Inonotus hispidus 对多囊卵巢综合征（PCOS）的改善作用及其机制：通过调节肠道微生物群-卵巢代谢轴及抑制铁死亡（ferroptosis）实现

《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：Ameliorative effects and mechanisms of Inonotus hispidus on PCOS via regulation of gut microbiota-ovarian metabolism axis and ferroptosis inhibition

　　

赵静静|胡迪|鲍海英|王冲|王清春

农业部与农村事务部可食用真菌资源与利用重点实验室（北方），吉林农业大学，中国吉林省长春市南关区新城街2888号，邮编130118

摘要

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种常见的内分泌代谢紊乱疾病，目前的治疗选择有限。本研究探讨了Inonotus hispidus的水提取物（WE）在丙酸睾酮诱导的大鼠模型中对PCOS的改善作用及其潜在机制。研究结果表明，WE显著减少了异常的体重增加，恢复了紊乱的发情周期，并改善了PCOS大鼠的卵巢囊性变性和间质纤维化以及肝脂肪变性。同时，WE降低了血清中的雌二醇、睾酮和黄体生成素水平以及LH/FSH比率，并使与氨基酸代谢相关的酶活性恢复正常。代谢组学分析显示，WE逆转了卵巢的代谢失调，丰富了氨基酸和胆汁酸代谢等通路。16S rRNA测序显示，WE改善了肠道微生物群的失衡，恢复了α/β多样性，并调整了Firmicutes/Bacteroidetes的比例。Western blot分析证实，WE通过下调ACSL4、HIF-1α和TFRC的表达来抑制卵巢细胞的铁死亡（ferroptosis），同时上调GPX4的表达，并使与氨基酸代谢相关的蛋白质表达恢复正常。本研究表明，WE通过抑制铁死亡、调节卵巢氨基酸/胆汁酸代谢以及重塑肠道微生物群来改善大鼠的卵巢功能，从而对PCOS具有治疗效果。这项研究为Inonotus hispidus的临床前研究和未来临床应用提供了理论基础。

引言

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种常见的内分泌和代谢疾病，影响着全球近15%的育龄女性[1]。其特征是一系列生殖异常，如高雄激素血症、慢性无排卵和多囊卵巢形态[2]。排卵功能障碍是PCOS患者不孕的主要原因，这直接或间接受到高雄激素血症、胰岛素抵抗（IR）以及卵巢内某些因素的影响[3]。研究发现，高雄激素血症会导致PCOS患者的代谢紊乱、卵泡发育异常和排卵功能障碍[4]。PCOS及其相关不孕的发病率在中国和全球范围内持续上升，使其成为重要的公共卫生问题[5]。现有的治疗方法仍然不足，因此迫切需要开发更有效和更安全的药物来管理PCOS[6]。

PCOS的发病机制涉及内分泌功能障碍、代谢紊乱、慢性炎症、肠道微生物群失调和氧化应激之间的复杂相互作用，形成了长期持续的恶性循环[6]。代谢和激素失调之间的相互作用与PCOS的发病和进展密切相关。已有研究表明，氨基酸代谢紊乱与多种疾病的发病机制密切相关，包括卵巢功能障碍。在卵巢功能障碍的情况下，甲硫氨酸水平显著升高，并与黄体生成素、总睾酮和抗苗勒氏管激素等内分泌标志物呈正相关[7]。这表明异常的氨基酸代谢可能是卵巢功能障碍风险因素的机制之一[8]。

