固醇调节元件结合蛋白1与多囊卵巢综合征关系的研究进展

罗越 彭艳 杨新鸣 姚美玉

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是妇科常见的生殖内分泌紊乱性疾病，在女性中患病率达5%～10%[1]，现PCOS诊疗指南仍延续使用2003年的鹿特丹标准，即排卵障碍或月经不规律、高雄激素血症(hyperandrogenemia，HA)、以及卵巢多囊样改变等临床表现。PCOS患者常伴有糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)，虽然没有列入诊疗标准但其与HA相互影响，进而危害女性健康。

固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element binding proteins，SREBPs)是膜结合转录因子，主要调节低密度脂蛋白(low density lipoprotein cholesterol，LDL)转录及胆固醇和脂肪酸合成。SREBPs中的调节元件结合蛋白1(sterol regulatory element binding protein1，SREBP1)在多项研究中发现与肥胖、IR、代谢综合征、2型糖尿病、心血管疾病、子宫内膜癌等疾病联系紧密[2-3]。同样SREBP1也被证实与PCOS有千丝万缕的关系。

一、SREBPs

SREBPs共有三种不同的蛋白，即SREBP-1a，SREBP-1c和SREBP-2，它们的活性皆受细胞固醇含量的影响。细胞充满固醇时，SREBP与内质网(endoplasmic reticulum，ER)的膜结合是无活性的。当细胞耗尽固醇时，成熟前体活化蛋白(sterol regulatory element binding proteins cleavage-activating protein，SCAP)将SREBP从ER转运至高尔基复合体。从膜上释放SREBP，进而由位于高尔基体的蛋白酶Site-1蛋白酶(site-1 protease，S1P)启动，其在双膜跨越序列之间的腔环中切割SREBP。一旦分离出两个半的SREBP，第二个高尔基体蛋白酶Site-2蛋白酶(site-2 protease，S2P)在位于跨膜区域内的位点，切割SREBP的NH 2-末端bHLH-Zip结构域。在第二次切割后，NH2-末端bHLH-Zip结构域离开膜，随后蛋白质进入细胞核，激活控制脂质合成和摄取的靶基因。当细胞的胆固醇含量升高时，SCAP/SREBP复合物不再参与ER转运囊泡，使SREBP不再进入高尔基体中的S1P和S2P，并且bHLH-Zip结构域不能再从ER膜释放[4]。

SREBP1是位于人类染色体17p11.2上的单个基因是基本螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链家族转录因子之一。SREBP1被合成为与ER结合的无活性前体，响应胰岛素信号并以细胞质被膜复合体II依赖性方式从ER转运至高尔基体，在高尔基体中被蛋白酶处理，然后穿梭至细胞核以诱导脂肪基因表达[5]。

二、 SREBP1在PCOS中的关联

韩国收集286例PCOS患者和149例健康女性对SREBP1基因与PCOS的54(G / C)多态性进行比较[6]，证明SREBP1基因中的SNP 54G/C多态性与PCOS之间有很强的关联，SREBP1基因可能在PCOS的遗传易感性中起作用。中国钮红丽等[7]检测SREBP1 在PCOS 和Ⅰ型子宫内膜癌患者中的表达情况，探究其与脂代谢之间的关系的临床观察中，通过检测对比PCOS患者与正常女性血清 SREBP1 含量，得出PCOS患者中SREBP1高于健康女性，并与 PCOS 患者及Ⅰ型子宫内膜癌患者的腰臀比、体重指数(body mass index ，BMI)、甘油三酯(triglycerides，TG)、IR指数(homeostasis model of assessment for insulin resistance index，HOMA-IR)水平呈正相关，证实SREBP1是影响PCOS和Ⅰ型子宫内膜癌的发病风险之一。这为多囊卵巢的发病机制研究提供了新的思路。

1.PCOS糖脂代谢紊乱：PCOS患者糖代谢紊乱主要表现在IR及高胰岛素血症甚至进一步发展为二型糖尿病，瘦型及胖型PCOS患者都要比健康女性有更高的IR患病风险[8]，且胖型PCOS患者比瘦型PCOS患者代谢紊乱更明显，不仅包括更高水平的空腹血糖、空腹血清胰岛素、HOMA-IR而且TG和LDL更高，以及高密度脂蛋白水平更低。但无论是瘦型或肥胖型PCOS妇女与健康女性相比皆存在磷脂酰胆碱、游离脂肪酸和多不饱和脂肪酸的异常[9]。

