葛婷，楊曉葵

卵巢是女性的重要性腺，其主要功能為產(chǎn)生卵母細(xì)胞和分泌性激素。多種細(xì)胞因子及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可通過參與細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞凋亡和能量代謝等過程調(diào)節(jié)卵巢功能。線粒體作為細(xì)胞代謝活動的關(guān)鍵細(xì)胞器，在卵母細(xì)胞成熟和胚胎發(fā)育過程中起重要作用。過氧化物酶體增殖活化受體γ共激活因子1α（peroxisome proliferator -activated receptor gamma coactivator 1 alpha，PGC-1α）是線粒體生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，研究表明PGC-1α在調(diào)控卵巢功能中發(fā)揮重要的作用，并與卵巢疾病的發(fā)生密不可分。現(xiàn)就近年來PGC-1α在卵巢方面的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PGC-1α概述

PGC-1α基因定位于人染色體4p15.1，包括12個內(nèi)含子和13個外顯子，全長約為67 kb，編碼含有798個氨基酸的蛋白質(zhì)[1]。其分布具有明顯的組織特異性，主要存在于富含線粒體的組織中，如骨骼肌、心臟、腎臟和棕色脂肪等[2]。PGC-1α基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游具有多個結(jié)合位點發(fā)揮多項生物學(xué)作用，如轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白1（activator protein 1，AP1）、AP2和CAAT增強(qiáng)因子結(jié)合蛋白（CAAT/enhancer binding protein，C/EBP），同時也存在多種反應(yīng)元件序列，如胰島素反應(yīng)元件（insulin responsive sequence，IRS）、PPAR 反應(yīng)元件和環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件（cAMPresponsive element，CRE）[2]。PGC-1α基因的氨基末端包含1個轉(zhuǎn)錄激活域，并包含主要的核激素受體相互作用序列（LXXLL，L為亮氨酸，X為其他氨基酸），羧基末端區(qū)域包含RNA結(jié)合序列（RMM）和富含絲氨酸-精氨酸的（RS）結(jié)構(gòu)域[3-4]，可與多種轉(zhuǎn)錄因子及核受體，如過氧化物酶體增殖活化受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）、雌激素受體相關(guān)受體（estrogen-related receptor，ERR）和雌激素受體等相互作用[2]，調(diào)控其靶基因的表達(dá)，參與線粒體的生物合成、葡萄糖利用、脂肪酸氧化、適應(yīng)性產(chǎn)熱、糖異生、血紅蛋白生物合成和胰島素信號傳導(dǎo)等能量代謝過程[5-6]。

2 PGC-1α參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

PGC-1α是線粒體生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如cAMP、磷酸腺苷活化蛋白激酶（adenosine phosphate activated protein kinases，AMPK） 及p38 絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinases，MAPK）等可以通過PGC-1α的轉(zhuǎn)錄共刺激作用，激活其下游涉及線粒體轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)。

2.1 cAMP-蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）-cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-responsive element binding protein，CREB）通路CREB作為一種轉(zhuǎn)錄因子，是體內(nèi)能源物質(zhì)代謝的重要調(diào)節(jié)者。磷酸化與脫磷酸化是調(diào)節(jié)CREB活性的重要機(jī)制之一[7]。PGC-1α上游啟動信號含有CRE，是CREB介導(dǎo)的目標(biāo)基因。

研究顯示，在饑餓狀態(tài)下CREB通過抑制PPAR-γ和誘導(dǎo)PGC-1α從而調(diào)節(jié)糖脂代謝，該反應(yīng)需要cAMP的積累和cAMP依賴性蛋白激酶（PKA）的后續(xù)激活，活化的PKA隨后在Ser-133處磷酸化CREB，以直接作用于PGC-1α[8]，進(jìn)而刺激核呼吸因子1（NRF-1）、NRF-2 和 線 粒 體 轉(zhuǎn) 錄 因 子 A（mitochondrial transcription factor A，mtTFA）的表達(dá)，從而激活編碼線粒體蛋白的核基因和線粒體基因的表達(dá)[9]。