研究发现，肠道微生物群与多囊卵巢综合征的发病和进展有关。肠道微生物群的失调会导致激素失调[8][9]。最近的一篇综述更新了PCOS的代谢和微生物机制，强调了肠道微生物群-代谢组轴在其发病机制中的关键作用[9]。2016年和2017年发表的两项研究发现，肠道微生物群的变化最初与啮齿动物模型和女性试验中的多囊卵巢综合征有关[10][11]。研究发现，PCOS患者的肠道微生物群表现出显著的失衡，其特征是α多样性降低、促炎性Bacteroides的数量增加以及Prevotellaceae的数量减少[12]。铁死亡表现为铁积累、脂质过氧化和氧化还原稳态的破坏。在多囊卵巢综合征的情况下，代谢和激素异常可能使颗粒细胞容易发生铁死亡[13]。研究发现，通过调节铁调节的凋亡相关蛋白，可以改善激素平衡，减少炎症和氧化应激，从而作为PCOS的治疗方法[14]。现有研究证实，肠道微生物群的失衡、代谢异常和铁死亡都促进了PCOS的发病和进展，这三个因素可以相互影响，形成一个病理性的恶性循环[15]。然而，它们在PCOS中的确切相互作用机制尚不清楚[16]。

Inonotus hispidus（Bull.: Fr.）P. Karst.是一种药用蘑菇，在中国的古代本草书籍中有所记载，如《神农本草经和《本草纲目》[15]。《神农本草经中记载Inonotus hispidus可用于治疗因阴阳失调和寒热不平衡导致的女性不孕。在我们之前的研究中，我们的团队已经证明Inonotus hispidus的提取物可以调节激素水平，并有效缓解大鼠的乳腺增生[16]。我们还发现，这些提取物可以通过抑制子宫平滑肌痉挛和降低前列腺素E2水平来缓解大鼠的原发性痛经[17]。鉴于PCOS是女性不孕的主要因素之一，我们在初步实验中使用了丙酸睾酮建立了PCOS模型。基于我们之前的非靶向血清代谢组学研究结果，我们确认WE通过调节精氨酸-脯氨酸代谢途径来改善PCOS[18]。为了进一步系统地阐明WE对PCOS的治疗机制，本研究采用了非靶向卵巢代谢组学和16S rRNA基因测序，分别分析了WE对PCOS模型大鼠卵巢局部代谢重塑和肠道微生物群稳态的调节作用。总体而言，本研究旨在阐明WE改善PCOS的多维协同机制，为临床前机制研究和后续临床探索提供理论支持。

章节片段

材料与试剂

Inonotus hispidus（Bull.: Fr.）P. Karst.的成熟子实体由中国山东省的Xiajin Sanghuang Biotechnology Co., Ltd.提供。通过分析内部转录间隔区（ITS）rDNA序列（ITS序列见补充材料S1），从形态学和分子学上确认了这些标本为I. hispidus。这些标本保存在吉林农业大学真菌标本馆（HMJAU）中（标本编号：No. 58767）。

I. hispidus对PCOS大鼠体重和发情周期的影响

WE对PCOS大鼠不规则体重和发情周期紊乱的有益效果得到了明确证明。在实验过程中，所有实验组的体重均呈时间依赖性增加，各组之间的初始体重没有显著差异（图1A-B）。干预后，PCOS模型组的最终体重明显高于对照组

讨论

PCOS是育龄女性中常见的内分泌和代谢疾病。它常伴有胰岛素抵抗（IR）和肥胖，并增加了长期并发症（如糖尿病、高血压和子宫内膜癌）的风险[20]。代谢失调和肠道微生物群失衡是PCOS发病和进展的两个核心病理驱动因素[21]。作为PCOS的主要靶器官，具有高代谢活性的卵巢容易受到代谢

结论

Inonotus hispidus的水提取物通过多靶点协同作用显著改善了丙酸睾酮诱导的PCOS大鼠的核心病理表型和内分泌紊乱，包括重塑肠道微生物群稳态、调节卵巢氨基酸和胆汁酸代谢以及抑制卵巢细胞的铁死亡。

CRediT作者贡献声明

鲍海英：监督、方法学、资金获取、概念构思。王冲：监督、方法学、研究。王清春：监督、方法学。赵静静：写作——审稿与编辑、写作——初稿、软件使用、方法学、数据管理。胡迪：监督、软件使用、方法学、研究。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（编号：32070021）和

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。