基于miRNA介导PI3K/AKT通路防治PCOS卵巢局部胰岛素抵抗的中西医研究进展

周道成，赵恒侠，陈　叶

(1. 广州中医药大学深圳临床医学院，广东 深圳 518033；2. 广东省深圳市中医院，广东 深圳 518033)



综述

基于miRNA介导PI3K/AKT通路防治PCOS卵巢局部胰岛素抵抗的中西医研究进展

周道成1，赵恒侠2，陈叶1

(1. 广州中医药大学深圳临床医学院，广东 深圳 518033；2. 广东省深圳市中医院，广东 深圳 518033)

多囊卵巢综合征；OmiRNA；PI3K/AKT道路；PCOS；胰岛素抵抗

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是育龄期妇女最常见的内分泌紊乱综合征，卵巢多囊性改变、不同程度的月经异常及不孕、多毛、肥胖等是该病的典型临床表现，而大多数患者随着病程的进展会出现高胰岛素血症和胰岛素抵抗[1]，糖尿病和高血压的发生率也明显增加，甚至有可能导致子宫内膜癌的发生，同时该病与高脂血症、动脉粥样硬化、心脑血管病之间也存在着肯定的联系。PCOS在育龄期女性中患病率较高，且近年来患病率逐年增加，是生育期妇女月经紊乱乃至闭经、不孕的最常见原因，严重危害她们的身心健康，影响生活质量。

PCOS病因复杂，涉及中枢神经系统、下丘脑-垂体-卵巢轴、肾上腺、胰岛及遗传等方面，至今为止国内外对该病的病因和发病机制尚无定论，因此需对其进行更深入的临床及基础研究，为治疗该病提供新思路。卵巢出现局部胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)在PCOS的发生发展中起着关键作用，而在IR形成过程中有着重要作用的则是PI3K/AKT通路，同时Micro-RNA(miRNA)对该信号通路具有强大的调控作用，因而PCOS卵巢局部IR的产生可能与miRNA表达异常引起PI3K/AKT通路传导障碍密切相关。现对目前PCOS卵巢局部IR基于miRNA介导PI3K/AKT通路进行防治的中西医研究进展综述如下。

1　基于miRNA介导PI3K/AKT通路防治PCOS卵巢局部IR的西医学研究进展

1.1PCOS病理机制研究目前对PCOS发病机制的相关研究仍在不断发展中，学术界普遍认为PCOS是多基因的遗传多态性与环境因素相互作用的结果，其发病主要与遗传因素、IR和高胰岛素血症、高雄激素血症、卵巢局部自分泌调控机制异常、下丘脑垂体功能异常、肾上腺皮质功能障碍等相关。国内外众多专家学者不断对PCOS的发病机制提出新的论点，并进行了大量的临床观察及基础实验研究，种种证据表明IR是贯穿PCOS疾病始终的核心病理机制[2]。

1.2PCOS卵巢局部IR的分子机制研究IR是机体生理水平的胰岛素产生的生物学效应低于实际应有水平，胰岛素促进器官组织和细胞吸收，利用葡萄糖的效能下降，即组织的胰岛素调节糖代谢尚处于代偿阶段的标志[3]。自1980年Burghen等[4]最先提出IR参与PCOS的发病机制，其后大量研究证实两者之间存在紧密联系，IR在PCOS的发病机制中起着关键作用，近年更有研究表明PCOS是以IR为特征的内分泌代谢性疾病，IR存在于50%～70%PCOS患者中[5-6]。同时Diamanti-Kandarakis等[7]研究发现，除了骨骼肌、脂肪等外周经典靶组织存在IR外，PCOS卵巢局部亦存在选择性IR。从目前研究来说其机制尚不清楚，可能是遗传和环境因素相互作用的结果[8-9]。近年来国内外对PCOS患者卵巢局部IR的分子机制研究主要集中在胰岛素信号传导通路。

