王莹莹，郑洲，张秀明

多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是一种常见的生殖内分泌疾病，占无排卵型不孕患者的30%～60%，甚至有文献报道其占比已高达70%[1]。2018 年7 月公布的PCOS 指南中推荐使用鹿特丹诊断标准：①高雄激素血症；②稀发排卵或无排卵；③多囊样卵巢，3 个主要特征中至少包含2 个即可诊断为PCOS。PCOS 患者除以上特征外，还伴有类固醇激素分泌、代谢、心血管以及心理上的问题[2]，对患者的身心产生了巨大影响，但是学者们对PCOS的发病原因尚不清楚，因此需要深入研究其发病机制，为开发具有针对性的靶向治疗药物提供有力的理论支撑。

近年学者们从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和细胞形态学等多个角度对PCOS 的发病机制进行了大量研究。尽管仍有争议，但是普遍认为遗传易感性和环境改变在PCOS 发病中起主要作用，尤其是高浓度雄激素诱导的神经内分泌紊乱对PCOS 的发生、发展具有较大影响。已有动物实验表明，内源性（如先天性肾上腺增生）或外源性雄激素过多均可造成卵巢多囊样改变[3-4]。胎儿期雌性小鼠暴露于高雄激素环境中即产前雄激素化（prenatally androgenized，PNA），会导致其从青春期到成年期持续性的高雄激素血症，最终发展为PCOS[5]。越来越多的研究发现，KNDy 神经元与PCOS 的发病有着密切联系，现对高雄激素诱导的下丘脑区域中KNDy 神经元功能紊乱与PCOS 病因学的关系进行综述。

1 高浓度雄激素可干扰神经内分泌引发PCOS

目前已知PCOS 患者大都表现为黄体生成素（luteinizing hormone，LH）分泌量和分泌频率的增加，而异常升高的LH 脉冲频率反映促性腺激素释放激素（gonadotropin releasing hormone，GnRH）神经元分泌过度活跃，表明神经内分泌参与PCOS 的发展。Caldwell 等[6]敲除双氢睾酮诱导的PCOS 小鼠的大脑和卵巢颗粒细胞中的雄激素受体（androgen receptor，AR）基因，结果显示大脑AR 基因敲除可避免小鼠发展为PCOS 样特征，但AR 未敲除小鼠和卵巢颗粒细胞AR 敲除小鼠都发展为严重的PCOS 表型，提示了神经内分泌紊乱在PCOS 病因学中的重要性。Silva 等[5]研究发现，PNA 小鼠的大脑区域神经信号调节异常，并证明这种神经调节异常与PCOS 症状的发生、发展有关。有学者认为高浓度雄激素可干扰下丘脑对类固醇激素的反馈调节，而这种反馈调节的失调会导致下游靶器官PCOS 样症状以及LH 的异常升高[7]，升高的LH 可调节卵泡膜细胞生成更多的雄激素[8]，即雄激素的恶性循环。

高浓度雄激素可能通过GnRH 神经元的上游神经元来调控LH 的分泌。青春期时，下丘脑-垂体-卵巢/肾上腺/脂肪细胞轴中的GnRH 神经元开始合成释放GnRH，并作用于垂体前叶分泌卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）和LH，使性腺开始产生性类固醇和肽类激素，所以GnRH 的分泌被认为是维持生殖功能的关键因素。GnRH 神经元上表达雌激素受体β，但是不表达AR、雌激素受体α和孕激素受体[9]。所以GnRH 神经元不能直接接受来自雄激素的负反馈。而KNDy 神经元是GnRH 神经元的上游神经元[10]，且KNDy 神经元上表达AR[3]，提示雄激素可通过KNDy 神经元间接调节GnRH 分泌。Yan 等[4]发现高浓度雄激素可干扰KNDy 神经元对GnRH 神经元的调节，导致小鼠LH 分泌异常增加。

