2015年，屠呦呦团队因从中药中分离出青蒿素并将其应用于疟疾治疗，摘取了诺贝尔生理学或医学奖。2021年，世界卫生组织宣布中国通过消除疟疾认证，中国成为世卫组织西太平洋区域三十多年来第一个获得无疟疾认证的国家。被誉为“中国神草”的青蒿素，每年都在挽救全球无数疟疾患者。转眼三年之后，复旦大学团队在Science杂志发论文，揭示了青蒿素在治疗多囊卵巢综合征方面的潜力。2024年6月13日，复旦大学基础医学院团队联合复旦大学附属中山医院团队，合作在《科学》（Science）杂志上在线发表了关于青蒿素研究的最新成果——《青蒿素类衍生物可通过增强LONP1-CYP11A1互作治疗多囊卵巢综合征》（Artemisinins ameliorate polycystic ovarian syndrome by mediating LONP1-CYP11A1 interaction），研究团队发现青蒿素类衍生物能够显著改善多囊卵巢综合征的疾病表型。
多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是最常见的生殖内分泌紊乱疾病之一，也是育龄期女性不孕的罪魁祸首，全球发病率约为10%-13%。根据2003年鹿特丹发布的诊断标准，满足以下三种特征的其中两项，即可确诊为PCOS：一是不排卵或偶发性排卵，即无月经或月经周期紊乱；二是高雄激素血症或高雄激素的临床表现；三是卵巢呈现多囊样改变。其中雄激素升高是最典型的症状之一，也是导致患者卵泡发育受损、排卵异常的直接诱因，降低PCOS患者的雄激素水平是目前治疗PCOS的主要方式。此外，PCOS患者往往伴有肥胖、胰岛素抵抗及糖尿病代谢异常，随着疾病的发展，还会引起心脑血管疾病、生殖系统肿瘤以及精神性障碍等疾病，对女性生殖生育和生命健康带来了严重威胁。然而，学界尚未理清PCOS发病诱导机制，临床上只能对症下药，多使用联合口服避孕药以降低高雄激素血症，但并不能改善不孕症以及多囊卵巢的形态。总而言之，治疗效果并不理想。青蒿素是来源于黄花蒿的倍半萜内酯化合物，由于其疗效稳定且副作用小，临床上一直将其作为一线抗疟疾药物使用。疟疾是一种经按蚊叮咬而感染疟原虫所引起的虫媒传染病，而PCOS是诱因机制尚不明确的生殖内分泌紊乱疾病，乍一看，疟疾和PCOS两者是八竿子打不着的关系，研究人员是如何发挥奇思妙想，将青蒿素与PCOS联系在一起的呢？“这主要得益于站在巨人的肩膀上。”该项研究的第一作者复旦大学基础医学院副教授刘洋告诉《返朴》。大概从2016年开始萌生了启动这项研究的想法，彼时他正在复旦大学读博后，挂靠在复旦大学附属妇产科医院，研究脂肪细胞的发育及代谢调控相关方向。在个人研究领域与临床常见女性生殖疾病之间找到结合点进而解决临床问题，是刘洋的初心所在。刘洋的博士生导师——汤其群教授，一直深耕于脂肪细胞的研究。学界将脂肪组织分为三种类型，白色脂肪负责储存能量，棕色和米色脂肪可以将营养物质代谢产生的能量转化成热能，用于维持体温。人体内经典的棕色脂肪只出现在婴幼儿时期，而米色脂肪主要分布于成年人体内，棕色脂肪的激活和白色脂肪的米色化，可以促进机体能量消耗，一直被视为抵抗肥胖的有效策略。由此，如何激活白色脂肪的米色化进而改善代谢，成为领域内的前沿问题。2015年，屠呦呦教授获得诺贝尔生理学或医学奖，青蒿素一时间成为学界研究的香饽饽。2016年，汤其群教授团队在Cell Research发表论文，通过系统筛选了促进白色脂肪米色化的小分子化合物，发现青蒿素类衍生物——青蒿素甲醚（ATM）能够促进白色脂肪米色化，同时增强棕色脂肪的功能，对肥胖诱导的代谢综合征发挥了很好的预防和治疗作用。同年，PNAS期刊上发表了棕色脂肪移植能够治疗多囊卵巢综合征的重要工作，发现通过在PCOS模型大鼠体内移植外源性棕色脂肪组织（BAT）之后，内源性BAT被显著激活，胰岛素抵抗明显改善，规律性排卵恢复，受孕率提高。需要补充说明的是，此前已有研究表明PCOS患者体内棕色脂肪功能异常，进而出现胰岛素抵抗等代谢紊乱症状。换句话说，棕色脂肪组织对PCOS治疗举足轻重。这两篇文章给研究团队指引了一个方向，青蒿素是否能够影响PCOS的发生发展呢？青蒿素类衍生物抑制PCOS发生的分子机制丨图源：论文
