性激素结合球蛋白与某些生殖系统疾病的相关性

杨镒魟，周善杰，谷翊群＊

（1．北京协和医学院研究生院，北京 100730；2．国家卫生计生委男性生殖健康重点实验室，国家人口计生委科学技术研究所，北京 100081）

性激素结合球蛋白（SHBG）是主要由肝细胞合成的一种多功能蛋白质，是运输雄激素和雌激素的重要载体。雄激素和雌激素由于与SHBG结合而得到保护，从而避免了血管的吸附、生物和化学的破坏以及快速降解。在生理情况下，性激素-SHBG复合物的快速解离和游离性激素与SHBG相结合之间处于动态平衡状态，而只有游离的性激素才具有生物活性。所以，与性激素相关的多种生殖系统疾病如多囊卵巢综合症、子宫内膜癌及前列腺癌等，也与SHBG密切相关，但以往多数研究均局限于关注性激素水平对疾病的影响，忽略了SHBG对血清性激素平衡、代谢及活性的影响。本文就SHBG结构与功能、受体与信号传导、基因多态性，及其与生殖系统某些疾病的关联性等研究进展进行综述。

一、SHBG基本结构及生理功能

SHBG分子量90kD，是由两个氨基酸序列相同的单体所组成的同型二聚体，每个单体都是由373个氨基酸残基组成的多肽链。每个SHBG分子只有一个性激素结合位点［1］，并只能结合一个分子的性激素，其性激素结合位点位于两个单体之间，呈三明治样结构。电镜下SHBG呈现为长约19nm，直径约3nm的椭圆形或短棒状。SHBG的主要结构包括一连串的层黏连蛋白G（laminin G，LG）域，而SHBG氨基酸端的LG域与纤蛋白-1D及纤蛋白-2的相互作用可影响雌激素与SHBG的亲和力［2］，故SHBG与睾酮的亲和力大约是雌二醇的3倍［3］。由于SHBG异构体结合特点的不同，不同的性激素与SHBG的亲和力也不同，SHBG与雌二醇的亲和力大约是雌酮的四倍和雌三醇的100倍［1］。血浆SHBG浓度受激素调节，主要是性类固醇对肝细胞分泌的调节作用，雌激素刺激SHBG的产生，睾酮则抑制雌激素刺激SHBG的产生，所以，男性血SHBG浓度是女性的1／3～1／2［2］。在正常男性中游离睾酮只占总睾酮的2%，44%的睾酮与SHBG结合，54%的睾酮与白蛋白结合。

生物体内SHBG的生理作用主要是运输性激素并将其运输到靶组织，调节性激素活性并稳定血清中有活性的性激素水平、降低性激素代谢清除速率。但目前有证据表明，SHBG除了那些运输性激素功能外，结合的SHBG也有某些生物学活性［4］。SHBG可以直接作用于某些组织受体，发挥第一信使作用调节细胞的功能［1］。这些受体只在特定的局部组织中表达，如子宫内膜、乳腺、前列腺、肾脏近曲小管、肝脏和附睾等［5］。有证据提示SHBG还有可能参与了生精功能的调节［6］。人生精细胞表达睾丸来源的SHBG，并且含有一个可选择性的外显子1序列，可产生比血浆SHBG小4～5kD的异构体［3］。这种异构体与血浆SHBG一样具有和性激素结合的能力，并与精子的活力呈正相关，一般集聚在顶体细胞外膜与精子细胞膜之间，在精子获能时被释放［3，7］。

二、SHBG对疾病的预测功能

最近有学者认为，SHBG在2型糖尿病的发病过程中扮演了关键作用，低水平的SHBG浓度可以作为2型糖尿病发病的预测指标［8］。进一步研究证实，SHBG水平还可作为预测胰岛素抵抗和代谢综合征的一项敏感性指标，尤其对于女性来说，低水平的SHBG是高胰岛素血症的独立危险因子［9］；对于成年男性来说，SHBG水平是发生代谢综合征的独立危险因子，而不是既往认为的雄激素水平［10］。在一项比较SHBG和皮质类固醇结合球蛋白对心肌梗死预测准确性的研究中，发现能准确预测心肌梗死的因子是SHBG水平而不是皮质类固醇结合球蛋白水平［11］。目前，SHBG预测疾病的机制不十分清楚，但已有研究显示SHBG受体、信号传导以及基因多态性在其中起到了重要作用［1，8］。

