·综述·
褪黑素(melatonin,MLT)是一种由松果体分泌的神经内分泌激素,1958年Kvetnoy等[1]研究发现,MLT除了在松果体分泌外,其他器官如视网膜、皮肤、肝脏、胃肠道以及生殖器官如子宫、胎盘以及卵巢也可以通过旁分泌或自分泌的方式合成。女性生殖内分泌的调节异常可以导致女性性早熟、性发育异常、多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)、卵巢早衰及更年期综合征等疾病的发生。近几年,MLT在女性内分泌疾病中的研究一直是热点话题,研究者们希望通过对MLT的研究可以找到治疗女性内分泌疾病的有效治疗方法,本文就MLT在女性生殖内分泌疾病中的临床研究进行综述。
MLT是一种色氨酸衍生物,几乎所有的动植物都可以合成。色氨酸完成羟基化后在色氨酸羟化酶的作用下生成5-羟色氨酸,后者通过芳香族氨基酸脱羧酶脱羧生成5-羟色胺,5-羟色胺经MLT的限速酶芳基烷基胺N-乙酰转移酶乙酰化生成N-乙酰血清素,最终在羟基吲哚-O-甲基转移酶下O-甲基化生成MLT[2],这也是哺乳动物体内MLT的主要合成途径。合成的MLT不被储存而是直接释放到外周循环和脑脊液中,有学者测得MLT在血液中的半衰期为40 min,主要在肝脏代谢,其次在肾脏,主要借助肝内CYP1A2酶转化生成尿6-羟基褪黑素硫酸盐,后者与6-磺酰氧基褪黑素结合,最终经尿液排出[3]。MLT是一种参与调节机体昼夜节律的神经内分泌激素。一些研究发现,女性生殖细胞中也可以检测到MLT,卵巢颗粒细胞中表达MLT1、MLT2受体,卵母细胞中也可以检测到MLT的浓度[4]。它还存在于一些体液中,如卵泡液、唾液、羊水、乳汁等。早在20年前,Nakamura等[5]研究发现,在女性排卵前较大卵泡内的MLT浓度远高于较小未成熟卵泡,这表明了较大卵泡具有优先摄取循环内MLT的优势,且分泌不受昼夜节律的影响。MLT与女性生殖内分泌息息相关,可能影响着女性生殖系统及内分泌的调节。
1.MLT对中枢性性早熟的影响:青春期是儿童发育为成人的一个过渡阶段,发动机制始于中枢性负反馈抑制状态的解除引起促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)脉冲式释放,继而引起促性腺激素和卵巢性激素水平升高、第二性征出现,最终获得成熟的生殖功能。近年来,儿童进入青春期的年龄越来越小,中枢性性早熟的发病率也逐年升高,其主要原因可能是下丘脑-垂体-性腺轴被提前激活。当前治疗性早熟的药物主要是促性腺激素释放激素类似物(gonadotropin-releasing hormone agonist,GnRHa),如亮丙瑞林,这类药价格昂贵,治疗时间较长,长期使用GnRHa可能会引起PCOS、高脂血症及暂时性阴道出血等一系列不良反应。早期研究表明,松果体分泌的MLT可以通过对下丘脑-垂体-性腺轴的调节控制青春期的启动[6]。陈子璇等[7]的研究证明了这一观点,该研究纳入了78只青春期前22日龄雌性昆明小鼠随机分为三组,分别是32日龄组(n=26;注射10 d)、37日龄组(n=26;注射15 d)和42日龄组(n=26;注射20 d)。每小组再随机分为MLT实验组(n=13)和正常生理盐水对照组(n=13),实验组小鼠每日背部皮下注射1 mg/kg的MLT,对照组背部皮下注射相同剂量的生理盐水,观察结果显示,MLT给药延缓了雌性小鼠阴道开口(青春期启动标志)的时间(P<0.05),发生机制主要是通过抑制下丘脑Kiss-1/GPR54轴进而抑制GnRH的释放,最终抑制下丘脑-垂体-性腺轴的激活达到抑制中枢性性早熟的发生。