多囊卵巢综合征蛋白质组学研究进展

陈莉，陶丽梅，王芳

(兰州大学第二医院，兰州 730030)

多囊卵巢综合征(PCOS)作为女性最常见的生殖内分泌疾患之一，其在育龄期妇女中的发病率高达6%～21%[1]，但PCOS的发病机制至今尚未明确，可能与遗传、环境、生活方式的改变以及心理因素等有关[2-3]。PCOS主要以排卵障碍、高雄、多囊卵巢为特征，临床表现常伴有月经延迟、闭经、肥胖、痤疮等[4]，远期可伴发高血压、糖尿病等心脑血管疾病甚至子宫内膜癌的发生等[5]，从而严重影响着女性的健康。目前该病尚缺乏统一的诊断标准，多采用“鹿特丹诊断标准”对PCOS进行诊断[6]。近年来，越来越多的研究者利用蛋白质组学对PCOS发病机制进行研究，目前已筛选出了一些生物标记物，并从一定程度上阐释了PCOS在分子的蛋白水平上可能的发病机制。本文拟就近年来有关PCOS发病机制研究中蛋白质组学的应用现状以及所取得的进展进行探讨，以期为临床早期诊断与对因治疗PCOS提供新思路。

一、蛋白质组学相关技术

疾病的发生与发展是动态变化的，以往的基于基因水平的研究已不能满足目前我们对疾病不断变化的发病机制的探索，以蛋白质动态变化为基础的蛋白质组学应运而生。蛋白质组学以机体内全部蛋白质为研究对象，并对这些蛋白质进行全面动态的掌控，熟知其动态变化过程以及所处的不同功能状态。

蛋白质组学技术主要包括分离技术和鉴定技术。双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(2-DE)[5，7-8]此分离技术以分子量和电荷量的不同为前提，最终分离出不同的蛋白，2-DE成本低下且结果直观，但该方法对分子量太大、太小的蛋白质尚不能很好地分离，且此法耗时长。在2-DE的基础上，差异凝胶电泳相对变得简单，并具有较高的灵敏度[9]。此外，非凝胶的蛋白分离技术如多维液相色谱(MDLC)[7]的出现使得蛋白分离工作简单很多。主要的蛋白鉴定技术包括如下：质谱分析(MS)是最常用的蛋白质鉴定技术[10]。另外，基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)耗时短，灵敏度较高[10]，还有电喷雾电离串联质谱(ESI-MS/MS)，与MALDI-TOF-MS相比，其准确度更高，但灵敏度较低，且ESI-MS/MS操作相对复杂。表面增强激光解析离子化-飞行时间-质谱(SELDI-TOF-MS)[12-13]是蛋白质芯片与质谱的整合体，SELDI-TOF-MS的优势在于高灵敏度和高重复性。但SELDI-TOF-MS 也存在着自身的不足，如芯片成本较高，且此法只能对目前已知的蛋白进行较好的测定。

二、蛋白质组学在PCOS中的应用

在利用蛋白质组学对PCOS发病机制的研究中，目前所采用的样本为血液、卵巢组织、子宫内膜组织、骨骼肌组织、卵泡液、颗粒细胞、脂肪组织和T淋巴细胞。本文进行分别阐述。

1.血液蛋白质组学：最初的蛋白质组学研究发现PCOS中胰岛素抵抗(IR)患者、非胰岛素抵抗(non-IR)患者和对照组两两比较均呈现多种蛋白的差异表达。这些差异蛋白的发现有助于我们对PCOS中IR、non-IR可能的发病机制形成初步了解[14]。另外，有学者进行了PCOS血浆蛋白质组学研究[15-16]，对PCOS高雄组与非高雄组血浆蛋白质组进行了比较，发现高雄组中的转铁蛋白、血浆结合珠蛋白亚型、ɑ2-巨球蛋白等均出现明显上调。这些表达上调的蛋白质其实质是炎症因子，且这些炎症因子与铁代谢息息相关。相关研究从一定程度上表明炎症与铁代谢可能参与了PCOS的发病过程。