为了研究青蒿素对PCOS是否有治疗作用，研究团队采用了外源雄激素——脱氢表雄酮（DHEA）构建了PCOS样小鼠及大鼠模型，同时团队也采用了胰岛素和人绒毛膜促性腺激素hCG构建了另一种PCOS样大鼠模型，并使用青蒿素类衍生物蒿甲醚（ATM）处理上述模型。实验结果让研究团队非常兴奋，无论是腹腔注射还是口服，ATM都能够显著抑制血清雄激素水平，改善PCOS样动物模型的发情周期，降低卵巢中囊状卵泡的数量，并且能够提高PCOS样大鼠的生育能力。那么，蒿甲醚是通过何种机制降低雄激素水平的呢？团队带着这些问题进一步研究。下丘脑-垂体-卵巢轴在类固醇激素生成中发挥着重要的神经内分泌作用，卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）是控制类固醇激素合成的上游激素。以此为切入点，研究团队探究了ATM是否直接参与控制雄激素合成的上游激素。然而在PCOS样模型中，无论是腹腔给药还是口服给药，ATM对FSH和LH均无影响，这表明ATM不是通过改变促性腺激素的生成进而调控雄激素。团队进一步假设ATM可能直接通过靶向卵巢来调节睾酮水平。为了验证这一想法，研究团队测定了卵巢卵泡膜间质细胞上清液中的类固醇激素。实验表明，青蒿素类衍生物抑制了卵巢卵泡膜间质细胞的类固醇生成过程和随后的雄激素合成。为了进一步探究青蒿素衍生物诱导雄激素合成减少的细胞途径，团队对ATM处理前后分离得到的卵泡膜间质细胞进行了基于质谱的相对定量蛋白质组学分析，发现CYP11A1是ATM诱导下调最显著的蛋白。CYP11A1能够催化胆固醇转化为孕烯醇酮，是雄性激素合成的限速酶。为了验证蛋白质组学数据，研究团队检测了小鼠和大鼠卵泡膜间质细胞中类固醇激素合成酶的表达，结果发现青蒿素类衍生物能够剂量依赖性地下调CYP11A1蛋白。而在CYP11A1缺失的细胞中，青蒿素类衍生物无法进一步抑制雄激素合成，表明其通过下调CYP11A1蛋白进而抑制雄激素合成。青蒿素衍生物对CYP11A1的调控机制又是如何呢？研究团队使用了免疫共沉淀结合质谱技术（IP-MS）鉴定了ATM处理下CYP11A1的相互作用蛋白，基于IP-MS数据发现了青蒿素类衍生物能够促进LONP1与CYP11A1蛋白相互作用。LONP1是AAA+的线粒体蛋白酶，通过利用ATP水解来降解错误折叠或氧化的蛋白质，在线粒体中蛋白质质量控制中至关重要。研究团队发现LONP1能够响应青蒿素类衍生物进而降解CYP11A1，从而抑制卵巢雄激素的合成。在啮齿类动物上的实验揭示了青蒿素衍生物具有治疗PCOS症状的功效，随后研究团队招募了19名PCOS患者，开展临床研究。参与受试的患者口服双氢青蒿素（40mg,每日3次）持续治疗12周。实验前，所有患者在均有高雄激素血症、月经稀发或闭经、多囊卵巢表现。实验后，所有参与者均未观察到任何副作用。双氢青蒿素治疗显著降低了PCOS患者的血清睾酮水平。抗苗勒氏管激素（anti-Müllerianhormone，AMH）主要由卵巢中窦前卵泡和小窦卵泡的颗粒细胞产生，PCOS患者AMH通常较高，而双氢青蒿素处理显著降低了血清AMH。此外，12名PCOS患者在治疗后恢复了规律的月经周期。总之，双氢青蒿素有效地改善了高雄激素血症，改善了多囊卵巢形态，并有助于PCOS患者月经的正常化。Science同期发表了瑞典卡罗林斯卡学院Elisabet Stener-Victorin教授题为“Remedy hope for polycystic ovary syndrome”的专评，认为该研究为PCOS治疗提供了新的希望。“虽然使用外源雄激素造模是业内惯用的操作办法，但这些模型都不能完全复制女性PCOS的复杂情况。本研究使用了围青春期DHEA模型，可以使PCOS样小鼠表现出血清睾酮水平升高，发情周期不规律和多囊卵巢形态。然而，该模型也表现出包括高泌乳素血症在内的其他内分泌疾病，因此它不能完全反映女性PCOS的特征。”尽管团队顶刊上岸，刘洋心中对研究的局限仍然“耿耿于怀”，发展更好地反映人体PCOS发病的动物模型也是领域内亟待解决的问题。“团队目前正在进一步优化双氢青蒿素的使用剂量和用药时间，后续计划开展更大规模的临床研究。”刘洋表示，“在改善PCOS女性临床症状的基础上，团队未来也将进一步关注PCOS患者的生育能力，以期为育龄期女性解决生育难题提供解决办法。”[1] https://www.eurekalert.org/news-releases/1047601
[2] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk5382
[3] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq0328
