维生素D及氧化应激在多囊卵巢综合征中的作用研究进展

周婷婷，谈 勇

(1.秦淮区中医医院妇科，江苏 南京 210000；2.南京中医药大学附属医院生殖医学科，江苏 南京 210000)

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是育龄期女性最常见的具有高度临床异质性的内分泌疾病，发病率为5%～10%。目前研究认为，PCOS是遗传因素和环境因素相互作用的结果[1]，氧化应激在PCOS的发病过程中扮演重要角色[2]。动物研究已经证实，维生素D具有抗氧化作用[3]，而目前临床关于维生素D水平与氧化应激标志物关系的研究主要集中在糖尿病及心血管疾病方面[4-5]。本文就维生素D及氧化应激标志物水平与PCOS发病的关系进行综述，探讨PCOS患者维生素D缺乏对氧化应激状态的影响以及可能的作用机制，为PCOS的临床治疗提供新思路。

1 PCOS与氧化应激

氧化应激是机体氧化活性分子生成与抗氧化防御功能之间的平衡失调状态。活性氧(reactive oxygen species，ROS)、活性氮及氧化脂质分子等在体内堆积，超过了体内抗氧化酶如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GPx)以及维生素C、维生素E、锌等非酶类抗氧化物质的清除能力，造成氧化应激损伤，如脂质过氧化、蛋白质失活、DNA羟基化等，使细胞组织结构功能损伤甚至死亡[6]。

氧化应激不仅在慢性炎症、肿瘤、老化和各种代谢性疾病中发挥着重要作用，也与PCOS的发生、进展密切相关。多项研究提示，PCOS患者血清总氧化态和氧化损伤指数以及同型半胱氨酸、丙二醛(malondialdehyde，MDA)、脂质过氧化物(lipid peroxide，LPO)、二甲基精氨酸、蛋白羰基水平均显著高于健康对照组，一氧化氮水平略有升高，抗氧化物包括SOD、GPx、CAT、维生素A、对氧磷酶-1及总抗氧化能力(total antioxidant capacity，TAC)均低于健康对照组[7-10]。也有研究提出，PCOS患者的SOD表达水平升高[11]。SOD在窦状卵泡内膜细胞中发挥抗氧化作用，PCOS患者因窦状卵泡数量较多而使SOD增加，但此结论仍需要进一步研究验证[12]。总之，PCOS患者体内氧化活性分子增多，抗氧化防御功能相对不足，产生氧化应激。

氧化应激可以发生于正常卵巢周期中各个阶段，卵泡发育、卵母细胞成熟、排卵以及卵子受精、着床等均存在氧化与抗氧化的表达和调控[13]。PCOS患者氧化与抗氧化失调打破了卵巢微环境的生理动态平衡，从而导致排卵障碍、不孕及早期妊娠丢失。从小鼠排卵前卵泡中获取的卵母细胞与过氧化氢培养12 h，成熟卵母细胞所占百分比显著减少[14]。在产生优质胚胎的卵母细胞卵泡液和产生劣质胚胎的卵母细胞卵泡液中，ROS和LPO的水平显著不同[15]。体外受精-胚胎移植成功妊娠的卵母细胞，其卵冠丘细胞的SOD活性显著高于体外受精失败患者[16]。另外，氧化应激还参与胰岛素抵抗及高雄激素症形成过程。氧化应激可激活丝氨酸激酶和还原型辅酶Ⅱ氧化酶的级联反应以及通过激酶/核转录因子、氨基末端激酶/应激活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-羟激酶干扰胰岛素受体细胞内信号通路及传导，抑制肌组织和脂肪细胞对葡萄糖的摄取和氧化，降低胰腺β细胞敏感性，诱发胰岛素抵抗[17]。而糖脂代谢异常如高血糖、糖基化终末产物又可加速线粒体的自由转换，导致ROS的产生过剩[18]。PCOS患者氧化应激标志物与循环系统中雄激素水平呈显著正相关。过量雄激素诱导的PCOS大鼠模型以及高雄激素血症临床表型的PCOS患者的血清MDA水平均增高[19]。氧化应激刺激生成雄激素合成酶的活性，协同促黄体生成素直接刺激卵巢卵泡膜间质细胞的增殖与雄激素的分泌，形成高雄激素血症[20]。睾酮则可通过活化细胞外信号调节激酶1/2/核转录因子信号通路，促进小鼠脂肪细胞炎性因子的分泌和氧化应激的发生[21]。

