韓樂，馬瑞紅，趙志梅，夏天

胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是指各種原因使胰島素促進葡萄糖攝取和利用的效率下降，機體代償性地分泌過多胰島素產(chǎn)生高胰島素血癥，以維持血糖的穩(wěn)定[1]。IR 是代謝綜合征的主要病理生理機制和中心環(huán)節(jié)，也是誘發(fā)心血管疾病、血脂代謝異常、代償性高胰島素血癥和2 型糖尿病等遠期并發(fā)癥的高危因素，并且在妊娠狀態(tài)下，蛋白質和皮下脂肪合成明顯增加，許多生理性變化表現(xiàn)為特殊的IR，導致代謝紊亂加重。IR 對女性生殖功能也會產(chǎn)生重要影響。IR 患者體內過多的胰島素刺激卵母細胞，使卵母細胞質量受損，影響子宮內膜的糖代謝，使子宮內膜容受性下降，導致不良妊娠結局。綜述IR 對女性生殖功能的影響，并探討其引起生殖功能障礙的可能機制，以期為生殖功能障礙女性的診療提供新的方向。

1 IR 與卵母細胞

1.1 IR通過影響線粒體功能影響卵母細胞質量 卵母細胞的內在質量是決定女性生育能力的關鍵因素。然而，目前IR 影響卵母細胞質量的精確分子機制仍不明確。有研究發(fā)現(xiàn)IR 可通過刺激線粒體功能影響卵母細胞質量[2]。線粒體是卵母細胞質中的主要能量產(chǎn)生物，是活性氧（reactive oxygen species，ROS）的主要產(chǎn)生器，也是第一個氧化應激影響的細胞器，與卵母細胞的質量密切相關[3]。胰島素會刺激線粒體功能，是線粒體氧化磷酸化的主要調節(jié)因子[4]，并且IR 會增加ROS 的形成并損害線粒體功能[5]。動物實驗發(fā)現(xiàn)IR 導致第二次減數(shù)分裂中期（MⅡ期）卵母細胞中ROS 增加，谷胱甘肽（glutathione，GSH）降低，卵母細胞中氧化與抗氧化的失衡促進了氧化應激的發(fā)生，氧化應激誘導小鼠MⅡ期卵母細胞中線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）拷貝數(shù)的減少，卵母細胞質量下降。氧化應激和線粒體功能受損導致紡錘體形成和染色體分離的缺陷，并降低卵母細胞的發(fā)育潛力[6]。

1.2 線粒體損傷加重IR線粒體損傷產(chǎn)生大量ROS，ROS 誘導的氧化應激激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB），促進腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的轉錄，TNF-α 可通過激活磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/Akt/mTOR）通路來損害胰島素信號傳導。此外，氧化應激產(chǎn)生的炎癥因子如TNF-α、白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-6 在胰腺β 細胞功能障礙中起關鍵作用，進一步加重IR[7]。IR、線粒體損傷及炎癥之間形成惡性循環(huán)，卵母細胞質量進一步下降。有研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB 是評估多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）患者低度慢性炎癥較敏感的指標，且Pearson 相關性分析結果表明，血清NF-κB 水平與PCOS 不孕癥患者的卵子成熟率、受精率、臨床妊娠率和胚胎種植率均相關（r 分別為0.315、0.301、0.352 和0.413，P＜0.05）。由此認為，慢性炎癥反應不僅影響卵子成熟率，也對子宮內膜容受性造成了一定影響[8]。

西格列汀是一種二肽基肽酶4 抑制劑，可增強腸促胰島素的作用，腸促胰島素是降低血糖、調節(jié)胰島素分泌和調節(jié)脂肪酸代謝所必需的。Daneshjou等[9]研究表明，PCOS 患者用西格列汀治療后，正常MⅡ期卵母細胞和一級胚胎的數(shù)量顯著增加，未成熟卵母細胞的數(shù)量顯著減少，其機制可能是西格列汀使炎癥因子的表達恢復正常并減輕氧化應激反應，從而提高卵母細胞的質量。

1.3 IR影響卵母細胞的能量代謝 IR 還會影響卵巢顆粒細胞中葡萄糖轉運蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）的表達，GLUT4 表達的減少阻礙了葡萄糖的攝取和利用，卵巢顆粒細胞供應不足，從而對卵母細胞的質量產(chǎn)生負面影響[10]。此外，IR 可以刺激卵巢分泌過多的雄激素，過多的雄激素抑制乙醛酸酶Ⅰ的活性，導致糖基化終產(chǎn)物的沉積，糖基化終產(chǎn)物具有細胞毒性，它們在卵巢中的積累會導致氧化應激和卵巢組織結構的畸變，從而使卵母細胞受損，導致其功能改變[11-12]。