目前已證實PGC-1α是保護(hù)神經(jīng)元免受氧化損傷的重要因子，PGC-1α過表達(dá)會阻止動物的神經(jīng)元萎縮。研究表明突變型亨廷頓蛋白通過與啟動子相關(guān)聯(lián)，并干擾對PGC-1α基因表達(dá)至關(guān)重要的CREB/TBP相關(guān)因子4（TBP-associated factor 4，TAF4）依賴性轉(zhuǎn)錄途徑來抑制PGC-1α基因的轉(zhuǎn)錄[10]。

2.2 AMPK通路AMPK是一種蛋白激酶，被稱為真核細(xì)胞的“能量感受器”，其介導(dǎo)的信號通路廣泛參與機(jī)體的生命活動。AMPK可以直接或間接激活其下游的PGC-1α，從而促進(jìn)線粒體的生物合成，增強(qiáng)線粒體功能。

AMPK和沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶類1（silent information regulator factor 2 related enzymes 1，SIRT1）可以提高PGC-1α的轉(zhuǎn)錄活性，在增加胰島素敏感性及減輕體質(zhì)量等方面發(fā)揮重要作用[11]。目前研究證實，能量限制及運動可提高肝臟、骨骼肌及脂肪等組織中二磷酸腺苷（AMP）/三磷酸腺苷（ATP）的比值并激活A(yù)MPK，從而提高細(xì)胞內(nèi)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide+，NAD+）水平并且活化SIRT1，SIRT1和AMPK可進(jìn)一步通過磷酸化和去乙?；饔锰岣逷GC-1α的表達(dá)，使外周組織的能量代謝增加[12]。研究發(fā)現(xiàn)敲除小鼠的AMPK亞基會導(dǎo)致PGC-1α磷酸化和脫乙?；@著降低，且PGC-1α轉(zhuǎn)錄表達(dá)和活性的降低可導(dǎo)致心肌細(xì)胞能量代謝功能障礙[13]。

2.3 p38 MAPK途徑p38 MAPK級聯(lián)反應(yīng)為連續(xù)的蛋白激酶反應(yīng)鏈，活化的p38 MAPK通過上調(diào)部分轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，從而影響細(xì)胞增殖[14]。p38 MAPK在3個殘基（T262、S265和T298）上使PGC-1α磷酸化，從而增加其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄共激活子活性[2]。

研究表明，小鼠骨骼肌中p38 MAPK通過下游轉(zhuǎn)錄因子2（ATF2）的激活從而增強(qiáng)PGC-1α表達(dá)，p38 MAPK途徑的激活刺激小鼠成肌細(xì)胞中PGC-1α的表達(dá)，進(jìn)而引起了纖維類型組成的變化和線粒體的生物合成[15]。

線粒體功能障礙是胰島素抵抗的主要特征，Hong等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，添加胰島素可以阻止p38 MAPK介導(dǎo)的PGC-1α表達(dá)，表明胰島素抵抗和高胰島素血癥的受試者骨骼肌中的PGC-1α表達(dá)下降是通過p38 MAPK介導(dǎo)的。

3 PGC-1α與卵巢功能

PGC-1α作為重要的核轉(zhuǎn)錄輔助激活因子，可通過參與卵泡發(fā)育、卵泡閉鎖、調(diào)控卵巢激素合成與分泌等多種途徑影響卵巢功能，并涉及多囊卵巢綜合征、卵巢癌等相關(guān)病理反應(yīng)，其在卵巢中的作用越來越受到重視。

