多囊卵巢综合征动物模型构建方法的研究进展——聚焦于雄激素的诱导

付贝贝，谢青贞

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是育龄女性最常见的一类生殖器官结构和功能改变的复杂病症，并且与代谢疾病相关，患病率约占育龄期女性的6%～10%[1]，主要临床表现为稀发排卵或不排卵、临床或生化高雄激素血症(hyperandrogenism，HA)、卵巢多囊化。除卵巢改变外，该综合征还影响代谢，主要表现为肥胖，PCOS中约38%～88%的女性合并有腹型肥胖[2]。此外，还有50%～70%PCOS女性同时伴有类似2型糖尿病表现的高胰岛素血症和胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)[3]。

PCOS病因学至今尚未明确，其发病机制复杂，多系统的复杂调控使得其病理生理改变多态且具有异质性。雄激素是公认的PCOS发病的关键环节，HA是PCOS的标志。但由于PCOS病因不明，且首选雌、孕激素治疗，几乎不选择手术治疗，临床样本采集较为困难。因此，构建一种能够模拟人类PCOS特征的动物模型，对于PCOS发病机制的深入研究具有极高价值。

迄今为止，已有数十种研究方法被开发，试图构建接近人类PCOS的动物模型，采用较多的除雄激素造模法外还有雌激素、孕激素、芳香化酶抑制剂造模法等。其中以雄激素诱导法得到啮齿类动物模型，造模周期短、成模率高、成本低廉，且最为接近人类PCOS的生殖与代谢特征，因此应用较为广泛。现将通过雄激素诱导法得到的PCOS动物模型方法及特征综述如下，为该领域的研究者提供参考。

1 多囊卵巢综合征动物模型的选择

原则上，应选择生理、生殖功能与人类最为相近的灵长类动物，如恒河猴等，其与人类共享93%的基因组[4]，生殖系统、月经和排卵周期都接近人类，是研究PCOS理想的动物模型，但繁殖期长且成本较高，科研应用受限[5]。在绵羊的研究中，给予母羊大剂量睾酮(testosterone，T)，过量雄激素刺激下的小羊在青年期出现黄体生成素(luteinizing hormone，LH)水平增加、异常卵巢周期等类PCOS表现[6-7]，但因价格昂贵同样存在科研限制性。家兔性激素敏感度低，也无法成为选择之一。

大鼠、小鼠等啮齿类动物，遗传背景稳定、性激素敏感度高、繁殖力强、动情周期短，同时实验可操作性强、来源广泛、价格低廉、易于饲养，使得其造模周期短、成模率高、模型稳定具有复制性，是目前最常选择的PCOS动物种类。其中，大鼠发情周期稳定，且体型和器官较大、血容量高，有利于操作及样本收集。但常见的大鼠品系Wistar和Sprague-Dawley都属于远交系，虽然疾病抵抗力较强，但存在不易进行复制及基因工程改造等缺点。小鼠近交系多，品种一致性高，较易复制，实验可重复性高，更有利于基因工程方面的研究。

2 多囊卵巢综合征动物模型雄激素造模法

雄激素造模是目前应用最多的造模方法，其诱导得到的鼠类模型下丘脑-垂体-卵巢轴完整，且卵巢和内分泌特征明显。对孕鼠羊膜予药或对不同生长周期大、小鼠予外源性雄激素刺激，通过改变雄激素的种类及给药方式，可使其表现出与人PCOS相似的表型。

2.1 脱氢表雄酮造模法

脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)是一种主要在肾上腺内合成的雄激素，是孕酮经△5途径转化成雄烯二酮的中间产物，受LH调控。通过外源性提高DHEA水平,导致雄烯二酮水平增高，进而造成T及雌酮水平升高，表现为PCOS典型的HA，升高的雄酮负反馈调节卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，FSH)分泌使得FSH相对不足，卵泡发育受阻，从而出现卵泡排出障碍及多囊样卵巢[8]。