1.2.1胰岛素信号传导通路胰岛素信号传导通路主要有2条，一条为调节葡萄糖代谢的磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)促代谢途径。胰岛素与细胞外胰岛素受体(INSR)的α亚基结合导致自身酪氨酸激酶活化和β亚基磷酸化，活化的胰岛素受体又使其底物IRSs如IRS-1的残基酪氨酸磷酸化[10]，磷酸化的IRSs能够结合并激活Src和胶原同源蛋白(Shc)等下游效应物，导致PI3K的二聚体构象改变从而被激活，或者通过Ras和p110直接结合，活化PI3K，继而催化磷酸肌醇2-磷酸(PIP2)形成第二信使磷酸肌醇3-磷酸(PIP3)，PIPI与蛋白激酶B(PKB)和重组人丙酮酸脱氢酶激酶同工酶1(PDK1)结合，促使PDK1磷酸化AKT蛋白的Ser308导致AKT活化[11]，从而可使葡萄糖转运蛋白因子4(GLUT4)由细胞内的贮存室移位到细胞膜上，使葡萄糖由细胞外向细胞内的跨膜运输完成[12]。AKT是PI3K下游的直接靶蛋白，被PI3K激活后还可以使得糖原合成激酶3(GSK3)发生磷酸化而失活，进而使糖原合成激酶激活促进糖原合成[13]。另一条为调节细胞生长、增殖及分化的丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶(MAPK/ERK)促有丝分裂通路，MAPK被不同的细胞外刺激或信号转导激活，通过磷酸化作用及三级酶促级联反应，影响基因调控及蛋白合成的各种酶。

1.2.2PCOS卵巢局部IR与PI3K/AKT通路的相关性研究目前研究认为胰岛素生理作用的发挥主要是通过PI3K/AKT信号通路进行的[14]，有学者揭示，PCOS患者发生IR的机制可能与胰岛素受体后信号转导障碍有关[15]。因此PI3K/AKT信号通路中胰岛素受体后的信号传导成为近年来PCOS患者卵巢局部IR的研究热点，相关因子的上调及下调都将影响卵巢组织的糖代谢。国内外已有多项研究证实，PCOS患者卵巢存在IRS-1表达及活性下降、PI3K活性下降及GLUT4表达下降等多处信号分子异常，从而形成卵巢局部IR[16-17]。作为胰岛素多种生物调节作用中间体的IRS是胰岛素受体后信号细胞内传导的重要分子，在IR中起至关重要的作用，而其中起最主要作用的是IRS-1和IRS-2。国内学者对胰岛素作用的经典靶组织脂肪和卵巢进行研究发现，IRS-1和IRS-2的表达和磷酸化异常是引起PCOS患者IR的主要原因[18-20]。PCOS患者IRS-1水平下降及IRS-2水平上升，均可降低PI3K活性而导致IR。Aguirre等[21]及Hirosumi等[22]证实IRS-1丝氨酸307(IRS-1 Ser307)磷酸化在介导胰岛素负反馈调节方面具有重要作用，当IRS-1 Ser307被磷酸化后，IRS-1与INSR的相互作用减弱，IRS-1在胰岛素刺激下的酪氨酸磷酸化水平降低，从而影响胰岛素信号的下游传导。 Zhang等[23]发现PI3K下游信号分子p-AKT和GSK3β蛋白表达下调，减弱了胰岛素信号的传递，引起卵巢GLUT-4蛋白表达的下调，影响了葡萄糖的摄取利用，导致IR的发生。任文超等[24]通过收集行体外受精-胚胎移植(IVF-ET)治疗的PCOS患者卵巢颗粒细胞进行体外培养，发现其中ERK2表达增加，表明PCOS卵巢局部IR使MAPK通路活性增强，这与Corbould等[25]通过体外实验证明MAPK/ERK通路对胰岛素的代谢途径有负反馈作用的结论相一致，同时指出该通路活化可以促进IRS-1丝氨酸312(IRS-1 Ser312)位点磷酸化，抑制PI3K通路调节亚基p85与之结合，从而导致PI3K/AKT信号通路缺陷，促进IR形成。PTEN是PI3K/AKT信号通路另一个重要的拮抗分子，当其基因表达旺盛时，能够催化PIP3生成PIP2，进而阻断PI3K下游信号通路，导致蛋白激酶AKT表达受到抑制，从而介导IR的发生。Zhang等[26]通过研究证明PTEN的功能缺失能够促进PI3K信号通路和AKT的激活，从反面论证了PTEN是PI3K/AKT信号通路的负调节因子。