2 IR 與子宮內膜容受性

IR 除了影響卵母細胞質量，還會通過多種途徑影響子宮內膜容受性，如能量代謝、AMP 活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）、胰島素激活的胰島素受體（insulin receptor，IRS）/PI3K/Akt通路以及慢性炎癥，進而影響女性生殖功能。

2.1 IR通過能量代謝影響子宮內膜容受性 子宮內膜容受性是指子宮內膜上皮經(jīng)歷一系列功能和形態(tài)變化以允許胚胎植入的能力。胚胎植入是一個能量密集型的過程，所以能量的供應對子宮內膜容受性至關重要。IR、高血糖和糖生成減少導致能量供應不足，這在著床期負面影響子宮內膜功能，阻礙胚胎著床[13]。其可能機制為：①在子宮內膜增生的晚期，IR 可能導致GLUT4 和其他葡萄糖轉運蛋白的水平降低，從而導致子宮內膜細胞葡萄糖供應不足，從而引起子宮內膜發(fā)育障礙。②IR 引起的雄激素過多也可以通過干擾葡萄糖的代謝來抑制子宮內膜細胞的生長和活性，從而抑制蛻膜的分化[14]。

2.2 IR通過AMPK 途徑影響子宮內膜容受性 AMPK是一種重要的能量敏感分子，隨著細胞能量需求的增加，其會被磷酸化激活以調節(jié)多種細胞中的葡萄糖代謝[15]。研究表明，IR 會使子宮內膜處于能量供應不足、能量需求增加的狀態(tài)，這使AMPK 得以激活，進而調節(jié)細胞中的葡萄糖代謝[13]。有動物實驗發(fā)現(xiàn)，1 型糖尿病小鼠子宮內膜中AMPK 的異常激活增加糖原分解，擾亂子宮內膜葡萄糖穩(wěn)態(tài)，從而影響胚胎著床過程，最終導致胚胎著床失??；用胰島素抑制子宮內膜AMPK 活性后，改善了1 型糖尿病小鼠子宮內膜葡萄糖穩(wěn)態(tài)，恢復部分小鼠的胚胎著床，而二甲雙胍聯(lián)合胰島素治療雖然可以改善妊娠小鼠的血糖，但不能改善子宮內膜由AMPK 調節(jié)的葡萄糖穩(wěn)態(tài)失衡，也不能改善胚胎著床的損傷，這可能與二甲雙胍對AMPK 的激活有關[15]。然而，另有研究發(fā)現(xiàn)，AMPK 可能不參與2 型糖尿病期間子宮內膜葡萄糖代謝的調節(jié)：用二甲雙胍改善了懷孕小鼠的血糖濃度，也異常激活了AMPK，但并沒有改善子宮內膜的葡萄糖代謝，對胚胎植入也沒有產(chǎn)生影響[13]。這表明AMPK 在子宮內膜中的作用可能是組織特異性的，有待進一步研究。

2.3 IR通過PI3K/磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）途徑影響子宮內膜容受性 IR 在分子水平上的一個特征是IRS-PI3K-Akt 通路受損[16]。體內高水平胰島素通過PI3K/p-Akt 途徑調節(jié)的細胞凋亡，使胚胎著床部位和子宮內膜的蛻膜標志物牛血清白蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）、雌激素受體和孕激素受體的數(shù)量顯著減少，還會損壞子宮內膜間質細胞，增高線粒體跨膜電位，從而損害早期懷孕小鼠的蛻膜化[17]。脂聯(lián)素（adiponectin，APN）具有抗炎、抗氧化的特性，還可以增加胰島素敏感性和抑制細胞凋亡。APN 可能通過激活AMPK 來激活PI3K/Akt 途徑，同時，其增強了脂肪細胞的胰島素信號轉導，改善了PCOS 患者的IR 和早期胚胎發(fā)育，抑制了滋養(yǎng)細胞的凋亡，從而降低了妊娠早期的胚胎丟失率。有對照模型小鼠實驗研究顯示，PCOS 組磷酸化AMP活化蛋白激酶（p-AMPK）、磷酸化磷脂酰肌醇3 激酶（p-PI3K）和p-Akt 的蛋白表達水平顯著低于對照組（P＜0.001），APN+PCOS 組p-AMPK、p-PI3K、p-Akt的表達水平顯著高于對照組和PCOS 組（P＜0.001），并且APN+PCOS 組的妊娠率高于PCOS 組（66.67%vs.35.29%，P＜0.05），流產(chǎn)率低于PCOS 組（27.5%vs.40.9%，P＜0.05），表明APN 對妊娠早期PCOS 小鼠的保護作用可能部分是由于AMPK、PI3K 和Akt 的磷酸化增強以及AMPK、PI3K 和Akt 的mRNA 表達水平增加[18]。

