多囊卵巢综合征（PCOS）是一种最常见的妇科内分泌疾病之一。在临床上以雄激素过高的临床或生化表现、持续无排卵、卵巢多囊样改变为特征，常伴有胰岛素抵抗（IR）和肥胖。IR是PCOS的病理生理基础。肠道菌群的失调可以引起IR，推测PCOS与肠道菌群密切相关。小檗碱早期主要应用于抗肠道感染，后发现其具有良好的降糖、降脂、改善胰岛素抵抗的作用。研究认为小檗碱可以通过改善肠道菌群以治疗IR等代谢异常性疾病，同时有研究发现小檗碱可用来治疗PCOS，所以推测小檗碱通过干预PCOS患者的肠道菌群改善胰岛素抵抗而起到治疗作用。笔者就PCOS与肠道菌群的关系和小檗碱的干预作用综述如下。

1 PCOS与IR的关系 1.1 PCOS和IR

PCOS在临床上以雄激素过高的临床或生化表现、持续无排卵、卵巢多变改变为特征，常伴有IR和肥胖。IR是指当机体内生理水平的胰岛素促进器官组织和细胞吸收利用葡萄糖的效能下降的代谢状态。为维持相对正常的血糖水平，机体代偿性地增加胰岛素的分泌，形成高胰岛素血症。1980年Burghen等对PCOS患者进行口服葡萄糖耐量试验后发现血胰岛素水平、睾酮水平均高于对照组，首次提出IR参与PCOS的发病过程^[1]。越来越多的证据证明IR是PCOS发病的病理生理基础。

1.2 IR对PCOS的影响

胰岛素增高或IR可以影响下丘脑-垂体-卵巢轴，增加雄激素的水平，并影响卵子的质量，引起排卵障碍，导致PCOS。

1.2.1 IR对垂体的影响

胰岛素及胰岛素样因子（IGF）与垂体中相应受体结合，直接增加垂体黄体生成素（LH）的释放，扰乱黄体生成素/促卵泡生成素（FSH）的比值。IR引起的高雄激素在颗粒细胞转化为雌二醇（E₂）增多，循环中E₂水平升高，又使垂体对GnRH的敏感性增高，进一步促进LH的分泌。

1.2.2 IR对卵巢的影响^[2-4]

卵巢的各种细胞成分均存在胰岛素受体，胰岛素本身、IGFs、性激素和其他因子共同参与卵巢胰岛素受体表达的调节。高胰岛素作用于卵巢上的胰岛素和IGF受体，使细胞色素P450 17α酶活性异常，直接或间接促进卵泡膜细胞合成分泌雄激素增加；胰岛素可提高卵巢对促性腺激素的敏感性：1）增加卵泡膜细胞的LH受体mRNA表达，加强LH刺激，合成雄激素。2）能增加窦前卵泡对FSH的敏感性，导致卵泡募集过多，而卵泡膜细胞合成过多的雄激素，并将其转化为雌激素，雌激素使垂体FSH的分泌因负反馈调节下降，最终使大量卵泡不能成熟。3）胰岛素同时加强颗粒细胞对LH的反应性，放大LH的作用，在已经升高的LH水平下，这种作用导致类LH峰，从而卵泡内颗粒细胞增殖停止，卵泡生长即发生停滞和无排卵。

1.2.3 IR对内膜的影响^[5-6]

研究发现IR可降低子宫内膜增生晚期葡萄糖运载体GLUT4和蛋白，从而使子宫内膜细胞葡萄糖的供应不足，导致子宫内膜的发育障碍。

IR同时可抑制肝脏合成和分泌性激素结合球蛋白（SHBG），增加血中有生物活性的游离雄激素水平。此外，高胰岛素使肾上腺对促肾上腺皮质激素的敏感性增加，导致肾上腺产生过量的脱氢表雄酮及硫酸脱氢表雄酮，源自肾上腺的雄激素增加^[7]。高雄激素血症进一步加剧IR，引起恶性循环。