3.1 PGC-1α與卵泡發(fā)育PGC-1α在卵泡發(fā)育的不同階段的作用機(jī)制不同。卵泡發(fā)育與線粒體功能密切相關(guān)，線粒體相關(guān)基因的異常表達(dá)與顆粒細(xì)胞的凋亡有關(guān)，線粒體功能障礙影響卵母細(xì)胞正常發(fā)育[17]。Zhang等[18]對山羊不同大小的卵泡進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，直徑＜2 mm的山羊卵泡發(fā)育主要依靠顆粒細(xì)胞的增殖，而PGC-1α的下游基因PPAR-γ能抑制顆粒細(xì)胞的增殖，因此PGC-1α基因的低表達(dá)可能通過減弱PPAR-γ基因?qū)︻w粒細(xì)胞的抑制作用，從而促進(jìn)小卵泡中顆粒細(xì)胞的增殖，進(jìn)而調(diào)控卵泡的發(fā)育。而直徑＞2 mm的山羊卵泡的發(fā)育則需要大量的ATP促進(jìn)并維持，PGC-1α和NRF-1基因的高表達(dá)能促進(jìn)ATP的合成。隨著卵泡直徑的增大，顆粒細(xì)胞中PGC-1α和NRF-1的mRNA和蛋白表達(dá)量顯著升高，表明PGC-1α和NRF-1基因能促進(jìn)卵泡發(fā)育[18]。

3.2 PGC-1α與卵泡閉鎖PGC-1α通過線粒體途徑調(diào)控卵泡閉鎖。研究表明，與健康卵泡相比，在閉鎖卵泡的顆粒細(xì)胞內(nèi)，PGC-1α和NRF-1基因的表達(dá)量有下降的趨勢，說明在山羊卵泡發(fā)育過程中，PGC-1α和NRF-1基因表達(dá)的降低使線粒體結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生改變，線粒體數(shù)量減少，進(jìn)而誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞發(fā)生凋亡，導(dǎo)致卵泡閉鎖[18-19]。Zhang等[20]通過對山羊的首次傳代顆粒細(xì)胞的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，在山羊的顆粒細(xì)胞中敲低PGC-1α?xí)p少線粒體DNA的拷貝數(shù)并改變線粒體的超微結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞凋亡，從而引發(fā)卵泡閉鎖。2015年的一項研究發(fā)現(xiàn)，與卵巢功能正常人群相比，卵巢功能減退者卵丘顆粒細(xì)胞中的PGC-1α呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)，表明線粒體作為細(xì)胞質(zhì)中最重要的細(xì)胞器，在卵母細(xì)胞成熟和胚胎發(fā)育過程中起關(guān)鍵作用，線粒體基因在卵泡閉鎖中起重要作用[21]。

3.3 PGC-1α與激素合成PGC-1α通過促進(jìn)孤兒核受體類固醇生成因子（steroidogenic factor 1，SF-1）轉(zhuǎn)錄參與調(diào)節(jié)激素的合成過程。SF-1是核受體超家族成員之一，通過對某些關(guān)鍵基因的調(diào)控，在類固醇激素生成、性腺及腎上腺的發(fā)育中具有重要影響[22]。黃體生成激素（luteinizing hormone，LH）參與卵泡成熟、誘發(fā)排卵和影響黃體生成等多種生殖過程。SF-1在LHβ基因的表達(dá)中起重要作用。已有多項研究表明，PGC-1α與ERR家族成員共同促進(jìn)SF-1的轉(zhuǎn)錄及翻譯，過表達(dá)PGC-1α導(dǎo)致SF-1的表達(dá)量顯著提高，增強(qiáng)了促性腺激素釋放激素（GnRH）對LHβ的激活[23]。Yazawa等[24]研究表示PGC-1α在大鼠的卵巢顆粒細(xì)胞中特異表達(dá)，能結(jié)合在核受體5A（NR5A）基因的啟動子區(qū)域并促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄，在大鼠卵巢顆粒細(xì)胞中敲低PGC-1α?xí)p少孕酮的產(chǎn)生；且PGC-1α可能調(diào)節(jié)抑制素和抗苗勒管激素（anti-Müllerian hormone，AMH）基因的啟動子活性或表達(dá)。在體質(zhì)量指數(shù)（BMI）正常的育齡女性中，PGC-1α可明顯抑制ROS-p38通路、降低氧化低密度脂蛋白和LH水平，進(jìn)而減少顆粒細(xì)胞損傷[25]。

