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多囊卵巢综合征（PCOS）是一种影响女性的常见内分泌疾病，其发病机制仍不完全清楚。然而，它与大脑的结构和功能异常密切相关。本综述审查了在PCOS患者中观察到的神经影像学改变和脑功能变化，并探讨了它们与内分泌代谢特征、行为模式、认知表现和情绪调节的关系。神经影像
多囊卵巢综合征（PCOS）是一种影响女性的常见内分泌疾病，其发病机制仍不完全清楚。然而，它与大脑的结构和功能异常密切相关。本综述审查了在PCOS患者中观察到的神经影像学改变和脑功能变化，并探讨了它们与内分泌代谢特征、行为模式、认知表现和情绪调节的关系。神经影像学研究已确定若干关键发现，包括垂体腺（包含前叶和后叶，但不包括漏斗柄）增大、灰质体积减少以及白质中胼胝体损伤。在PCOS患者中，特定脑区的结构改变和活动状态变化与异常葡萄糖代谢、饮食行为紊乱以及认知和情绪变化相关。值得注意的是，在情绪相关脑区观察到μ-阿片受体（μ-opioid receptor）结合能力升高，以及在交感神经激活下右侧眶额皮层（right orbitofrontal cortex）活动改变。总体而言，这些改变表明边缘系统（limbic system）回路功能失调，这可能是PCOS中普遍存在的情感和认知症状的基础。这些神经影像学改变为PCOS的病理生理学和治疗开发提供了重要见解，但仍需进一步研究以解决未解决的机制问题。
3.1 PCOS患者垂体影像改变
垂体腺在女性生殖系统中起关键调控作用，通过分泌促卵泡激素（follicle-stimulating hormone, FSH）和黄体生成素（luteinizing hormone, LH）来维持生殖功能。PCOS患者存在下丘脑-垂体-卵巢（HPO）轴失调，表现为垂体分泌的LH水平升高和LH/FSH比值增加。两项研究一致发现PCOS患者垂体体积显著增大，其中一项显示平均体积（667.8 mm3）显著大于对照组（525.3 mm3），且与LH水平和LH/FSH比值呈正相关；但另一项研究未观察到垂体体积与这些激素参数的相关性。这种差异可能源于MRI扫描参数、体积勾画标准、激素检测敏感性，以及患者群体在胰岛素抵抗（insulin resistance, IR）、雄激素水平和肥胖等代谢特征上的异质性。垂体增大可能反映功能性亢进导致的非病理性肥大，与gnRH（gonadotropin-releasing hormone, GnRH）脉冲频率加速有关。在非肥胖患者中，下丘脑-垂体轴对GnRH的敏感性保留，导致LH过度分泌和反应性垂体增大；而肥胖患者中，瘦素水平升高可能抑制GnRH脉冲发生器，使垂体增大进入平台期。
3.2 PCOS患者下丘脑影像改变
目前关于PCOS患者下丘脑变化的研究主要聚焦于功能和神经内分泌机制，如GnRH脉冲频率增加和下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴失调。但针对下丘脑结构或功能改变的影像学研究仍然有限。
3.3 PCOS患者脑灰质影像改变
PCOS患者的灰质改变呈区域特异性模式。正常体重（BMI 18.5-24.9 kg/m2）PCOS患者与健康对照组相比，额叶和顶叶皮质体积减少10%-17%，特别是左侧额上回、左侧缘上回和右侧顶上回。肥胖（BMI ≥ 30 kg/m2）PCOS患者则表现出总脑体积和总灰质体积显著降低，以及左侧腹侧丘脑、左侧尾状核和双侧海马等食欲相关灰质区域体积减少。瘦型（18.5 < BMI < 25 kg/m2）PCOS患者虽无总脑体积和总灰质体积的总体差异，但左侧杏仁核灰质体积显著减少。这些结构改变可能与情绪和行为异常相关，但因果关系不明确：异常激素可能直接作用于边缘系统引起微结构变化，而慢性焦虑和抑郁则通过HPA轴激活导致皮质醇神经毒性，进而引起脑区体积减少。
3.4 边缘系统：PCOS神经精神症状的核心枢纽