故IR可增加雄激素和LH的释放，引起排卵障碍和子宫内膜发育障碍，导致PCOS的发生。而IR与肠道菌群的失调又密切相关。

2 IR与肠道菌群的关系

越来越多的动物与人体实验证明，IR与肠道菌群密切相关。肠道菌群可以通过影响胰岛素或释放炎症因子，从而引起胰岛素抵抗。

2.1 肠道菌群的概述

肠道菌群是存在于人类肠道中的微生物，大约有10¹³~10¹⁴个细菌，其数目是人体细胞总数的10倍左右。其菌株的种类大约有500~1 000种之多^[8]。肠道微生物基因数量是人体基因数量的150倍^[9]。肠道细菌主要有厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门这4种，其中厚壁菌门和拟杆菌门大约占80%~90%^[10]。人体肠道菌群主要通过母亲的产道、母乳喂养等方式获得^[11]。影响肠道菌群结构的因素主要有分娩方式、婴儿喂养方式、接受医疗的情况和早产^[12]。肠道菌群影响人体的物质代谢、免疫调节、炎症反应、肠道功能等，是后天获得并影响人体自身平衡的重要“器官”^[13]。

2.2 肠道菌群对IR的影响

肠道菌群可以通过影响胰岛素及脂多糖（LPS）与其受体CD14形成的复合物LPS-CD14引起IR^[14]。也有研究表明肠道菌群释放的一些炎症因子可以减弱胰岛素信号的转导，从而引起IR^[15-16]。

2.2.1 促进能量的吸收

Turnbaugh等通过分析饮食相同的瘦型小鼠和肥胖型小鼠肠道菌群发现，肥胖型小鼠比瘦型小鼠的厚壁菌门丰度高，拟杆菌门丰度低，肠道菌群能更好的摄取能量。而野生无菌型小鼠接受肥胖型小鼠肠道菌群移植后，其能量摄取增加，机体出现肥胖症状^[17]。Cani等^[18]研究发现肠道菌群可通过将不能被胃肠道吸收的物质转化为可吸收的物质来增加宿主的能量摄入。短链脂肪酸（SCFA）是由肠道菌群酵解饮食中碳水化合物所产生可刺激回肠和结肠PYY和5-羟色胺的释放，而PYY能抑制胃肠排空、胰腺分泌，减缓肠道蠕动，促进肠道能量的吸收^[19-20]。这些研究说明肠道菌群可能通过影响人体能量代谢，使机体摄入过多的能量，引起肥胖及IR。

2.2.2 促进脂肪的储存

肠道菌群通过激活碳水化合物反应元件结合蛋白和胆固醇调节元件结合蛋白-1，进一步激活脂肪合成相关酶乙酰COA羧化酶和脂肪酸合成酶的活性，促进肝脏和脂肪组织三酰甘油的储存^[21]。Backhed等指出肠道菌群可抑制肠上皮细胞产生的禁食诱导脂肪细胞因子（Fiaf），而Fiaf的减少使脂蛋白酯酶的活性增强，进而促使三酰甘油在脂肪组织中的积聚^[22]。肠道菌群还可以降低肝脏和肌肉的AMP活化蛋白激酶（AMPK）的活性，抑制脂肪酸的氧化作用，从而降低脂肪酸的氧化和增加脂肪组织合成^[21]。肠道菌群可通过促进三酰甘油的合成、抑制脂肪酸的氧化影响人体能量平衡，从而导致IR。

2.2.3 代谢性内毒素血症

脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分。LPS与其受体CD14形成复合物并被免疫细胞表面的Toll样受体4（TLR4）识别，引起炎症反应和IR^[23]。Cani等研究发现高脂饮食诱导的肥胖小鼠体内血清LPS是瘦型小鼠的2~3倍。其LPS水平较引起感染性休克的LPS水平低10~50倍，故称之为代谢性内毒素血症（metabolic endotoxemia）。持续皮下注射LPS4周后，正常饮食喂养的小鼠表现空腹血糖升高、肥胖、肝脏脂肪变性、脂肪组织巨噬细胞浸润、肝脏胰岛素抵抗及高胰岛素血症。而CD14敲除的小鼠给予高脂饮食喂养及LPS持续皮下注射后均未出现上述改变。各种研究表明，肠道菌群能破坏肠黏膜屏障，使LPS入血。LPS通过血中的LBP结合运输，与免疫细胞表面的CD14结合，并被Toll样受体4识别，作用于脂肪细胞和巨噬细胞，产生多种炎症因子发生炎症反应^[24-26]。这些炎症因子如：肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）等的释放，可以诱导胰岛素受体底物1（IRS-1）的丝氨酸磷酸化，IRS-1的丝氨酸磷酸化干扰正常酪氨酸的磷酸化，减弱了胰岛素信号的转导，从而造成IRS-1对胰岛素的敏感性下降，引起IR^[15-16]。