而有些学者表明,不同剂量的MLT对相同物种青春期的调节产生不同的结局。2021年Yang等[8]对出生后15 d的雌性幼鼠进行腹膜内注射10 mg/kg的MLT,结果显示,MLT可以通过激活垂体的ERK1/2信号传导以促进垂体合成卵泡刺激素(follicle stimulating hormone,FSH)来加速幼鼠青春期的开始。Pool等[9]的研究也表达了一致的观点,外源性补充MLT打破了母羊羔受光周期及代谢障碍的限制,继而加速母羊羔青春期的开始,也使母羊羔的子代繁殖得以延续。Venugopal等[10]研究不同物种也取得了与上述研究一样的结果,选取5日龄和10日龄雄性白化幼鼠分为两组,于每日下午15:00点开始皮下注射100 ug/d的MLT(MLT按9:1比例溶于0.9%盐水和100%乙醇),结果表明,外源性补充MLT加速了雄性白化幼鼠青春期的开始。可见,在相同及不同物种上应用不同剂量的MLT对下丘脑-垂体-性腺轴的调节作用不同,而高浓度的MLT对下丘脑-垂体-性腺轴的调节是否具有正反馈作用仍需进一步研究证实。此外,MLT在母羊羔中的应用表明,MLT可能具有控制季节性生殖的复杂作用。具体MLT对青春期提前启动是何种疗效需进一步的临床试验。
2.MLT对卵巢功能的影响:卵巢作为一个生殖器官,承载着卵子的生成、排卵及雌、孕激素、少量雄激素的合成。正常的卵巢功能对维持女性的生育力至关重要。研究显示,女性在30岁时卵母细胞的质量开始下降,35岁以后呈现急剧下降的趋势[11]。目前关于活性氧(reactive oxygen species,ROS)对卵母细胞的氧化应激损伤的研究较多。从卵母细胞的成熟到受精的整个过程中,生理水平的ROS可以促进卵泡的发育、排卵及调节受精过程中的精子功能,而过量的ROS会严重影响卵母细胞的成熟及卵母细胞受精,同时降低精子的活力及数量、影响精子-卵母细胞融合及胚胎的发育[12]。线粒体作为卵泡发育中提供ATP的重要细胞器,也是细胞内ROS的主要来源。研究表明,当线粒体的功能出现障碍会增加细胞内ROS的产生从而阻碍卵泡的发育及卵母细胞的成熟。Xing等[13]的研究共纳入24只雌性小鼠并提取卵母细胞设立对照组和三组实验组,即一组设为对照组(n=98卵母细胞),是未做处理的卵母细胞;一组苏丹I组(n=104个卵母细胞),腹腔内注射溶于玉米油的苏丹I80 mg/kg/d;一组为MLT低剂量组(n=130个卵母细胞),腹腔内注射80 mg/kg/d的苏丹I与经乙醇和生理盐水稀释的MLT 20 mg/kg/d;另一组为MLT高剂量组(n=120个卵母细胞),腹腔内注射80 mg/kg/d的苏丹I与经乙醇和生理盐水稀释的MLT 40 mg/kg/d。连续观察14 d后计算卵母细胞减数分裂第一极体挤出率得出,苏丹I组较对照组的第一极体挤出率明显降低;苏丹I-MLT组中,高剂量组的第一极体挤出率较低剂量组明显增高。该研究结果表明,工业染料苏丹I可以影响卵母细胞的成熟;高浓度MLT给药较低浓度给药更能有效保护卵母细胞免受苏丹I产生的氧化应激引起的凋亡,从而提高卵母细胞质量。可见MLT的强抗氧化作用在提高女性生育力方面占据了举足轻重的地位。此外,卵巢的衰老与卵巢的抗氧化能力下降有关[14]。He等[15]研究纳入经线粒体基因Immp2L突变的雌性小鼠,给予14日龄的雌性小鼠持续2周每日上午8:00点膜腔内注射30 mg/kg的MLT,再将经MLT处理的小鼠随机分为两组,一组检查形态变化及相关信号通路,另一组按100 mg/L和200 mg/L配比溶于水的MLT喂养至5个月龄,结果显示,给予MLT干预可以减少细胞内的氧化应激而逆转卵巢衰老的结局,从而改善雌性小鼠的妊娠结局。