三、SHBG受体及其信号传导

1984年首次发现SHBG与细胞膜的结合提示某些细胞膜表面存在有SHBG受体。游离的SHBG配体与SHBG受体结合能力与性激素受体结合力有关［1］。当SHBG与其受体结合后，与携带的性激素形成SHBG复合物并发生内化过程将性激素传递至细胞核。另外，与SHBG受体结合的SHBG也可能像激素一样直接在细胞内发挥作用［5］。

Megalin是LDL-C受体基因家族中一员，通常被看作LDL-C受体相关蛋白2，最近被认为是SHBG受体［4］。Megalin有利于促进胞吞作用使与SHBG结合的性激素进入细胞内。已有报道在Megalin基因敲除的雄性小鼠上睾丸下降出现障碍，而雌性小鼠表现为阴道发育损害。这些现象与使用性激素或雌激素受体激动剂的小鼠表现一致，证实了Megalin具有调节性激素功能的作用［1］。

SHBG受体被认为是一种G蛋白偶联受体，具有低亲和力、低结合容量和高结合力、高结合容量两种位点。G蛋白第二信号系统的活化导致cAMP的激活并活化蛋白激酶A［5］。有证据表明当G蛋白a亚基突变导致无效信号传导时，SHBG细胞膜上结合未水解GTP减少，cAMP的浓度下降。SHBG与SHBG受体结合形成SHBG受体复合物，其性激素配体类型决定了在第二信使传导中发挥激动或者拮抗效应，雌激素发挥激动效应，雄激素发挥拮抗效应，而双氢睾酮发挥激动或拮抗效应则取决于相应组织受体的特异性［5］。这种信号通路的活化导致了雄激素或雌激素受体的表达，通过这些受体的活化发挥雄激素或雌激素效应。细胞膜SHBG的表达和第二信号系统对性激素的非基因组反应提供了合理的解释。阻止第二信号系统的活性或抑制性激素的胞吞作用可能对一些性激素类肿瘤治疗提供了潜在的治疗手段［1］。

四、SHBG的基因型及其多态性

人类SHBG基因编码区位于第17对染色体的短臂（17p12-p13）上，由8个外显子和7个内含子组成，长约3．2kb，在肝脏，生殖、肾脏及脑组织细胞中表达［7］。SHBG的产生受多因素、多水平调节，如激素、营养和代谢、遗传因素等都能影响SHBG水平。其中，遗传因素在SHBG水平的变异中起了重要的作用。在对双胞胎的研究中发现SHBG的遗传倾向因素影响估计占了30%～80%［12］。另外，SHBG基因距抑癌基因P53仅30kb，现伴有P53基因缺失或突变的SHBG基因突变常常会引发乳腺癌、前列腺癌及其他性激素相关的癌症。

SHBG基因具有多态性，研究表明，其基因多态性可以影响SHBG的水平和人类多种疾病表达的类型［13］。目前研究较多的基因多态性位点包括（TAAAA）n重复序列多态性和Asp327Asn单核苷酸多态性位点。SHBG基因（TAAAA）n五核苷酸多态性位于基因上游启动子区的Alu序列内，该微卫星多态性将通过影响下游其他元件（如SP1结合位点）改变基因转录活性。在人群统计中发现，（TAAAA）n重复6～11次，不同人种重复数目有差异。Asp327Asn（rs6259）是一个具有功能多态性的单核苷酸突变位点。它是由于SHBG基因第8外显子5790位的核苷酸错义突变（G-A），导致了SHBG多肽链氨基酸残基327位置上天冬酰胺（Asn）代替了天冬氨酸（Asp），在SHBG羧基末端球状层黏连蛋白G样结构域产生了一个新的N-连接碳水化合物链，为N-连接糖基化提供了一个额外的位点。此基因位点变异并没有改变SHBG与类固醇激素结合的能力以及免疫学特征，但在动物模型中发现，由Asn等位基因编码的额外的碳水化合物链降低了SHBG的代谢清除率和增加了SHBG的生物半衰期［14］。