2.4 IR通過慢性炎癥影響子宮內膜容受性 正常妊娠情況下，子宮在分子層面的炎癥調節(jié)機制為接受半異體胎兒和協(xié)調產(chǎn)婦免疫耐受創(chuàng)造了適當?shù)沫h(huán)境，PCOS 患者子宮中的慢性炎癥狀態(tài)可能導致嚴重的妊娠并發(fā)癥，如流產(chǎn)和胎盤功能不全等[19]。IR 是PCOS 患者高血糖狀態(tài)的一個主要因素，高血糖在PCOS 患者的炎癥過程中發(fā)揮重要作用。葡萄糖是單核循環(huán)細胞的主要氧化還原底物，在氧化還原過程中可以誘導ROS 的形成，導致NF-κB 的激活，這與炎癥因子的表達有關，例如TNF 或IL-6 的表達[20]。慢性炎癥狀態(tài)會誘導環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）表達上調，進而使血管內皮生長因子表達上調，最終影響子宮內膜血管通透性和血管發(fā)生；此外，COX-2 可調節(jié)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3）等基因表達，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡，這可能是慢性炎癥細胞因子導致PCOS 患者子宮內膜容受性下降的因素[8]。

2.5 IR通過其他微小分子影響子宮內膜容受性 子宮內膜容受性的建立和維持還受到多種因素的精細調節(jié)，其中包括微小RNA（microRNA，miRNA）。研究發(fā)現(xiàn)抗炎miR-126-3p 和miR-146a 的基因表達水平與血清TNF-α 和IL-6 濃度呈負相關（P＜0.001）；miR-122 的基因表達水平與血清TNF-α 和IL-6 濃度呈正相關（P＜0.001），并且還觀察到miR-122 與IR 呈正相關（P＜0.000 1），miR-126-3p 和miR-146a 與IR 呈負相關（P＜0.001）[21]。另有研究發(fā)現(xiàn)miR-491-3p 和miR-1910-3p 的表達與子宮內膜容受性有關：二甲雙胍可能通過下調miR-491-3p 和miR-1910-3p 的表達，增加PCOS 婦女子宮內膜容受性重要分子標志物同源盒基因A10（HOXA10）和整合素β3 的表達，從而改善子宮內膜容受性，改善PCOS 不孕患者的妊娠結局[22]。但IR 對miRNA 表達水平影響的確切作用機制尚不明確，有待進一步研究。此外，Li 等[23]認為與建立子宮內膜容受性相關的分子水平異?？赡苤苯佑绊懪咛ブ玻绱萍に厥荏w1（estrogen receptor-1，Esr1）、Esr2 和HOXA10，在小鼠植入胚胎第5 天后，高胰島素血癥小鼠的Esr1、Esr2 和HOXA10 明顯失衡，在小鼠植入胚胎第6 天后這些分子水平顯著降低，推測母體高胰島素血癥可能會改變子宮內膜容受性的建立過程。