PCOS妇女尤其是那些BMI较高的妇女，心血管风险增加并且代谢异常更为普遍。与非肥胖的PCOS女性相比，体重较大或肥胖的PCOS妇女具有更高的血清游离睾丸激素，游离雄激素指数和雌酮。BMI≥27 kg /m2的PCOS妇女的胰岛素水平和HOMA-IR较高，空腹血糖水平也有升高的趋势[10]。

2. SREBP1调节糖脂代谢：脂肪生成是胰岛素和葡萄糖依赖的过程，受SREBP1的控制。脂肪合成基因如脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，FAS)和乙酰辅酶A羧化酶需要SREBP1的活化形式SREBP-1c和碳水化合物反应元件结合蛋白(carbohydrate response element binding protein，ChREBP)共同作用才能被完全激活。SREBP-1c作为糖酵解途径的第一个酶-葡萄糖激酶的靶基因，由胰岛素通过ER中的蛋白水解机制诱导SREBP-1c成熟，继而激活糖酵解基因表达，从而允许葡萄糖代谢，并结合ChREBP继而激活脂肪形成基因，参与机体脂代谢[11]。

研究证明，SREBP1基因在蛋白质水平上编码甘氨酸(G952G)SNP显著影响人体胆固醇合成。SREBP1基因C-G多态性的G等位基因(G952G；两个等位基因)比C等位基因携带者与肥胖、2型糖尿病关系更为密切。另一方面，C等位基因也被认为与脂肪血症有关，SREBP1基因G952G变异体的CC纯合子比GG或GC携带者具有更高的胆固醇合成率[12]。SREBP1基因对固醇的影响对人类的胆固醇合成和糖代谢有密切关系。

3.PCOS与HA：PCOS的主要病理变化包括肝脏和卵巢失调，其导致雄激素、胰岛素、雌酮、促黄体生成激素(luteinizing hormone，LH)和脂质过多。HA是PCOS整个过程中的主要原因和疾病表现。HA可能抑制卵泡发育和成熟，从而导致卵泡闭锁以致持续无排卵，此外，过多的睾丸激素的积累可在脂肪组织中转化为雌酮，从而导致雌酮与雌二醇的比例增加，这不仅影响卵泡发育，而且上调LH与促卵泡激素(follicle stimulating hormone，FSH)的比例，从而引起排卵功能障碍。HA不是在PCOS进程中起重要作用的孤立因素。 LH与FSH的不平衡比，雌酮增加，脂质蓄积，高胰岛素血症和IR可以通过一系列蛋白质相互作用与HA形成网络影响PCOS的发生与发展[13]。

患有高雄激素性PCOS的女性，胰岛素敏感指数(insulin sensitive index，ISI)明显降低，血清雄激素，特别是血清雄烯二酮与ISI呈负相关[14]。此外，HA可以增加低胰岛素敏感性的IIb型骨骼肌纤维的数量，降低葡萄糖转运蛋白4的敏感性和表达水平，抑制胰岛素被肝脏降解。过量的游离脂肪酸可以抑制胰岛素刺激的HA骨骼肌中葡萄糖的转运。HA的这些重要的病理生理功能可能与高胰岛素血症和IR有关。

4.雄激素影响SREBP：研究表明，对人前列腺腺癌细胞进行雄激素处理可诱导关于SREBPs蛋白水解的多种基因的协同上调。SREBP裂解激活蛋白(SREBP cleavage activator protein，SCAP)是介导SREBPs前体从ER向高尔基体转运的蛋白，雄激素显著增加了SCAP的mRNA和蛋白水平的表达。SCAP的过表达增加了SREBP转录并导致成熟SREBP的核清除积累和SCAP诱导的生脂基因转录激活。固醇调节的SCAP转运是介导哺乳动物细胞中胆固醇反馈过程的中心事件，这一事实突出了这一过程的重要性。

SREBPs mRNA翻译后，SREBP-2和SREBP -1a前体通过与SCAP和ER胰岛素诱导基因(insulin-inducible gene，insig)家族蛋白的紧密结合而保留在ER膜中而雄激素增加了insig-1 mRNA的表达，而显著降低insig-2 mRNA的水平，雄激素可能通过诱导保留蛋白复合物关键成分表达模式的变化来进一步调节SREBP信号。除SCAP和insig-1外，雄激素处理人前列腺腺癌细胞后，SREBP-1c和SREBP-2的mRNA水平也有所提高。