2.卵巢组织蛋白质组学：有研究者比较了PCOS患者与正常妇女卵巢组织中蛋白质的差异表达情况[17]，鉴定出了多种差异蛋白，其主要涉及机体的正常生命活动与细胞代谢，并且还发现，热休克蛋白(HSP)27高表达于正常妇女卵母细胞中，而低表达于PCOS中。HSP27是一种抗氧化因子，它通过抑制活性氧的产生而发挥抗氧化作用。因此，抗氧化作用的缺乏可能抑制了PCOS患者卵泡的发育成熟，但其具体作用机制尚不明确。另有研究发现，PCOS和正常卵巢还出现膜相关孕酮受体组分1、视黄醇结合蛋白1、热休克蛋白90B1、钙调蛋白1、膜联蛋白A6和原肌球蛋白2的差异性表达[18]。关于这些差异蛋白可能的作用机制尚未明确，但这些新的差异表达蛋白的发现，在一定程度上补充了以往的研究结果，有望成为未来预测PCOS的新型生物标志物。

3.子宫内膜组织蛋白质组学：近期有研究比较了PCOS患者与正常女性子宫内膜组织蛋白的差异表达[19]，发现14-3-3蛋白质、膜联蛋白A5、SERPINA1和组织蛋白酶D在PCOS与正常女性不同月经周期阶段(增殖期和黄体期)子宫内膜中呈现出了不同的表达。以上蛋白主要参与了机体的细胞凋亡、氧化应激、炎症和细胞骨架的形成，因此揭示出子宫内膜自身的异常在PCOS发病机制中可能扮演着重要角色。目前有关于PCOS子宫内膜蛋白质组学的研究还甚少，有关于这些差异蛋白的具体作用机制，尚需进一步的研究予以证实。

4.骨骼肌蛋白质组学：有研究在严重肥胖男性、女性、以及雄激素过量的女性减肥手术中获得了骨骼肌活检，并进行蛋白质组学分析，结果显示具有雄激素过多症的女性呈现出糖原磷酸化酶、丙酮酸激酶、β-烯醇酶、甘油-3-磷酸脱氢酶、肌酸激酶M型和结蛋白的低表达[20]，这些蛋白主要涉及了机体的糖代谢过程。该研究提示高雄激素血症女性胰岛素抵抗的发生可能是由其糖代谢关键蛋白的缺乏所致。此研究结果对于肥胖PCOS女性来说，可能会是一个新的研究出发点。

5.卵泡液蛋白质组学：有研究者分析了受控卵巢过度刺激期间PCOS和正常受试者卵泡液中的差异蛋白质[21]，结果发现鉴定出的差异蛋白质主要与细胞代谢和生理过程相关，说明卵泡液中蛋白质的改变很可能参与了PCOS的发病过程。后来的研究还发现，PCOS卵泡液中呈现出了激肽原1、细胞角蛋白9、抗凝血酶、纤维蛋白原γ-链、载脂蛋白A-IV(apoA-IV)前体和α-1-B-糖蛋白(A1BG)6种高表达蛋白[13]。这些差异蛋白的发现有助于我们进一步理解PCOS的可能发病机制。更近的研究还发现，PCOS组与对照组卵泡液呈现出多种蛋白的差异表达，包括双调蛋白、硫酸乙酰肝素蛋白多糖2、肿瘤坏死因子α、诱导蛋白6、纤溶酶原和淋巴管内皮透明质酸受体1[22]，这些蛋白均是卵泡发育不可缺少的，而它们在PCOS卵泡液中呈现出低表达。这一研究结果可能部分解释了PCOS女性体内所呈现出的异常卵泡的生成情况。

6.颗粒细胞蛋白质组学：对PCOS卵泡颗粒细胞进行蛋白质组学研究发现，载脂蛋白A-I(ApoA-I)在PCOS患者中出现明显的低表达[23]。ApoA-I可降低颗粒细胞系中类固醇生成酶的转录水平，此外，颗粒细胞中ApoA-I表达水平的改变也对黄体酮的生成产生影响。因此，该研究提示ApoA-I可作为PCOS颗粒细胞生物标志物之一，并且ApoA-I低表达可能与PCOS患者类固醇激素紊乱有关。

7.脂肪组织蛋白质组学：脂肪组织蛋白质组学研究发现，PCOS患者脂肪组织中膜联蛋白V、谷胱甘肽S-转移酶M3高表达，而白蛋白、过氧化物酶2亚型A、β肌动蛋白以及脂肪细胞质膜蛋白低表达[24]。以上蛋白表达的改变揭示氧化应激、糖脂代谢可能参与了PCOS的发病机制。还有研究比较了PCOS伴高雄和非高雄正常女性皮下和内脏脂肪组织样品蛋白的差异表达，结果显示PCOS过氧化物氧还蛋白6、肌酸激酶B型、硒结合蛋白1、RuvB样2、4-三甲基氨基丁醛脱氢酶和白蛋白高表达[25]，该研究结果提示以上差异表达的蛋白可能参与了PCOS高雄的发病机制，但具体机制尚未明确。

