楊亦青，吳庚香，楊 菁

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心，武漢 430060)

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是一種常見的生殖內(nèi)分泌紊亂疾病，影響著約4%～8%的育齡期女性。PCOS是婦女無排卵性不孕的主要原因之一，以月經(jīng)不規(guī)則、高雄激素血癥和多囊卵巢為特征，臨床表現(xiàn)存在個(gè)體差異。PCOS患者常伴隨胰島素抵抗(Insulin resistance，IR)、肥胖和血清黃體生成素水平升高[1]，患有PCOS的女性發(fā)展為2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)較正常女性高2～5倍[2]，并且罹患子宮內(nèi)膜癌的幾率更高。此外，PCOS患者與一般人群相比，患代謝和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)更高[3]。PCOS的發(fā)病機(jī)制至今尚不清楚，普遍認(rèn)為PCOS是受遺傳、內(nèi)分泌和環(huán)境等多因素影響的疾病。有學(xué)者認(rèn)為[4]，PCOS發(fā)病可能是由于機(jī)體處于長(zhǎng)期應(yīng)激狀態(tài)或是顆粒細(xì)胞的不正常凋亡所致，而雄激素分泌過多、胰島素抵抗、肥胖等因素可能促進(jìn)氧化應(yīng)激的發(fā)展。

熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)是一類高度保守的分子家族，參與原核和真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)的折疊，有助于維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)[5]。當(dāng)細(xì)胞暴露于高溫、缺氧、缺血、炎癥或其他應(yīng)激狀態(tài)下時(shí)，HSP表達(dá)增加。1962年Ritossa[6]首次在果蠅幼蟲唾液腺染色體中發(fā)現(xiàn)了熱休克反應(yīng)。Tissieres等[7]隨后從熱休克果蠅唾液中分離出一種特殊蛋白，稱之為HSPs。根據(jù)分子質(zhì)量大小，HSPs分為HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40和小分子HSP等多個(gè)家族。HSPs作為分子伴侶蛋白調(diào)節(jié)了細(xì)胞存活和凋亡通路中的許多重要元件，且與卵巢生理性增殖/凋亡機(jī)制、性激素及其受體的調(diào)節(jié)密切相關(guān)[8]。近年來，越來越多的研究證實(shí)，熱休克蛋白家族與PCOS的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系，其在PCOS中的作用成為熱點(diǎn)問題之一。本文對(duì)兩者關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述，探討HSPs在PCOS發(fā)病機(jī)制中扮演的角色。