Feng等[16]研究表明,补充MLT可以保护年轻雌性癌症小鼠因环磷酸-45mide化疗引起的卵巢功能减退,而且能抑制卵巢颗粒细胞的凋亡。综上研究得出,越高浓度的MLT对外界因素引起的卵巢功能低下的患者具有更显著的改善效果。通过补充MLT以防止外界因素引起的线粒体功能破坏而减少ROS的生成,从而保存卵巢的储备功能,提高此类患者的低生育力。
3.MLT对PCOS的影响:在女性不孕症病因中PCOS占70%～80%[17],是青少年到生育年龄女性发生高雄激素性无排卵现象中最常见、最复杂的病种之一。由于PCOS患者内分泌紊乱无法形成优势卵泡,同时也影响卵母细胞的质量,从而导致女性不孕症的发生。Li等[18]的研究选择符合纳入标准且接受体外受精(in vitro fertilization,IVF)或卵胞浆内单精子注射(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)治疗的PCOS和非PCOS妇女,两组测量卵泡液中MLT的浓度。结果显示,PCOS妇女的卵泡液中的MLT浓度显著低于非PCOS妇女,PCOS组中第3天高质量胚胎率也明显低于非PCOS组,可见MLT水平与胚胎质量相关。PCOS患者的高浓度雄激素可以间接抑制FSH合成而阻碍卵泡的发育,甚至诱导卵泡的闭锁引起颗粒细胞凋亡,最终影响卵母细胞的成熟[19]。MLT的抗氧化作用可以减少雄激素合成引起的颗粒细胞凋亡,从而保护卵泡发育至成熟。Tagliaferri等[20]纳入40例正常体重的PCOS女性进行持续6个月的MLT给药,结果表明,MLT可以通过对卵巢及胰岛素的调节来改善PCOS患者月经不规律的现象并且降低血清中的雄激素水平。Jamilian等[21]的RCT研究也表达了同样的观点,对56例年龄在18～40岁之间的PCOS患者持续补充MLT 12周进行观察,证实了MLT可以降低PCOS患者的多毛症及总睾酮水平,同时还提高了血浆总抗氧化能力和总谷胱甘肽水平。MLT对PCOS的作用机制可能是通过信号通路中ERK途径促进CYP19A1上调雄激素向雌激素的转化,从而使雄激素水平降低。可见外源性MLT的应用不仅降低了PCOS女性高雄激素血症,还改善了卵母细胞质量,所以,MLT可以为PCOS患者的正常生育提供保障。
4.MLT对子宫内膜异位症的影响:子宫内膜异位症是一种雌激素依赖性和孕酮抵抗性疾病,其病理生理特征包括痛经、慢性盆腔疼痛、内分泌紊乱、不孕症[22]。研究显示,患有子宫内膜异位症的女性不孕为9%～68%,其发生机制可能与子宫内膜异位症引起的腹膜炎症和内分泌紊乱干扰卵泡发育有关[23]。Yland等[24]的研究验证了这一观点,患有子宫内膜异位症患者卵巢卵泡液内的白介素-8和化学趋化因子-1水平高于未患子宫内膜异位症的患者,且此类患者卵巢产生的卵母细胞数量和质量均在下降。可见子宫内膜异位症患者卵母细胞数量及质量的改变与其自身炎症介质增多有关。一项系统评价和荟萃分析指出,子宫内膜异位症患者卵巢内的窦卵泡数和抗苗勒管激素明显减少,提示子宫内膜异位症患者自身的卵巢储备能力呈现下降趋势[25],也许与自身产生的高水平ROS相关[26]。因此,学者们尝试用MLT具有抗炎、抗氧化的特性治疗子宫内膜异位症,结果显示,MLT明显减少子宫内膜异位症患者自身的氧化应激损伤。