多囊卵巢综合征实验模型最新研究进展

郭肖竹，于津澜，姜玥，张跃辉

(1.黑龙江中医药大学，哈尔滨 150040； 2.哈尔滨市道里区人民医院妇科，哈尔滨150070；3.黑龙江中医药大学附属第一医院妇科，哈尔滨 150040)

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是一种复杂的生殖内分泌疾病，多发生于20～40岁的育龄期女性，许多女性因PCOS导致不孕。PCOS主要的症状和体征包括：①月经稀发，PCOS患者每年的月经周期较少(<10个周期)。②高雄激素血症，PCOS患者雄激素水平升高，导致临床出现痤疮、多毛等。③存在囊性卵泡，超声下单侧或双侧卵巢内卵泡数量≥12个，直径为2～9 mm，缺少优势卵泡。④胰岛素抵抗和代谢性高胰岛素血症，>50%的PCOS患者会出现肥胖，且常呈腹部肥胖型；胰岛素抵抗还会使患者外阴、颈背部、腋下等皮肤褶皱部位出现褐色素沉着，呈黑棘皮征[1]。⑤PCOS相关代谢综合征，PCOS与其他代谢综合征有关，包括心血管疾病、肥胖症、2型糖尿病等[2]。导致PCOS的病理因素主要包括遗传因素、环境因素、激素失调以及久坐等不良生活方式[3]。目前关于PCOS的治疗多采用对症治疗或诱发排卵治疗，因此实验动物模型的研究和发展不仅有助于深入了解PCOS的病理生理学，还可针对PCOS不同症状制订最佳治疗方案。现就PCOS实验模型的最新研究进展予以综述。

1 环境因素诱发的PCOS模型

随着现代社会工业化进程的加快，工业产生的化学物质可以通过多种途径进入人体，对人体的生殖内分泌系统造成不同程度的影响。这些化学物质成为诱发女性PCOS的潜在危险因素。因此，探讨环境因素诱发的PCOS动物模型对研究现代女性PCOS发病机制具有重要意义。

1.1双酚A(bisphenol A，BPA) 环境因素与PCOS密切相关。内分泌干扰物又称环境激素，是一种外源性干扰内分泌系统的化学物质，可通过干扰内源激素的合成、分泌、运输、代谢及排泄影响机体正常的生理功能。BPA是内分泌干扰物中的一种，作为合成的异雌激素，BPA常用于生产聚碳酸酯塑料和环氧树脂[4]，水瓶、高架水箱、水管、食品和饮料包装等均含有BPA。研究表明，接触BPA可导致啮齿类动物PCOS进展，如暴露于高水平BPA(500 μg)下可导致新生大鼠促性腺激素释放激素分泌增加、成年大鼠睾丸激素水平升高[5]。此外，产前暴露于BPA的绵羊母体循环中的BPA水平升高，后代可能会出现生殖畸形，且其卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，FSH)和黄体生成素(luteinizing hormone，LH)水平与PCOS患者相似[6]。同时，BPA还可在体外通过作用于胰岛β细胞刺激其产生胰岛素，这也可能是胰岛素抵抗的原因[7-8]。此外，BPA亦可增加动物体重，因此可作为致肥胖剂。由于BPA可抑制脂联素从脂肪组织中释放，因此可抑制胰岛素抵抗；同时，BPA还可减缓机体新陈代谢，减少食物摄入，从而破坏胰岛素信号转导，最终破坏体内葡萄糖的稳态，进而导致胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症[9]。还有报道显示，单剂量BPA处理的成年小鼠会出现胰岛素水平升高、血糖水平降低、新陈代谢减慢[10]。

综上，BPA可通过生殖、内分泌和糖脂合成等影响实验动物的正常代谢，最终导致PCOS的发生发展。同时，暴露于BPA的实验动物均在不同程度上表现出类似PCOS患者的特征，因此PCOS诱导的动物模型有望成为研究人类PCOS发病机制的理想动物模型。由于现代社会塑料制品的普遍应用，BPA很可能成为诱导PCOS发展的高危环境因素之一。

