Pregnenolone

多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）又称Stein-Leventhal综合征，由Stein和Leventhal于1935年首次报道。PCOS是最常见的生殖内分泌紊乱疾病之一，也是育龄期女性不孕的首要原因，全球发病率约为10%-13%。 PCOS是一种高度异质性的疾病，可由环境和遗传共同诱导发病。根据2003年鹿特丹诊断标准，PCOS的诊断需存在以下三种临床表现中的任意两种：不排卵或稀发排卵、高雄激素血症和/或高雄激素的临床表现，以及卵巢多囊样改变。除了上述特征外，PCOS患者常伴有肥胖，胰岛素抵抗，2型糖尿病等代谢异常，后期还可并发心血管疾病、高血压、生殖系统肿瘤以及精神异常等疾病，严重影响女性生殖健康和生命质量。 雄激素升高是PCOS患者的典型症状之一，也是导致PCOS患者卵泡发育受损、排卵异常及子宫内膜病变的主要驱动素，因此控制PCOS患者雄激素水平是治疗PCOS的主要策略。然而，目前PCOS发生以及高雄激素血症的发病机制尚不清楚，治疗手段十分有限，并且均为对症治疗，效果并不理想。 青蒿素是来源于黄花蒿的倍半萜内酯化合物，作为疗效稳定且副作用小的一线抗疟疾药物应用于临床。除了其经典的抗疟作用之外，近年来青蒿素类衍生物在治疗自身免疫性疾病，代谢性疾病及某些类型肿瘤方面展现出较大前景。复旦大学汤其群教授团队早期系统筛选了促进白色脂肪棕色化的小分子化合物，发现青蒿素类衍生物能够激活产热脂肪，降低肥胖小鼠体重并改善糖脂代谢（Cell Research，2016）。 2024年6月13日，在汤其群教授带领下，复旦大学基础医学院团队联合复旦大学附属中山医院团队合作在《科学》（Science）杂志上在线发表了题为《青蒿素类衍生物可通过LONP1-CYP11A1互作治疗多囊卵巢综合征》（Artemisinins ameliorate polycystic ovarian syndrome by mediating LONP1-CYP11A1 interaction）的研究论文，发现青蒿素类衍生物能够显著改善PCOS的疾病表型。研究人员发现青蒿素能够靶向线粒体蛋白酶LONP1，促进LONP1与其底物CYP11A1的结合，加速CYP11A1的降解，抑制卵巢雄激素的合成，降低PCOS患者的雄激素水平，改善月经周期及卵巢多囊样变。 为了探究青蒿素对PCOS发生发展的影响，研究人员建立了PCOS样的大鼠及小鼠模型，并使用青蒿素类衍生物蒿甲醚处理该模型，发现蒿甲醚能够显著抑制血清雄激素水平，改善动情周期，降低卵巢中囊状卵泡的数量，并且能够提高PCOS样大鼠的生育能力。 雄激素的合成来源于胆固醇，在卵巢膜细胞中胆固醇经CYP11A1催化产生孕烯醇酮，并在HSD3B2、CYP17A1及HSD17一系列酶的催化下产生雄激素。研究人员使用青蒿素类衍生物蒿甲醚，青蒿琥酯及SM934处理卵巢膜细胞，发现青蒿素类衍生物能够剂量依赖的抑制细胞上清中雄激素水平。此外，雄激素合成过程中的上游激素包括孕烯醇酮，17α-羟孕酮，孕酮等水平均受到青蒿素类衍生物抑制。 为了明确青蒿素抑制雄激素合成的机制，研究人员通过蛋白组学分析蒿甲醚处理的卵巢膜细胞中差异表达蛋白，发现CYP11A1表达下调最为显著。CYP11A1是雄激素合成的限速酶，催化胆固醇转变为孕烯醇酮。细胞研究发现青蒿素类衍生物能够剂量依赖的下调CYP11A1表达；在CYP11A1缺失的细胞中，青蒿素类衍生物不能进一步抑制雄激素合成，表明青蒿素通过抑制CYP11A1蛋白水平进而抑制雄激素合成。