3 IR 導致不良妊娠結局

3.1 自然流產(chǎn)有研究顯示IR 是接受輔助生殖治療的PCOS 患者發(fā)生自然流產(chǎn)風險增加的危險因素[24]。一項回顧性研究顯示，患有2 型糖尿病的女性由于妊娠前較高的體質量指數(shù)和妊娠早期的IR 而具有比1 型糖尿病女性更高的自然流產(chǎn)風險（P=0.037）[25]。目前認為IR 導致自然流產(chǎn)的可能因素包括ROS 水平過高、免疫異常和子宮內膜功能受損。①升高的ROS 使毛細血管通透性增加、微血管的血管舒張能力受損和炎癥細胞異常募集，從而抑制血管生成過程，而胎盤血管網(wǎng)的建立和重塑是胎兒生長的關鍵決定因素，胎盤-胎兒的通訊受損，從而導致胎兒丟失[26]。②免疫異常：正常情況下，淋巴細胞亞群的百分比保持動態(tài)平衡，異常的淋巴細胞群通過多重相互作用及多種可能的機制影響免疫激活和胚胎抗原耐受之間的平衡，從而影響妊娠結局[27]。然而IR 和細胞免疫之間的潛在相關機制仍無定論，需要進一步研究。③子宮內膜功能受損：高胰島素血癥和IR 使母體的妊娠生理環(huán)境發(fā)生變化，包括對妊娠和圍生期結局有持久影響的子宮內分泌、代謝和妊娠期蛻膜化、胎盤相關基因的表達的改變，子宮內膜功能受損導致妊娠結局不佳，其原因可能與胎盤線粒體氧化與抗氧化失衡有關[28]。

3.2 妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）妊娠前IR 會增加GDM 的發(fā)生風險，且可能是PCOS 患者發(fā)生GDM 的主要相關因素之一[29]。IR 也是GDM 患者妊娠結局不良的主要原因[30]。一項多中心隨機試驗顯示，在單胎妊娠中，與血糖正常的婦女相比，妊娠前糖耐量受損（impaired glucose tolerance，IGT）婦女患GDM 的風險更高（OR=3.13，95%CI：1.23～7.69），孤立性空腹血糖受損（isolated impaired fasting glucose，i-IFG）婦女在單胎妊娠中也具有較高的GDM 患病風險（OR=3.08，95%CI：1.19～8.01）；在雙胎妊娠中，與i-IFG 或血糖正常的婦女相比，妊娠前IGT 的婦女GDM 的患病風險顯著增加（OR=7.69，95%CI：2.78～20.00）[31]。

3.3 新生兒結局IR 可能有潛在遺傳傾向，胎兒在子宮內暴露于母體高血糖可能會增加后代出現(xiàn)葡萄糖耐受不良、巨大兒、肥胖和高血壓等的風險[32]。一項研究發(fā)現(xiàn)妊娠期母體血糖越高，新生兒臍帶C 肽越高，10～14 歲兒童IR 越嚴重，調整妊娠期母體血糖水平后，臍帶C 肽與兒童期胰島素敏感性呈負相關（β=-0.746，95%CI：-1.188～-0.304，P＜0.001），即臍帶C 肽越高，兒童期的IR 越嚴重[33]。一項隊列研究顯示，28 周時GDM 患者的口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）結果與10～14 歲兒童的OGTT 結果呈正相關（P＜0.000 1），與胰島素敏感性呈負相關（β=-76.3，95%CI：-130.3～-22.4，P=0.006 3）；與非GDM 母親的后代相比，未經(jīng)治療的GDM 母親的后代具有IR 和有限的β 細胞補償，孕婦GDM 的發(fā)生率與兒童IGT的發(fā)生率顯著且獨立相關（P＜0.000 1）[34]。另有研究發(fā)現(xiàn)，與血糖正常（34.7%vs.19.8%，OR=2.13，95%CI：1.19～3.85）和i-IFG（34.7% vs.15.4%，OR=2.94，95%CI：1.33～6.25）的婦女相比，妊娠前IGT 婦女的后代發(fā)生巨大兒的風險更高[31]。

4 結語

IR 患者體內會存在慢性炎癥反應和氧化應激，使卵母細胞中線粒體功能受損，進而使卵母細胞的質量下降，IR 還會通過影響能量代謝、AMPK 途徑、PI3K/p-Akt 途徑、炎癥反應以及其他微小分子等影響子宮內膜容受性，進而導致不孕、自然流產(chǎn)、GDM和巨大兒等多種不良妊娠結局。因此，臨床上應高度重視對IR 的糾正，對于伴有IR 的患者在助孕前應調整其生活方式，糾正代謝相關指標，必要時應用胰島素增敏劑，改善由IR 引起的代謝紊亂及體內慢性炎癥狀態(tài)，以期能夠通過糾正IR 來降低不孕率和改善妊娠結局。然而，由IR 導致生殖功能受損的機制仍需進一步的深入探討，這對研發(fā)新的治療靶點及思路具有重要的意義，同時也需要高質量的隨機對照研究來證實藥物治療IR 是否能夠改善IR 患者的妊娠結局。