4 PGC-1α與卵巢疾病

4.1 PGC-1α與多囊卵巢綜合征（PCOS）PCOS是常見的生殖內(nèi)分泌紊亂性疾病，主要表現(xiàn)為高雄激素血癥、稀發(fā)或無排卵、卵巢多囊樣改變、胰島素抵抗等，育齡女性中其發(fā)病率為5%～10%[26]。PCOS患者多處于一種氧化應(yīng)激狀態(tài)，氧化劑通過產(chǎn)生過量的活性氧簇（ROS）而對身體造成不同程度的傷害[27]。高雄激素血癥、腹部肥胖、胰島素抵抗可能會導(dǎo)致局部和全身性氧化應(yīng)激的進(jìn)一步發(fā)展。有研究表明PGC-1α增加了抗氧化劑的表達(dá)，如線粒體抗氧化劑peroxiredoxin-3和thioredoxin-2，可迅速降低細(xì)胞內(nèi)ROS水平，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)[28]。此外，關(guān)于山羊顆粒細(xì)胞的研究表明，PGC-1α增強(qiáng)了抗氧化和抗凋亡能力，敲除PGC-1α?xí)p弱抗氧化劑相關(guān)基因（SOD2、GPx和CAT）的表達(dá)，這提示PGC-1α的異常表達(dá)可能改變細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡[29]。Liu等[25]的研究表明PGC-1α表達(dá)上調(diào)可能通過降低p38的激活，減少ROS的合成，從而減輕氧化應(yīng)激作用，減輕肥胖PCOS誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞損傷能力，說明PGC-1α可能是一個潛在的肥胖PCOS的治療靶點。也有研究報道PGC-1α中Gly482Ser多態(tài)性與胰島素抵抗及PCOS有關(guān)[30]。但目前對PGC-1α Gly482Ser多態(tài)性與PCOS發(fā)病的關(guān)系結(jié)論不一。

4.2 PGC-1α與卵巢癌卵巢癌是女性常見的婦科惡性腫瘤之一，其病死率一直高居婦科腫瘤之首。巴一等[31]用腺病毒感染人卵巢上皮癌細(xì)胞株H08910過表達(dá)PGC-1α后，通過流式細(xì)胞儀定量檢測發(fā)現(xiàn)，病毒感染48 h后H08910細(xì)胞凋亡率增加，說明PGC-1α對卵巢癌細(xì)胞H08910具有促進(jìn)凋亡的作用。Zhang等[32]研究表明，與正常卵巢相比，晚期上皮性卵巢腫瘤中的PGC-1α表達(dá)水平顯著降低，推測PGC-1α低表達(dá)可抑制PPAR-γ相關(guān)的凋亡通路，從而間接地促進(jìn)了卵巢腫瘤的發(fā)展。在卵巢癌中，由于細(xì)胞周期蛋白E1的影響多胺代謝增加，通過對PGC-1α沉默的卵巢癌細(xì)胞侵襲實驗表明，PGC-1α可影響卵巢癌中多胺的合成，抑制卵巢癌細(xì)胞生長[33]。這表明若能充分利用PCG-1α的生物學(xué)作用，將有可能為上皮性卵巢癌精準(zhǔn)靶向治療帶來希望。

綜上所述，PGC-1α在調(diào)節(jié)卵巢功能中發(fā)揮重要的作用。PGC-1α可以通過調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞增殖與凋亡影響卵泡的發(fā)育與閉鎖；通過調(diào)控下游轉(zhuǎn)錄因子和氧化應(yīng)激等過程參與卵巢激素合成與分泌。PGC-1α可以引起相關(guān)的氧化應(yīng)激和凋亡異常與PCOS、卵巢癌等疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。但目前對于PGC-1α在卵巢中的認(rèn)識還有所欠缺，隨著生殖醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，需要更多學(xué)者對PGC-1α在調(diào)控卵巢功能方面進(jìn)行更加深入的研究，為卵巢相關(guān)疾病的精準(zhǔn)靶向治療提供理論依據(jù)，帶來新的契機(jī)。