1.2邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[di-(2-ethylhexyl) phthalate，DEHP] DEHP也是一种内分泌干扰物，可诱发类似于BPA的PCOS症状。现代研究表明，按体重给予成年雌性大鼠2 g/kg DEHP，12 d后大鼠会出现不规则的周期(持续处于间期)，即无排卵，且血清FSH水平显著升高、雌二醇水平降低；与给予等剂量0.9%氯化钠溶液的大鼠相比，给予DEHP的成年雌性大鼠卵泡数量增加[11]。另有研究发现，经胃肠外途径给予围生期妊娠小鼠DEHP，其后代表现出与PCOS相似的遗传和卵巢形态学改变[12]。通过检测PCOS患者血清和尿液样本中的DEHP及其代谢产物发现，DEHP与PCOS密切相关[13]，但DEHP诱导PCOS的作用机制目前尚不清楚。此外，DEHP既具有激动雌激素的特性，又具有抗雄激素特性。研究发现，DEHP可通过抑制LH阻止排卵[11，14-15]。还有报道显示，DEHP可降低芳香化酶信使RNA和酶水平[16]，而芳香化酶可将睾丸激素转化为雌二醇并维持高雄激素状态。可见，DEHP作用下的实验动物虽然在某些方面表现出类似PCOS的症状，但与人类PCOS特征的相似度仍偏低，且作用机制目前尚不明确。因此，在明确DEHP诱导动物PCOS发病机制前，不建议将DEHP动物模型作为研究女性PCOS的理想模型。

1.3三丁基锡(tributyltin，TBT) TBT也是一种内分泌干扰物，因其具有致肥胖作用而受到广泛关注[17]。胰岛素抵抗是PCOS的特征之一，且肥胖与胰岛素抵抗有关，因此近年的研究多集中于由TBT引起的PCOS进展。Sena等[18]研究显示，给予大鼠TBT后其表现出不规则的发情周期、高雄激素血症以及代谢变慢，包括血清胰岛素和瘦素水平升高、LH水平降低以及卵巢缺少优势卵泡等。Sarmento等[19]研究指出，暴露于低剂量TBT的雌性小鼠表现出健康卵巢卵泡数量减少、原始卵泡数量减少且囊性卵泡数量增加，同时伴有睾丸激素水平异常。TBT可导致脂肪细胞数量增加，进而加速脂肪堆积和肥胖的概率，导致胰岛素抵抗，并可能导致PCOS症状[20]。虽然TBT模型具有PCOS的大多数功能，但该模型可模拟肥胖的PCOS状态，对于瘦型的PCOS可能不适合。因此，TBT模型可作为研究肥胖型PCOS的动物模型，并可用于胰岛素抵抗对症治疗的研究。

2 激素干扰诱发的PCOS模型

高雄激素血症是PCOS患者的显著特征，因此使用合成激素、激动剂或拮抗剂进行激素干预可以模仿PCOS模型。目前已开发出雄激素诱导模型、雌激素诱导模型、抗孕激素诱导模型等PCOS模型。由于各种激素模型的作用机制不同，出现不同的特征性PCOS表现，其中以雄激素诱导模型所体现的PCOS症状最典型。

2.1雄激素诱导模型 虽然睾丸激素是生殖激素中的主要雄激素，但脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)、双氢睾酮(dihydrotestosterone，DHT)等其他雄激素也大量存在。为模拟PCOS状态，睾丸激素、丙酸睾丸激素、DHEA、DHT等雄激素均被用于诱发动物体内的高雄激素血症。

在产前或新生儿条件下使用睾丸激素和丙酸睾丸激素可诱导PCOS发生。研究指出，产后大鼠经腹膜注射10 mg/kg丙酸睾丸激素后表现出PCOS患者的特征，即出现不规则的动情周期、睾丸激素和胰岛素水平升高、雌二醇水平不变、孕酮水平降低以及排卵受阻等，与给予等剂量0.9%氯化钠溶液的大鼠相比，给予丙酸睾丸激素的大鼠没有黄体[21-23]。因此，在青春期前(约21日龄)利用丙酸睾丸激素可诱导大鼠PCOS模型。由此可见，利用睾丸激素或丙酸睾丸激素作为啮齿类动物产后治疗，可以开发出一种类似于人类的PCOS模型，且其生殖特征(如周期改变、卵巢多囊改变、睾丸激素水平升高)以及代谢特征(胰岛素抵抗等)均与PCOS患者相似，是一种较理想的PCOS模型。但目前由丙酸睾丸激素诱导的PCOS模型尚缺乏代谢破坏的具体证据，还有待进一步研究验证。