1.2.3miRNA与PI3K/AKT通路的相关研究miRNA是一类非编码单链小分子RNA，广泛来源于真核生物的内源性染色体，其在正常生理和疾病的状态下，都能通过与靶mRNA的3’端非编码区域(3’UTR)的不完全碱基互补配对，进而抑制甚至抑制靶mRNA的翻译，从而对基因转录后的表达进行负性调控，从而对各种生命活动都能产生深远和复杂的影响。国内外多项研究已经发现并证实miRNA参与调节胰岛素信号通路的传导，与IR的发生密切相关。Rottiers等[27]研究发现IRS是miRNA调控胰岛素作用的重要靶基因。Ryu等[28]通过基因途径产生肝细胞线粒体功能障碍模型，发现miR-126能够下调靶基因IRS-1的蛋白表达，进而影响胰岛素信号通路，从而导致IR。He等[29]研究发现，miR-29a/b在糖尿病模型大鼠脂肪细胞中出现高表达，其可能通过抑制葡萄糖转运摄取，并伴随胰岛素诱导的AKT活性的抑制，进而导致这些脂肪细胞出现IR，而IR又诱导miR-29a/b的表达。EL等[30]证明了miR-375通过降低靶基因PDK1的蛋白表达，从而影响PI3K/PDK1/AKT信号传导通路。Ling等[31]应用基因芯片技术发现miR-320在IR的3T3-L1脂肪细胞中表达量较正常增高了50倍，进而初步证实miR-320可以抑制p85蛋白的表达，并且可能导致AKT的表达减少，从而影响胰岛素信号传导，最终导致IR，进一步说明了miR-320/p85/AKT/GLUT4这一信号通路在IR中的作用。同时国内有研究通过分子克隆方法发现当miR-21过表达使靶基因PTEN表达受到抑制时，其对PI3K的拮抗作用也会减弱，从而导致蛋白激酶AKT表达旺盛，PI3K/AKT信号通路作用也相应加强，这有助于葡萄糖的代谢，对IR表现出改善作用[32]。

鉴于上述及其他研究中已发现的miRNA对PI3K/AKT信号通路的强大调控作用及PCOS与IR的密切关系，可推测miRNA很可能通过介导PI3K/AKT信号通路从而参与胰岛素信号的传导，在PCOS患者IR发生、发展中存在重要的调控作用，特定的并且介导PI3K/AKT信号通路的miRNA-靶基因的确定将为治疗PCOS患者卵巢局部IR的药物研发提供潜在的靶点。