1 HSP10與PCOS

熱休克蛋白10(heat shock protein 10，HSP10)，也稱為Cpn10，是哺乳動(dòng)物線粒體中存在的GroES大腸桿菌同源蛋白。HSP10能抑制凋亡，是參與維持細(xì)胞生存的信號(hào)蛋白。HSP10過表達(dá)可使抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xl表達(dá)增加，同時(shí)降低了促凋亡蛋白Bax表達(dá)[9]。HSP10本身及其調(diào)控基因表達(dá)的紊亂可能是許多疾病病理過程中的重要環(huán)節(jié)。Ma等[10]研究顯示，與正常卵巢相比，HSP10在PCOS患者卵巢中表達(dá)顯著降低，HSP10可能通過增強(qiáng)胰島素樣生長(zhǎng)因子1(insulin-like growth factors-1，IGF-1)信號(hào)通路和抑制卵泡膜細(xì)胞凋亡而促進(jìn)雄激素分泌。有研究表明[11]，HSP10在正常卵巢所有卵泡細(xì)胞中均呈高表達(dá)，而在PCOS患者卵巢中僅在卵泡膜細(xì)胞中高表達(dá)。眾所周知，卵泡膜細(xì)胞是人卵巢卵泡中主要的雄激素分泌細(xì)胞，HSP10曾被證實(shí)可與人細(xì)胞中的Erg28相互作用[12]，而Erg28p是酵母固醇生物合成酶復(fù)合物中的關(guān)鍵蛋白，能促進(jìn)固醇與其他蛋白的合成。這些研究提示HSP10可能與PCOS高雄激素血癥的發(fā)生機(jī)制有關(guān)。有研究觀察到[13]，在人和小鼠的竇前卵泡中，HSP10僅在卵母細(xì)胞中表達(dá)，而在竇卵泡中，卵母細(xì)胞、顆粒細(xì)胞(granulosa cells，GC)、卵泡膜細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中均被檢測(cè)到有HSP10表達(dá)，HSP10在卵泡發(fā)育過程中表達(dá)面積和密度逐漸增加，提示其在卵泡發(fā)育和成熟中發(fā)揮了重要的作用。Ling等[14]研究發(fā)現(xiàn)，HSP10表達(dá)下調(diào)可誘導(dǎo)小鼠顆粒細(xì)胞凋亡，而過表達(dá)HSP10則可抑制順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，證實(shí)了HSP10在小鼠GC中的新型抗凋亡作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[15]，高雄激素狀態(tài)可誘導(dǎo)小鼠顆粒細(xì)胞凋亡，經(jīng)睪酮處理的小鼠GC中HSP10表達(dá)下降，細(xì)胞活力降低，細(xì)胞周期被阻滯，提示HSP10可能是睪酮誘導(dǎo)卵巢GC凋亡的下游因子，且HSP10通過ERK和線粒體凋亡途徑調(diào)節(jié)睪酮誘導(dǎo)的小鼠GC凋亡。這些研究結(jié)果表明，HSP10表達(dá)下降可能在誘導(dǎo)PCOS患者GC不正常凋亡和卵泡閉鎖中發(fā)揮了重要作用，且和PCOS高雄激素血癥的發(fā)生有著密不可分的聯(lián)系。見表1。

表1 熱休克蛋白各家族在PCOS發(fā)病機(jī)制中的作用

2 HSP27與PCOS

熱休克蛋白27(heat shock protein 27，HSP27)屬于小分子熱休克蛋白。作為分子伴侶，HSP27在應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)的作用。HSP27通過與凋亡途徑中caspase激活的有關(guān)成分直接相互作用而發(fā)揮其強(qiáng)大的抗凋亡特性，從而在細(xì)胞凋亡引起的相關(guān)損傷中發(fā)揮保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，HSP27可抑制活性氧生成、介導(dǎo)MAP激酶途徑、抑制細(xì)胞色素c介導(dǎo)的caspase-3活化并阻斷caspase-9級(jí)聯(lián)和Fas誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[16-17]，保護(hù)細(xì)胞免于異常凋亡造成的損害。Ma等[10]通過免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，HSP27主要在人卵母細(xì)胞中表達(dá)，與對(duì)照組相比，其在PCOS患者卵巢組織中表達(dá)下降，HSP27下調(diào)可能有助于PCOS卵巢小竇卵泡中的卵母細(xì)胞凋亡。Liu等[18]在2010年第一次發(fā)現(xiàn)了HSP27和卵母細(xì)胞成熟之間有直接關(guān)聯(lián)，HSP27表達(dá)下降，激活了caspase8介導(dǎo)的凋亡途徑，卵母細(xì)胞的早期凋亡增加，從而改善卵母細(xì)胞的成熟。研究發(fā)現(xiàn),GV期卵母細(xì)胞中HSP27表達(dá)的相對(duì)缺乏可能是PCOS患者卵母細(xì)胞發(fā)育紊亂的原因，提示HSP27在PCOS患者中表達(dá)下降可能干擾了卵子的正常發(fā)育成熟過程。隨后有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[19]，過表達(dá)HSP27可降低PCOS患者卵母細(xì)胞的成熟率。此外，HSP27過表達(dá)組與對(duì)照組的受精率和獲得優(yōu)質(zhì)胚的概率無明顯差異，但是HSP27過表達(dá)組的囊胚形成率顯著高于對(duì)照組。在HSP27過表達(dá)的卵母細(xì)胞中，卵母細(xì)胞分泌的骨形態(tài)發(fā)生蛋白15和生長(zhǎng)分化因子9以及凋亡相關(guān)調(diào)節(jié)因子caspase-3,8,9都顯著降低，上調(diào)HSP27可抑制PCOS患者卵母細(xì)胞的成熟，提高胚胎的發(fā)育潛能。Liu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，HSP27表達(dá)水平不影響囊胚中細(xì)胞凋亡、囊胚形成率和胚胎質(zhì)量。受精卵中HSP27過表達(dá)或下調(diào)，作為一個(gè)單一因素，對(duì)隨后的胚胎發(fā)育無顯著影響。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，HSP27有助于維持胰島素敏感性，HSP27可能通過阻止激活了IKK-beta途徑，從而防止IR的發(fā)生[21]。這些研究表明，HSP27下調(diào)可能同時(shí)影響多種信號(hào)通路并促進(jìn)PCOS卵巢中各種異常的發(fā)展。