由于PCOS患者的DHEA水平升高[24]，其成为科学家用于诱导动物PCOS模型的第一种药物[25]。Wang等[26]研究表明，给予孕20 d的大鼠注射DHEA，在其生育能力受损的后代中发现囊性卵泡，同时其睾丸激素、雌二醇和孕酮水平均升高。此外，产后暴露于DHEA可导致PCOS模型疾病发展。与给予等剂量芝麻油的大鼠相比，皮下注射DHEA至出生后的大鼠(即21 d)表现出囊性卵泡存在、闭锁卵泡数量增加，同时血浆睾丸激素水平升高[27]。由DHEA诱导建立的模型主要特征是空腹血糖水平升高；此外，应用DHEA治疗的PCOS表现出LH水平升高、FSH水平降低、LH和FSH均降低或两者均不变[28]。但目前关于DHEA诱导的PCOS模型代谢紊乱的信息和证据均较少。虽然DHEA诱导的PCOS啮齿类动物模型具有与PCOS患者相似的关键特征，但形态学特征与人类不同，DHEA诱导的PCOS啮齿类动物模型的囊性卵泡具有较薄的卵泡膜细胞层，而人类的卵泡膜细胞层却增厚，这种差异产生的原理和作用机制还有待进一步研究。

DHT是一种雄激素，产前给予妊娠15 d和19 d的大鼠(或小鼠)DHT均显示出窦前卵泡数量增加以及血清睾丸激素和LH水平升高[29]。Osuka等[30]研究发现，产前暴露于DHT的大鼠表现出LH水平升高、动情周期不规则和正常体重，而产后应用DHT治疗后则表现出周期性不规则、持续性动情、体重增加和LH水平正常，均与人类PCOS的特征类似。另有研究显示，给予青春期前大鼠(7.5 mg)和小鼠(2.5 mg)DHT 90 d可建立一种更好的模型，其生殖和代谢紊乱特征均类似于PCOS患者[31]。由此可见，无论产前还是产后暴露于DHT均可引起实验动物生殖和内分泌变化，但产后暴露所表现出的特征与PCOS患者更相符。DHT诱导的PCOS模型可作为研究激素调节机制以及卵巢变化的模型，该模型也是研究PCOS不同方面的合适模型，包括卵巢功能、病理生理、代谢紊乱以及治疗等。

总之，由睾丸激素、丙酸睾丸激素、DHEA、DHT诱导的动物实验模型均表现出不同的PCOS特征，其中DHEA诱导的模型表现出与人类PCOS不相符的特点，因此建议动物实验中应谨慎选择DHEA诱导的模型，以避免出现误差。此外，关于实验模型作用机制的研究目前尚不完善，未来仍需深入研究。

2.2雌激素诱导模型 由于PCOS患者体内血清雌激素水平升高，常应用雌激素以及其他形式的雌激素(如戊酸雌二醇、苯甲酸雌二醇)诱导动物模型PCOS症状。如应用苯甲酸雌二醇治疗的新生大鼠(1日龄)虽表现出无周期性和无排卵的类似PCOS特征，但其血清LH水平和卵巢重量均降低，同时血清FSH水平升高，与PCOS患者的情况相反[32]。此外，给予戊酸雌二醇(2 mg)的大鼠未表现出PCOS的关键特征，即大鼠未出现高雄激素血症或胰岛素抵抗，与PCOS患者情况不相符[33]。另有研究显示，暴露于戊酸雌二醇的成年大鼠出现不同程度的卵巢和内分泌受损，类似于PCOS患者，其中睾丸激素、雌激素、LH水平升高，同时FSH水平降低[34]。由此可见，雌激素诱导的PCOS模型适用于PCOS卵巢形态学改变的研究，但并不适用于PCOS患者内分泌改变的研究。

2.3来曲唑诱导模型 来曲唑是一种非甾体芳香化酶抑制剂，而芳香化酶可以催化雄激素向雌激素转化。高雄激素性疾病中过量雄激素的产生包括外源性和内源性两种途径，即高雄激素性疾病既可通过外源性雄激素发展，又可通过抑制体内睾丸激素向雌二醇的转化或刺激睾丸激素的合成而发展。因此，使用芳香化酶抑制剂可阻止睾丸激素向雌二醇的转化并维持高雄激素血症(建立PCOS模型的关键特征)。给予妊娠21 d大鼠来曲唑治疗90 d，大鼠表现出不规则的动情周期和雌激素过多的状态，而给予成年大鼠来曲唑几乎表现出所有的PCOS生殖改变特征(如无排卵、无周期、睾丸激素和LH水平升高)及卵巢形态学改变(如卵巢大、卵泡多、颗粒细胞层薄、卵泡膜细胞厚)[35-36]。此外，除生殖改变外，给予来曲唑的大鼠还会出现与PCOS相关的代谢紊乱，如高血糖、高胆固醇、高三酰甘油水平以及体重增加，但胰岛素敏感性不变[37-38]。由于使用来曲唑诱导的PCOS模型可能同时具有大部分生殖和代谢功能，可以对该模型进行PCOS研究验证。同时，此模型还具有内分泌紊乱特征，因此适用于肥胖型PCOS的研究。总之，来曲唑诱导模型可作为理想的PCOS动物模型，尤其适用于PCOS生殖改变的研究。

