白藜芦醇调控高雄激素诱导卵巢细胞乙酰化的研究进展

刘斌，许倩，王道娟，王勇

多囊卵巢综合征（polycystic ovarian syndrome，PCOS）是一种常见的女性内分泌疾病，由于PCOS的高度异质性与发病机制尚不明晰，对PCOS的诊断存在较多不尽相同的标准，其中应用较为广泛的鹿特丹标准规定：稀发排卵或无排卵、临床或生化高雄激素血症、B型超声（B超）显示双侧卵巢呈多囊样改变，以上3条标准中符合2条且排除患者其他引起高雄激素血症的疾病即可诊断为PCOS[1]。其中高雄激素血症是PCOS的临床表现和生化指征的核心诊断标准，高雄激素也常用于PCOS动物模型的诱导。

研究表明，PCOS的部分症状与组蛋白的乙酰化修饰异常有关，涉及组蛋白乙酰转移酶和多种组蛋白去乙酰化酶。其中沉默信息调节因子1（silent information regulator 1，SIRT1）属于去乙酰化酶家族，其活性受到多种激动剂和抑制剂的调控。现综述去乙酰化酶SIRT1的激动剂白藜芦醇对高雄激素诱导的PCOS卵巢异常乙酰化的调控机制，以及白藜芦醇对卵巢功能的修复机制。

1 PCOS中SIRT1对乙酰化修饰的影响

1.1 PCOS中的乙酰化修饰虽然PCOS的发病机制至今尚未完全阐明，但作为一种多基因遗传病，PCOS已被证实与多种内分泌异常的表型有关，如代谢综合征、糖耐量失衡、胰岛素抵抗（insulin resistance，IR，与2型糖尿病风险增加有关）、代偿性高胰岛素血症等[2]。从细胞代谢过程来看，组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶调控的蛋白质乙酰化在转录和翻译后加工过程中发挥重要作用。

研究显示，卵母细胞经脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）处理后，DNA甲基化和二甲基化减少，且与H4K12乙酰化的增加有关。同时，在经DHEA处理的小鼠中，DNA甲基转移酶1和组蛋白去乙酰化酶1的mRNA表达量显著降低[3]。另有研究表明，PCOS模型大鼠卵巢中组蛋白H3K9乙酰化和p21 mRNA的表达水平显著低于非PCOS大鼠，且与体外的细胞实验结果一致[4]。PCOS分子水平上去乙酰化酶活性的下调，导致H4K12等乙酰化水平上调，进而借助活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）等使卵巢出现形态和功能上的异常。

另一方面，H3K9的乙酰化对CYP19A1等基因的调控很重要，CYP19A1等编码催化雌二醇生物合成最终限速步骤的芳香化酶，因此H3K9乙酰化模式的变化可能通过改变芳香化酶活性而导致PCOS的高雄表型。如Ortega等[5]进行体外实验发现，白藜芦醇可通过抑制卵泡膜细胞CYP17A1 mRNA表达，产生抗雄激素效应。

1.2 PCOS患者体内的SIRT1调控作用人源SIRT1是酵母中同源的沉默信息调节因子2（silent information regulator 2，Sir2）蛋白超家族的成员之一，是一种烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD）依赖的蛋白质去乙酰化酶，可直接降低组蛋白H1K26、H3K9、H3K14和H4K16的乙酰化程度，并通过与其他组蛋白修饰酶如组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶SUV39H1、组蛋白乙酰转移酶Tip60和p300、CBP及其相关因子pCAF相互作用，间接调节组蛋白的甲基化和乙酰化[6]，借助染色质重塑、细胞分化、细胞存活等过程影响机体的胰岛素分泌、糖和脂质代谢。然而，目前PCOS发病机制中SIRT1相关修饰作用的研究相对较少。

对AMP依赖的蛋白激酶α（AMP-activatedprotein kinase α -silent information regulator 1，AMPKα）-SIRT1通路的研究显示，PCOS造模鼠的IR导致未成熟卵泡数量明显增加，卵巢颗粒细胞数目减少、排列紊乱，AMPKα-SIRT1通路下调，予以AMPK抑制剂 AICAR（5-Aminoimidazole-4-carboxamide1-β-D-ribofuranoside）治疗上调该通路可改善IR状态，可能是PCOS中IR的潜在治疗靶标[7]。此外，Xie等[8]研究发现炎症反应中SIRT1水平处于下调状态，这与Lugrin等[9]通过给药抑制SIRT1治疗急性和慢性炎症反应的结论相矛盾。因此借助SIRT1从炎症角度治疗PCOS有待更大规模的研究验证。

