基于“脾失運化”探討運脾法調節多囊卵巢綜合征內質網應激作用

任 雪 潘賜明 孫 暢 李 婧 凃慶麗 匡洪影

(1 黑龍江中醫藥大學,哈爾濱,150040; 2 云南中醫藥大學,昆明,650500; 3 上海中醫藥大學,上海,201203; 4 樂山市中醫院婦科,樂山,614000; 5 黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院,哈爾濱,150040)

多囊卵巢綜合征(Polycystic Ovary Syndrome,PCOS)是一種起自青春期前后并能持續影響女性終身的疾病,本病涉及多系統的功能紊亂,最常見的為生殖系統和內分泌系統。PCOS的發病率較高,影響著全球5.9%～19.9%的女性[1],但現代醫學缺乏針對本病的特異性治療,針對某個臨床表現的對癥治療不僅療效不太理想,而且往往存在較大的不良反應。中醫學將PCOS歸于月經病、不孕癥、癥瘕等范疇,認為與肝、脾、腎功能失調密切相關。目前學術界主流觀點認為腎虛是本病根本病機。誠然如此,腎作為生殖之本,女子經、孕、胎、產皆由其所主。腎氣虧虛,腎精不足,天癸晚至,沖任不盈,血海匱乏,則易經事不調甚至不孕。對于PCOS來說,脾在其發病中亦承擔了重要角色,故脾失運化,痰濕阻滯亦是致其發病的重要病機之一[2]。內質網作為真核細胞中重要的細胞器,在調節Ca2+穩態、脂類合成和蛋白質折疊等方面發揮著重要作用。由于缺氧、氧化應激和Ca2+體內平衡受損等多種因素損害導致錯誤折疊蛋白和未折疊蛋白的蓄積,從而誘發內質網應激(Endoplasmic Reticulum Stress,ERS)。有學者提出ERS在PCOS的病理進展中發揮著重要作用,有望成為研究PCOS的新方向。因此,我們對ERS在PCOS的發生發展過程中的相關機制進行詳細描述,并依據“脾主運化”經典中醫基礎理論論述中醫學運用運脾法改善PCOS月經不調、肥胖和代謝紊亂等方面問題的醫學原理,希冀為PCOS的綜合治療提供新的角度。

1 “脾主運化”文獻梳理

脾主運化指的是脾將水谷轉化為人體所需的氣、血、津、液等精微物質,后輸布全身的生理功能。《說文解字》“運,移徙也”[3],即轉運,輸送之意。《中庸·致曲》“變則化”[4],即消化、吸收之意。恰合“倉廩之官”之稱,寓其儲藏及分散之功。

《黃帝內經·靈樞·五味篇》曰:“胃者,五臟六腑之海也,水谷皆入于胃,五臟六腑,皆稟氣于胃。”《黃帝內經》及其后相當長的一段時期,古代醫家主要強調:胃主化,脾主運。而張機于《傷寒論·竹葉石膏湯方》提出“脾胃消谷”。“病人脈已解,而日暮微煩,以病新差,人強與谷,脾胃氣尚弱,不能消谷,故令微煩,損谷則愈”。這種認識有別于《黃帝內經》時期“胃消谷”(即水谷消化之意)。由于當時“脾胃共論”盛行,故并未明確將脾在運化中的獨特意義單獨提出。至《本草經集注·蘇合》云:“橘柚,味辛,溫,無毒……主脾不能消谷。”將“脾消谷”單獨提出,這與《金匱要略》所載“脾傷不磨”的生理學意義相似,為“胃主受納,脾主運化”的提出奠定了重要理論基礎。《諸病源候論·久腹脹候》最早將“脾-運化”相聯系,“所以然者,脾胃為表里,脾主消水谷,胃為水谷之海,脾虛,寒氣積久,脾氣衰弱,故食不消也”。至宋《嚴世濟生方·嘔吐論治》正式提出“脾主運化”:“夫人受天地之中以生,莫不以胃為主。蓋胃受水谷,脾主運化,生血生氣,以充四體者也”[5]。后在《圣濟總錄》《太平圣惠方》廣為記載及應用,逐漸成為醫學常識。明清時期進一步從生理角度將脾與胃的功能進行更為詳細的闡述。《景岳全書·飲食門》曰:“胃司受納,脾司運化,一納一運,化生精氣,津液上升,糟粕下降,斯無病也。”脾運胃納,分工明確。