8.T淋巴细胞蛋白质组学：一项研究应用蛋白质组学比较了PCOS和先天性肾上腺增生症中T淋巴细胞蛋白的差异表达[26]。结果发现这些差异表达的蛋白质参与许多生理过程，如免疫系统的调节、细胞骨架的形成、氧化应激、凝血和胰岛素抵抗发生等，为PCOS的发病机制提供了新的线索[27]。另有研究发现，在PCOS患者T淋巴细胞中出现了组织蛋白酶D、3-羟基异丁酸脱氢酶、蛋白质二硫键异构酶A3和Raf激酶抑制蛋白表达的下降，而血小板碱性蛋白和超氧化物歧化酶表达的升高[28]，有关这些蛋白在PCOS发病进程中是如何发挥作用，还有待于进一步的研究。

综上所述，目前应用蛋白质组学对PCOS的研究中，所用样本涉及了血液、卵巢、子宫内膜、骨骼肌、卵泡液、颗粒细胞、脂肪组织以及T淋巴细胞。比较以上不同组织中与PCOS发病相关蛋白的改变，发现PCOS患者不同组织的蛋白质组学结果存在不同，但仍存在一定的联系。通过比较分析发现，PCOS卵巢组织、子宫内膜以及脂肪组织中均呈现出了膜联蛋白的变化，而膜联蛋白是一种分布于细胞膜，且与细胞凋亡密切相关的一种蛋白质[29]，推测细胞凋亡可能是PCOS发病的机制之一，且膜联蛋白可能作为PCOS发病较为有效的生物标记物；在骨骼肌组织与脂肪组织中，均出现了肌酸激酶的改变，而肌酸激酶是一种与糖代谢关系密切的蛋白[20]，推测PCOS女性未来胰岛素抵抗的出现可能与糖代谢酶的变化相关；在卵泡液和颗粒细胞中，均出现了载脂蛋白的改变，而文献报道载脂蛋白主要通过调节人体激素而影响卵泡的生长发育[13，22]，说明这两种组织中载脂蛋白的变化在PCOS发生机制中的可能作用途径是影响卵泡的生长发育；在血液与卵泡液中，都存在与炎症相关蛋白的高表达，如血液中的转铁蛋白、血浆结合珠蛋白亚型和ɑ2-巨球蛋白，以及卵泡液中的肿瘤坏死因子α，一定程度上说明了炎症可能参与了PCOS的发病进程。因血液采集简单方便，且血液中涵盖丰富的蛋白质，因此也成为了临床最为常用的标本。但比较PCOS患者血液与其他不同组织的蛋白质组学，发现血液中蛋白的表达与卵巢组织、子宫内膜等尚无表达相同的蛋白。但我们认为血液标本仍然是进行PCOS研究最为简单可靠的材料，但鉴于目前研究尚少，且大样本研究的缺乏，因而未能达到预期的研究成果，后续大样本的研究将会取得更好的研究成果。

三、存在的问题及展望

近年来，蛋白质组学被越来越多地应用，不仅仅用于对PCOS的研究，亦被用于其他疾病的研究。到目前为止，取得了一定的研究成果。然而，蛋白质组学的应用尚存在较多的困难与挑战。首先，目前国内外PCOS蛋白质组学的研究中，样本的选择尚缺乏统一性，在众多的样品中，血液中富含多种蛋白质，它能够较准确地反映出机体整体的蛋白质水平，并且采集血液简单易行，故血液标本有望成为后续进行诊断标记物筛查的最佳选择对象。其次，在蛋白质组学的技术选择上来说，涉及各种凝胶电泳、各种质谱技术的选择，很显然，不同的凝胶电泳与不同的质谱技术之间存在着差异，这也许也会导致不同研究结果的出现。另外，就现有的研究而言，基本都是小样本的研究，尚缺乏大样本、大数据的有关于PCOS蛋白质组学的研究。因而，后续的PCOS蛋白质组学研究应扩大样本量，寻找最佳的实验样本和蛋白质组学技术，为未来PCOS的早期诊断、有效治疗以及并发症的早期预防提供科学可靠的理论依据。