2 高浓度雄激素通过KNDy 神经元导致PCOS 的具体机制

2.1 KNDy神经元概述KNDy 神经元是存在于啮齿类动物、山羊等哺乳动物弓状核和人类漏斗状核区域中，同时表达Kisspeptin、神经激肽B（neurokinin B，NKB）和强啡肽（dynorphin，Dyn）的神经元。KNDy神经元参与了青春期的启动和性腺激素的调节，与女性的发育及生育功能的维持关系密切。2013 年Herde 等[10]发现KNDy 神经元释放的3 种神经肽都参与调节GnRH 神经元，并参与调节生殖功能和性激素的分泌。2019 年Lehman 等[11]发现在调控GnRH的生成和释放时，Kisspeptin 是KNDy 神经元调节GnRH 神经元的输出信号，KNDy 神经元通过分泌Kisspeptin 来调节GnRH 神经元，而NKB 和Dyn 分别是KNDy 神经元分泌Kisspeptin 的启动和终止信号。2021 年Moore 等[3]发现，PNA 小鼠KNDy 细胞中AR 基因表达升高，而孕激素受体表达显著降低，提示PCOS 中高浓度雄激素通过改变KNDy 细胞干扰孕酮的负反馈作用，且该小鼠模型中γ 氨基丁酸能和谷氨酸能神经元对KNDy 神经元突触输入减少。

2.2 干扰KNDy神经元对Kisspeptin的表达 Kisspeptin 是由Kiss1 基因编码的神经肽，在啮齿类动物中Kisspeptin 神经元主要分布在下丘脑弓状核和室旁前核，其中弓状核区域的Kisspeptin 神经元属于KNDy 神经元，Kisspeptin 的受体为G 蛋白耦联受体（Kiss1R），由Kiss1R 基因编码，位于GnRH 神经元上。Navarro 等[12]发现GnRH 神经元的启动和兴奋受Kisspeptin 调控。短暂地抑制小鼠弓状核区域的Kisspeptin 神经元活性，可降低LH 的分泌量和分泌频率[13]。提示Kisspeptin 可正向调控GnRH 与LH的分泌。

高浓度雄激素可能通过上调Kisspeptin 水平诱导PCOS。Cheng 等[14]在细胞形态学方面发现，PNA绵羊Kisspeptin 神经细胞的体积增大。PNA 诱导的PCOS 小鼠模型中，弓状核Kisspeptin 神经元数量增加[6]。Gorkem 等[15]发现，PCOS 患者血清中Kisspeptin水平升高，且与雄激素水平呈正相关。Osuka 等[16]比较了2 种雄激素诱导的PCOS 小鼠模型，在产前高浓度雄激素诱导的PCOS 小鼠模型中，小鼠的弓状核区域Kisspeptin 信号增加，LH 水平异常升高，以及出现不规则的发情周期；在产后高浓度雄激素诱导的PCOS 小鼠模型中，虽然相对未处理小鼠体质量增加并有持续的发情期，但LH 水平正常。根据此结果，该团队推测用雄激素处理不同时期的小鼠可导致不同的PCOS 表型。但并非雄激素诱导的所有PCOS 动物模型都能观察到下丘脑Kisspeptin 水平升高。例如有研究报道，用雄激素诱导出生后的小鼠，其下丘脑Kisspeptin 和LH 表达均降低[17]，但此数据似乎与PCOS 患者一般表现为高LH 水平的特征不相符，这或许是因为小鼠出生后暴露于高浓度雄激素不易损伤Kisspeptin 神经元，反而引起Kisspeptin神经元对较高水平雄激素进行负反馈调节。PCOS 有4 个表型，不同表型患者内分泌代谢的特点也不相同，这或许也解释了以上实验动物年龄的差异而导致不同的实验结果，但部分原因也有可能与实验评估方法的不同有关。