2.2.4 肠道菌群的结构变化

Cani PD等对高脂饮食诱导的小鼠使用益生元后，其体内内毒素水平及肥胖、糖尿病等代谢失常的症状得到改善，Cani PD认为是益生元增加了肠道内的双歧杆菌，使得胰高血糖素样肽2（GLP-2）的分泌增加，而GLP-2通过增加紧密连接蛋白1、闭合蛋白等的表达，使得肠黏膜屏障增强，肠道通透性下降，进入体内的LPS减少，炎性反应降低^{[24, 27]}。Urías-Silvas等发现通过添加益生元增加双歧杆菌的含量，促进了结肠L细胞对胰高血糖素样肽1（GLP-1）的分泌。GLP-1可以促进胰岛素的分泌，并降低胰高血糖素的分泌，从而改善IR等糖代谢异常^[28]。赵立平等在临床研究中发现阴沟肠杆菌是内毒素的条件致病菌，经干预治疗将该菌数量降低后患者的体质量下降，高血糖、高血压、高血脂等代谢异常症状也得到改善^[29]。

2.2.5 内源性大麻素系统

内源性大麻素系统（ECS）由大麻素受体CB1和CB2以及内源性大麻素物质共同构成。内源性大麻素系统可以调节下丘脑的食欲中枢，在食物的摄取，和糖类、脂肪的代谢中起着重要的作用。肠道细菌能够调控大鼠体内的CB1、内源性大麻素来调节内源性大麻素系统。另外内源性大麻素系统也可以通过作用于紧密连接蛋白增强肠道黏膜的通透性使LPS入血，引起相应的炎症反应和IR^[30-31]。

肠道菌群通过促进宿主的脂肪、能量的吸收、代谢性内毒素血症、内源性大麻素系统及肠道菌群结构的改变来引起IR。

3 PCOS和肠道菌群

IR是引起PCOS的病理生理基础，而肠道菌群的失调又可引起IR。Yanjie Guo等^[32]发现来曲唑诱导的PCOS大鼠模型的肠道菌群中，乳酸菌、瘤胃球菌属和梭状芽胞杆菌的比例降低，而普氏菌属的比例增高。正常粪便移植和乳杆菌移植的微生物干预可降低PCOS大鼠的雄激素水平，增加血清雌激素的水平，改善大鼠的卵巢形态和发情周期。同时大鼠肠道菌群恢复正常的结构，乳酸菌和梭状芽胞杆菌比例增加，普氏菌属的比例降低。Amanda Prince等^[33]通过建立恒河猴PCOS模型，发现睾酮对PCOS模型肠道菌群的影响微乎其微，而高脂饮食对PCOS模型肠道菌群的改变非常显著，推测PCOS菌群的改变是由高脂饮食引起的。有研究发现，PCOS的发病机制可能与肠道菌群的失调有关。综上，PCOS病理生理与IR及肠道菌群密切相关。

4 肠道菌群失调与小檗碱治疗

小檗碱又称黄连素，是从毛茛科黄连属植物黄连的根状茎中提取的主要有效成分。小檗碱作为抗菌药已应用多年，临床上长期用于解热、解毒、抗肠道细菌感染。现代药理研究发现它还有降血糖、调血脂等作用，被广泛应用糖尿病、高脂血症等疾病的治疗中。然而小檗碱口服生物利用度差，血药浓度低^[34]。Zhang X等^[35]认为小檗碱通过改善肠道菌群以治疗肥胖、胰岛素抵抗等代谢异常，因而认为小檗碱作用机制之一是通过调节肠道菌群发挥作用的。

4.1 小檗碱对肠道菌群的影响 4.1.1 减少降解多糖菌属的丰度

小檗碱明显减少肥胖大鼠肠道菌群厚壁菌门和拟杆菌门占菌落总数的比例，抑制了膳食中多糖的降解，降低潜在卡路里摄入，而且激活Faif及在内脏脂肪组织中的线粒体能量代谢的相关表达，降低小鼠体质量和内脏脂肪含量, 降低血糖和血脂水平^[36]。许健慧^[37]研究发现小檗碱能使球形梭菌和柔嫩梭菌亚群中产丁酸盐细菌属的丰度减少，抑制多糖的降解。