由最初脾磨谷、消谷,到運化水谷,中醫學對脾生理之象的認知主要指運化水谷。水谷由胃所納,經脾運化為精微入血,終由脾氣布散周身。這與現代醫學中的內質網有著異曲同工之處。蛋白質作為機體供能的主要物質,屬中醫“精微”范疇[6]。內質網則承擔了促使蛋白質合成并活化蛋白質的作用,以此保障生物體正常發揮生理功能。

2 “脾失運化”視角下PCOS的發生發展

中醫學中并無PCOS病名的記載,根據其臨床表現,可歸屬于“不孕”“癥瘕”“月經不調”等疾病的范疇。論其發病,痰壅胞宮乃其病機關鍵[7]。《景岳全書·痰飲》載:“五臟之病,雖俱能生痰,然無由乎脾腎,蓋脾主濕,濕動則為痰;腎主水,水泛亦為痰,故痰之化無不在脾,而痰之本無不在腎。”可見痰濁之源乃脾腎二臟。李梴于《醫學入門》曰:“痰源于腎,動于脾。”痰濁源于脾腎。眾多醫家認為本病之根在腎[8-9]。誠然如此,腎主生殖,乃生殖之本。腎中元陰元陽充盈,沖任氣血充盛,血海滿溢,女子經調。故眾多醫家秉持應以益腎為先。然先天腎本難以速補,后天脾本所當急補。PCOS之痰濁內生應先責之于脾,脾失運化,痰濁內生,故遇痰濁應兼顧脾土。就先天稟賦而言,腎陽乃元陽之本,脾陽植于腎陽。痰濁為陰,全賴陽氣所化。腎脾二陽虧虛,水液無以化,痰濕積于胞宮脈絡,終成囊窠;腎氣乃元氣之根。脾氣根于腎氣,亦資于腎氣。腎氣不足,脾氣亦虧,運化無力,痰濁內生,月事失常。就體質因素而言,素體脾虛,脾陽不旺,脾氣亦虧,運化乏力,內生痰濁,經候不調。若飲食不節,損傷脾氣,失于運化,亦生痰濁,經候不調。若情志不暢,肝氣不疏,氣機失調,脾氣失運,痰濁壅滯,經候不調。因此,脾失運化,痰濕阻滯是其發病的重要病機[10]。至此可知,中央脾土運化功能的正常發揮在PCOS病理生理學中發揮著重要作用。因此,通過總結PCOS的病因病機與脾主運化的關系可知,運脾法治療PCOS或將成為重要法則。見表1。

表1 PCOS的病因病機與脾主運化的關系

3 ERS可能是“脾失運化”的科學內涵之一

《醫學原理》云:“脾為五臟之本。”水谷經由脾運化為精微,化生一身氣血,五臟皆受氣于脾,五臟功能的正常發揮全賴脾臟所化氣血,這與現代醫學中內質網參與蛋白質、糖類和脂質等物質的合成以完成生命活動有相似之處。呂林等[14]首次基于內質網功能探討“脾主運化”的科學內涵,認為內質網功能正常的前提是脾運化如常,具體釋義如下:1)消化酶的消化功能可能是脾主運化水谷的科學闡釋。“脾為之使,胃為之市”,脾行谷氣以資四臟,故稱之為使;食物由胃腐熟,其初步消化由脾主導完成。現代醫學認為此過程主要包括機械性消化和化學性消化。其中,化學性消化依賴于各類消化酶的催化作用,這些消化酶的本質是蛋白質,內質網是其主要合成場所。食物進入口腔,谷類食物中的淀粉由唾液淀粉酶將淀粉分解為糊精和麥芽糖,隨后入胃由凝乳酶、脂肪酶和胰蛋白酶進行下一步消化;脂質或脂類由胰腺分泌的脂肪酶在小腸中水解;蛋白質則由蛋白酶轉化為氨基酸;葡萄糖、脂肪酸及氨基酸通過小腸薄壁進入微血管,經血液循環輸送到組織細胞中[11]。因此,陳繼業和張萍[12]提出了相似的觀點,消化酶能夠部分行中醫學中脾之運化的功能。這與唾液淀粉酶活性是國內外公認的脾虛證的臨床指標之一的研究結果不謀而合[13]。內質網是合成蛋白質的重要場所,若內質網功能異常,各類消化酶的分泌必受之影響,因此,消化酶活性改變與脾運化失司相互影響,互為因果。2)水通道蛋白(Aquaporin,AQP)可能是脾運化水液的關鍵分子。《黃帝內經·素問·經脈別論篇》曰:“飲入于胃,游溢精氣,上輸于脾,脾氣散精……水精四布,五經并行。”相較于脾運化水谷,古代醫家更早認識到脾對津液的運化,各臟腑均參與津液的輸布,而脾居中央,作樞紐之用。目前研究最多的一類與水通透相關的細胞膜轉運蛋白為AQP。AQP的正常表達可能是脾運化水液的分子生物學基礎[14]。翁澤斌等[15]發現滋補脾陰方藥能夠顯著降低脾陰虛大鼠AQP4表達水平,其水液代謝情況隨之變化。張林等[16]發現在脾氣虛、脾陽虛模型大鼠空腸組織中AQP3表達下調,水分吸收發生障礙。盡管以上2項研究對AQP在水液代謝中發揮的作用提出了不同的見解,但仍能表明人體水液代謝與存在于細胞膜上的AQP功能密切相關。因此,內質網功能紊亂可能會影響該類蛋白質的合成及加工,最終破壞機體正常的水代謝。