SHBG基因多态性可能通过改变蛋白的产生和代谢导致个体SHBG水平的差异性。Vanbillemont等［15］发现 D327N 与（TAAAA）n重复序列多态性是导致不同年龄人群中SHBG水平个体化差异的重要多态性位点。SHBG基因第8外显子D327N多态性明显影响血清SHBG水平，且其v基因型与启动子（TAAAA）n多态8／8型密切关联。Ding等［8］报道，Asn等位基因的携带者血清SHBG水平比非携带者高10%。这些研究结果说明Asp327Asn具有显著的功能多态性，Asn等位基因可能通过降低SHBG的代谢清除率以及延长其生物半衰期升高携带者SHBG水平。

五、SHBG与男性生殖系统疾病

1．SHBG与生精功能：SHBG与男性精液质量及男性不育密切相关。SHBG除了发挥雄激素载体蛋白的转运功能、维持局部性激素浓度的作用外，还有可能参与了生精功能的调节［6］。睾丸内雄激素浓度在维护正常的精子发生过程中发挥核心作用，睾丸内睾酮水平降低，精子发生可出现障碍。而雌激素升高抑制垂体促性腺激素分泌，导致间质细胞功能下降，睾酮产生减少，睾丸内及血清中睾酮水平下降［14］。SHBG正是通过影响血清雌雄激素水平发挥作用，血清雄激素和雌激素之间的平衡是维持正常精子发生必不可少的因素，睾酮／雌激素比例的降低与男性不育有关。同时，高雌激素水平可直接影响精子发生［16］。

张路等［17］以SHBG cDNA序列为模版，通过Western Blot检测干扰效果，构建出高干扰效率的SHBG干扰质粒（PNAi II），通过RNAi干扰小鼠睾丸SHBG基因的表达，研究干扰SHBG基因的表达对小鼠体内胎仔数和精子数量、精子活力、睾丸重量和体外受精率的影响。结果显示RNAi干扰SHBG-mRNA的表达能使小鼠睾丸SHBG蛋白表达明显下调，结果导致雄性小鼠精子浓度下降。体内实验不但影响了雄性小鼠的胎仔数，体外实验发现相对应的精子数量和体外受精率也明显下降，这说明小鼠SHBG与雄性小鼠的生精功能和精子的体外受精能力密切相关。其作用机制可能是SHBG蛋白通过调节初级精母细胞第一次成熟分裂，来发挥其对生精过程的调节作用［17］。

与正常生育男性组相比，不育组男性血浆中SHBG水平更低［14］。Selva等［18］研究认为精浆SHBG水平与精子数量成正比，与年龄和精子活力显著正相关，可能影响精子功能从而影响男性生育力。

2．SHBG与精子成熟：在人类，位于SHBG氨基酸末端LG域的锌结合位点能特异性地减少SHBG与雌二醇的亲和力，而在男性生殖组织中富含有大量的锌，因此与睾酮的亲和力远远大于雌二醇的亲和力［7］。SHBG与睾酮高亲和力结合并运输它们到附睾，调控局部雄激素作用并由此影响精子成熟［19］。大鼠支持细胞产生SHBG，首先分泌到精曲小管，然后转运到附睾头部，被表皮细胞吸收，从而调节雄激素依赖的精子成熟［3］。运用Northern blot分析及PCR方法能检测到睾丸组织中SHBG转录产物中外显子1序列，其大约位于转录单元上游2kbp处，这种转录产物在生精细胞中集聚并调控整个生精周期，始见于圆精子细胞期并在精母细胞前细线期达到顶峰，主要编码SHBG异构体并使其集聚在顶体细胞外膜与精子细胞膜之间，在转基因小鼠实验中证实其与精子成熟有关［7］。

3．SHBG基因多态性与男性生育力：由于SHBG基因的多态性能改变蛋白质的产生和代谢，可能因此导致个体SHBG的水平的差异性。在一项探索SHBG水平对男性精子数目和活力影响的研究中，与拥有长（TAAAA）重复序列（超过8个）SHBG等位基因男性相比拥有短（TAAAA）重复序列（少于8个）的SHBG等位基因男性会拥有更高的精子浓度［20］。比较分析不育组和对照组之间（TAAAA）n重复等位基因多态性分布情况发现，不育男性拥有长等位基因的频率多于正常男性拥有短等位基因的频率；此外，在两组比较中，长等位基因基因型与短等位基因型相比有更低的SHBG水平和更高游离的睾酮、雌二醇水平［14］。

Cui等［21］证实SHBG纯合子的变异Asn等位基因显著高于野生型纯合子的Asp等位基因生物半衰期。SHBG基因中这种变异Asn等位基因的男性具有较高血清SHBG水平和较低男性不育风险；Safarinejad等［14］发现（TAAAA）重复序列数目和SHBG基因的Asp327Asn等位基因可能显著降低循环SHBG水平和增加男性不育风险。