2 维生素D与PCOS

维生素D作为一种类固醇激素，因其具有调节钙磷代谢、维持骨骼健康的功能而被大众熟知。维生素D缺乏不仅可引起骨骼疾病，更与许多代谢疾病如血脂异常、高血压病、糖尿病、抑郁症以及自身免疫性疾病甚至恶性肿瘤密切相关。维生素D在人体内有2种形式，包括维生素D3(胆钙化醇)和维生素D2(麦角钙化醇)，二者在肝脏中通过25-羟化酶作用转化成25-羟维生素D3，再经甲状旁腺激素促进作用，于肾脏近端小管由1-α-羟化酶作用转换为具有活性的维生素D3[1，25-(OH)2D3]。25-羟维生素D3是维生素D在体内的主要存在形式，半衰期长，且不受钙剂摄入的影响，其水平可以反映人体维生素D的储存水平，并与维生素D缺乏的临床症状相关。

约84.3%的PCOS患者体内维生素D水平降低，其中67%～85%患者的维生素D处于缺乏状态，即血清25-羟维生素D3<20 μg·L-1[22]。维生素D与靶组织上的维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)结合，增加靶细胞内钙离子浓度，促进受体底物磷酸化，从而启动胰岛素信号传导，并可抑制巨噬细胞释放促炎因子如肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)，减少胰岛β细胞凋亡[23]。同时，维生素D可抑制过氧化物酶增殖物活化受体γ表达及部分前脂肪细胞向脂肪细胞转化而减少脂肪生成，减轻外周胰岛素抵抗[24]。因此，维生素D缺乏或不足会增加胰岛素抵抗的风险。同时，维生素D缺乏在PCOS患者高雄激素血症及肥胖的形成过程中也发挥作用。PCOS患者中25-羟维生素D3水平与性激素结合球蛋白呈正相关，与多毛症状评分呈负相关。对PCOS伴维生素D缺乏患者补充维生素D治疗12周后，总睾酮及雄烯二酮均较治疗前明显降低[25]。肥胖也是PCOS的重要体征之一。肥胖可导致生长激素分泌减少而抑制1-α-羟化酶的表达，进而引起活性维生素D生成减少[26]。PCOS患者在低热量饮食调整后，维生素D水平升高的观察组体质量下降速度快于维生素D水平低的对照组[27]。另外，维生素D缺乏独立于种族差别、肥胖、胰岛素抵抗、促排卵方案等因素与生育力、流产相关[28]。在动物模型实验中，维生素D缺乏的雌性小鼠80%出现生育能力下降。临床妊娠者与未妊娠者相比，25-羟维生素D3水平较高[29]。将维生素D应用于PCOS不孕症的治疗，可以通过影响颗粒细胞的抗苗勒氏管激素信号及类固醇激素的生成，提高颗粒细胞对抗苗勒氏管激素的敏感性，促其分化、发育，从而有利于卵母细胞的成熟和排卵，并调节与子宫内膜容受性相关的靶向基因同框源基因HOAX10的表达而利于胚胎着床[30]。

3 维生素D与氧化应激

氧化应激与肥胖、胰岛素抵抗、高雄激素血症以及月经异常、不孕等生殖、代谢紊乱存在联系。而维生素D的缺乏同时参与了这一系列症状的病理过程。维生素D可以通过修饰一些抗氧化酶而具有抗氧化性。SAEDISOMEOLIA等[31]首次评估了糖尿病患者血清维生素D与抗氧化应激标志物之间的关系,在糖尿病患者中维生素D可以通过提高SOD含量减少氧化应激而控制血糖。而目前有关PCOS患者的临床研究数据比较有限。维生素D严重缺乏的PCOS患者的氧化应激标志物均值高于维生素D不足患者[32]。PCOS患者在补充维生素D和维生素E后血清MDA水平显著降低，血清TAC水平显著升高[33]。维生素D联合钙剂辅助干预PCOS患者，结果显示，治疗后患者的CAT、GPx、SOD水平明显高于治疗前，LPO、MDA水平明显低于治疗前，且加用维生素D组比单纯钙剂更有效[34]。