2 白藜芦醇对SIRT1的调控作用

植物来源的多元酚白藜芦醇广泛存在于葡萄、浆果及一些药用植物中，研究发现白藜芦醇在体内和体外均可有效地促进SIRT1的去乙酰化酶活性，即白藜芦醇是一种有效的SIRT1激活化合物（STACs）[10]。

在研究白藜芦醇对PCOS卵巢储备功能和超微结构影响的实验中，Furat Rencber等[11]分别激活SIRT1和AMPK通路来研究两者联用对PCOS的治疗效果，结果显示使用白藜芦醇后SIRT1活性增加，白藜芦醇通过活化SIRT1抑制了炎症反应并减少了线粒体ROS的产生，改善了卵巢超微结构。此外，Liang等[12]发现，白藜芦醇可通过提高SIRT1的表达，降低ROS和氧化应激水平，减少输卵管中细胞老化导致的卵母细胞破裂和死亡。

此外，Bo等[13]使用不同剂量的白藜芦醇补充剂上调SIRT1的表达，发现2型糖尿病患者体内H3K56ac的组蛋白3乙酰化水平降低，验证了白藜芦醇可以增强SIRT1的表达，从而影响患者的氧化还原稳态。但是，由于生活方式（主要是饮食来源的白藜芦醇）及基因多态性的影响，部分服用白藜芦醇补充剂的患者未反映出SIRT1上调的状态。也有一些研究质疑了白藜芦醇对SIRT1表达的影响。Marti等[14]发现白藜芦醇通过影响CYP17和CYP21的表达量和活性，抑制了人肾上腺皮质H295R细胞的雄激素生成，但细胞实验中未发现类似大鼠卵巢颗粒细胞中的SIRT1表达变化，提示白藜芦醇对于SIRT1的生物学效应可能具有种属、组织乃至细胞特异性。Morita等[15]的结论与该研究相似。

3 白藜芦醇改善异常乙酰化诱导的卵巢功能异常的机制

除了作为SIRT1的激活剂外，白藜芦醇的其他生物活性也被较多地用于相关疾病的治疗，例如抗氧化活性和抗炎活性、调节糖代谢和脂质代谢。作为一种潜在的药物，其改善PCOS中异常乙酰化诱导的卵巢功能异常的作用机制主要表现在以下几方面。

3.1 白藜芦醇对氧化应激的调控作用有研究表明，长期的中度氧化应激（oxidative stress，OS）水平会导致卵泡质量和黄体酮水平的降低，导致原始卵泡池大小改变，影响卵巢的生殖功能[16]。对于PCOS患者而言，血清总抗氧化水平的降低削弱了机体对氧化环境的防御能力。患者IR和低度慢性炎症普遍发生，导致血清C反应蛋白、白细胞介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平升高，TNF-α浓度上升加重OS，抑制了胰岛素信号。此外，OS损伤血管内皮并影响线粒体氧化代谢，提高了PCOS妇女的心血管疾病发生率。同时，PCOS的并发症高血糖促进PCOS中ROS的产生，由此产生的OS直接刺激雄激素过度分泌，引起广泛的DNA损伤和细胞凋亡[17]。因此，使用抗氧化剂可纠正OS引起的一系列症状。

3.2 白藜芦醇对雄激素相关途径的调控作用高雄激素血症是PCOS典型的内分泌特征之一，诱导卵巢细胞表观修饰改变。CYP19基因的产物芳香化酶是类固醇生成过程中催化雄激素（睾酮和雄烯二酮）转化为雌激素（雌酮和雌二醇）的限速酶，具有高雄激素症状的PCOS患者的芳香化酶活性受到显著抑制[18]，可造成高雄激素血症加剧的恶性循环。但是，雄激素与其受体作用位点、作用的关键时间窗口以及过高的雄激素水平如何导致PCOS发展等问题仍待进一步探讨。