边缘系统（包括杏仁核、海马、前扣带皮层和伏隔核）在情绪处理、压力反应、奖赏评估和记忆中起核心作用。PCOS患者中，神经影像学证据一致显示该系统的多层面改变：瘦型患者左侧杏仁核灰质体积局部减少，肥胖患者则涉及杏仁核和海马更广泛的缺陷。功能上，脑胰岛素抵抗表现为系统性胰岛素水平与关键边缘区域（如杏仁核、海马和前扣带皮层）活动之间的负相关。在面对负面情绪刺激时，未治疗的PCOS患者表现出双侧腹侧前扣带皮层和左侧前额叶皮层的过度激活，反映了失调的边缘-前额叶反应。神经化学层面，PCOS患者右侧杏仁核和左侧伏隔核的μ-阿片受体（μ-opioid receptor）可用性升高，且与较差的情绪评分相关。这些结构、功能和神经化学改变共同构成焦虑、抑郁和奖赏处理异常的神经基础，提示PCOS不仅是外周内分泌疾病，更是脑-体通讯失调的病症。
3.5 PCOS患者脑白质影像改变
一项DTI研究在年龄和BMI匹配的队列中发现，PCOS患者整体白质完整性和髓鞘化无显著差异，但胼胝体和前部白质组织体积分数升高，呈现更趋向男性化的神经解剖特征，这可能归因于高雄激素对神经连接的组织效应。此外，胰岛素抵抗可能干扰白质正常代谢和维持。另一项针对60岁以下绝经后PCOS患者的横断面MRI研究显示，白质病变（white matter lesions, WMLs）患病率（40% vs 22%）和严重程度显著增加，且静默性脑梗发生率升高，尤其在肥胖亚组中更为突出。WMLs负担增加与代谢紊乱（如IR和高胰岛素血症）及慢性低度炎症相关，绝经后雌激素保护作用减弱加剧了这种风险，提示PCOS患者脑血管风险管理应优先关注肥胖亚组。
4 PCOS患者葡萄糖代谢的影像特征
PET-CT研究发现，在年轻、正常体重、轻度IR的PCOS患者中，额叶、顶叶和颞叶多个皮质区域（如额上回、左侧额中回、顶上小叶、左侧顶下小叶、左侧中央下回、左侧颞上回、左侧颞中回、海马和杏仁核）的脑葡萄糖摄取率显著降低（9%-13%），且与IR水平呈负相关。机制上，IR可损害血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）紧密连接蛋白，影响葡萄糖转运体1（GLUT1）功能，并破坏神经元胰岛素信号通路，降低葡萄糖转运体3（GLUT3）转运效率和线粒体功能，导致局部脑葡萄糖低代谢。BOLD-fMRI研究进一步显示，IR型PCOS患者在高热量食物图像刺激下，内侧前额叶皮层（mPFC）、眶额皮层（OFC）和前扣带皮层等区域的活动与IR呈正相关，而胰岛素敏感型患者则表现为抑制反应。这种差异提示IR破坏了中脑边缘多巴胺系统的功能完整性，导致奖赏回路失调，并可能通过负反馈机制促进区域脑激活。
5 PCOS患者饮食行为紊乱的影像关联
PCOS患者常出现暴食、选择性食欲亢进（偏好高脂、高盐或高糖食物）和限制性进食等饮食障碍。神经影像学研究表明，多个脑区与饮食行为调控相关，包括背内侧和背外侧前额叶皮层（DMPFC/DLPFC）、OFC、前扣带皮层、颞中回、视觉皮层、岛叶、丘脑、杏仁核、下丘脑、海马、中脑、纹状体和小脑。一项回顾性研究显示，正常体重PCOS患者丘脑、岛叶、视觉皮层、颞中回、前扣带皮层和DLPFC的表现扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）升高，提示这些区域存在微结构改变和细胞体积损失。视觉皮层的结构改变可能增强对食物视觉线索的敏感性，导致强烈渴望和暴食行为；同时，岛叶饱足感信号受干扰，可能引起持续进食。DLPFC的改变则可能影响胃肠道饱腹激素信号的接收与整合，导致进食动机提前抑制，共同促成饮食行为失调。
6 PCOS患者认知功能障碍相关的皮质改变