4.1.2 增加产生SCFA的菌属丰度

小檗碱能使高脂小鼠模型肠道菌群中生产短链脂肪酸（SCFA）的细菌（Blautia和Allobaculum）丰度选择性增加，改善大鼠的肥胖和IR状况，提高肠道内SCFA水平，有助于减轻系统性炎症。康超颖等^[38]在体外实验中发现，小檗碱可以显著富集正常饮食大鼠肠道菌群中的短链脂肪酸产生菌。

4.1.3 降低代谢性内毒素血症

戎鑫仁等^[39]发现高糖高脂膳食喂养的大鼠肠道内双歧杆菌的数量降低，而大肠杆菌的数量升高。用盐酸小檗碱干预12周后，大鼠双歧杆菌的数量显著增高，大肠杆菌的数量显著降低，同时大鼠的体质量、血糖、LPS、HOMA-IR均显著降低。双歧杆菌可改善肠黏膜膜的屏障功能，而大肠杆菌可产生多种有害的代谢产物。肠道菌群失调可使肠道的通透性发生改变，肠道内细菌及其组分或代谢产物中的LPS入血量增加，形成“代谢性内毒素血症”，使机体呈现出慢性低度炎症状态，引起IR^[40]。小檗碱可以通过改善肠道菌群结构，抑制多糖的降解、增加短链脂肪酸、降低代谢性内毒素血症从而改善IR。

5 小檗碱对PCOS的影响

IR是PCOS的重要病理生理基础。张爱萍^[41]研究表明小檗碱能改善PCOS患者整体胰岛素抵抗水平，降低PCOS患者体重指数，腰臀比、胰岛素抵抗指数、低密度脂蛋白、胆固醇、甘油三酯等。小檗碱还对子宫内膜具有胰岛素增敏作用。李慕白等^[42]发现，小檗碱可以使子宫内膜组织中的InR、GlUT4蛋白表达显著增加, 从分子水平改善胰岛素信号通路的表达，调节子宫内膜的增殖、分化和蜕膜化，改善PCOS患者子宫内膜IR。另外, 小檗碱具有部分激素水平调节的作用，可降低PCOS伴胰岛素抵抗患者其血清硫酸脱氢表雄酮、雄激素、促黄体生成素水平，提高排卵率^[43]。而吴效科等发现黄连素联合来曲唑治疗PCOS患者，受孕率和排卵率也均高于单独用药者^[44]。在动物实验中，小檗碱作用于小鼠IR的卵巢，葡萄糖摄取量明显下降，改善了卵巢糖代谢的异常，使胰岛素信号分子AKT-2、GSK 3β、ERKmRNA表达明显逆转，抑制了CYP17、MCM-2mRNA的表达，并且显著降低雄激素水平^[45]。

综上小檗碱可能通过调节PCOS患者的肠道菌群改善IR，从而治疗PCOS。

6 总结和展望

PCOS的病理生理基础是IR，IR通过增加雄激素和LH的释放，引起排卵障碍和肥胖，导致PCOS的发生；IR与肠道菌群密切相关，肠道菌群能通过促进能量吸收、脂肪储存、产生代谢性内毒素血症等引起IR；PCOS的发病机制与肠道菌群密切相关。

肠道菌群作为后天获得并自身平衡的有着重要影响的“器官”，其与疾病的联系是矛盾而复杂的，需要标准化的研究设计、样本准备和实验分析。无菌动物模型绕过了传统动物模型和人类多因素干扰的缺点成为研究肠道菌群和疾病联系的新的研究手段。但PCOS患者的肠道菌群结构特点仍是一个未知领域。治疗PCOS非短期用药，中药黄连味苦，患者口服长期用药的依从性较差，而传统中药保留灌肠与肠道菌群改变密切相关，那么可否采用中药保留灌肠的治疗方式？在治疗过程中单独使用小檗碱，与单独使用传统西药克罗米芬、来曲唑等的效果比较如何？小檗碱作为黄连的有效成分能影响肠道菌群改善IR，进而治疗PCOS，那么其他清热燥湿的中药是否有相似的作用?这些都有待于我们进一步的研究和发现。