多囊卵巢综合征患者的胰岛素抵抗

多囊卵巢综合征患者的胰岛素抵抗 发布时间： 2003-12-12 作者：吴效科 周珊英，苏延华 多囊卵巢综合征(PCOS)是女性常见的生殖功能障碍性疾病，主要表现为卵巢的 雄激素过多及无排卵，其发生率占生育年龄妇女的5%～10％［1］。此外，PCOS患 者也存在糖代谢异常，主要表 现为胰岛素抵抗(IR)及代偿性高胰岛素血症，其糖 耐量低减的发生率也占生育年龄妇女的10%［1］。现就关于PCOS的IR基础及临床方 面研究进展作一综述。 一、胰岛素作用及IR 　　（一）胰岛素作用的细胞机理 　　胰岛素是人体最重要的代谢激素，也是唯一降糖激素。胰岛素的生物学作用主 要是调节糖代谢和脂代谢，还通过调控基因表达和蛋白质合成等进一步影响相应器 官的功能，这与其受体所分布的器官有关。胰岛素受体结构上含有的2个α及β亚 单位，通过二硫链桥相连。α亚单位位于细胞外，β亚单位含有细胞外部分、跨膜 部分及细胞内部分。其中，β亚单位细胞内部分包括近膜区、调控区及C末端区。 α亚单位与胰岛素分子结合后，通过自身的变构作用，使β亚单位氨基酸残基自身 磷酸化，并进一步磷酸化细胞内各种酶反应底物，如胰岛素受体底物等。胰岛素与 受体结合，实现信号的跨膜传递。胰岛素受体自身磷酸化作用之一，是激活胰岛素 受体底物-2及磷酯酰肌醇-3(PI-3)激酶，通过一系列作用使输送葡萄糖的葡萄糖载 体蛋白-4，由细胞内的贮存池移位并融合到细胞膜上，大大加速葡萄糖由细胞外到 细胞内的跨膜运输过程，为完成该细胞的生物学功能提供能源，此为PI-3途径；胰 岛素受体自身磷酸化作用之二，是使胰岛素受体底物-1及有丝分裂激活蛋白(MAP) 激酶磷酸化，影响基因调控及蛋白合成的各种酶， 实现胰岛素调节该细胞所具备 的特殊功能，此为MAP途径。这两种信号传递途径，与受体内酪氨酸残基的自身磷 酸化作用有关。 　　(二)IR血糖调节的代偿及失代偿 　　IR是指机体内生理水平的胰岛素促进器官、组织和细胞吸收、利用葡萄糖效能 下降的一种代谢状态。正常血糖的维持是机体糖代谢调节处于平衡状态的标志。机 体从IR发展到高血糖的基本过程是：IR状态下，主要是肌肉等外周组织胰岛素介导 的葡萄糖摄取效能下降，为避免由此出现的高血糖，胰腺B细胞代偿性形成高胰岛 素血症，使血糖长期维持正常；当IR继续加剧，胰腺B细胞分泌胰岛素出现消耗性 下降，到一定程度时，脂肪组织也因IR导致游离脂肪酸释放入血显著增加，游离脂 肪酸不仅进一步加剧胰岛素介导葡萄糖摄取障碍，而更加重要的是，游离脂肪酸流 入肝脏增加，刺激肝内游离脂肪酸氧化及糖异生，导致肝葡萄糖合成(HGP)及释放 增加，外周血糖水平不再因代偿性高胰岛素血症而维持正常，血糖从此骤然升高。 机体在IR状态下维持血糖正常的代偿过程较为漫长，而游离脂肪酸使IR血糖升高的 失代偿过程较为迅速。IR状态下高血糖一旦出现，一方面使吸收利用葡萄糖有障碍 的外周组织的葡萄糖流入量绝对值增加，另一方面失去了相对正常的血糖浓度，导 致显性糖尿病发生。高胰岛素血症是IR状态下胰岛素调节糖代谢尚处于代偿阶段的 标志。 二、PCOS患者的IR 　　（一）IR的临床特点 　　IR及高胰岛素血症是PCOS患者糖代谢异常的基本特征，其中肥胖患者高胰岛素 血症发生率约75%，而非肥胖患者也达30%以上。PCOS的肥胖患者占50%～75%，使P COS患者的糖耐量低减总发生率达20%～40%［1］。PCOS患者IR的临床特点［2］： (1)肥胖及不肥胖患者与其年龄及体重匹配的对照组比较均有IR及高胰岛素血症， 但肥胖因素明显加剧IR。(2)不同种族患者的临床表现存在差异，但IR却是共同特 点。(3)患者生殖功能障碍的程度不同，IR程度不同。月经稀发及无排卵患者IR严 重于部分月经正常及有排卵患者；肥胖患者的IR重于非肥胖患者，生殖功能障碍也 重于非肥胖患者。(4)青春期患者常先表现为IR及高胰岛素血症，后表现有雄激素 过多及无排卵等生殖功能障碍，即IR与生殖功能障碍在时间上存在先后次序。近2 0年来，大量研究证实PCOS的IR为中等程度IR，胰岛素介导葡萄糖摄取的效能下降 35%～40%［3］。 　　(二)IR的发生机理 　　PCOS患者IR机理十分复杂，可能涉及胰岛素调节葡萄糖合成、运输、利用、贮 存及降解等代谢过程的多个器官，如胰腺、肝脏、肌肉及脂肪等。(1)胰岛素B功能 失调。主要表现在空腹胰岛素浓度及葡萄糖耐量后胰岛素反应浓度均明显高于相应 的对照组［4］。胰腺B细胞分泌胰岛素功能亢进与体内神经肽类物质失调有一定关 系［5］。