研究人员进一步发现，青蒿素类衍生物能够直接靶向并结合线粒体蛋白酶LONP1，发挥类似分子胶水的作用进而促进LONP1与CYP11A1的相互作用，增强LONP1降解CYP11A1。过表达LONP1能够模拟青蒿素类衍生物的作用，抑制雄激素的合成。 最后，研究人员开展了一项小型临床研究来评估青蒿素对PCOS患者的疗效，发现口服双氢青蒿素能够显著降低PCOS患者的血清雄激素水平，减少卵巢窦状卵泡数量，降低抗苗勒氏管激素（AMH）水平，并改善患者的月经周期。 综上所述，本项研究揭示了青蒿素治疗PCOS的潜在效果，鉴定了青蒿素诱导的LONP1-CYP11A1互作在PCOS治疗方面的应用价值，为临床治疗PCOS及雄激素升高相关疾病提供了新的思路。 Science同期发表了Elisabet Stener-Victorin教授(Karolinska Institutet)题为 Remedy hope for polycystic ovary syndrome 的专评，认为该研究为PCOS治疗提供了新的希望。 图1 青蒿素类衍生物抑制PCOS发生的分子机制 复旦大学基础医学院刘洋副教授，复旦大学附属中山医院蒋晶晶副主任医师及复旦大学附属妇产科医院杜韶乐住院医师为共同第一作者，汤其群教授为通讯作者。本项研究还得到复旦大学附属中山医院李小英教授，董曦教授，木良善医生，叶瑶医生，复旦大学附属妇产科医院徐丛剑教授，重庆医科大学党永军教授，中国药科大学李微教授，中国科学院上海药物研究所左建平研究员的大力支持。 论文链接： http://doi.org/10.1126/science.adk5382 原文链接： https://shmc.fudan.edu.cn/2024/0614/c1960a141254/page.htm 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

*仅供医学专业人士阅读参考 多囊卵巢综合症（PCOS）是一种复杂的生殖代谢疾病，影响约10-13%的育龄期女性，也是育龄期女性最常见的内分泌疾病之一。雄激素过多是PCOS的多种表现的主要驱动因素，也是PCOS干预的关键。目前，PCOS的药物干预主要为联合口服避孕药（COC），可改善高雄激素血症和/或月经周期不规律，但无法改善PCOS相关不孕症和多囊卵巢形态。 女性的雄激素主要由肾上腺和卵巢合成，由胆固醇经过一系列酶促反应催化而成，包括细胞色素P450（CYP）和羟基类固醇脱氢酶（HSD）中的CYP11A1、CYP17A1、HSD3B2和HSD17B。 PCOS的卵泡膜细胞中CYP11A1和CYP17A1的表达增加，CYP17A1、HSD3B和HSD17B的酶活性升高，导致孕酮、17α-羟基孕酮（17α-OHP）和睾酮的过量产生。因此，抑制这些酶的过表达可能有助于控制高雄激素血症和PCOS。 在今天的《科学》杂志上，复旦大学基础医学院汤其群教授带领团队发表了最新研究成果。他们发现，青蒿素可以与线粒体离子肽酶1（LONP1）结合，通过LONP1与CYP11A1的相互作用促进CYP11A1降解，从而抑制卵巢雄激素合成。试点临床试验显示，双氢青蒿素可以改善PCOS患者的高雄激素血症，降低抗苗勒管激素水平，改善多囊卵巢形态，以及帮助月经正常化。 在脱氢异雄酮（DHEA）诱导的PCOS小鼠和大鼠模型中，青蒿素衍生物蒿甲醚（ATM）抑制了睾酮水平的增加，使得PCOS鼠的发情周期和卵巢形态恢复正常，逆转了寡排卵表型，这一结果在胰岛素和人绒毛膜促性腺激素（hCG）诱导的高雄激素血症PCOS鼠模型中得到了验证。生育力实验显示，PCOS鼠的胚胎着床率和产仔数量显著提高。 