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目的:多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是导致育龄女性不孕的主要原因,其病因复杂,目前认为与遗传、环境、神经内分泌等因素有关,发病机制尚不明确。患者的临床表现具有异质性,包括月经异常,不孕症,多毛、痤疮等高雄激素相关表现,肥胖和代谢异常等。PCOS是代谢综合征、心血管疾病、II型糖尿病和子宫内膜癌的风险因素,严重影响女性的生殖功能和身心健康。本病目前缺乏特异性的诊断方法和治疗靶点,拉曼光谱技术在肿瘤等疾病研究中被广泛报道,具有检测快速、灵敏、低成本的特点,本研究对PCOS患者的卵泡液和血浆样本分别进行拉曼光谱检测分析,结合机器学习模型探究其应用价值。PCOS患者卵泡发育不良的分子机制尚不明确,卵巢颗粒细胞对卵泡生长发育十分重要,卵泡液中含有多种成分并能够反映卵泡微环境的变化。本研究对PCOS患者和卵巢功能正常女性的卵泡液开展定量蛋白质组学研究,鉴定到了多种差异表达蛋白,通过构建动物模型和开展体外实验,对CXCL12在PCOS卵泡液和颗粒细胞中的表达及调控作用进行探究,为疾病治疗奠定工作基础。研究方法:1、分别对50例PCOS患者和50例卵巢功能正常女性的血浆及卵泡液样本进行拉曼光谱检测,对获取的指纹光谱数据进行分析,应用机器学习方法建立模型并对模型预测进行评估。2、分别收集来自超重或肥胖的PCOS患者、体重正常的PCOS患者和卵巢功能正常女性的卵泡液样本,开展定量蛋白质组学研究,对鉴定到的蛋白质进行生物信息学分析,应用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测差异蛋白的表达水平,对PCOS患者的临床资料进行比较,进一步探究肥胖对疾病的影响。3、应用脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)皮下注射法构建PCOS动物模型,探究差异蛋白CXCL12的调控作用。应用HE染色法观察不同药物处理组中大鼠的卵巢组织形态,阴道涂片法监测动情周期,利用免疫组化、实时定量PCR、Western blot和ELISA等方法检测CXCL12和CXCR7在大鼠卵巢及颗粒细胞中的表达,检测不同药物处理后大鼠颗粒细胞中BAX、Bcl-2和PCNA表达水平。对KGN细胞进行不同剂量和不同时间的雄激素处理,通过Western blot、RT-PCR、CCK-8等方法探究对CXCR7的调控作用和对颗粒细胞功能的影响。结果:1、对获取的拉曼指纹光谱数据进行分析,发现卵泡液样本在非PCOS和PCOS组具有较明显的聚集现象,而血浆样本的分类效果不明显。基于检测数据应用不同的机器学习算法构建模型,卵泡液样本应用Stacking算法的性能优于单一模型,敏感度、特异度和准确率均高于80%。2、应用定量蛋白质组学方法对三组卵泡液样本进行检测和分析,鉴定到了多种差异表达的蛋白质,生物信息学分析结果提示这些蛋白涉及炎症、免疫和代谢等生物学过程,并能够被肥胖加重。ELISA检测结果提示PCOS患者的卵泡液中FETUB和C5表达水平高于对照组,APOA2在超重或肥胖患者的卵泡液中表达水平升高,而CXCL12在PCOS患者的卵泡液中表达水平低于对照组。对PCOS患者的临床资料进行分析,发现肥胖与多种激素和代谢指标改变相关。3、研究结果提示DHEA处理组大鼠卵巢内多个卵泡呈囊性扩张状,颗粒细胞层变薄,黄体数目减少,大鼠动情周期呈不规律,大鼠血清CXCL12水平降低,卵巢组织中CXCR7表达水平降低,CXCL12和CXCR7在卵巢颗粒细胞中表达低于对照组。DHEA+CXCL12处理组大鼠的卵巢组织形态和动情周期均有部分恢复,颗粒细胞中CXCR7表达水平增加、BAX表达水平降低、Bcl-2和PCNA表达水平升高。随着DHEA的处理浓度增加或作用时间延长,颗粒细胞中CXCR7的表达水平降低,细胞增殖功能降低。结论:1、应用拉曼光谱检测结合机器学习算法分析,卵泡液对区分PCOS和非PCOS数据具有敏感度、特异度及准确率较高的特点。2、在PCOS患者的卵泡液中鉴定到了多种差异表达的蛋白质,提示疾病卵泡微环境改变可能与炎症、免疫和代谢等生物学途径相关,肥胖能够加重这些改变。3、补充CXCL12能够改善高雄激素对颗粒细胞功能的影响,改善PCOS大鼠的卵巢组织形态和功能,有望作为PCOS的治疗靶点。