3 HSP40與PCOS

熱休克蛋白40[heat shock protein 40，HSP40(DnaJ)]同源物亞家族B成員1(DNAJB1)與分子伴侶一起調(diào)控蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)復(fù)合物的組裝和拆卸以及蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，參與了雄激素的信號(hào)通路，并受到胰島素的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，減少胰島素已被證明可導(dǎo)致肝DNAJB1表達(dá)增加[22]。HSP40可將雄激素受體(androgen receptor，AR)保持為非活性構(gòu)象，其在雄激素存在下釋放，從而使雄激素受體易于聚合[23]。Jansen等[24]發(fā)現(xiàn),HSP40在PCOS婦女卵巢中表達(dá)下降。DNAJB1在許多途徑中充當(dāng)分子伴侶，包括雄激素受體和糖皮質(zhì)激素受體信號(hào)傳導(dǎo)途徑。雄激素受體功能(配體結(jié)合和核轉(zhuǎn)位)取決于熱休克蛋白和其分子伴侶相互作用，推測(cè)DNAJB1可能參與了雄激素和胰島素功能失調(diào)，從而導(dǎo)致了PCOS的發(fā)生。Jones等實(shí)驗(yàn)[25]表明,DNAJB1的遺傳變異可能在PCOS代謝功能障礙中發(fā)揮重要作用，但HSP40與PCOS的聯(lián)系尚待進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 HSP47與PCOS

熱休克蛋白47(heat shock protein 47，HSP47)位于成纖維細(xì)胞等分泌膠原蛋白的細(xì)胞中，作為膠原蛋白特異性分子伴侶，其被認(rèn)為與纖維化疾病的發(fā)病和膠原蛋白的代謝有關(guān)。它是唯一一個(gè)可與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的前膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白短暫結(jié)合的熱誘導(dǎo)蛋白。PCOS是一種常見疾病，近年來已被證實(shí)和自身免疫紊亂有關(guān)[26]，其特征是雙側(cè)多囊卵巢伴有增厚的纖維化白膜。Ma等[10]研究表明，HSP47在卵巢細(xì)胞，尤其在基質(zhì)細(xì)胞中廣泛表達(dá)，并在PCOS患者卵巢中表達(dá)上調(diào)。因此，PCOS患者中HSP47表達(dá)改變可能與卵巢包膜增厚以及卵巢間質(zhì)增生的形成和生理特征有關(guān)，HSP47具體如何在PCOS發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用，尚待進(jìn)一步研究。

5 HSP60與PCOS

熱休克蛋白60(heat shock protein 60，HSP60)參與了細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，是在有毒或應(yīng)激條件下細(xì)胞生存所必需的蛋白。Schube等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)氧化低密度脂蛋白處理的人卵巢顆粒細(xì)胞中，HSP60表達(dá)顯著上調(diào)，而抗氧化劑白藜蘆醇和去鐵胺降低了HSP60合成,表明白藜蘆醇和去鐵胺有效降低了人卵泡細(xì)胞的氧化應(yīng)激。HSP60能在骨骼肌細(xì)胞中誘導(dǎo)胰島素抵抗，并引起促炎性肌動(dòng)蛋白的釋放。此外，HSP60在肥胖綜合征患者內(nèi)臟脂肪組織中的表達(dá)特別高[28]，HSP60在2型糖尿病患者血清中濃度也升高[29]。有學(xué)者認(rèn)為[30]，HSP60可看作是脂肪組織炎癥與肥胖相關(guān)的代謝性疾病之間的新型聯(lián)系分子，HSP60可能參與了PCOS的代謝異常，但具體還需進(jìn)一步探究。

