DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25092398
中图分类号:R711.75
李东琪1, 吕迎春1, 匡洪影2
| 【作者机构】 | 1黑龙江中医药大学研究生院; 2黑龙江中医药大学附属第一医院妇科二科 |
| 【分 类 号】 | R711.75 |
| 【基 金】 | 国家自然科学基金资助项目(82174422、82374509、82575132) 黑龙江省自然科学基金项目(LH2023H062) 龙江科技英才春雁支持计划项目(2022CYCX0026)。 |
多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是育龄期女性最常见且最复杂的一种生殖内分泌疾病,该病在全球育龄期女性中的发病率为10%~13%,临床表现以月经紊乱、排卵功能障碍及不孕等生殖系统症状为主[1]。绝大多数PCOS患者伴有肥胖、胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)等代谢异常,同时2型糖尿病、心血管疾病、子宫内膜癌等疾病的风险显著增高[2]。由于其复杂性,尚无针对PCOS的特异性治疗方法,西医多采取对症治疗,如口服二甲双胍和避孕药等,但常伴有胃肠道反应、肝肾功损害等不良反应,导致多数患有该病的女性遭受严重困扰,也增加个人和社会的医疗负担[3-4]。
中医药治疗PCOS具有多靶点调控优势,槲皮素具有抗炎、抗凋亡、抗氧化等多种药理作用[5]。PI3K/Akt信号通路在PCOS发病机制中发挥重要作用,参与胰岛素信号传导、介导炎症反应、参与卵巢颗粒细胞,以及卵母细胞的生长、增殖、凋亡过程[6]。槲皮素可精准靶向PI3K/Akt信号通路,通过同步改善PCOS-IR、减轻慢性低度炎症反应、调控卵巢卵泡正常发育等多重关键病理环节,形成“多靶点协同调控”的治疗优势,是极具潜力的天然活性成分,具有重要的基础研究价值与临床转化意义。本文通过梳理相关研究进展,明确槲皮素干预PCOS的核心作用机制,为后续深入挖掘其作用靶点、优化给药方案提供理论支撑与研究框架,进而为该领域的研究方向与应用前景提供有力依据。
PI3K/Akt信号通路在细胞存活、分化、增殖和转移中起重要作用。PI3K作为脂质激酶,根据结构与调控机制特异性分为三类,其中Ⅰ类分ⅠA、ⅠB两种亚类,是催化与调节亚基组成的异二聚体,Ⅱ类与Ⅲ类不直接参与信号转运调节,主要作用于膜运输、自噬体形成等过程[7]。Akt是丝氨酸/苏氨酸激酶,作为PI3K/Akt信号通路的核心介体,有Akt1(存在于所有组织,参与多种细胞过程)、Akt2(主要在肌肉组织和脂肪细胞,调控葡萄糖稳态)、Akt3(多在大脑表达)3种亚型,且需丙酮酸脱氢酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase,PDK)1、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)磷酸化才能完全被激活[8]。PI3K/Akt信号通路的激活过程为胞外信号激活受体酪氨酸激酶后招募并激活PI3K,PI3K催化产生磷脂酰肌醇3磷酸,磷脂酰肌醇3磷酸将Akt募集到细胞膜并使其经PDK1、mTORC2先后磷酸化激活,活化的Akt再激活mTOR驱动下游生物效应,同时该通路受PTEN通过降解PIP3进行负向调控以终止信号传导[9]。
PI3K/Akt通路是参与自噬启动和调节的核心通路,也是促进细胞代谢和调节氧化应激的关键信号传导途径。
