《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：Circadian Rhythm Disruption Induces PCOS-like Phenotypes by Interfering with Ovarian Steroid Hormone Synthesis Pathways
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慢性應激導致的小鼠生殖系統功能障礙及其分子機制。該研究建立三種慢性應激模型，發現晝夜節律紊亂（CR）最顯著激活HPA軸，降低LH、孕酮、雌二醇，升高睪酮，卵巢轉錄組分析顯示538個差異基因，包括雌激素合成關鍵基因（Star、Cyp19a1等）下調，LHR補償性上調。功能富集分析揭示激素合成、cAMP信號通路及代謝通路異常。該模型成功模擬環境應激對生殖系統的損害，為多囊卵巢綜合征（PCOS）治療提供新靶點。
馮成宇|郭麗英|高欣|紀霞|劉穎|劉繼偉|劉樹軍|劉陽|馬麗冰|何小穎
內蒙古科技大學生命科學技術學院，包頭014010，中國
摘要
壓力因素是導致生殖功能障礙的關鍵因素。本研究探討了實驗性誘導的慢性壓力是否會導致不孕，并闡明了其對女性生殖內分泌系統的破壞機制。在ICR雌性小鼠中建立了三種慢性壓力模型：慢性束縛壓力（CRS）、晝夜節律紊亂（CR）和慢性不可預測的輕微壓力（CUMS）。系統評估顯示，CR模型最顯著地激活了下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸，表現為皮質酮和腎上腺素水平的升高。
宏觀和微觀水平的定量分析表明，CR處理顯著降低了體重、卵巢和子宮的系數，增加了閉鎖卵泡的數量，擾亂了發情周期，并減少了每胎產仔數。激素檢測顯示黃體生成素（LH）、孕酮、雌二醇和褪黑激素的水平下降，而睪酮水平升高。這種變化模式與多囊卵巢綜合征（PCOS）的內分泌特征非常相似。
進一步的卵巢轉錄組分析鑒定出538個差異表達基因。關鍵的雌激素合成基因（Star、Cyp19a1、Cyp17a1、3β-Hsd、17β-Hsd）和限速酶顯著下調。值得注意的是，黃體生成素受體（Lhr）的表達出現了補償性上調，表明對受損的類固醇生成存在反饋反應。功能富集分析突出了類固醇激素合成、cAMP信號傳導和代謝途徑的顯著變化。
我們的研究結果表明，晝夜節律紊亂主要通過下調雌激素合成途徑中的關鍵基因來損害生殖功能。這項工作證實了人工壓力可以誘導出類似PCOS的表型，并揭示了新的機制見解，從而確定了與壓力相關的PCOS的潛在治療靶點。
引言
不孕是一個全球性的健康問題，影響著大約1.86億人，其中8%-12%的夫婦面臨生育挑戰。流行病學研究顯示，不同地區的差異顯著，特別是在撒哈拉以南非洲等發展中國家，患病率可高達30%。在病因方面，女性因素占20%-35%，男性因素占20%-30%，綜合因素占25%-40%，原因不明的不孕占10%-20%[1]，[2]，[3]。
越來越多的證據表明環境壓力對生殖健康有負面影響。慢性壓力會激活下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸，觸發促腎上腺皮質激素釋放激素（CRH）和糖皮質激素的持續釋放，這會抑制下丘腦促性腺激素釋放激素（GnRH）的脈沖釋放，并降低垂體對GnRH的敏感性[4]，[5]。最近的研究進一步表明，糖皮質激素會干擾黃體生成素（LH）和卵泡刺激素（FSH）的分泌，損害卵泡發育、類固醇生成和排卵。外源性糖皮質激素已被證明可以誘導卵母細胞線粒體功能障礙、顆粒細胞凋亡，并降低胚胎的發育潛力[6]，[7]。此外，皮質酮還會調節免疫和代謝過程，對卵泡微環境和子宮內膜的接受性產生不利影響[8]，[9]。慢性壓力嚴重損害了下丘腦-垂體-性腺（HPG）軸。GnRH脈沖釋放減少和垂體反應減弱導致促性腺激素分泌受到抑制，從而影響配子生成和性激素合成[10]，[11]，[12]。環境污染物，如重金屬和內分泌干擾化學物質，通過誘導氧化應激和破壞類固醇生成酶活性來加劇生殖功能障礙[13]，[14]，[15]。值得注意的是，最近的研究表明，HPA軸的激活可能會增強對環境污染物的敏感性，形成一個正反饋循環，從而加劇卵巢損傷[16]，[17]，[18]，[19]，[20]，[21]。