DHEA诱导法是现今国际公认的、也是国内应用最多的较为理想PCOS动物模型造模方法。该方法最早在1991年由Lee等[9]提出，对23日龄SD大鼠连续20 d皮下注射DHEA(6 mg/100 g)，成功构建了DHEA诱导的PCOS大鼠模型。Anderson等[10]成功复制了该模型，观察到DHEA处理的大鼠表现出不规则动情周期，卵巢重量增加，卵巢内卵泡趋于闭锁且出现囊样扩张，类似于PCOS患者的卵巢病理改变。此外还观察到LH水平降低，LH/FSH比值及T水平的升高。

Kim等[11]对42日龄(青春期后)SD大鼠每日皮下注射DHEA(60 mg/kg)持续长达20～30 d，建立了改良后的DHEA诱导的PCOS大鼠模型，与青春期前模型相比，青春期后大鼠模型发情期被破坏和多囊性卵巢的比例均增加，表明DHEA处理的青春期后PCOS大鼠模型具有更高的诱导率。此外，还观察到卵巢、子宫重量、子宫壁厚度和卵巢囊肿数量明显增加，为PCOS的病因研究提供了一个新的模型构建方法。

Solano、Qi等[12-13]通过对青春期前小鼠(21～25日龄)连续20 d皮下注射DHEA(6 mg/100 g)，观察到小鼠发情周期被破坏，体重增加，生殖能力低下，卵巢表现出明显的囊样囊泡外观，闭锁卵泡增多、卵泡膜细胞层变薄、颗粒细胞紧密，雌激素、孕酮(progesterone，P)水平上升，葡萄糖耐量实验提示糖耐量降低和葡萄糖耐受不良，提示IR。

综上所述，DHEA诱导的大鼠、小鼠PCOS动物模型在生殖、代谢方面都与PCOS女性具有高度相似性，是可以用于研究PCOS的理想模型。但需要注意的是，该方法诱导得到的动物模型在卵巢多囊化及激素水平的变化上虽接近人类PCOS患者，但在卵巢形态学及对治疗的反应方面还存在一定的差异，同时外源性DHEA的过量补充会导致模型动物内、外源性及卵巢局部雄激素水平升高，对于雄性激素变化的研究有所影响。

2.2 双氢睾酮造模法

双氢睾酮(dihydrotestosterone,DHT)造模法是一种较常用的、高生物活性的雄激素，在体内由T通过5α-还原酶转化而得，通过影响内分泌相关受体，干预卵泡的发育、成熟及排卵，还可与皮肤、毛囊的受体结合导致PCOS患者出现多毛、痤疮等临床表现。

DHT诱导的PCOS大鼠模型由瑞典科学家Stener-Victorin 2007年初创，随后被众多学者参考借鉴。Mannerås等[14]对21日龄的Wistar大鼠颈部皮下植入DHT缓释药片(含7.5 mg DHT，83 μg/d)，持续给药90 d，造模结束后观察到大鼠体重明显增加，增加的脂肪组织集中于腹股沟和腹内，尤其是肠系膜。此外还观察到不规则的动情周期，血清雌二醇(estradiol，E2)、P、LH水平下降，卵巢重量减少、体积缩小，但卵巢内卵泡体积增大，囊性卵泡数量增加且囊壁增厚，表现为内膜细胞层增厚，颗粒细胞层变薄，同时伴有IR。

Van等[15]对青春期前雌性小鼠，在出生后第19 d皮下植入DHT缓释药丸90 d(含2.5 mg DHT，27.5 μg/d)，构建了DHT诱导的PCOS小鼠模型，同样观察到不规则动情周期，体重增加，脂肪细胞体积增大，瘦素水平升高，腹腔内葡萄糖耐量实验显示小鼠同时伴有葡萄糖不耐受。但是，区别于DHT处理大鼠的卵巢重量减少，小鼠模型卵巢重量趋于增加，但差异无显著性。此外，经DHT处理后的小鼠卵巢囊性卵泡数量增加，但卵泡分布并不完全类似PCOS女性，LH水平趋于降低但与对照组相比无差异。