2022年Li等[27]研究证实,外源性补充MLT通过上调抗氧化酶和下调促氧化酶作为抗氧化剂治疗子宫内膜异位症,MLT显著减少了ROS对卵母细胞的损伤。有研究[28]指出,MLT对雌激素和孕酮的调节主要是通过调节支持细胞的生理功能进行,进一步阐明了MLT在治疗子宫内膜异位症中的另一种机制。一项雌性小鼠模型研究中,Park等学者[29]发现,MLT给药可以通过破坏线粒体以及下调与子宫内膜异位症增殖有关的tiRNAGluCTC和tiRNAAspGTC来阻断子宫内膜组织向外迁移,这可能是治疗子宫内膜异位症的另一重要机制。此外,MLT治疗痛经也有显著的疗效。一项随机、双盲、安慰剂研究显示,子宫内膜异位症患者在月经周期睡前口服10 mg MLT对痛经起到了镇痛效果[30]。MLT通过多种机制改善子宫内膜异位症患者的卵巢功能,保存了此类患者的生育力,为子宫内膜异位症患者提供了一个潜在的治疗方案。
5.MLT对女性更年期综合征的影响:随着女性更年期因雌激素水平的下降,会逐渐出现潮热、出汗、抑郁、悲伤、易怒、失眠等的更年期症状。目前主要治疗方法以激素替代治疗为主,而长期应用激素会引发相关的健康问题,如血栓栓塞、心血管事件以及恶性肿瘤的发生[31]。现有一些研究认为,内源性MLT水平下降可能是导致患者睡眠结构和质量障碍的危险因素,还增加了代谢紊乱的风险[32],且部分更年期症状可能是由MLT减少引起,如情绪改变、睡眠障碍,而外源性补充MLT可以改善这些症状。一项系统评价研究指出,持续12个月每天给予8 mg MLT可以明显改善更年期患者的心理、性、血管舒缩症状及身体症状[33]。Chojnacki等[34]纳入60例年龄在51～64岁之间的绝经后妇女给予每日早上3 mg、睡前5 mg口服MLT持续12个月,Kupperman指数(更年期综合征病情程度评价标准)从(29.1±2.9)分下降到(19.7±3.1)分(P<0.001),BMI从(30.9±2.9)kg/m2下降到(28.1±2.3)kg/m2(P < 0.05),而未明显减少血清中17β-雌二醇和FSH的浓度。但是也有学者认为MLT给药并不能有效改善女性更年期症状。Yi等[35]研究纳入812例更年期患者,持续12个月给予5 mg MLT,结果显示,MLT给药没有解决女性更年期综合征的心理、性、睡眠障碍问题,也没有明显改善患者抑郁、焦虑等情绪状态及雌二醇激素水平。目前对于MLT改善更年期症状的研究仍存在争议。
综上所述,MLT作为一种新型药物在女性生殖内分泌疾病中的使用,在中枢性性早熟患者、卵巢功能低下患者、PCOS患者、子宫内膜异位症患者、更年期女性中,都可以补充外源性MLT对抗氧化应激,尤其对这些疾病导致的卵母细胞质量低下的患者有显著的改善效果。尽管多数研究表明MLT给药有效,但MLT在青春期提前启动中具体起促进还是抑制作用仍存在争议;外源性MLT能否作为PCOS患者的一种新型临床辅助用药也仍需大量RCT研究支持;对于子宫内膜异位症,尤其在卵巢子宫内膜异位症患者中应用MLT是否同样可以提高患者妊娠率需进一步探索;MLT给药对更年期患者的治疗是否有效仍需深入研究。迄今为止,尚未见报道表明外源性补充MLT对治疗女性生殖内分泌疾病产生危害,且MLT的用法用量也没有明确。尽管很多研究表明MLT对女性生殖内分泌的调节是有效的,但仍缺乏多中心、大样本的临床试验数据支持,也没有关于使用MLT后所出生的子代安全性进行随访的报道。因此,临床上广泛地应用MLT调节女性生殖内分泌紊乱引起的疾病还有待进一步研究。
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