PCOS患者普遍存在IR,其机制与细胞内信号转导通路的失调密切相关,其中PI3K/Akt信号通路被认为是连接两者的核心枢纽[10]。生理状态下,胰岛素需要与胰岛素受体底物和PI3K结合,增强Akt的募集和激活,Akt能触发调节细胞存活、葡萄糖和脂质代谢的下游途径,完成细胞对葡萄糖的摄取与利用,从而维持机体血糖稳态[11-12]。该通路传导过程中,任何信号分子发生异常,可能扰乱信号传递、中断其进一步传导,从而导致IR。随着生殖功能障碍的加剧,PCOS患者常合并肥胖和高雄激素血症,这些病理状态可进一步加剧IR,IR的恶化又可反向加重生殖功能异常与代谢紊乱,最终形成恶性循环,这种恶性循环与PI3K/Akt信号通路的传导受阻密不可分[13]。有研究在PCOS女性卵巢颗粒细胞中观察到,即使在胰岛素刺激下,葡萄糖吸收与利用过程也存在明显障碍;卵巢颗粒细胞中葡萄糖转运蛋白的表达,与PCOS患者自身的胰岛素敏感性水平密切相关,为PCOS伴IR与PI3K/Akt信号通路异常的关联提供依据[14]。综上所述,PI3K/Akt信号通路的失调是连接PCOS内分泌紊乱与IR的关键环节,因此靶向调控PI3K/Akt信号通路功能,有望成为打破PCOS代谢恶性循环、改善胰岛素敏感性的重要干预方向。
PCOS的特征是持续轻度氧化应激和慢性低度炎症状态[15]。在卵巢颗粒细胞中,NF-κB信号通路的激活与NLRP3炎症小体的形成,共同营造一种促炎微环境,不仅影响卵母细胞的能量供应与线粒体结构,还进一步加剧氧化应激反应。线粒体是能量代谢的关键调控中心,其功能紊乱可导致ATP合成减少,进而激活AMPK信号通路并抑制mTOR和HIF1信号,最终诱发卵泡闭锁[16]。研究显示,PI3K/Akt/mTOR信号通路在炎症反应与线粒体功能障碍间发挥桥梁介导作用[17]。此外,线粒体是控制氧化应激的主要细胞器,其功能失调与氧化应激密切相关[18]。氧化应激本质上是细胞内氧化/抗氧化系统间失衡的结果,可引发内分泌功能紊乱、子宫内膜损伤、卵泡发育不良、卵母细胞质量下降等一系列病理改变,这些因素共同导致PCOS的发生和进展[19]。研究显示,PCOS女性血清中C反应蛋白、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素(interleukin,IL)-18、IL-6等炎症因子水平显著升高,PI3K/Akt信号通路的激活可进一步上调炎症因子的表达,如IL-18、IL-1β、TLR4,放大炎症信号[20-21]。TLR4还能通过介导PI3K/Akt/NF-κB信号通路活化,促进促炎性细胞因子表达并招募免疫细胞,从而放大炎症反应[22]。总之,PI3K/Akt/mTOR、NF-κB等信号通路通过介导炎症应答、调控氧化应激及线粒体功能状态,共同参与PCOS的病理进程,为PCOS的防治提供潜在的靶向干预通路。
不良生活方式与肥胖等因素通过PI3K/Akt信号通路不仅可诱发IR,还可干扰卵泡的正常发育进程[11]。近年来,PCOS的发生和发展与细胞凋亡、自噬异常及PI3K/Akt信号通路功能紊乱密切相关[19]。PI3K/Akt信号通路作为调控细胞凋亡与自噬的关键途径,在PCOS患者的卵巢颗粒细胞中明显功能失调,一方面该通路功能异常可下调抗凋亡基因(Bcl-2)的表达,同时上调促凋亡基因(FOXO1、Bax)表达,叠加高氧化应激状态对线粒体功能的损伤作用,共同促使卵巢颗粒细胞发生过度凋亡;另一方面该通路激活受抑可解除对自噬的抑制效应,PCOS患者卵巢颗粒细胞的自噬水平随睾酮浓度呈剂量依赖性升高,这种过度自噬不仅加剧IR、阻碍卵母细胞发育,还可导致卵巢颗粒细胞数量进一步减少[23]。