2.3 干扰NKB的分泌NKB 又称为神经介素K，由TAC3 基因编码，是速激肽家族的一员，NKB 的受体主要为神经激肽3 受体（neurokinin 3 receptor，NK3R），由TACR3 编码并表达于KNDy 神经元和GnRH 神经元上。有研究指出，外源性注射NK3R 激动剂可导致小鼠LH 分泌增加[18]。TAC3 或者TAC3R基因失活/突变的患者Kisspeptin 和GnRH 分泌减少，同时LH 和FSH 的分泌也减少[19]。KNDy 神经网络中的NKB 可启动Kisspeptin 神经元向GnRH 神经元的信号传递，进而调控GnRH 的分泌[20]。PNA 小鼠模型中弓状核区域的Kisspeptin 和NKB 信号增加，且LH 水平比较高的小鼠可发展为PCOS，提示出生前使用过量的雄激素会导致仔代弓状核中Kisspeptin 和NKB 水平升高，进而导致PCOS[16]。PNA小鼠下丘脑区域NKB mRNA 水平在青春期前就已经明显增加[4]，推测胎儿期暴露于过量的雄激素可能会增加NKB 的表达，而升高的NKB 直接正向调控GnRH，或通过KNDy 神经元上的NK3R 正向调控Kisspeptin 的分泌，间接增加GnRH 分泌。

2.4 调控Dyn的分泌Dyn 是一种内源性神经肽，Dyn 的受体主要是K 阿片受体（K-opioid receptor，KOR），位于KNDy 神经元和GnRH 神经元上，表明KNDy 神经元既可以自分泌或旁分泌Dyn 进行自我调控，又可调控GnRH 神经元。Grachev 等[21]发现，KNDy 神经元中的Dyn 通过负向调控KNDy 分泌的Kisspeptin 和NKB，进而导致GnRH 分泌量下降，对弓状核区域使用KOR 激动剂Senktide 可抑制LH分泌。已有研究表明Dyn 于KNDy 神经网络信号传递刚开始时就释放并作用在KNDy 神经元上，且在KNDy 神经网络信号传递期间持续释放，但Dyn 仅在脉冲终止时才释放到GnRH 神经元上，进而激活GnRH 神经元上的KOR，表明Dyn 可间接或直接抑制GnRH 神经元[22]。以上实验验证了Goodman 等[23]的假设：NKB 结合在KNDy 神经元上的NK3R 进而促进Kisspeptin 释放，并作用在GnRH 神经元上使GnRH 的分泌增加，随后Dyn 通过KOR 抑制KNDy神经元分泌Kisspeptin，终止GnRH 的分泌。PNA 小鼠的KNDy 神经元中，过多的雄激素可使孕激素受体和Dyn 基因表达明显下降，但是AR 基因表达升高[3]。以上研究表明，雄激素可能使Dyn 的表达减少，减弱Dyn 对KNDy 神经网络的抑制作用，进而导致KNDy 神经元分泌Kisspeptin 增加，最终导致GnRH分泌异常升高。此外，雄激素也可通过降低Dyn 表达直接地作用于GnRH 神经元，使GnRH 的分泌异常升高。

3 高浓度雄激素可诱导下丘脑神经元发生表观遗传学改变

相对于传统遗传学即基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白及生命表型，表观遗传学是由非遗传基因序列改变而导致基因表达水平发生变化，且这种变化在有丝分裂、减数分裂乃至隔代中都可保持着稳定的遗传。表观遗传学的分子机制包括DNA甲基化、非编码RNA 介导的基因调控和组蛋白修饰等。PCOS 具有家族群聚现象，提示其可能和遗传有一定关系。目前已有研究显示，妊娠关键时期暴露于高浓度雄激素的环境可导致组蛋白乙酰化改变，影响雌性胎儿之后的发育[24]。高浓度雄激素可诱导雌性胎儿发展为PCOS 样特征，并伴随着DNA 甲基化和微小RNA 表达的改变[25]。Cui 等[26]发现，与正常雌性小鼠相比，双氢睾酮诱导的PCOS 样小鼠下丘脑整体甲基化水平、DNA 甲基转移酶的表达水平增加，表明雄激素导致小鼠下丘脑区域甲基化水平发生改变，并认为其与PCOS 的发展可能有一定的关系。但遗憾的是，目前尚无针对高浓度雄激素对KNDy 神经细胞表观遗传学的研究。Febri 等[27]的研究显示，与非PCOS 女性相比，PCOS 患者卵巢颗粒细胞AR 基因启动子区域甲基化水平较低，推测在PCOS 患者的颗粒细胞中AR 启动子低甲基化，使AR 水平升高，并导致PCOS 患者雄激素过多。在PNA 诱导的PCOS 小鼠模型中，KNDy 细胞上AR 表达升高，但孕激素受体表达降低，由此推测这种现象与孕激素负反馈受损有关[5]。目前尚无由高浓度雄激素引起KNDy 神经元上性激素受体表达变化与表观遗传学的研究，有待进一步的研究去探索。