在分子水平上，氧化應激是連接環境壓力和晝夜節律紊亂的核心途徑。慢性壓力會增加活性氧（ROS）的產生，同時耗盡抗氧化防御機制[22]，[23]。晝夜節律的紊亂會損害褪黑激素介導的抗氧化保護，導致ROS進一步積累。通過NF-κB信號通路介導的壓力誘導的炎癥會升高促炎細胞因子（如TNF-α和IL-6），從而損害子宮內膜的接受性[24]，[25]。
褪黑激素是晝夜節律和抗氧化防御的關鍵調節因子，具有保護作用。臨床研究表明，褪黑激素補充可以改善體外受精（IVF）過程中卵母細胞的成熟和受精率，尤其是在氧化應激較高的PCOS患者中[26]，[27]。此外，核心時鐘基因（如Clock、Bmal1）的紊亂已被直接與動物模型中的不孕聯系起來，強調了晝夜節律調節在生殖中的關鍵作用[28]。
盡管環境壓力與女性不孕的關系日益密切，但其確切的分子機制和有效的干預策略仍不完全清楚。本研究旨在確定特定的實驗程序是否會在ICR雌性小鼠中引起急性或慢性壓力，從而導致不孕，并建立一個從宏觀到微觀的定量框架來評估由此產生的內分泌紊亂。我們進一步試圖闡明該模型中生殖內分泌干擾的分子機制。
部分摘錄
動物與處理
ICR雌性小鼠從SPF（北京）生物技術有限公司購買，并飼養在內蒙古科技大學生命科學技術學院的特定無病原體（SPF）設施中。飼養環境保持在標準條件下：溫度20-25°C，相對濕度50%-60%，12小時光照/12小時黑暗周期，每小時10-15次空氣交換，以及充足的通風。
所有動物實驗均按照相關標準進行
在環境壓力下建立生殖系統損傷的動物模型
鑒于生殖系統維持遺傳物質穩定性的特殊屏障，為了有效且準確地建立用于后續實驗的生殖系統損傷動物模型，本研究選擇了三種建模方法（圖1A）。
討論
慢性環境壓力是破壞生殖內分泌穩態的關鍵因素[34]。本研究建立了一個慢性晝夜節律紊亂模型，有效模擬了環境壓力對ICR小鼠生殖系統的負面影響。該模型的特征是HPA軸的激活、HPG軸的抑制以及伴隨的卵巢形態和功能異常[35]，[36]。模型小鼠表現出包括體重下降在內的全面表型
倫理聲明
所有動物實驗均獲得了北京華福康生物科技有限公司機構動物護理和使用委員會的批準（批準編號SCKK (Jing) 2024-0003），并遵循美國國立衛生研究院關于實驗室動物護理和使用的指南進行。我們盡一切努力減少動物的痛苦。
作者貢獻聲明
馮成宇：撰寫——原始草稿、驗證、方法學、研究、數據管理。郭麗英：驗證、研究、正式分析、數據管理。高欣：可視化、驗證、研究、正式分析。紀霞：可視化、驗證、監督、研究。李冰：可視化、驗證、方法學、概念化。何小穎：可視化、監督、資源獲取、資金籌集。劉穎：可視化、監督、方法學，
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作
致謝
本研究得到了中國國家自然科學基金（編號31960267、82460544、32560788）、內蒙古自治區高等學校青年科技人才計劃（NJYT24052）、內蒙古自然科學基金（2023MS03040、2024LHMS03012、2022MS03017、2025LHMS08051）、2025年內蒙古生命健康與生物信息學重點實驗室項目（2025KYPT0135）以及內蒙古基礎研究基金的支持