2　基于miRNA介导PI3K/AKT通路防治PCOS卵巢局部IR的中医学研究进展

2.1中医药防治PCOS卵巢局部IR的研究传统医学对PCOS无既定病名，根据其临床症状及体征，可以归入“月经后期”“闭经”“不孕”“肥胖”“癥瘕”等中医病症范畴。胰岛素的作用与脾的生理功能有相似之处：胰岛素能将葡萄糖即中医所说水谷精微物质运输到靶器官，将其分解释放能量以供生命所需，并能通过糖异生途径合成糖原、脂肪或蛋白质等以供生养所需；而当脾胃功能失常，脾虚失运，水谷精微不能化生输布，聚湿生痰，以致痰湿脂浊，躯脂满溢，则为肥胖、多毛；痰湿阻滞冲任、胞宫引起月经不调、不孕；痰浊与气血互结为癥积故卵巢呈多囊性改变。正如当PCOS患者出现IR，导致体内出现高血糖、高胰岛素血症及血脂代谢紊乱等代谢异常及内分泌紊乱。因而“脾虚不运，痰湿阻滞，壅滞胞宫”是PCOS患者出现卵巢局部IR之根本，“强脾健胃，化痰祛湿”是治疗PCOS患者卵巢局部IR的关键。林寒梅等[33]选取65例PCOS患者予以中药健脾化痰活血方治疗，通过临床观察发现中药健脾化痰活血法能有效地改善PCOS患者的临床症状，并改善患者的IR水平，疗效显著。吴薇[34]采用补肾健脾祛浊法对胰岛素抵抗型多囊卵巢综合征患者进行干预，以达英-35联合二甲双胍为对照，进行临床随机对照研究，结果提示补肾健脾祛浊中药可以改善患者的性激素及胰岛素抵抗水平，疗效确切，且治疗效果优于单纯使用西药。

2.2中医药与PCOS卵巢PI3K/AKT通路的研究近年来关于中医药与PCOS患者卵巢局部IR的分子机制之间关系的研究已出现，洪艳丽等[35]通过建立PCOS大鼠模型，进行随机对照实验观察补肾化痰方对模型鼠卵巢内胰岛素信号传导分子的调控作用，结果发现经补肾化痰方处理后，HOMA-IR明显降低，卵巢IRS-1 mRNA表达升高，GSK3β、GLUT4 mRNA及p-AKT蛋白表达均显著上调，说明补肾化痰方能促进IRS-1磷酸化，上调PI3K/AKT通路活性，促进卵巢对葡萄糖摄取，改善IR，同时推测补肾化痰方能够改善IR，可能与胰岛素信号传导分子蛋白表达的调控有关。谢阳等[36]以具有补肾活血祛湿功效的补肾通脉方治疗PCOS模型大鼠，通过随机对照实验发现IRS-1 Ser307磷酸化蛋白在伴IR的PCOS大鼠的卵巢内显著表达，而用补肾通脉方治疗后，IRS-1 Ser307磷酸化蛋白的表达明显下调，进而改善胰岛素信号转导、减轻IR，疗效显著。然而国内外关于中医药通过miRNA调控胰岛素信号通路进而治疗PCOS的研究至今未见有相关报道。

3　总结与展望

目前西医对于PCOS的治疗主要以药物为主，辅以手术，而治疗药物多数为激素类，毒副作用大且花费高，停药后容易复发，且效果欠佳。而传统中医学以整体观来认识该病的病因病机，指导古代医家和现代中医学者从辨证论治着手治疗该病，收到了很好的疗效，并且中药资源丰富，其多系统调理、多靶点作用及辨证论治、整体观念使其在治疗PCOS领域中存在巨大优势和潜力[37]，同时也避免了西药促排卵药物及手术治疗引起的各种并发症和其他不良反应。因此，探寻PCOS的病因机制和有效的中医药治疗方法，是当前临床研究的重大课题，具有重要的社会意义和临床价值，可以给社会及经济带来深远的影响和益处。

基于PCOS卵巢局部IR及中医有关“脾虚不运，痰湿阻滞，壅滞胞宫”的相关理论，结合目前国内外对PCOS卵巢局部IR与PI3K/AKT信号通路、miRNA相关的研究，笔者初步推测PCOS将导致卵巢组织内相关miRNA表达异常，进而介导PI3K/AKT信号通路，使重要的信号分子如IRS-1、AKT2、GSK3β、GLUT4等和拮抗因子PTEN、ERK2等之间的比例和作用平衡失调，而中医药能重新调节其中的平衡，从而发挥对PCOS的防治作用。对此展开深入的临床及基础研究，可以揭示PCOS发生发展的可能机制，并为中医药防治PCOS的现代化研究及中医药的研发提供新的思路和方法。

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赵恒侠，E-mail：574486596@qq.com

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2016-03-20