress is of great significance for the prevention and treatment of PCOS. The oxidative stress mechanism and related markers of PCOS are discussed in this paper.

[Key words] Polycystic ovary syndrome; Oxidative stress; Oxidation markers; Antioxidants

多囊卵巢綜合征（PCOS）作為影響育齡期女性生殖、代謝及心理功能的重要疾病，受到各國公共衛生界的關注。近年來盡管對PCOS的研究層出不窮，但其病因尚不明確。生理病理學研究提示[1-3]，炎癥狀態、內皮損傷、氧化應激及遺傳因素與PCOS的發病關系密切。

氧化應激是指由于體內氧化劑和抗氧化劑之間的平衡失調，產生過多活性氧（ROS）的一種狀態[4]。PCOS患者體內氧化劑明顯高于正常人群，被認為是PCOS發病的潛在誘因之一。氧化應激在多種疾病的病理生理學中均起重要作用。本文對氧化應激在PCOS發病機制中的作用及相關標志物進行論述。

1 氧化應激概述

氧化應激通常用于描述機體產生氧化劑（自由基，可導致DNA損傷及細胞凋亡）與抗氧化劑（可抵抗自由基對細胞的破壞作用）的失衡狀態。機體內自由基及過氧化物產生可干擾細胞的正常氧化反應，導致其出現損害細胞的毒性作用。

ROS為需氧生物氧代謝產生的一類分子，是氧化應激失衡的重要產物。ROS中具有生理功能的分子或基團有超氧陰離子（O2-）、羥基自由基（OH）、過氧化氫（H2O2）、有機過氧化氫（ROOH）、烷氧基和過氧基（RO和ROO）、次氯酸（HOCl）、過氧亞硝酸鹽（ONOO-）。ROS可作為哺乳動物細胞的第二信使，調控信號轉導通路，控制基因表達及蛋白質翻譯，參與細胞功能、生長、分化和凋亡[5]。

ROS的產生途徑有多種，正常情況下主要來源于線粒體氧化磷酸化過程的釋放;另一來源為肝臟細胞中細胞色素P450酶、過氧化物酶、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶[NAD（P）H氧化酶]或黃嘌呤氧化酶（XO）在解毒反應過程中釋放;外源性ROS則主要來源于環境污染物，香煙煙霧，酒精濫用，電離輻射暴露及細菌、真菌、病毒感染等[6]。

2 ROS在細胞功能中的作用

2.1 激活氧化還原敏感性轉錄因子

ROS可激活激活蛋白-1（AP-1）、p53、核轉錄因子κB（NF-κB）等氧化還原敏感性轉錄因子。這些因子可通過調節促炎因子及細胞因子的表達，形成低反應性炎癥狀態，影響細胞分化及凋亡。低反應性炎癥在PCOS的發病中具有重要作用，其與胰島素抵抗、脂代謝異常、血管內皮損傷等聯系密切[7]。炎性細胞因子水平升高是PCOS的重要特征之一。C-反應蛋白（CRP）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）、IL-18是目前PCOS慢性低度炎癥研究中常用的檢測指標[8]。

2.2 激活蛋白激酶

ROS通過促進酪氨酸激酶受體、酪氨酸激酶蛋白、細胞因子受體及生長因子表達，影響參與多種生理過程的有絲分裂激活蛋白激酶信號通路。研究顯示[9-10]，PCOS患者體內胰島素抵抗的發病機制與氧化應激密切相關。氧化應激狀態可通過激活多種蛋白，誘導胰島素受體底物（IRS）的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化，抑制IRS正常酪氨酸磷酸化，導致IRS退化，加重胰島素抵抗[5]。此外，AP-1可調控細胞因子、生長因子、炎癥酶類、基質金屬蛋白酶及免疫球蛋白等多種基因的轉錄過程，干預慢性炎癥的進程，且其重要組成部分c-Jun N末端激酶（JNK）的激活也有賴于ROS[11-12]。

2.3 離子通道的開放

ROS增加可促進內質網等部位Ca2+的釋放，破壞細胞內Ca2+穩態。細胞內Ca2+離子濃度過高，可破壞線粒體膜結構，造成三磷酸腺苷（ATP）合成障礙，最終導致細胞發生原發性壞死。研究顯示[13]，PCOS患者鈣水平異常可致卵泡發育停滯，發生月經紊亂及生殖功能障礙。

