氧化应激增加多囊卵巢综合征患者心血管疾病风险的研究进展

李欢欢，张玉齐，吕海宏

(1.兰州大学 第一临床医学院，甘肃 兰州 730000；2.兰州大学第一医院 内分泌科， 甘肃 兰州 730000)

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS) 以高雄激素血症、多毛、月经稀发或闭经及无排卵为特征，是绝经前妇女最常见的内分泌疾病之一，PCOS影响世界5%～10%的育龄期女性[1]。有报道PCOS与某些心血管危险因素，如肥胖、高胰岛素血症、糖耐量受损、高雄激素血症、血脂异常和高血压相关，这些因素导致内皮功能障碍和动脉粥样硬化，从而增加心血管疾病的风险[2]。多项研究发现，氧化应激水平的增加与内皮功能障碍及动脉粥样硬化斑块的后续形成和进展密切相关。

1 氧化应激及其与多囊卵巢综合征的关系

氧化应激(oxidative stress, OS)为病理状态下活性氧(reactive oxygen species, ROS)/活性氮(reactive nitrogen species, RNS)生成过多和/或抗氧化防御功能下降导致的失衡[3]。ROS是包括过氧化氢(H2O2)、羟自由基(OH-)、超氧阴离子(O2-)和一氧化氮(NO)在内的含氧自由基，具有不成对的电子，这使它们不稳定且具有高活性。ROS产生的主要部位包括线粒体、过氧化物酶体和其他含有NADPH氧化酶(NOXs)、黄嘌呤氧化酶(XO)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)的膜性结构[4]。细胞抗氧化防御系统包括H2O2酶、过氧化物酶(Prxs)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、NADPH泛醌氧化还原酶(NQO1)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)以及非酶类，如谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(维生素C)及α-生育酚(维生素E)等[5]。低至中等水平的ROS和/或RNS参与生理过程，包括防御感染、细胞信号系统及细胞增殖和分化，过量的ROS和RNS可损伤固有的抗氧化防御系统[6]。当抗氧化防御系统不能适当中和ROS时，ROS在体内停留的时间更长，并氧化敏感的生物分子，损伤细胞蛋白质、膜脂质和核酸，导致正常细胞功能的受损[7]。

PCOS与体内高氧化应激状态密切相关。与健康对照组相比，PCOS患者血清中8-羟基2′-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、脂质过氧化标志物和SOD活性改变水平更高[4]，提示OS可能是PCOS发病的潜在诱因之一。PCOS组分胰岛素抵抗、糖脂代谢异常、慢性炎性反应、肥胖通过系列病理生理过程导致自由基生成增加，超过机体自身抗氧化能力，ROS及氧化脂质在体内堆积，引起细胞、组织和器官的结构和功能异常，导致机体损伤。OS还可干扰胰岛素信号传导途径中蛋白激酶的表达、激活氧化还原敏感性转录因子、增强卵巢类固醇合成酶的活性等参与PCOS的发病，导致PCOS代谢异常的恶性循环。

1.1 胰岛素抵抗与氧化应激相互作用的分子机制

胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)是PCOS最主要的病理生理学特征，表现为外周组织对胰岛素的反应降低，并抑制多种胰岛素刺激的代谢途径，如葡萄糖转运和糖原合成，50%～70%的PCOS女性存在IR[8]。IR与OS相关，OS与PCOS患者IR相互作用的机制尚不清楚。IR可导致OS发生，当过量的葡萄糖或游离脂肪酸在细胞内被吸收时，可产生大量还原代谢产物，这些代谢产物转移到线粒体中进行氧化，导致电子传递链的活性增强和单电子转移，最终ROS产生增加。如果细胞内的还原酶(包括SOD、Prxs和H2O2酶等)不能清除过量的ROS，ROS又是触发IR的关键因素，随着OS的发生，细胞内多种氧化应激通路被激活，导致胰岛β细胞功能障碍，甚至凋亡，机体血糖调节受损。ROS可直接或间接激活JNK/ SAPK通路，诱导胰岛素受体底物(insulin receptor substrate, IRS)丝氨酸/苏氨酸磷酸化，抑制IRS正常酪氨酸磷酸化，降低IRS与胰岛素受体(insulin receptor, InsR)结合的能力，从而抑制IRS激活下游磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)，最后通过InsR/IRS/PI3K通路干扰胰岛素向效应物的信号传递，进一步诱导IR[9]。当肝细胞暴露于积累的自由基后，对胰岛素的敏感性降低，进而导致IR的发生。抗氧化剂治疗(如维生素E、硫辛酸和N-乙酰半胱氨酸)可改善IR患者的胰岛素敏感性，表明IR与OS密切相关，二者相互作用，共同参与PCOS的发生发展。但是在PCOS中，有关于OS程度与IR之间关系的数据有限，用于流行病学研究的可靠氧化应激生物标志物的局限性阻碍了进一步研究，有待大量临床及动物实验。