雄激素刺激SREBP前体蛋白的成熟能够间接驱动构成完整脂质合成途径的基因的转录，从而对细胞脂质体内稳态产生深远影响，并初步扩增雄激素的原始信号。雄激素的此类影响不仅仅局限于前列腺组织，在啮齿动物和人类的其他器官和组织中也有类似的作用[15]。

5.PCOS伴IR：现在公认测量胰岛素敏感指标-Matsuda指数对IR的检出率最高，用此指标检出IR在多囊患者中的发病率高达75.8%[16]。IR导致胰岛素代偿性增多可进一步发展为高胰岛素血症(hyperinsulinemia，HIN)。HIN、HOMA-IR和空腹血糖受损(impaired fasting blood sugar，IFG)可能有助于HA的发展，进一步影响PCOS，而且HIN和IR与生殖和代谢紊乱关系密切，可以对PCOS患者的生育结果进行预测[17]。现在，越来越多的报道表明，PCOS患者血脂异常者其发生率更高于健康女性。

三、SREBP1直接和间接作用对IR的影响

SREBP1的活性形式SREBP-1c促进脂肪酸合成和脂质沉积。由于脂质通过涉及底物竞争，对胰岛素信号的拮抗作用或脂毒性的机制而在很大程度上参与了IR的发展，因此，SREBP-1c也可被认为是引起IR的因素。SREBP-1c在胰腺β细胞或胰岛中的过表达导致葡萄糖刺激的胰岛素分泌显著减少，这归因于甘油三酯的伴随积累和随后的脂毒性[18]。

关于脂毒性的分子机制有诸多假设，有研究发现一种新的IR脂毒性的机制为SREBP-1c的积累，直接抑制胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate，IRS-1)启动子的转录和基因表达而导致肌肉IR。IRS-1是骨骼肌中关键的胰岛素信号传导介质，SREBP-1c生产过剩导致经棕榈酸处理的L6细胞抑制IRS-1蛋白、IRS-1 mRNA的表达，高水平的SREBP-1c通过抑制IRS-1启动子转录和基因表达直接导致骨骼肌细胞中胰岛素信号传导受损[19]。

SREBP-1c由肝脏中的胰岛素诱导，被认为是脂肪生成基因如脂肪酸合酶的主要调节剂[20]。SREBP-1c可被SREBP1及肝脏X受体(liver X receptor，LXR)激活，胰岛素通过固醇响应元件控制SREBP-1c的转录，而LXR似乎在这种作用中不发挥主要作用。这表明人骨骼肌中SREBP-1c基因表达的胰岛素激活主要是SREBP本身作用的结果。SREBP1转录因子是胰岛素作用于人组织中SREBP-1c表达的主要介质。胰岛素增强了SREBP1对胰岛素启动子近端区域固醇响应元件的结合，使胰岛素能够充分发挥作用[21]。FAS过表达会导致胰岛素敏感性降低、脂肪炎性反应等危害。SREBP-1c的转录调控受到广泛关注，这既是因为它可被胰岛素诱导，又因为SREBP-1c对脂肪形成至关重要。使其直接影响IR的同时又调节有关酶的产生间接参与IR。

胰岛素抵抗性PCOS大鼠卵巢组织中葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter，GLUT4)、SREBP1的表达水平明显低于正常大鼠，GLUT4目前被认为是调节葡萄糖稳态的重要分子，也是IR发展的关键因素，SREBP1又为涉及调节GLUT4表达的重要分子[22]，因此调控SREBP1的表达对多囊患者的IR预计有更好的调节作用。

四、PCOS的治疗

1.电针治疗PCOS：针灸在治疗PCOS上有诸多研究，取得了不错的疗效。低频电针可改善PCOS妇女的月经频率并减少血清循环雄激素水平，不仅在治疗期结束而且在治疗后16周的随访中均降低了循环睾丸激素，这些发现与月经出血模式的改善相吻合[23]。研究表明，用低频电针治疗多囊效果类似于达英-35，都可明显降低LH和LH / FSH水平，但减肥的效果要优于达英-35，并且没有明显的不良反应[24]。电针治疗对PCOS患者卵子质量，血清和卵泡液中干细胞因子的提高都优于药物治疗，并可改善妊娠率[25]。

