文献解读 | Int J Mol Sci期刊发表多囊卵巢综合征研究的代谢组学应用成果

Metabolomic Insight into Polycystic Ovary Syndrome—An Overview

• 研究问题：多囊卵巢综合征的代谢组学概述
• 期刊：Int J Mol Sci
• 发表时间：2020.7
• 影响因子：5.923

一、摘要

近几十年来多囊卵巢综合征（PCOS）的病理生理机制已成为一个重要的研究方向。尽管多囊卵巢综合征的发病率很高，但这种复杂的异质性内分泌疾病的发病机制尚不清楚。因此，研究多囊卵巢综合征的代谢途径是十分有必要的，这有助于揭示其病理生理学机制并找到相关的代谢标志物。代谢组学的应用为多囊卵巢综合征的研究提供了广阔的前景。本综述旨在总结有实际意义的多囊卵巢综合征代谢组学研究，并指出多囊卵巢综合征女性的血清、尿液和卵泡液中检测到的潜在生物标志物。

二、多囊卵巢综合征

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种复杂的内分泌疾病，影响超过10%的育龄女性。根据AE&PCOS的标准，多囊卵巢综合征的诊断应基于临床和/或生化高雄激素血症（HA）和卵巢功能障碍（定义为月经异常（无排卵性、月经稀少（AnO））或/和经阴道超声显示多囊卵巢形态（PCOM）。基于上述标准，多囊卵巢综合征有三种不同的表型：A、B和C。表现型A包括所有三个特征（HA、AnO和PCOM），而表现型B和C只有两个特征（分别是HA和AnO、HA和PCOM）。然而，根据鹿特丹标准，第四种表型D表现为存在AnO和PCOM两个特征。  

除了生殖和内分泌功能障碍外，多囊卵巢综合征还表现为内在胰岛素抵抗（IR），这会导致代谢综合征的发展，引起如碳水化合物代谢紊乱和2型糖尿病（T2DM）的发生。多囊卵巢综合征最常见的临床表现为腹部肥胖，它与血脂异常、动脉高血压以及非酒精性脂肪性肝病的发展有关。多囊卵巢综合征这种复杂的内分泌疾病的临床表现如图1所示。

三、多囊卵巢综合征研究的代谢组学应用

通过新的、非侵入性和特异性的方法来识别潜在的生物标志物，可以更好地理解这种复杂疾病的病理机制。代谢组学是众多组学中的一种，成为当前快速发展的一门新兴学科。代谢组学可以识别和量化生物体内的小分子。与基因组学和蛋白质组学相比，代谢组不仅揭示由遗传决定的表型，而且还指出由其他因素决定的差异，如年龄、饮食和体育活动等。代谢组学的应用可以监测生物体的状态，并提供许多生物化学过程中形成的化合物的信息。在生物体中发生的任何干扰都会引起代谢产物的定性和定量的变化。因此，应用代谢组学研究多囊卵巢综合征的病理生理学可以监测这种内分泌疾病中最小的生化变化，可能有助于其诊断。

多囊卵巢综合征包括多种异常，影响多种代谢途径。其特点是类固醇激素、氨基酸、碳水化合物、脂类、嘌呤和柠檬酸循环代谢紊乱。本综述中中，研究者集中总结了2014年至2020年期间进行的代谢组学研究，并分析了不同的生物样本类型（血浆、血清、尿液和卵泡液）中检测到的所有代谢物，有助于发现不同生化途径的代谢物水平变化之间的相关性。

1.脂质是多囊卵巢综合征女性代谢紊乱中的最大群体

它们参与各种代谢途径，如类固醇激素生物合成，鞘脂和脂肪酸代谢。参与多种生物学途径的磷脂在多囊卵巢综合征女性中下调。LPC参与糖代谢，低水平LPC(18:2)与IR和T2DM风险增加相关。这与多囊卵巢综合征女性更容易发生这些代谢改变的观察结果一致。Hauola等人(2015)发现，多囊卵巢综合征和健康女性之间的脂质谱差异与月经周期的阶段相关。鞘脂中，刺激PPARγ转录活性的植物鞘氨醇（PHS）在多囊卵巢综合征女性中下调。根据文献报道，PPAR调节与碳水化合物、脂类和蛋白质代谢相关的众多基因的表达。Vonica等人(2019)报道多囊卵巢综合征女性的酰基甘油、PGs、磷胆碱和肉碱等代谢物发生变化。胆甾烷-5α(18:1/0:0)、三酰基甘油(18:2/18:2/0-18:0)、胆甾烷-3β、5α、6β-三醇(18:0/0:0)是区分多囊卵巢综合征女性与对照组的关键代谢产物。发生于多囊卵巢综合征的血脂异常，其特征是总胆固醇(TCh)、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)和TGs浓度升高，同时伴有高密度脂蛋白(HDL)和HDL-胆固醇降低。

Szczuko等人(2017)分析了多囊卵巢综合征女性的血浆脂肪酸，结果表明多囊卵巢综合征女性的所有游离脂肪酸水平都较低。与对照组相比，多囊卵巢综合征女性的多不饱和脂肪酸(PUFAs)显著增加，这可能是由于存在低度全身炎症。其中检测到的一个代谢物是脱氢表雄酮（DHEA），它被认为是多囊卵巢综合征的潜在生物标志物，过量的DHEA水平主要在多囊卵巢综合征女性的代谢组中检测到。临床上血清DHEA-S浓度也被用于评估女性的生化高雄激素血症。此外，多囊卵巢综合征女性的19-oxotestosterone水平也升高。这可能是由于芳香化酶的较高活性，催化C19雄性激素形成C18雌性激素。Zhao等人 (2014)研究发现，多囊卵巢综合征女性除了DHEA水平升高外，DHTS和ANDS也显著增加，这表明雄激素的过度合成。Dhayat等人(2018)报道，在多囊卵巢综合征女性中，存在11-氧合雄性激素合成的替代途径。他们还报道了四种类固醇，如雄甾烷二醇、雌三醇、20-β-二氢化可的松和皮质醇是多囊卵巢综合征的潜在标志物。

2.代谢组学研究的局限性

多囊卵巢综合征的发病机制涉及多种不同的化合物和生化途径，表明了这一常见内分泌疾病的复杂性。然而，代谢组学研究有一些局限性在于个体间的代谢水平差异，在女性中检测到的代谢物的范围可能与月经周期中的不同激素水平相关。

四、结论

代谢组学已被证明是研究多囊卵巢综合征病理生理学的一个潜在工具。代谢组学的应用能够发现那些已被证明是紊乱的代谢途径。这些异常主要与脂质、脂肪酸、鞘脂、甘油磷脂、类固醇、碳水化合物以及氨基酸代谢有关。此外，多囊卵巢综合征女性中一些生化过程已被证明是上调的。然而，其临床意义有待进一步确认和评估。找到合适的生化标志物可能是这种复杂内分泌病早期诊断的一个里程碑，也是未来靶向药物干预的起点。

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