6 HSP70與PCOS

熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)作為熱休克蛋白家族中最突出的蛋白，引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。HSP70具有有效的抗氧化、抗炎和抗凋亡特性。近年來，研究者們已經(jīng)在2型糖尿病、心血管疾病和癌癥等許多慢性病患者的血清或血漿中觀察到HSP70水平升高。血清HSP70水平升高程度也被認(rèn)為是評(píng)估轉(zhuǎn)基因小鼠卵巢損傷嚴(yán)重程度的指標(biāo)[31]。盡管HSPs通常被認(rèn)為是具有分子伴侶和細(xì)胞保護(hù)功能的細(xì)胞內(nèi)蛋白，健康人的外周循環(huán)中也有HSP70存在。2004年，Jansen等[32]分析PCOS患者卵巢中異常表達(dá)的基因，觀察到表達(dá)升高的編碼HSP的5種基因中，HSP70為主要升高成分。曾有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[33],牛囊狀卵泡的顆粒細(xì)胞和卵泡膜細(xì)胞中HSP70呈高表達(dá)，卵巢中HSP70增加可能減少了囊狀卵泡的凋亡，并且這些卵泡的延遲消退可導(dǎo)致卵巢呈多囊樣改變。Salvetti等[34]發(fā)現(xiàn),在PCOS大鼠卵巢中所有細(xì)胞胞核和胞質(zhì)均表達(dá)HSP70，且與卵巢細(xì)胞中類固醇激素受體有關(guān)。吳庚香等[4]研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，PCOS組大鼠卵巢中HSP70表達(dá)水平明顯增強(qiáng)，且主要在顆粒細(xì)胞和卵泡膜細(xì)胞中表達(dá)，卵泡膜細(xì)胞內(nèi)升高的HSP70可抑制卵泡膜細(xì)胞凋亡，使卵泡膜增生，形成PCOS高雄激素血癥。孟婕等[35]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照人群相比，PCOS患者血清HSP70水平顯著升高，且HSP70水平與PCOS風(fēng)險(xiǎn)之間存在關(guān)聯(lián)。Gao等[36]發(fā)現(xiàn),非肥胖PCOS婦女血清HSP70水平升高，且與這些女性體內(nèi)的胰島素抵抗、氧化應(yīng)激和低度慢性炎癥存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。此外，有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[37]，PCOS患者的子宮內(nèi)膜中HSP70顯著降低。HSP此前被證實(shí)可保護(hù)子宮內(nèi)膜細(xì)胞免受高水平活性氧所造成的不利影響，由此推測(cè)子宮內(nèi)膜中HSP70下調(diào)可能導(dǎo)致PCOS患者子宮內(nèi)膜的各種異常，這可能是PCOS患者易罹患子宮內(nèi)膜癌的原因之一。Wu等[38]通過免疫組化、Elisa等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PCOS患者血清HSP70水平與睪酮以及C反應(yīng)蛋白、白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子α等炎性因子呈負(fù)相關(guān)。最新臨床研究表明[39]，PCOS患者血清中異常升高的HSP70與多種性激素指標(biāo)(卵泡刺激素、促黃體生成素和睪酮)以及多種氧化應(yīng)激指標(biāo)(8-異前列腺素F2α、丙二醛、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化酶)密切相關(guān)。這些研究提示HSP70可能在PCOS病理中起重要作用。