1.2 慢性炎性反应与胰岛素抵抗相互作用

慢性低度炎性综合征是以炎性标志物轻微升高为特征的全身性慢性病理状态，是PCOS的重要特征[10]。PCOS女性炎性标志物，如C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-18(IL-18)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)及急性期血清淀粉样蛋白a(APSAA)等均较正常女性升高[11]。OS和炎性反应之间存在恶性循环，炎性反应诱导ROS的产生，OS促进炎性反应[12]。低度炎性反应可诱导PCOS患者炎性因子的产生，并直接刺激卵巢中过量的雄激素的产生，从而导致OS增加[10, 12]。研究发现PCOS患者颗粒细胞(GC)的线粒体形态破碎，而破碎的线粒体产生更多的ROS[13]。ROS又可通过激活核因子-κB(NF-κB)、活化蛋白-1(AP-1)和低氧诱导因子-1(HIF-1)的相关信号通路，诱导炎性因子的释放和炎性反应[14]。PCOS组和对照组卵泡液中抗氧化、氧化应激标志物以及炎性标志物浓度的相关性分析结果显示，MDA和TOS浓度与TNF-α呈正相关，TAC与TNF-α呈显著负相关，IL-6与MDA、IL-8与TAC、IL-10与TOS水平及IL-10与TAC水平呈显著相关[12]，提示PCOS中OS的增加与炎性反应密切相关。PCOS中炎性反应涉及胰腺β细胞功能障碍、IR、动脉粥样硬化形成和卵巢功能紊乱，这些可因抗氧化失衡而加速，而OS和炎性状态的纠正可改善高雄激素血症，降低动脉粥样硬化发生率[9]。

1.3 氧化应激影响高雄激素血症的机制

高雄激素血症(hyperandrogenemia，HA)是PCOS的典型特征，70%～80%的HA女性被诊断为PCOS，它被认为是PCOS的核心发病机制，高浓度雄激素可以建立PCOS动物模型[1]。OS可能促进PCOS患者发生HA，其相互作用机制仍不清楚。体外研究表明，OS可增强卵巢类固醇生成酶的活性，而类固醇生成酶可刺激雄激素生成，他汀类药物可抑制这些酶的活性[15]。PCOS患者高糖或饱和脂肪摄入诱导的OS可能直接刺激HA，LH和雄激素的基础水平以及HCG刺激的雄激素分泌与各种脂质刺激的氧化应激标志物呈正相关[16]。HA也能够诱导女性和雌性动物OS发生，与对照组相比，雄激素过多诱导的PCOS氧化应激标志物水平升高，如MDA、GSH和SOD。此外，高雄激素分泌可上调p66shc诱导的PCOS大鼠ROS的产生，ROS的增强反过来导致线粒体功能障碍，进一步增强OS[17]。

总之，PCOS患者的OS明显增加，导致了该疾病特有的许多代谢和心血管功能障碍，对这些患者心血管风险的防治应涉及减轻OS。

2 氧化应激对多囊卵巢综合征患者心血管风险的影响

世界卫生组织最新报告，非传染性疾病导致的死亡占比约为74%，主要是CVD[17]。与无PCOS的人群相比，PCOS患者发生CVD的风险明显增加，ROS生成过多可能是PCOS患者CVD发生和发展的重要因素。