ATM治疗引起的睾酮水平降低促使研究人员开始探索青蒿素在调节雄激素合成中的作用。他们对PCOS的卵巢卵泡膜间质细胞上清液的类固醇激素进行了分析，ATM能够以剂量依赖的方式抑制睾酮产生，另一种青蒿素衍生物SM934也具有同样的抑制作用。这种抑制作用与细胞毒性无关，没有损害卵泡膜间质细胞的活力。 ATM和SM934以剂量依赖的方式抑制了睾酮和其他中间体、前体物质的产生 通过对卵泡膜间质细胞的蛋白质组学分析，研究人员发现，ATM诱导的表达下降的蛋白中，CYP11A1是最为显著的，CYP11A1催化胆固醇向孕烯醇酮转化，这是类固醇激素生物合成的第一步。当补充孕烯醇酮时，青蒿素诱导的睾酮降低被逆转，过表达CYP11A1也有同样的效果。这些结果表明，青蒿素能够通过减少CYP11A1影响睾酮的产生。 青蒿素是内过氧化物，能够产生活性氧，从而具有抗疟疾活性，但活性氧并没有参与CYP11A1的减少。在检测CYP11A1的稳定性时，研究人员发现，ATM和SM934明显缩短了CYP11A1的半衰期。 循着这一变化，他们鉴定出了8个在ATM处理后与CYP11A1有显著相互作用的蛋白和23个在SM934处理后有相互作用的蛋白。两个蛋白组的交集是LONP1和转运调节因子（TFG）。LONP1是一种AAA+线粒体蛋白酶，利用ATP水解降解错误折叠的或氧化的蛋白，是线粒体蛋白质质控的关键一环，TFG是COPII囊泡相关蛋白，调节从内质网到高尔基体的物质转运。 免疫共沉淀实验显示，在ATM和SM934处理后，LONP1和CYP11A1的相互作用显著增强，而TFG和CYP11A1的相互作用仅在ATM处理后轻微增强，SM934则没有效果。随后的实验显示，LONP1过表达显著减少了CYP11A1。 和野生型LONP1相比，破坏了蛋白质降解功能的S844A替代突变型LONP1无法减少CYP11A1，这意味着，ATM促进LONP1催化的CYP11A1的降解。直接过表达LONP1显著降低了卵泡膜间质细胞的睾酮水平。基因表达综合数据库（GEO）的数据表明，PCOS患者卵泡膜细胞中的LONP1表达水平确实显著低于正常卵泡膜细胞，与本研究的发现相一致。 不但如此，研究人员还通过基于蛋白结构的对接计算，发现青蒿素衍生物是与LONP1蛋白水解域内已知的硼替佐米结合口袋结合，硼替佐米是已知的LONP1抑制剂。因此，LONP1是青蒿素的直接靶点，结合后通过降解CYP11A1，降低睾酮水平，发挥抗PCOS作用。 最后，研究人员开展了一项试点临床试验，以验证青蒿素治疗PCOS患者的疗效。他们招募了19例PCOS患者，接受口服双氢青蒿素治疗12周。所有参与者在治疗前均存在高雄激素血症、月经过少或闭经，以及多囊卵巢表现。 双氢青蒿素耐受性良好，未报告不良反应。经治疗，参与者的血清睾酮、抗苗勒管激素水平显著降低，血清抗苗勒管激素水平与生长中的卵泡数量密切相关，在PCOS患者中通常偏高。另外，有63.16%（12/19）的参与者恢复了正常月经周期。 综上，青蒿素具有治疗PCOS的潜力，可能会改变PCOS治疗的景观，改善数百万女性患者的生活质量，这代表着生殖医学方面的一个重要进展。未来，需要进一步的研究来充分了解治疗的长期影响和优化剂量策略，以最大化治疗结果。 参考文献： [1] Yang Liu et al, Artemisinins ameliorate polycystic ovarian syndrome by mediating LONP1-CYP11A1 interaction. Science 384, eadk5382(2024). DOI:10.1126/science.adk5382 本文作者丨应雨妍