2.4抗孕激素诱导模型 抗孕激素RU486是一种合成类固醇，也称米非司酮，在妊娠期间广泛用于杀胚治疗，同时其对孕酮和糖皮质激素受体也具有拮抗作用。应用抗孕激素RU486治疗可导致成年大鼠无排卵、无周期和卵巢多囊改变，血清LH、睾丸激素和雌二醇水平升高等PCOS特征[39]。虽然大鼠与人类PCOS相似，但由于抗孕激素RU486治疗不会改变体重和胰岛素敏感性，故其并未显示与PCOS相关的代谢紊乱[40]。因此，抗孕激素诱导的PCOS动物模型仅适用于PCOS生殖和内分泌改变的研究，关于PCOS糖脂代谢方面的研究不建议应用抗孕激素模型。

3 以非人类灵长类动物作为PCOS模型

由于雌性猕猴的卵泡分化类似于人类，产前用睾丸激素治疗的猕猴可作为PCOS模型[41]。雌性猕猴在妊娠晚期(孕100～110 d)暴露于高雄激素条件下也表现出成年PCOS样表型，但它们在LH和胰岛素分泌或胰岛素作用方面没有明显异常。同样，在妊娠期第40～44天接受睾酮治疗的母鼠胎儿出现卵巢雄激素水平升高、LH分泌过多以及胰岛素抵抗，且母鼠出现月经周期不规则[42-43]。正常成年雌性猕猴睾丸激素暴露可模拟PCOS患者的早期卵泡发育加快，这与卵巢内抗缪勒管激素水平降低有关；此外，成年雌性猕猴长期暴露于睾丸激素、雄烯二酮或雌酮，仅显示雄激素过多、动情周期不规则，并未显示多囊卵巢等PCOS卵巢形态学改变的特点[44]。以上研究均表明，可使用非人类灵长类动物作为PCOS模型。同时，非人类灵长类动物更易模拟PCOS患者特征，特别是其月经周期异常等生殖特征与人类相符。由于猕猴等灵长类动物与人类的基因序列更相似，因此，与大鼠相比，非人类灵长类动物更适合作为PCOS模型。

4 生活方式诱导的PCOS模型

在现代社会中，不良的生活方式是导致各种代谢综合征的主要致病因素之一。在饮食方面，奶酪、炸薯条、添加糖的饮料、含有饱和脂肪酸和较少纤维素的食物等高盐、高糖、高脂肪食物的过量摄入不仅可增加患肥胖症的风险，还会损害饮食质量、改变能量摄入。此外，由于夜班工作制度而长时间暴露于恒光下，也可增加女性罹患PCOS的风险。有报道指出，在持续光照74 h或105 d后，女性体内会出现多囊卵泡[45-46]。但目前尚无研究指出PCOS恒定光照模型血清睾丸激素的具体浓度，虽然PCOS恒定光照模型具有与PCOS患者相似的激素变化以及囊性卵泡，但该模型并不适用于PCOS相关代谢性疾病的研究。

此外，慢性应激也可导致大鼠PCOS进展。Divyashree和Yajurvedi[47]研究发现，激活大鼠下丘脑-垂体-肾上腺轴后，持续12周的慢性应激可导致大鼠血清皮质酮、空腹血糖、血清胰岛素水平显著升高，并伴有囊性卵泡增多等PCOS特征。由压力导致的糖皮质激素水平升高可造成血糖过高。此外，长时间的高血糖状态可导致胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症，最终刺激卵巢囊性细胞合成大量雄激素。因此，慢性应激和压力造成的代谢紊乱均可导致雌性大鼠PCOS的发展。

总之，不良饮食、夜班工作制和长期精神压力等生活因素均可加速现代女性PCOS的产生和发展。目前生活方式诱导的动物模型仅提示PCOS相关症状的发展，且某些实验参数尚不精确，因此生活方式诱导的PCOS模型还有待进一步研究。

5 小 结

尽管所有实验模型均可显示PCOS患者的某些特征，但经过雄激素处理的PCOS模型较其他模型更可靠；同时，还可通过建立非哺乳动物模型替代PCOS模型。总之，建立PCOS动物模型可深入理解PCOS，尤其是非人类灵长类动物PCOS模型，有助于探索PCOS的发病机制。此外，应用合适的PCOS动物模型还可确定同类药物的最佳用药，有助于PCOS对症治疗。同时，生活方式对PCOS患者的影响尤其重要，因此临床应将改善生活方式和药物治疗等多种方式相结合治疗PCOS，以提高临床疗效。