目前有關減輕ERS治療PCOS的報道較少,但已展開通過減輕ERS以緩解其相關臨床表型的研究。郜婕等[17]發現針刺大鼠隸屬足太陰脾經的三陰交和足陽明胃經的足三里穴能夠下調ERS的經典產物磷酸化蛋白激酶樣內質網激酶抗體(PRKR-like Endoplasmic Reticulum Kinase,p-PERK)的表達,同時降低凋亡相關蛋白C/增強子結合同源蛋白(C/EBP Homologous Protein,CHOP)、B細胞淋巴瘤-2基因(B-cell Lymphoma-2,Bcl-2)和胱天蛋白酶-12(Caspase-12)的表達,提示針刺治療能夠有效抑制肥胖時脂肪細胞的ERS。梁麗娜等[18]發現滋陰補脾方藥可通過調節自噬減輕糖尿病脾陰虛大鼠下丘腦ERS,調節胰島素信號通路[19],改善胰島素抵抗(Insulin Resistance,IR)[20],以上研究不僅為運脾法治療PCOS提供了實驗支持,而且為闡明ERS可能是“脾失運化”的科學內涵提供了理論依據。

4 ERS是PCOS發病的關鍵環節

PCOS患者最常見的表現為卵泡發育受阻導致的月經稀發或閉經,以及無排卵性不孕,其發病與高水平的雄激素、IR、慢性低度炎癥狀態和氧化應激(Oxidative Stress,OS)等多種因素有關。適宜的卵泡微環境對卵泡健康至關重要,而PCOS患者卵母細胞質量較差的原因可能與其機體的微環境變化有關[21]。

內質網作為人體內最大的膜狀細胞器,參與蛋白質合成、修飾和運輸,以及脂質和類固醇合成、Ca2+釋放和穩態調節等重要生命過程[22]。由于內質網對外界條件波動極其敏感,缺氧、營養不良、病毒感染等外源性刺激,或細胞分化、代謝異常等內源性因素,均可引起其穩態失衡[23]。因此,為了應對內質網腔內錯誤折疊和未折疊蛋白的積累以及Ca2+失衡等狀況,內質網內部的相關信號通路被激活以維持細胞內環境的穩定和正常生命活動,此過程稱為ERS[24]。它是真核細胞內具有保護和促凋亡雙向作用的一種防御機制。盡管ERS的發生以恢復細胞內環境的動態平衡為目的,但其持續存在則可導致細胞凋亡及各種病理狀態相繼發生。因此,有學者提出ERS可能是參與PCOS發病的關鍵環節[29],以下將對ERS在PCOS中的作用機制的研究進展進行小結。