此外,卵巢颗粒细胞过度凋亡与自噬可进一步减少促卵泡激素、雌激素及雄激素受体数量,使促卵泡激素、黄体生成素无法与卵巢颗粒细胞正常协作,进而引发双重病理效应:一方面直接导致卵母细胞发育异常、排卵障碍及卵巢囊肿形成;另一方面通过激素水平紊乱对下丘脑-垂体-卵巢轴产生负反馈调节,最终加重PCOS患者内分泌功能紊乱、代谢异常及生殖功能障碍[24]。综上所述,PI3K/Akt信号通路通过调控卵巢颗粒细胞凋亡与自噬,在PCOS的卵泡发育异常、激素紊乱及代谢失调中发挥核心作用。该机制将肥胖等因素与卵巢功能障碍相联结,为PCOS的病理进程提供新视角,并提示调控该通路可作为改善PCOS卵巢功能及代谢表型的潜在策略。
槲皮素作为一种广泛存在于水果、蔬菜及草药中的天然类黄酮,分子式为C15H10O7,其分子中有4个酚羟基、1个烯醇式羟基及1个羰基,是天然的抗氧化剂[25]。槲皮素主要通过抗炎、抗凋亡、抗氧化等途径发挥功效,目前已在临床试验与动物研究中被证实可用于预防或治疗多种疾病,如PCOS、癌症等,为从天然化合物视角探索相关疾病的干预策略提供新的研究方向与实践可能[26-27]。
槲皮素调节PCOS-IR的机制如下:①上调PM20D1基因激活PI3K/Akt信号通路,改善糖稳态、增耗能;②修复IRS/PI3K/Akt/GLUT4信号通路,使PCOS模型子宫GLUT4、ERα表达分别升至对照组的5.0、4.4倍,缓解糖转运异常;③协同激活AMPK等信号通路,增强糖代谢与胰岛素敏感性调节,上述作用均通过PI3K/Akt信号通路实现[25]。动物实验显示,槲皮素对来曲唑和高脂肪饮食诱导的PCOS-IR大鼠具有调节作用,可改善其卵巢多囊样形态、减少体质量与腹围,同时缓解高脂血症,降低胰岛素水平;在分子机制上,槲皮素通过抑制成熟脂肪细胞分化及脂质积累、下调脂质相关因子表达,并激活PM20D1/PI3K/Akt信号通路,从而发挥其调节作用,50 mg剂量的作用效果优于25 mg。此外,槲皮素还可通过葡萄糖和胆固醇代谢途径改善IR[11]。槲皮素可通过上调PM20D1、GLUT4、Erα的表达,调控PI3K/Akt、AMPK等信号通路,改善糖脂代谢并增强胰岛素敏感性,最终发挥对PCOS-IR的调节作用,且该调节效果与剂量相关。
槲皮素作为类黄酮化合物,可发挥其抗氧化作用以调控PCOS,不仅能清除机体中的自由基与活性氧,还可通过激活谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶活性以提升抗氧化能力[28]。在PCOS小鼠卵巢组织中,槲皮素可针对性调节氧化应激相关指标,使降低的超氧化物歧化酶浓度回升,同时减少丙二醛、晚期糖基化终产物的异常积累,从而有效预防氧化应激损伤,还能间接对PCOS伴随的IR起改善作用,降低心血管疾病的发生风险[29-30]。脂多糖可激活PI3K/Akt信号通路,该通路通过调控mTOR/HIF-1α促使巨噬细胞发生M1型极化,进而上调炎症因子表达,最终引发炎症反应[31]。研究显示,PCOS患者每日服用500 mg槲皮素、连续治疗40 d后,其IL-6与肿瘤坏死因子-α水平显著降低;槲皮素还可调节激素水平(降低睾酮,将雌二醇、孕酮升至接近正常)、增加黄体数量以助动情周期恢复,并能提高ERα及GLUT4的基因表达[32]。此外,槲皮素还能通过抑制TLR/NF-κB信号通路改善PCOS的炎症微环境,从而提高胰岛素敏感性[33]。因此,槲皮素可通过缓解炎症反应与氧化应激,间接抑制PI3K/Akt信号通路的过度激活,下调M1型巨噬细胞极化及炎症因子的表达,从而减轻PCOS的炎症与氧化损伤。