2.1 氧化应激介导PCOS血管内皮功能障碍

PCOS患者OS增强，ROS生成过多，NO活性降低。NO是一种旁分泌因子，可控制血管张力，抑制血小板功能，防止白细胞黏附，减少内膜增生。NO的失活增多和/或合成减少与CVD的危险因素有关，被称为内皮功能障碍，其可促进血管痉挛、血栓形成、血管炎性反应和血管平滑肌细胞增殖。血管氧化应激与ROS产生增加、血管功能障碍密切相关[18]。ROS浓度的增加可减少生物活性NO的水平，形成有毒的过亚硝酸根，后者可以“解偶联”内皮NO合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)，成为一种功能失调的产生超氧化物的酶，导致血管氧化应激，促进内皮功能障碍，进而导致动脉粥样硬化的形成[19]。临床使用的ACE抑制剂、AT1受体阻滞剂和他汀类等药物具有多效作用，可改善内皮功能[18]。也有研究表明，与正常对照组相比，PCOS患者的内皮功能正常。近期通过新型血管超声系统对血管内皮功能指标进行检测，发现PCOS患者NO、SOD与血管内皮功能呈正相关，而ROS与其呈负相关，揭示OS可能影响血管内皮功能。

2.2 氧化应激导致PCOS动脉粥样硬化

PCOS患者低密度脂蛋白明显升高，是动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)的危险因素，是AS潜在病因之一[14]。OS通过何种机制影响AS发生尚无统一定论。AS重要环节之一为血管内膜的低密度脂蛋白被超氧化物氧化， 氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)可通过多种途径参与AS的发生发展。ox-LDL可诱导炎性调节剂的表达和释放，导致单核细胞迁移，增加巨噬细胞清道夫受体的密度，并在泡沫细胞形成过程中增加ox-LDL的摄取，从而增加AS病变的发生风险[20]。另外，对载脂蛋白E敲除(apoE-/-)小鼠进行研究，发现ox-LDL的致AS效应是由TLR4途径介导的，抑制TLR4表达下调NF-κB活性，降低单核细胞对ox-LDL的反应中MCP-1和IL-8的表达，并减缓AS的进展[21-22]。

2.3 高血压与氧化应激的相互作用

PCOS与高血压相关，其机制与OS也密不可分。血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)通过刺激小鼠AT1受体导致血管壁NOXs上调和活化，从而导致OS。Ang Ⅱ还可诱导小GTP酶rac1快速易位至细胞膜或磷酸化，以及NOXs亚基p47phox易位至细胞膜，增加NOXs活性。血管张力增加可诱导p47phox膜易位和NOXs活化，在p47phox缺陷细胞中不存在张力增加诱导的NOXs活化[18]。在高血压大鼠模型中也证实了OS的关键作用，表明用他汀类药物治疗这些大鼠减少了O2-生成并降低了血压[23]。

3 多囊卵巢综合征患者心血管疾病风险的预防

OS在PCOS患者CVD的发生、发展中起重要作用。近年来针对阻断ROS信号通路的抗氧化治疗成为研究热点。PCOS妇女的抗氧化剂和维生素补充剂在PCOS及其并发症的治疗中具有积极作用，有可能改善内皮功能障碍，预防CVD发生[24]。对68例PCOS患者进行的一项随机双盲安慰剂对照试验表明，联合补充ω-3脂肪酸和维生素E 12周可显著改善Lp(a)和ox-LDL的基因表达、血脂水平和氧化应激生物标志物[25]，从而预防PCOS女性CVD的发生。维生素C是一种抗氧化剂和抗动脉粥样硬化分子，与维生素E协同作用可淬灭自由基。内源性抗氧化剂如L-精氨酸、辅酶Q-10和褪黑素可用为防治特定慢性和退行性疾病的补充剂[24]。

4 问题与展望

近几年虽然对PCOS组分IR、慢性炎性反应和HA影响OS的途径进行了多项基础与临床研究，但是其导致OS的具体信号途径仍不完全清楚，进一步揭示PCOS组分影响氧化应激的致病机制及作用靶点，为临床应用阻断ROS路径的靶点药物、防治PCOS患者CVD风险开辟新思路。