4.1 內質網通過線粒體相關膜和線粒體融合蛋白2影響線粒體功能,進而誘導PCOS的發生 有證據表明,異常卵泡生成和缺乏優勢卵泡發育可能是PCOS的重要病理機制之一[25]。而卵巢顆粒細胞(Granulosa Cells,GCs)對卵泡和卵母細胞的發育有著重要的調節作用[26]。因此有學者提出,PCOS患者卵泡異常發育的重要病理學機制可能是GCs的異常增殖凋亡[27]。GCs中富含線粒體,參與GCs的細胞周期、代謝和信號轉導的調節。通過對PCOS模型小鼠線粒體DNA變異和線粒體表觀遺傳學的研究發現,線粒體功能異常能夠影響卵泡發育[28],這表明線粒體在PCOS的發病機制中也起著重要的作用。鈣對卵泡發育具有重要作用,而內質網作為細胞內Ca2+儲存的重要場所,主要通過線粒體相關膜(Mitochondria Associated Membrane,MAM)和線粒體融合蛋白2(Mitofusin2,Mfn2)介導鈣信號的轉導,導致線粒體功能異常,進而影響卵母細胞和GCs的生長,最終誘導PCOS的發生,其可能機制:1)錯誤折疊的蛋白質積聚于內質網管腔內,導致內質網Ca2+外泄,隨后通過內質網進入線粒體,影響線粒體的功能[29]。2)FILADI等[30]發現在小鼠胚胎成纖維細胞中Mfn2基因的缺失會導致內質網形態改變,誘導內質網與線粒體結合,最終導致鈣信號轉導異常,從而導致凋亡信號的放大。因此,內質網通過特定的組織結構,如MAMs和Mfn2與線粒體相連,參與卵巢功能和卵泡發育過程,進而影響卵母細胞和GCs的生長,這可能是PCOS的原因之一。

4.2 雄激素通過激活GCs內的ERS,誘導GCs凋亡,進而誘發PCOS的發生 雄激素過多是PCOS的典型特征之一,高水平的雄激素可能通過上調CHOP和DR5的表達,激活GCs中的ERS,導致晚期糖基化終末產物(Advanced Glycation End-products,AGEs)聚集,誘發GCs的異常凋亡,導致卵泡發育受損,最終促使PCOS的發生[29]。

4.3 胰島素抵抗和睪酮增多引起的胰島素分泌過多可誘導ERS,進而誘發PCOS的發生 IR在PCOS的代謝紊亂和稀發排卵中具有重要作用,長期的IR導致體內胰島素水平代償性升高,因此,為了維持機體對胰島素的異常高需求,內質網通常在其作用極限下工作,極易導致錯誤折疊的胰島素原在B細胞的內質網中積累,進而誘發ERS[31]。而胰腺B細胞發生ERS會干擾胰島素受體合成和影響葡萄糖轉運蛋白4(Glucose Transporter,GLUT-4)的表達,減少自噬發生,導致胰島素信號轉導受損[32],使機體陷入ERS與IR的惡性循環。由于ERS同時參與了PCOS患者高雄激素血癥和IR的病理過程,故有研究發現,睪酮能夠促使小鼠胰島B細胞中胰島素的過度表達,進而誘導小鼠的ERS狀態和胰島細胞凋亡[33]。

4.4 GCs的慢性炎癥狀態可能通過誘導ERS致其凋亡,進而誘發PCOS的發生 慢性低度炎癥作為PCOS病理生理學的重要特征之一,研究發現GCs中炎癥介質水平異常增加將致其過早凋亡,從而影響卵泡成熟和排卵。OS作為PCOS發生發展過程中的重要環節之一,其與炎癥往往相互作用,難以完全區分,這與SELENAY等[34]的實驗研究結論保持一致。隨后,WAN等[35]發現,體內的OS狀態會導致活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)過度累積,從而破壞細胞內的動態平衡,最終誘導ERS的發生。而未折疊蛋白反應(Unfolded Protein Response,UPR)中的3個分支都已被證明通過核因子κB和激活蛋白1(Activator Protein-1,AP-1)等轉錄因子介導促炎轉錄程序[36]。以上結果提示,在PCOS的發病機制中,炎癥、OS和ERS同時存在且關系密切。

4.5 肥胖通過介導IR、炎癥和自噬促使ERS的發生,進而增加PCOS的發生風險 肥胖可以作為PCOS的重要臨床體征之一,可能通過誘導IR、加重炎癥反應和介導自噬等途徑參與卵巢細胞ERS的發生,在PCOS的發病機制中發揮重要作用。1)在脂肪組織中,活化的巨噬細胞能夠產生炎癥介質,進而加劇ERS并觸發IR的發生[37]。2)脂肪組織作為人體重要的內分泌器官,可以分泌脂聯素、瘦素和白細胞介素等一系列生物活性因子[38],能夠誘導包括卵巢在內的其他組織的炎癥反應,因此,肥胖會增加PCOS患者的炎癥反應負荷[39]。3)肥胖能通過自噬誘導ERS。對飲食誘導以及遺傳性肥胖動物模型的研究發現,肥胖可通過抑制自噬反應損害肝臟中的胰島素信號并誘導ERS。然而,通過上調自噬相關基因7(Autophagy-related 7,ATG7)激活自噬能夠通過緩解ERS改善胰島素信號轉導及糖耐量[40]。