维生素D缺乏与氧化应激的相互作用机制目前尚不完全清楚，考虑可能与以下2个方面相关：(1)维生素D受体基因的多态性。1,25-(OH)2D3通过与VDR特异性结合作用于靶组织而发挥生物效应，VDR基因的变异可能影响维生素D3生物效应的发挥。人VDR基因位于12q13，由9个外显子和8个内含子组成，存在多个限制性内切酶位点，其中Bsm I、Apal I、Taq I和Fok I为4个常见的位点，位于第8内含子的第9外显子的转录起始位。一般用b、a、t、f表示存在这4种内切酶的多态位点，B、A、T、F表示缺乏。VDR基因调控着200多个基因，并通过与类视黄醇X受体形成异二聚体介导维生素D对基因表达的影响。1,25(OH)2D3与VDR结合以发挥其生物学功能。更高的VDR水平会导致维生素D依赖的转录激活增加。近年来,关于VDR基因与PCOS之间关系的研究已经取得一定进展。VDR基因Bsm I、Apa I与PCOS发病风险相关，其中Bb和 Aa基因型是PCOS敏感性降低的标志物，AA和BB基因型患者血糖水平低于对照组[35]。FF基因型患者比Ff或ff基因型患者具有更高的胰岛素水平及胰岛素抵抗。携带bb或TT基因型患者比BB/Bb或Tt/tt患者具有更高的25-羟维生素D3水平[36]。一项关于VDR基因Apa I多态性与PCOS代谢综合征的横断面研究指出，CC基因型与PCOS的代谢紊乱以及单纯血压、胆固醇、低密度脂蛋白相关。另外，与无代谢综合征的PCOS患者相比，合并代谢综合征的PCOS患者维生素D水平更低[37]。VDR基因多态性可能通过影响胰岛素信号通路而在PCOS发病机制中起一定作用[38]。综上所述，Bsm I、Apa I与PCOS相关，其等位基因的多态性影响维生素D的水平，与高血糖、胰岛素抵抗、血脂异常等相关。而这些代谢紊乱均会增加氧化应激。动物研究证实，维生素D通过激动VDR抑制高糖环境下Pin1蛋白表达和活性增加及p66Shc的线粒体转位，减少ROS生成[39]。也有研究提出，1,25-(OH)2D3可能通过VDR介导的途径来调节细胞内线粒体解偶联蛋白的表达并抑制高糖诱导下的氧化应激反应[40]。(2)慢性炎症反应。维生素D与炎症反应息息相关。维生素D促进单核细胞分化为巨噬细胞、树突状细胞和淋巴细胞，是非特异性免疫系统的第1道防线，在免疫激活和炎症中发挥作用。维生素D还可以通过增加抑制蛋白的表达而抑制核转录因子的活性，减少TNF-α、白细胞介素(interleukin，IL)-6的产生，并通过作用于核转录因子信号通路抑制促炎症趋化因子如单核细胞趋化蛋白-1、IL-8的产生。维生素D缺乏患者的血清促炎细胞因子水平较高[41]。而ROS是炎症反应的效应器，添加炎性因子IL-1、IL-6、TNF-α后体外培养颗粒细胞，结果显示，炎性因子处理组颗粒细胞中 ROS水平均显著高于对照组[42]。炎性因子通过影响脂肪合成、葡萄糖转运，导致过剩的糖类物质和游离脂肪酸氧化产生ROS，引发氧化应激。同时高炎症状态影响线粒体正常呼吸功能，导致 ROS 累积[43]。ROS在体内产生过多，上调与炎性反应相关的多种基因，增加炎性因子如黏附分子、IL-8及TNF-α的表达，加重炎症反应。炎性因子与氧化应激相互影响，形成恶性循环。

4 结语

PCOS作为一种临床常见的内分泌代谢疾病，发病机制复杂，目前其病因尚不明确，临床尚无有效的治愈方案[44]，以对症治疗为主。PCOS的临床管理不仅需要关注月经异常、生殖障碍，也需要随访观察与糖尿病、代谢综合征、心血管疾病等发病密切相关的生理指标，建立长期的健康管理策略，做到疾病治疗与并发症预防相结合。PCOS患者具有较高水平的氧化应激状态，维生素 D 不足也是导致PCOS的危险因素之一。补充维生素D治疗PCOS受到越来越多学者的关注。维生素D不仅可以改善胰岛素抵抗、高雄激素血症及肥胖，减轻氧化应激反应，更可能通过激动维生素D受体减轻炎症反应，调节氧化与抗氧化的生理动态平衡，对卵巢功能和生育力乃至糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、高血压等远期并发症的防治产生影响，而且相比其他药物具有更高的依从性。既往的研究多关注于维生素D与PCOS或者氧化应激与PCOS之间的关系，对三者之间相互关系的研究尚少，要具体了解三者间相互作用的机制，有赖于在今后的前瞻性临床及实验研究中加以完善，为PCOS的防治提供新途径。