进一步研究发现，经静脉葡萄糖负荷后，胰岛素反应浓度相对于外周组 织的胰岛素敏感性下降而言明显低于相应正常妇女， 即PCOS患者糖耐量后的高胰 岛素血症水平并未达到外周胰岛素抵抗引起代偿性增加的应有高度，其B细胞产生 胰岛素反应也迟钝［3］。PCOS患者胰腺B细胞功能失调的这种特殊性与是否肥胖及 糖耐量低减无关。(2)肝脏IR。表现为HGP合成增加和胰岛素代谢清除下降，这与P COS患者是否肥胖有关，不肥胖患者无此异常［4］。HGP增加可加快机体IR状态下 对血糖调节的失代偿，导致高血糖发生及2型糖尿病［3］。肝脏对胰岛素代谢清除 下降是肥胖加重PCOS的IR和高胰岛素血症机理之一［4］。(3)外周组织IR。这主要 与肌肉、 脂肪等组织内胰岛素受体后的磷酸化异常，使胰岛素信号传递途径缺陷 有关。磷酰胺酸分析发现， 约50%PCOS患者皮肤的脂肪细胞上胰岛素受体的基础磷 酸化作用增加，而胰岛素介导的受体进一步磷酸化作用减弱。前者与受体上丝氨酸 残基的已磷酸化数量增多有关，而后者与受体上胰岛素介导的酪氨酸残基的可磷酸 化数量减少有关［3］。实验证实，胰岛素受体丝氨酸磷酸化数量增加是细胞内胰 岛素信号传递的终止信息。约30%PCOS的IR患者胰岛素受体的基础磷酸化作用及胰 岛素介导受体的进一步磷酸化作用均正常，这些患者的IR可能与随后的信号传递缺 陷有关［1］。此外，PCOS患者脂肪细胞膜上葡萄糖载体蛋白-4数量下降， 这是一 种原发因素，还是继发于受体后信号传递障碍尚不清楚［6］。由此可见， 胰岛素 受体丝氨酸磷酸化增加而酪氨酸磷酸化下降，是PCOS外周组织IR的主要特征。(4) 雄激素作用。 雄激素对IR影响主要表现在肝脏对胰岛素清除及外周组织降解有抑 制作用，还表现在人为使用雄激素使胰岛素介导葡萄糖摄取下降1/3，药物及手术 治疗PCOS的雄激素过多，可改善高胰岛素血症及IR［7，8］。有关PCOS的IR与雄激 素过多之间的关系尚未阐明，但两者之间很可能是互为因果关系。不过，雄激素诱 导的IR较为轻微［1，7］。 三、IR对PCOS患者生殖功能障碍的影响 　　(一)高胰岛素血症引起雄激素过多 　　1. 直接作用：指高胰岛素血症通过胰岛素受体，直接作用于卵巢的卵泡膜细 胞，引起功能性雄激素过多。这可能是卵泡膜内多糖肌醇介导的细胞色素P450C17 酶活性增加，加速细胞内孕酮转化为17α羟孕酮及17α羟孕酮进一步转化为雄烯二 酮及睾酮的过程［9］，细胞色素P450C17活性增加与该酶上丝氨酸残基磷酸化作用 有关［10］。高胰岛素血症对正常卵巢雄激素合成并无上述类似作用，这表明PCO S卵巢内细胞色素P450C17酶失调是PCOS患者固有缺陷。 　　2.间接作用：指高胰岛素血症加重垂体促性腺激素的不协调分泌，间接参与卵 巢雄激素过多的形成。PCOS患者垂体功能失调的重要特征，是黄体生成素(LH)脉冲 水平升高。而对于脉冲频率的变化尚无一致认识。临床上促性腺激素释放激素激动 剂(GnRH-a)降调节垂体LH释放后，高胰岛素血症仍然存在，但可治疗卵巢的雄激素 过多，这表明LH对于PCOS患者胰岛素介导卵巢雄激素过多仍起决定性作用。 　　3.生物利用度升高：高胰岛素血症抑制肝脏合成性激素结合球蛋白(SHBG)，导 致游离性激素水平升高，使机体对性激素的生物利用度升高。目前认为，外周血中 SHBG的水平高低是反映人体高胰岛素血症及IR程度的生化标志［11］。 　　4.肾上腺因素：约50% PCOS患者的硫酸脱氢表雄酮(DHEA-S)浓度升高，提示肾 上腺也与PCOS的雄激素过多有关。PCOS患者DHEA-S升高机理是：(1)肾上腺皮质内 调节其雄激素合成细胞色素P450C17活性，如同该酶在卵巢组织内，在高胰岛素血 症作用下升高［10］；(2)GnRH-a治疗PCOS的卵巢雄激素过多，DHEA-S也下降；由 女变男的换性手术患者接受雄激素治疗后，DHEA-S水平升高；反之，由男变女的换 性手术患者接受雌激素治疗后，DHEA-S水平下降。这提示，卵巢雄激素过多可诱导 肾上腺雄激素过多，即卵巢-肾上腺相互作用［12］。总之，PCOS的雄激素过多主 要是胰岛素协同LH作用于卵巢内卵泡膜细胞的结果。 　　(二)高胰岛素血症与卵泡发育障碍的关系 　　卵巢内卵泡发育障碍及无排卵是PCOS患者生殖功能障碍的另一特征。正常人卵 巢内卵泡发育经历募集、选择、优势化及排卵等一系列生理过程。PCOS患者卵泡发 育障碍基本表现是卵泡募集数量较多、卵泡选择及优势化受阻、卵泡发育停滞及无 排卵发生。目前证据提示，卵泡发育障碍与高胰岛素血症对卵泡内颗粒细胞功能的