2.4 脂質過氧化

脂質過氧化通常發生在質膜的多不飽和脂肪酸側鏈中。脂肪酸側鏈與O2反應生成過氧化氫自由基。過氧化氫自由基可從其他脂肪酸中獲得H+，導致連鎖反應發生。硫代巴比妥酸反應性物、氧化性低密度脂蛋白和丙二醛（MDA）等均是反映脂質過氧化程度的標志物，在PCOS患者中其水平明顯升高[19]。此外，PCOS患者血清脂質過氧化物濃度升高。

3 PCOS氧化應激的生物學標志物

3.1 氧化標志物

氧化應激和抗氧化生物學標志物的評價被認為是評估氧化損傷和相關疾病風險的有利工具。PCOS氧化應激生物標志物主要為MDA、一氧化氮（NO）、高級糖基化終產物（AGEs）、XO。

3.1.1 MDA? MDA由多不飽和脂肪酸脂質過氧化產生，可作為氧化應激的生物標志物，穩定性良好。研究顯示[8]，與年齡及體重指數（BMI）水平相同的正常人比較，PCOS患者卵泡液內MDA水平升高。Bannigida等[14]比較了PCOS患者與健康人群血清MDA水平發現，無論肥胖與否，PCOS患者MDA水平明顯高于對照組。Di Segni等[15]研究顯示，肥胖與非肥胖型PCOS患者血清MDA水平均升高，且兩組間比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。

3.1.2 NO? NO作為體內重要的細胞信號分子參與多種生理、病理過程。機體內NO過量時會產生細胞毒性。PCOS的研究對NO及其前體物質或相關酶類報道不一。Fatima等[16]通過測量PCOS患者及健康人群的氧化應激標志物水平發現，PCOS患者NO水平升高，但兩組間比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。Krishna等[17]評價了PCOS患者血清亞硝酸鹽及硝酸鹽（NOx）、內皮型一氧化氮合酶（eNOS）/誘導型一氧化氮合酶（iNOS）轉錄水平、精氨酸調節劑等NO相關因素，發現與月經正常人群比較，PCOS患者NO相關硝酸鹽及合成酶水平下降（亞硝酸鹽/硝酸鹽濃度是內皮源性NO的一項指標），研究者們將這一現象歸結為人體的代償作用。盡管研究結果各不相同，但一致認為NO在PCOS病理生理學中具有重要作用。

3.1.3 AGEs? AGEs也被稱為“糖毒素”，是羰基化合物與氨基化合物（氨基酸和蛋白質）反應的終產物即美拉德反應。ROS在體內通過美拉德反應催化蛋白質的化學修飾。AGEs又可誘導氧化應激，最終導致炎癥和組織損傷。因此，AGEs的產生及由此產生的氧化應激加速了美拉德反應，并能在組織中啟動有害反應的自催化循環。

有證據顯示[18]，AGEs水平作為PCOS的氧化應激標志物，可能通過影響酶功能、誘導炎癥變化及胰島素抵抗來改變多囊卵巢類固醇的生物合成。PCOS中激素合成異常，是導致雄激素合成升高和卵泡發育異常的主要原因。Garg等[18]回顧了PCOS患者血清AGEs、AGEs受體（RAGE）及相關酶類和調節蛋白的表達水平，提示AGEs可通過影響類固醇基因急性調節蛋白（STAR）、膽固醇側鏈裂解酶（P450scc）、17α-羥化酶、3β-羥甾類脫氫酶等類固醇合成酶活性，干預多囊卵巢類固醇的生物合成。