卵巢颗粒细胞在促卵泡激素作用下合成雌二醇,为卵泡发育与卵母细胞成熟提供支持,并在排卵后形成黄体分泌孕酮[34]。Bcl-2和Bax表达失衡被认为是PCOS患者卵巢颗粒细胞凋亡的关键因素,Bcl-2为凋亡抑制因子,Bax是促凋亡因子,两者结构相似,但功能相反,且Bcl-2/Bax与卵母细胞成熟率相关[35]。槲皮素能通过调控Bcl-2/Bax信号通路,实现Bax表达的下调与Bcl-2表达及蛋白丰度的上调,在卵泡早期发挥抗凋亡效应以促进卵泡发育成熟;同时其可抑制雄激素受体活性,下调雄激素的过表达,最终有助于恢复排卵、改善PCOS[30]。转化生长因子-β1具有调节细胞增殖的作用,其过表达可通过促进卵巢颗粒细胞凋亡抑制卵泡发育,与激活下游PI3K/Akt信号通路、促进Akt磷酸化和调控细胞增殖与凋亡的机制密切相关[36-37]。研究显示,槲皮素能通过增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶活性,缓解过氧化氢体外培养大鼠卵巢颗粒细胞造成的氧化损伤,对卵巢颗粒细胞起一定保护作用[34]。因此,槲皮素可靶向调控PI3K/Akt,通过调节Bcl-2/Bax、抑制雄激素过表达及保护卵巢颗粒细胞,有效防治PCOS相关的细胞自噬与凋亡,进而助力排卵功能恢复。
槲皮素通过靶向PI3K/Akt信号通路,在PCOS的防治中发挥多效作用。其能修复受损的IRS/PI3K/Akt/GLUT4胰岛素信号通路,改善IR和糖脂代谢;通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻慢性炎症与氧化应激;通过调控Bcl-2/Bax等凋亡相关蛋白,抑制卵巢颗粒细胞过度凋亡,促进卵泡正常发育。这些机制共同作用,有助于恢复PCOS患者的内分泌和代谢紊乱。槲皮素通过多靶点产生的协同效应,为应对PCOS的多重病理环节提供系统性治疗策略。此外,其在常规剂量下耐受性佳,严重不良反应发生率低,因此具有更佳的患者接受度与临床应用潜力,尤其为无法耐受传统疗法不良反应患者提供替代选择。
但目前研究仍存在一定的不足:①绝大多数证据来源于动物模型和细胞实验,缺乏大规模、高质量的临床随机对照试验验证其在人体中的有效性和安全性;②槲皮素的生物利用度较低,其在体内的具体代谢过程、最佳给药剂量及疗程尚未明确。未来研究可聚焦于以下3个方面:①开展多中心、大样本量临床随机对照试验,纳入不同特征及亚型PCOS患者,评估槲皮素单药或联合用药的疗效与长期安全性;②通过提升槲皮素生物利用度及卵巢靶向性,结合多组学解析其调控机制与亚型应答差异;③依据患者个体特征优化给药方案,探究其与生活方式干预的协同效应,为临床综合治疗提供依据。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Research progress on quercetin in the prevention and treatment of polycystic ovary syndrome through PI3K/Akt signaling pathway
李东琪(1997-),女,黑龙江中医药大学研究生院2023级中医妇科学专业在读硕士研究生;研究方向:中医药防治月经病、不孕症、妇科杂病等。
[通讯作者] 匡洪影(1981-),女,博士,教授,主任医师,博士生导师;研究方向:中医药防治月经病、不孕症、妇科杂病等。
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