7 HSP72與PCOS

熱休克蛋白72(heat shock protein 72，HSP72)屬于HSP70家族，在正常和應(yīng)激狀態(tài)下均已被研究者們深入探究。HSP72作為分子伴侶促進(jìn)了蛋白質(zhì)的折疊以及不穩(wěn)定蛋白質(zhì)的降解，同時(shí)在防止應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮了重要的作用。HSP72在運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞酸中毒和缺氧等情況下表達(dá)增加。先前已經(jīng)證實(shí)，2型糖尿病和胰島素抵抗患者骨骼肌中HSP72表達(dá)降低，且表達(dá)水平與IR程度呈負(fù)相關(guān)[40]。McCarty等[41]認(rèn)為，HSP72表達(dá)低的個(gè)體可能有較高的IR風(fēng)險(xiǎn)和隨后患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)，Chung等[42]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肥胖癥中骨骼肌HSP72蛋白表達(dá)降低。此外，Gao等[36]發(fā)現(xiàn)，PCOS女性血清HSP72升高與IR、氧化應(yīng)激和炎癥標(biāo)記物水平呈正相關(guān)。Vince等[43]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PCOS患者和正常對(duì)照組單核細(xì)胞或淋巴細(xì)胞中HSP72表達(dá)無顯著差異，但在為期8周的運(yùn)動(dòng)后，對(duì)照組中HSP72表達(dá)增加，而PCOS女性沒有增加，提示PCOS女性在運(yùn)動(dòng)后HSP72表達(dá)受損。HSP72與PCOS具體存在何種聯(lián)系仍需進(jìn)一步探究。

8 HSP90與PCOS

熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)能與醛固酮、雄激素、雌激素和孕激素等類固醇激素的受體結(jié)合，在促性腺激素活性的調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用。HSP90B1是一種重要的伴侶蛋白，可與多種細(xì)胞內(nèi)受體和轉(zhuǎn)錄因子相互作用，保護(hù)目標(biāo)蛋白質(zhì)免受蛋白酶降解，維持目標(biāo)蛋白激活后的穩(wěn)定性。Park等[44]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)促腎上腺皮質(zhì)激素或冷應(yīng)激處理的大鼠卵巢中HSP90蛋白表達(dá)增加，應(yīng)激狀態(tài)激活了卵巢HSP90表達(dá)，同時(shí)改變了固醇激素受體和血清性激素的水平，這些變化共同導(dǎo)致卵泡發(fā)育異常，誘導(dǎo)大鼠多囊卵巢的形成。2016年，Li等[45]發(fā)現(xiàn)HSP90B1在卵巢細(xì)胞增殖和生存中具有關(guān)鍵作用。有研究表明[46]，PCOS女性卵巢組織中HSP90表達(dá)較高。HSP90B1表達(dá)水平升高對(duì)細(xì)胞生存和增殖、細(xì)胞周期進(jìn)程和凋亡均具有不利影響。與具有正常排卵功能的女性相比，無排卵的PCOS女性卵巢顆粒細(xì)胞具有更高的增殖率，HSP90B1可能在PCOS發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮著促進(jìn)顆粒細(xì)胞增殖的作用，形成卵巢的多囊狀態(tài)。近年來越來越多學(xué)者發(fā)現(xiàn),HSP90參與了目標(biāo)蛋白雄激素受體的折疊[47]。Liu等[48]研究發(fā)現(xiàn)，PCOS患者顆粒細(xì)胞中雄激素受體變體核轉(zhuǎn)位受阻現(xiàn)象與HSP90有關(guān)。HSP90及其亞型在PCOS中的作用仍需進(jìn)一步探究。

綜上所述，HSPs蛋白家族和PCOS關(guān)系密切。PCOS病因復(fù)雜，多囊卵巢、排卵障礙、高雄激素血癥、低度炎癥、胰島素抵抗以及各種代謝異常均是PCOS的特征，而這些均被證實(shí)與HSPs有關(guān)。PCOS患者臨床表現(xiàn)各異，目前對(duì)PCOS的治療尚停留在控制疾病進(jìn)展的階段，無法達(dá)到治愈的目標(biāo)。本綜述闡述了HSPs不同家族與PCOS的關(guān)系，探討了它們?cè)赑COS病因以及發(fā)病機(jī)制中的作用，旨在為PCOS的臨床診斷和治療提供新思路。