4．SHBG与前列腺癌：最新研究表明，术前血清SHBG水平与前列腺癌术后预后相关。Salonia等［22］对168例接受耻骨后根治性前列腺切除术加盆腔扩大淋巴结清扫术的临床局限性前列腺癌患者术前血清SHBG水平进行总结，首次报道依据血清中循环SHBG水平可对淋巴结侵犯情况作出相关性预测；术前血清SHBG水平可能作为重要的多变量预测指标，尤其对于前列腺癌患者是否应该接受盆腔扩大淋巴结清扫术提供很好的参考。这可能与SHBG调节血液中游离性激素浓度及性激素作用中非基因组的作用机制有关，SHBG基因变异可能影响了前列腺癌进展易感性［23］。随后一些研究结果表明其预测包膜外浸润的准确性达到68．4%，可作为前列腺癌患者接受根治性前列腺切除术后包膜外浸润的预测指标［24］。进一步研究证明术前SHBG水平是根治性前列腺切除术后与复发相关的独立预测因子，并能提高预测肿瘤复发的准确性，常规术前评估SHBG水平可能对前列腺癌患者是否需要早期辅助治疗提供有效的参考［25］。

六、SHBG与女性生殖系统疾病

1．SHBG与女性月经周期：对月经正常和无月经的妇女调查发现，无月经的肥胖妇女中的SHBG水平明显低于月经正常的非肥胖妇女，同时雄激素水平也明显升高［26］。Wei等［27］发现SHBG能通过调节血浆中性激素水平引起女性月经周期紊乱。Xita等［28］发现SHBG基因多态性与月经初潮的年龄相关，拥有长（TAAAA）等位基因（重复序列＞8个）的女孩初潮年龄比拥有短（TAAAA）等位基因的女孩初潮年龄延迟。

2．SHBG与子宫内膜癌：流行病学的研究表明，绝经后妇女血清高SHBG水平可降低罹患子宫内膜癌的风险。Kataoka等［29］报道，性激素在子宫内膜癌的发展中起核心作用，SHBG调整了循环性激素的生物利用能力，而且调节它们在靶细胞的信号系统，使得血液中的SHBG水平与内膜癌的危险呈负相关，尤其在绝经后妇女中Asp327Asn（rs6259）多态性大约能降低患子宫内膜癌风险28%。Lundin等［30］发现SHBG Asp327Asn（rs6259）多态性与血浆中SHBG水平及雌二醇水平相关，携带A等位基因的患者血浆SHBG水平高于非携带患者。Xu等［31］在1199例子宫内膜癌患者和1212例对照组的病例对照研究中，评估了 SHBG 基因 Asp327Asn（rs6259）、rs13894、rs858521、rs2955617等SNP位点对子宫内膜癌的影响，特别是在绝经后女性中发现Asp327Asn（rs6259）基因多态性能降低子宫内膜癌发生的风险。

3．SHBG与多囊卵巢综合征：近年来，关于多囊卵巢综合征（PCOS）与SHBG基因多态性的关系是研究的热点。Xita等［32］发现，PCOS患者中SHBG基因启动子区（TAAAA）n重复数目比正常人更多，血清中SHBG的水平也更低，表明SHBG基因可能是PCOS的一个主要的决定因素，并推测遗传因素对血清中SHBG浓度起决定作用。低浓度的SHBG水平使个体内游离雄激素水平更高，当雌性胚胎在高雄激素子宫中发育，可能促进个体成年后发展为PCOS表型。进一步研究还表明，SHBG基因可能与雄激素受体基因联合作用，共同促进个体的PCOS表型［32］。

综上所述，SHBG通过运输性激素并将其运输到靶组织、调节性激素活性并稳定血浆中有活性的性激素水平、降低性激素代谢清除速率，从而在人类生殖过程中发挥着非常重要的作用。目前，关于SHBG基因多态性的研究是最近的热点问题，遗传因素可能与某些生殖系统疾病密切相关，但与生殖系统疾病之间的关系与机制仍不十分清楚，需要更多的研究来明确其在疾病发生、发展中发挥的作用，这将有助于提高人类的生殖健康水平，并能为临床提供新的诊疗及预防策略。

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