3.1.4 XO? XO是一種參與O2-自由基生成的酶類，具有催化亞黃嘌呤氧化為黃嘌呤，黃嘌呤氧化為尿酸的作用。血清XO在人類嘌呤分解代謝和產生ROS中起重要作用，且在PCOS患者中水平呈上升趨勢。Isik等[19]研究了血清XO及超氧化物歧化酶（SOD）活性，發現PCOS患者XO活性顯著升高而SOD活性降低，且XO活性與CRP、血小板內皮素、空腹血漿葡萄糖水平、空腹胰島素水平、黃體生成素/促卵泡生成素、三酰甘油/高密度脂蛋白膽固醇比值、胰島素穩態模型（HOMA-IR）呈正相關，而與定量胰島素敏感性檢測指數呈負相關。研究者認為XO是評估PCOS患者氧化應激的一個有效標志物。

3.2 抗氧化標志物

關于PCOS抗氧化劑濃度的研究，結果尚存在差異。因此，需要關于PCOS氧化應激的進一步研究，闡明PCOS與抗氧化劑間的關系。PCOS中抗氧化應激標志物主要包括總抗氧化能力（TAC）、SOD、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、還原型谷胱甘肽（GSH）等。

3.2.1 TAC? TAC是指血清清除自由基生成的能力。Yilmaz等[20]研究了輔助生殖中PCOS患者與對照組的卵泡液TAC水平。研究提示兩組間卵泡液TAC水平無明顯差別，但TAC水平與臨床妊娠率、BMI、不孕病程呈正相關。另一項關于PCOS卵泡液TAC水平的研究顯示[8]，與對照組比較，PCOS患者卵泡液TAC水平較低。目前，TAC已成為評估抗氧化能力的重要指標。

3.2.2 SOD? SOD是一種重要的抗氧化物質，通過催化氧自由基—O2-生成H2O2，并將GPx轉化為水，從而消除O2-。Seleem等[21]檢測了接受胞漿內精子注射的PCOS患者血清和卵泡液（FF）中SOD的活性。結果發現PCOS患者FF和血清SOD活性顯著降低于對照組，提示血清SOD活性可作為判斷PCOS患者全身氧化應激的臨床指標。Zhang等[9]研究顯示，SOD1與PCOS大鼠妊娠丟失密切相關，高雄激素血癥及胰島素抵抗可能通過調控胎盤線粒體-ROS-SOD1/Nrf2，最終影響大鼠妊娠丟失。然而，SOD作為PCOS的抗氧化物，其機制有待進一步研究。

3.2.3 GPx? GPx屬保護機體免受氧化損傷的酶家族，其通過將脂質H2O2還原為相應的醇類及將H2O2還原為水，實現其抗氧化作用。Fatima等[16]研究顯示PCOS患者GPx水平明顯升高。而另一項針對非肥胖PCOS患者代謝情況研究發現[22]，PCOS女性的GPx活性明顯低于對照組，且急性高血糖可引起GPx的改變，同時GPx變化與睪酮相關。PCOS研究中GPx活性不一，因而其作為PCOS的抗氧化防御機制有待進一步研究。

3.2.4 GSH? GSH是一種重要的抗氧化劑，其在蛋白質二硫鍵的調節及親電試劑、氧化劑的處理中必不可少。GSH抗氧化功能由氧化還原活性硫醇基團介導。當GSH降解靶向分子時，硫醇基團被氧化。Sulaiman等[23]發現PCOS患者的GSH水平升高，但與對照組比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。一項針對非肥胖非胰島素抵抗青少年PCOS患者的研究顯示[24]，空腹情況下兩組間GSH水平差異無統計學意義（P > 0.05），提示PCOS的氧化應激損傷不依賴于肥胖及胰島素抵抗，可能與高雄激素血癥相關。

4 總結

PCOS作為生殖內分泌失調性疾病，目前其發病機制尚不清晰。氧化應激作為一種機體氧化劑、抗氧化劑失衡狀態，在多種疾病的生理病理過程中具有重要作用。迄今為止，氧化應激與PCOS的關系仍是動物與人類生殖醫學研究的一項重要課題。本文就氧化應激產物ROS在PCOS中的作用進行論述，并總結PCOS中常用的氧化劑與抗氧化劑標志物。盡管目前研究對以上內容并無統一定論，但氧化應激在PCOS發病機制中的重要作用已得到專家們的一致認可。此外，氧化應激在PCOS發病機制中的具體作用仍需進一步研究。

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（收稿日期：2019-10-28? 本文編輯：劉明玉）