多囊卵巢综合征中 GnRH - 伸展细胞单元的奥秘：雄激素调控机制与潜在治疗靶点

研究人员为探究多囊卵巢综合征（PCOS）病因，研究 GnRH - 伸展细胞单元，发现雄激素相关调控机制及潜在靶点。

　　多囊卵巢综合征（Polycystic Ovary Syndrome，PCOS），这一常见的内分泌和生殖障碍疾病，如同隐藏在女性健康道路上的 “暗礁”，给众多女性带来了困扰。它主要表现为排卵异常、高雄激素血症以及多囊卵巢形态。据了解，下丘脑在 PCOS 的神经内分泌功能失调中起着关键作用，促性腺激素释放激素（Gonadotropin-Releasing Hormone，GnRH）的异常分泌更是被视为该综合征病因的核心环节。然而，目前对于 GnRH 产生和分泌的调节机制，科学界仍未完全明晰。GnRH 神经元与一类特殊的神经胶质细胞 —— 伸展细胞（tanycytes）紧密相连，它们之间的相互作用被认为对 GnRH 的分泌有着重要影响。但在 PCOS 的病理状态下，这个 “GnRH - 伸展细胞单元” 究竟发生了怎样的变化，至今仍是一个未解之谜。为了揭开这些谜团，探索 PCOS 的潜在治疗靶点，来自复旦大学的研究人员开展了一系列深入研究，相关成果发表在《Research》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们利用免疫标记的溶剂清除器官三维成像（iDISCO）和蛋白质组清除与放大分析（cMAP）等技术，对小鼠大脑进行处理，实现了对 GnRH 神经元和伸展细胞的三维可视化观察。通过构建 PCOS 小鼠模型，并借助转基因技术对特定基因进行敲低或过表达操作，来探究相关基因在 PCOS 发病机制中的作用。同时，运用转录组测序技术筛选潜在的作用靶点，使用双荧光素酶报告基因检测验证基因之间的调控关系。

研究结果主要如下：

1. GnRH - 伸展细胞单元的三维重建：研究人员借助 iDISCO 技术对成年雌性小鼠全脑进行处理，发现 GnRH 神经元广泛分布于大脑各处，其中以下丘脑（58.43%）最为集中，其次是嗅球（28.95%）等区域。在 hypothalamus 内，GnRH 神经元细胞体主要位于内侧视前区，其轴突呈环状排列并投射到弓状核（ARC）和正中隆起（ME）。通过 cMAP 技术对小鼠下丘脑进行放大和透明化处理后发现，伸展细胞的突起延伸至下丘脑实质，与 GnRH 神经元的轴突终末形成紧密连接。
2. PCOS 样小鼠的 GnRH - 伸展细胞单元失调：研究人员构建了二氢睾酮（DHT）诱导的 PCOS 样小鼠模型，该模型小鼠出现发情周期紊乱、性激素水平改变以及排卵前卵泡和黄体数量减少等症状。对这些小鼠下丘脑的研究发现，GnRH 阳性荧光信号增多，伸展细胞标记物减少，伸展细胞突起在基膜附近减少，同时 GnRH 表达上调。此外，DHT 注射还导致小鼠促黄体生成素（LH）脉冲增加，这表明雄激素暴露会破坏 GnRH - 伸展细胞单元的平衡和正常功能。
3. AR 拮抗剂恢复伸展细胞突起表达和生殖内分泌能力：研究发现，PCOS 样小鼠下丘脑 3V 附近的雄激素受体（AR）阳性信号显著增加。给予经典 AR 拮抗剂氟他胺（Flut）处理后，PCOS 样小鼠升高的 GnRH 水平显著降低，发情周期恢复正常，卵巢功能也得到改善。同时，Flut 处理还使 GnRH 体积大幅减少，伸展细胞突起体积显著增加，表明 Flut 可调节下丘脑 GnRH 分泌和伸展细胞突起。
4. 伸展细胞中 AR 的特异性敲低减轻过度的 LH 分泌和 PCOS 样症状：利用 Rax-CreERT2;Ai14 条件性小鼠品系，研究人员在伸展细胞中特异性敲低 AR。结果显示，与注射 scramble 病毒的 PCOS 样小鼠相比，AR^TanycyteKD小鼠体重显著降低，发情周期逐渐恢复正常，LH 水平明显下降，排卵功能也得到恢复，这表明伸展细胞中的 AR 在调节 GnRH 分泌中起着重要作用。
5. AR 对伸展细胞突起的调节依赖于 Itgb1 的存在：通过对原代培养的伸展细胞进行转录组测序和生物信息学分析，研究人员发现整合素 β1（Itgb1）可能是 AR 的潜在靶基因。双荧光素酶报告基因检测证实，AR 可抑制 Itgb1 的转录和翻译。在体外实验中，雄激素暴露导致伸展细胞中 AR 表达增加、Itgb1 表达降低，同时 FAK/TGF-βR1/Smad2 信号通路被抑制。而 Flut 处理可逆转这些变化，恢复伸展细胞的正常结构和功能。
6. Itgb1 过表达恢复雄激素诱导的伸展细胞异常细胞骨架形态：研究人员将携带 Itgb1 cDNA 序列的慢病毒转染到原代培养的伸展细胞中，发现 Itgb1 过表达可恢复雄激素暴露导致的伸展细胞突起扩展能力受损，改善伸展细胞的细胞骨架形态，上调 Itgb1 和波形蛋白（vimentin）的表达，减轻雄激素对伸展细胞的损伤。
7. 伸展细胞中转基因过表达 Itgb1 改善 PCOS 样小鼠的生殖内分泌紊乱：在 Rax-CreERT2 小鼠的侧脑室注射 AAV1/2 DIO-Itgb1-EGFP 载体，使 Itgb1 在伸展细胞中特异性过表达。结果发现，这有效促进了伸展细胞突起的延伸，抑制了 GnRH 在基底毛细血管网络附近的表达，降低了 PCOS 样小鼠的体重和 LH 水平，使发情周期恢复正常，排卵功能得以恢复。这表明 Itgb1 过表达可通过调节 FAK/TGF-βR1/Smad2 信号通路减轻雄激素诱导的伸展细胞突起异常。

研究结论和讨论部分指出，在 PCOS 样小鼠中观察到 GnRH - 伸展细胞单元失调以及伸展细胞突起异常，这可能是 PCOS 中 GnRH 过度分泌的重要原因。通过对转基因小鼠中 AR 和 Itgb1 的特异性调控研究，揭示了下丘脑神经胶质稳态异常与 PCOS 之间的关联。AR 在伸展细胞中的表达上调，通过抑制 Itgb1 的表达，进而抑制 FAK/TGF-βR1/Smad2 信号通路，破坏了伸展细胞的正常形态和功能，最终导致 GnRH 分泌异常。而给予 AR 拮抗剂或过表达 Itgb1 可恢复伸展细胞的形态和功能，调节 GnRH 分泌，改善 PCOS 样小鼠的生殖内分泌紊乱。这一研究成果为 PCOS 的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据，有助于开发更有效的治疗方法，不再仅仅局限于症状管理，而是针对疾病的发病机制进行干预，为众多 PCOS 患者带来了新的希望。同时，研究也为深入理解下丘脑神经内分泌调节机制提供了重要线索，为未来进一步探索 PCOS 的发病机制和治疗策略奠定了坚实基础。