3.3 白藜芦醇对雌激素相关途径的调控作用对PCOS患者卵丘颗粒细胞中G蛋白耦联雌激素受体1（GPER-1）的表达模式的研究显示，PCOS患者内源性雌激素异常导致细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平上升，卵母细胞减数分裂停滞，大量卵泡保持在6～9 mm的阶段并停止增长，卵母细胞成熟异常，卵泡密度增加，间质增厚，雄激素合成增加，诱导PCOS的发生[19]。有研究表明，施用大豆异黄酮治疗PCOS，对来曲唑诱导的大鼠PCOS模型表现出有益作用[20]。但是调查人口的不同饮食习惯、复杂的肠道吸收机制和肠道/肝脏酶促转化反应区别较大，个体代谢植物雌激素的能力存在广泛差异[21]，导致植物雌激素对PCOS的作用一直存在争议。

白藜芦醇可以通过雌激素受体（ER）信号整合网络调节炎症反应[22]：白藜芦醇是ER-α的选择性配体，通过动态结合受体，介导类固醇受体辅助活化因子 3（steroid receptor coactivator-3，SRC3）与环磷酸腺苷效应元件结合蛋白（cAMP-response element binding protein，CBP）复合物的募集并阻断TNF-α诱导的p300和pCAF的募集，阻断p65的乙酰化，调节炎性反应而不刺激增殖。但是，白藜芦醇作为ER-α选择性配体，是否能够启动SRC3介导的靶基因组蛋白的靶向乙酰化，通过激活雌激素目标基因来缓解PCOS的症状，仍未得到证实。

4 白藜芦醇在PCOS治疗中的应用

由于病因与发病机制尚不明晰，目前PCOS治疗仍局限于对症治疗。而白藜芦醇在心血管疾病、代谢综合征等方面的应用，以及白藜芦醇作为SIRT1激动剂、天然抗氧化剂的研究，提示了白藜芦醇可作为PCOS治疗的辅助手段，并且可预防其他治疗引起的卵巢过度刺激综合征（OHSS）等并发症[23]。

Banaszewska等[24]进行随机临床试验发现，白藜芦醇可显著降低PCOS患者的血清睾酮和DHEA水平，抑制卵巢和肾上腺皮质雄激素生成的作用强于二甲双胍。此外，PCOS患者施用白藜芦醇3个月后，空腹胰岛素水平较安慰剂组显著下降，胰岛素敏感性增加。Crandall等[25]也验证了白藜芦醇对胰岛素敏感性和糖尿病的治疗作用。

目前白藜芦醇已被部分用作PCOS临床治疗的辅助手段，Aquino等[26]的研究表明，在PCOS患者中常见的雌激素相关受体α（ERRα）、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α（PGC-1α）和ERRα/PGC-1α信号通路的mRNA水平下调状况以及核因子1（Nrf1）靶基因的表达抑制状况，在使用白藜芦醇后均有所缓解。但该研究在比较白藜芦醇与同样作为辅助治疗手段的针灸、运动等方式对于缓解PCOS症状的效果时指出，白藜芦醇对PCOS的控制效果较为有限。

除作用机制和疗效尚不明确外，目前影响白藜芦醇在PCOS临床治疗中应用的因素还包括：①白藜芦醇代谢速度较快，生物利用度低，影响其在患者中常规使用的效果[27]；②基于细胞培养或动物研究的数据难以指导临床试验中白藜芦醇的剂量和浓度；③白藜芦醇潜在的生殖毒性和致畸作用存有争议[28]，目前缺乏相关实验证据，需审慎对待。

5 结语

目前，PCOS的相关发病机制尚不明晰，对SIRT1通路在PCOS发病中的作用研究及白藜芦醇的激活效果研究尚不充分，已有实验结果存在冲突，同时存在剂量把握困难、生物毒性不清楚等局限性。针对现存不足，今后的研究方向可着眼于以下几个方面：一是对于白藜芦醇制剂等性状的改进，如开发药代动力学改善的或活性增强的白藜芦醇衍生物；二是鉴于白藜芦醇调控细胞增殖和雄激素生成时浓度依赖性明显，进一步的研究需探索适宜的体内给药剂量，指导临床用药；三是考虑到PCOS临床治疗上白藜芦醇尚未广泛使用，生殖毒性与致畸作用研究尚不充分，可在白藜芦醇用作抗氧化剂以及用作黄体酮分泌的诱导剂的病例中加强随访。因此，在子宫、卵巢等器官中对于SIRT1通路的多种调节功能及其激活剂施用的效果，提示白藜芦醇可作为PCOS研究的新的突破点，尤其是对其分子机制和代谢通路的挖掘，可能为PCOS的临床治疗提供更有力的支撑。