DHT诱导得到的鼠类模型能够表现出人类PCOS的关键特征，是可以用于研究PCOS的模型之一。该方法的缺点一是在于未表现出PCOS卵巢特征性的白膜增厚和体积增大；二是大鼠模型血LH水平差异性的不升反降。此外还需要注意的是，上述方法构建的模型诱导时间为90 d，模型建立时大鼠、小鼠约为3.5月龄，已是体成熟期，研究者需将模型年龄纳入参考。

2.3 丙酸睾酮造模法

丙酸睾酮(testosterone propionate,TP)是一种经由人工合成的雄激素类药物，在体内会先转化为5α-二氢睾酮再结合细胞受体发挥作用。过量的雄激素干扰卵泡的发育和优势卵泡生成，最终导致排卵障碍。

1983年Ota等便尝试通过TP制备具有实验性PCOS的大鼠，发现皮下注射TP处理后的雌鼠具有许多与人PCOS类似的内分泌和组织学特征。Belooseaky等[16]对21日龄的Wistar大鼠，每日皮下注射TP(1 mg/100 g)连续35 d，7 d后便观察到卵巢内囊性卵泡显著积聚，35 d后，观察到卵巢内囊性卵泡的形成，卵巢呈多囊样改变，未观察到黄体形成，提示卵巢内无排卵。内分泌方面，观察到空腹血糖/胰岛素比率显著降低，表现出类似人PCOS的IR症状，但模型的稳定性未做研究，只适合短期实验观察。Chaudhari等[17]使用同样的方法复制了该模型，观察到血清T水平增加，但缺点在于未观察到E2水平的差异，此外LH水平不升反降、卵巢重量减轻、体积减小等与人类PCOS的差异性都是该建模方法的局限性。

2.4 睾酮造模法

T是一种主要由男性睾丸或者女性卵巢分泌的雄激素，在体内可以直接或者先转化为5α-二氢睾酮作用于雄激素受体或者通过直接转化成E2作用于雌激素受体发挥作用。过量T使得垂体对下丘脑刺激的敏感性降低、LH持续性分泌及排卵性LH峰的消失，同时FSH的促排卵作用也被抑制，最终导致不排卵。

T诱导的PCOS动物模型目前多见于大鼠，在小鼠中仅有少量在孕鼠和初生鼠的研究报道。Sun等[18]在6～10日龄的SD大鼠中的研究发现，9日龄组70%的大鼠出现持续性高雄激素导致的不排卵性不孕，并伴有摄食量的增多和肥胖，激素水平上表现为血LH、FSH水平降低，胰岛素、T、DHEA水平升高，T/E2比值升高，卵巢体积缩小、重量减轻，但未观察到卵巢白膜增厚和卵泡膜间质细胞的增生，该方法得到的大鼠模型仅表现出少数PCOS特征，并不适于卵巢形态学的研究，LH水平的不升反降也与PCOS特异性的内分泌特性相悖，仍有待进一步研究。

3 结语

以上便为现阶段国内外采用较多的通过单纯雄激素诱导构建的PCOS动物模型，目前国内外造模方法50余种，但由于PCOS病因复杂、发病机制不明确，使得上述各种造模方法都无法完全模拟PCOS的临床特点。雄激素诱导法相较而言，更能表现出在人类PCOS中观察到的关键特征。但目前仍没有一个模型可以全面地复制这个复杂的临床综合征，更好的PCOS模型仍有待开发。本综述讨论了不同雄激素法构建得到的PCOS动物模型的表型和特征，有助于帮助研究者们选择合适的模型构建方法，提高对PCOS发病机制的认识。