2.以SREBP-1为靶点，治疗IR：吴文君等[26]通过用棕榈酸处理L6细胞使葡萄糖摄取下降，用不同浓度二甲双胍干预显示葡萄糖摄取能力不断提高，得出SREBP-1c及其下游分子 FAS 表达与二甲双胍浓度呈反比而IRS1和酪氨酸磷化水平与AKT磷酸化随其浓度的增加而增加，提示二甲双胍可能通过抑制SREBP1表达而增加IRS1的活性改善骨骼肌IR，SREBP1c有望成为降糖药物研发的新靶点。

李知行等[27]通过对比吡格列酮和电针治疗高脂饮食诱导的IR大鼠的疗效得出电针干预丰隆(ST40)和三阴交(SP6)能够使IR大鼠的葡萄糖输注率(glucose infusion rate，GIR)升高和血清高密度脂蛋白明显上调，空腹血糖、空腹胰岛素、游离脂肪酸、甘油三酯、胆固醇(tholesterol，TC)和低密度脂蛋白降低，电针组和药物组均显著下调了肝SREBP-1 c和FAS蛋白水平，两者对IR治疗无明显差异；并提出电针能有效治疗IR大鼠的脂代谢异常的作用机制可能与电针降低SREBP-1 c、FAS的表达从而使与脂肪酸合成酶相关的酶活性降低达到减少肝脏组织内的TG、TC合成，改善脂毒性对胰岛素信号通路的损伤，增强胰岛素敏感性达到治疗肝组织IR的目的。

3. 电针调节SREBP-1：电针足三里(ST36)穴位每周7 d给予10 Hz EA对高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型可有效降低肝脏中SREBP-1c和FAS mRNA的表达，表明EA通过下调SREBP-1c来抑制脂肪生成途径，从而减少体内脂肪的积累并可明显减轻巨噬细胞的聚集，降低血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1和CD68 mRNA表达，从而使脂肪组织的炎症反应明显降低[28]。这些结果表明，电针可通过减少部分脂肪生成信号而改善肥胖大鼠的脂肪组织炎症反应。

IR及慢性低度炎症是PCOS的中心环节，SREBP1对慢性低度炎症和IR关系紧密，研究表明[29]，抗炎脂肪酸生物合成的早期依赖于LXR而晚期程序则依赖于SREBP1并导致核转录因子KappaB(n-uclear factor kappab，NFκB)结合与基因活化的解偶联，即SREBP1通过重编程巨噬细胞脂质代谢促进Toll样受体4诱导的基因活化。

电针能够通过降低SREBP-1c从而改变HA、IR和脂肪组织炎症反应对电针治疗PCOS提供了一个光明前景。在与脂代谢相关疾病的治疗上电针对改变SREBP-1的表达有不错效果得到了证实，例如，电针丰隆和三阴交对高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝小鼠有积极的调节作用这可能与下调肝组织中SREBP-1c mRNA和蛋白的表达，改善ER应激和调节脂质代谢紊乱有关[30]。

五、展望

ER及其相关的信号网络正在成为炎症和代谢疾病交叉的潜在场所。ER是细胞中蛋白质折叠和运输的主要部位，对许多细胞功能至关重要。SREBP1做为内质网上重要的转录因子，以SREBP1作为药物作用靶点或者通过寻找有效穴位给予电针治疗来改变其表达水平从而达到治疗PCOS的疗效，成为PCOS治疗的方向尚需要进一步研究，但无疑这为改善PCOS患者的临床症状提供了一个新的思路。德国的一项研究表明[31]，SREBP1和肝脏X受体的多态性与PCOS并不直接相关,支持作为修饰基因的中央代谢候选基因的遗传变异之和构成了遗传易感性，这与代谢相关疾病的个体风险相关。PCOS患者中SREBP1基因的X射线检查显示，未发现任何SREBP1基因单一序列变异，该观察结果排除了SREBP1作为PCOS的候选基因。德国人群SREBP1与PCOS缺少关联，有可能一方面样本量尚小，另一方面亚洲人群同欧洲人群基因型存在差异，这类研究尚需要更大样本及其不同种族的观察。同样，改善SREBP1表达从而治疗PCOS的相关研究尚且不足，这为将来提供了一个新的研究方向。