4.6 卵巢GCs發生ERS能夠加重PCOS患者卵巢纖維化狀態 PCOS的經典病理變化之一是由于膠原沉積和纖維組織增加導致的卵巢皮質增厚、纖維化和間質增生[41]。有研究證明,轉化生長因子-β1(Transforming Growth Factor-β1,TGF-β1)作為卵巢細胞外基質重塑促纖維化過程中重要因子,能夠促進卵巢的間質纖維化和膠原蛋白沉積,與卵巢纖維化關系密切。同時,ERS也被認為是組織纖維化過程中的一個重要因素。TAKAHASHI等[42]發現應用ERS誘導劑能夠上調PCOS患者GCs中結締組織生長因子(Connective Tissue Growth Factor,CTGF)和TGF-β1的表達,應用ERS抑制劑治療PCOS小鼠后,卵巢間質纖維化和膠原沉積減少,GCs中TGF-β1的表達減少。這揭示了PCOS患者的卵巢GCs發生的ERS能夠促使包括TGF-β1在內的促纖維化因子表達,導致卵巢纖維化,進而加重PCOS患者卵巢組織纖維化狀態。

綜上所述,ERS是PCOS病理進展中的關鍵環節。目前在ERS管理方面治療方法頗多,主要包括調整生活方式及藥物治療2種,值得一提的是,有氧運動被證明可以緩解肥胖小鼠的ERS,并且被認為在ERS調節方面比多酚更有效[43],這與運動是PCOS的一線治療方案不謀而合[44]。此外,藥物制劑在緩解ERS方面也具有較大潛力。SREEJAYAN等[45]合成了一種化合物鉻-D-苯丙氨酸絡合物,該藥物通過緩解ERS,改善IR以減少肥胖小鼠的肝臟脂肪堆積。有研究也證實了兒茶素能夠減輕飲食誘導的肥胖小鼠模型中的炎癥、IR和ERS[37]。盡管如此,仍然有必要進行更深層次的臨床及動物研究以充分闡明不同藥物的優勢與劣勢,以期更好地提高患者的生命質量。

5 “脾主運化”理論指導下運脾法調節ERS治療PCOS或將成為新思路

中醫學認為PCOS主要由飲食不節、情志失調、先天不足等因素長期作用而成。本病屬本虛標實之證,脾虛運化無力為其本,水濕內聚蘊結成痰為其標。《黃帝內經·素問·至真要大論篇》載:“伏其所主,而先其所因。”因其發生與脾之運化功能密切相關,故可從脾論治,故恢復脾運可為其治療準則。治療PCOS重在恢復脾之運化功能,而脾主運化的正常發揮有賴于旺盛的脾氣和充足的脾陽。“脾氣宜健”“膏濁宜化”。治療本病當健運脾氣,補益脾陽。

綜上所述,脾氣健運,脾陽旺盛是脾主運化正常發揮的功能基礎,ERS作為探究運脾法治療PCOS作用機制的關鍵靶點,是挖掘脾主運化在PCOS發生發展中分子生物學本質的重要切入點,值得進一步探究。

6 總結與展望

PCOS作為婦科常見的異質性疾病,病理生理復雜,臨床并發癥多,嚴重影響人口質量和生殖健康。目前西醫多采用對癥治療的方案,如促排卵、降雄激素、提高胰島素敏感性等,存在不良反應多、療效較差等不足。近年來,越來越多的醫家認識到后天之本——脾的重要性,在治療PCOS時亦多從脾論治且取效甚佳,不僅能夠改善生殖相關激素水平,而且有助于促進卵泡發育及排卵,顯著提高了PCOS患者的妊娠率[46],值得臨床推廣及應用。我們通過概述“脾主運化”的中醫學原理,挖掘ERS在PCOS發病機制中的作用,以期尋找二者聯系。針對PCOS“脾失運化、痰濕阻滯”之核心病機,提出健運脾氣、補益脾陽的治療原則,以內質網為靶標進行“細胞器治療”,希冀為PCOS治療開辟新的途徑。

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