4 对治疗PCOS 的启发

由于PCOS 发病很可能与高浓度雄激素诱导的KNDy 神经内分泌紊乱有关，因此或许可通过降低雄激素对神经内分泌的影响、恢复类固醇反馈的敏感性、调整KNDy 神经元对GnRH 的控制使LH/FSH比值正常化，进而治疗PCOS。目前国内外学者也针对该机制研发了多种用于PCOS 治疗的药物，例如通过阻断AR 途径治疗PCOS，非甾体类抗雄激素药物氟他胺与比卡鲁胺对雄激素相关的生殖和代谢紊乱有治疗效果，但此类药物会引起严重的肝毒性[28]。也有研究发现，与未接受二甲双胍治疗的PCOS 孕妇相比，部分PCOS 孕妇在接受二甲双胍治疗后，其子代全血标本中AR 基因CpG 位点的甲基化问题得到改善，但目前还不清楚宫内二甲双胍暴露对子代远期的发育是否有影响[29]。因Kisspeptin 可直接刺激下丘脑GnRH 神经元，Kisspeptin 拮抗剂可能在LH异常升高的相关性疾病（如PCOS）中有潜在的临床应用价值[20]。Fraser 等[30]研究发现，NK3R 拮抗剂Fezolinetant 可降低PCOS 患者的雄激素水平，并使LH/FSH 比值降至正常水平。Sucquart 等[31]研究发现，NK3R 拮抗剂MLE4901 可治疗高浓度雄激素诱导的PCOS 小鼠的一系列症状，包括总体质量下降和肥大的脂肪细胞减少，但此拮抗剂未能改善PCOS样小鼠的生殖症状，如发情周期、窦卵泡数量以及黄体数量。因此该研究认为AR 途径介导的这些PCOS样的生殖特征或许不能通过MLE4901 来改善，或者可能是由于NK3R 拮抗剂的剂量不足等原因导致的。靶向中枢神经[KNDy 和（或）GnRH 神经元]的药物治疗PCOS 也许可避免非特异性雄激素受体拮抗剂以及芳香化酶抑制剂等带来的不良反应。如果能有更安全的药物用于关键发育窗口期（胎儿期），或许会更有效地治疗PCOS。

5 结语

PCOS 是一种常见的生殖内分泌疾病，通过对高浓度雄激素诱导的KNDy 神经内分泌紊乱与PCOS病因学之间联系的探讨，详细阐明了过量雄激素可能通过KNDy 神经元干扰下丘脑-垂体-卵巢/肾上腺/脂肪细胞轴的正常调节，并最终造成PCOS 样症状。尽管已知KNDy 神经元在下丘脑-垂体-卵巢/肾上腺/脂肪细胞轴的生理调节中起重要作用，但关于雄激素诱导的KNDy 神经内分泌紊乱的机制仍有争议，还需要进一步的研究证实。雄激素是PCOS 发病的重要因素，尤其是雄激素诱导的神经内分泌效应，但研究PCOS 的发病原因时也不能只关注下丘脑的雄激素效应，因为体内雄激素受体分布很广泛，雄激素产生的影响也不仅限于下丘脑，如高浓度雄激素也会直接干扰卵巢、肾脏、脂肪组织和肝脏中的糖代谢和脂质代谢，这可能与PCOS 患者的肥胖有关。此外，高浓度雄激素也可以使患者食物摄入量增加，进而导致体质量增加，影响患者的症状，但雄激素通过神经内分泌造成的病症是最核心的。通过明确雄激素和PCOS 患者神经内分泌紊乱之间的关系，可对PCOS 的诊断和治疗提供新的观点和方法。