PCOS患者在视空间能力、语言流畅性和信息处理速度等多个认知领域存在缺陷，尤其在工作记忆中表现突出。一项工作记忆功能影像研究发现，未治疗PCOS患者在执行任务时，DLPFC、岛叶、顶叶、小脑和上内侧前额叶皮层等区域呈现双侧过度激活，其中顶叶激活差异最显著。这种过度激活可能是一种代偿机制：IR等代谢因素降低神经元能量利用效率和突触可塑性，迫使大脑招募更广泛区域以完成认知任务。抗雄激素治疗后，过度激活减弱且任务准确性提高，支持雄激素过度对认知的负面影响。低频波动幅度（amplitude of low-frequency fluctuation, ALFF）分析显示，PCOS患者左侧额中回（MFG.L）、左侧后扣带回（PCG.L）和右侧颞中回（MOG.R）的ALFF降低，且右侧枕下回（IOG.R）与MOG.R之间的功能连接强度与工作记忆准确性正相关，表明这些区域活动低下是工作记忆缺陷的基础。MFG.L的ALFF与空腹胰岛素水平呈负相关，进一步支持IR在认知损伤中的作用。
7 PCOS患者情感障碍相关的大脑皮层改变
PCOS患者常表现出焦虑、抑郁等情绪障碍。ALFF研究发现，相比于健康对照组，PCOS患者PCG.L活动降低，且情绪/抑郁量表评分显著升高。另一项情绪处理研究利用fMRI和PET评估未治疗PCOS患者对负面情绪刺激的反应，结果显示左侧前额叶皮层和双侧腹侧前扣带皮层（ACC）激活增强，表明情绪处理过程中边缘-前额叶回路功能异常。这些过度激活与临床情绪症状并行，MRI和PET结果共同揭示杏仁核、伏隔核、前额叶皮层和前扣带皮层等情绪调控脑区的功能改变，可能源于高雄激素和胰岛素抵抗的相互作用。
8 PCOS患者交感神经过度激活的脑影像改变
PCOS患者常伴有慢性交感神经（sympathetic nervous system, SNS）过度激活，与肥胖、高胰岛素血症和阻塞性睡眠呼吸暂停等并发症相关。一项研究中，采用等长前臂收缩（isometric forearm contraction, IFC）模型，在年龄和BMI匹配的PCOS患者与健康对照组中测量BOLD-fMRI信号和SNS活动。结果显示，PCOS组SNS兴奋性增强，右侧眶额皮层（right orbitofrontal cortex, right OFC）的BOLD信号强度升高，且与稳态模型评估的胰岛素抵抗（homeostatic model assessment of insulin resistance, HOMA-IR）呈正相关。右侧OFC是血压调节的关键脑区，因此改善IR可能降低其活动，减弱SNS过度激活，从而改善长期心血管结局，如心力衰竭和冠状动脉疾病。
9 PCOS患者脑影像改变与μ-阿片系统
μ-阿片受体（μ-opioid receptor）广泛分布于中枢神经系统（包括大脑皮层和边缘系统），在生殖神经内分泌、压力反应和镇痛中起关键作用。一项PET研究评估PCOS患者在情绪任务中的μ-阿片受体可用性（密度/亲和力），结果显示，右侧杏仁核和左侧伏隔核的μ-阿片受体可用性显著高于健康对照组，且与消极情绪和抑郁评分呈正相关。这可能源于PCOS患者慢性压力和情绪困扰导致内源性阿片肽（如β-内啡肽）过度释放和耗竭，进而引起受体上调；或因高雄激素直接调节中枢神经系统中的阿片受体表达。这些发现支持μ-阿片系统在PCOS情感症状中的作用。
9.1 总结与展望
本综述全面总结了PCOS患者的神经影像和功能改变，主要发现包括：垂体体积增大与LH水平及LH/FSH比值相关；灰质体积减少，尤其在前额叶、顶叶和杏仁核；边缘系统功能障碍（结构、功能和神经化学层面）；白质异常增加脑血管风险；葡萄糖代谢降低且与IR相关；饮食行为相关脑区的微结构改变；认知任务中的脑区过度激活和ALFF降低；情绪处理中的边缘-前额叶回路异常；交感激活下右侧OFC活动改变；以及μ-阿片受体系统在边缘系统的异常。目前研究数量有限且结果多为相关性而非因果关系，缺乏对不同PCOS表型（代谢型、卵巢型、肾上腺型或混合型）及生命周期各阶段（从青春期到绝经后）的系统研究。未来需结合深度代谢与激素分型和多模态神经影像，在大队列中纵向追踪，以明确脑改变是PCOS的原因还是结果，并针对各表型探索特异性脑-体通路，从而推动从观察到机制的转变。
