多囊卵巢综合征(PCOS)是一种复杂、多因性的内分泌紊乱和代谢性疾病。PCOS患者具有排卵功能障碍、高雄激素血症或高雄激素表现、多囊卵巢形态等特点，主要临床症状为超重或肥胖，其中50%～70%的PCOS患者合并胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症。目前，蛋白质组学研究被越来越多地应用于PCOS的诊断和治疗。笔者拟就目前PCOS蛋白质组学研究的常用技术进行概括，从发病机制、诊断标志物及远期并发症的3个方面对PCOS蛋白质组学的研究现状进行总结，并对PCOS的研究前景进行展望。
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多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome, PCOS)是一种复杂、多因性的内分泌紊乱和代谢性疾病，育龄妇女罹患PCOS发生率为5%～10%[1]。PCOS的发病机制较为复杂，迄今仍未完全阐明。PCOS患者有排卵功能障碍、高雄激素血症或高雄激素表现、多囊卵巢形态等特点，主要临床症状为超重或肥胖，其中50%～70%的PCOS患者合并胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症。DeUgarte等[2]研究结果显示，一些妇女即使出现明显的腹型肥胖和胰岛素抵抗症状，也不会发展为PCOS，而一些PCOS患者的体质量指数及胰岛素灵敏度却完全处于正常范围。该病不仅可影响患者生育功能，还可能存在远期并发症发生风险，如糖尿病、心血管疾病、子宫内膜增生、子宫内膜癌等。PCOS目前尚无统一的诊断标准，而不同诊断标准间各有差异，且均存在一定缺陷，如在评估高雄激素表现方面可存在一定主观性[3]。《2013年内分泌学会临床指南》推荐对PCOS使用"鹿特丹诊断标准"进行诊断，同时该指南也对青春期和围绝经期妇女的诊断标准进行详细阐述[4]。既往研究多着眼于PCOS的易感基因，认为该病的发病原因可能与胰岛素抵抗、脂肪代谢、细胞凋亡、炎症及免疫反应相关，但尚无研究发现与PCOS致病直接相关的基因。进一步开展对PCOS发病机制的研究可为PCOS的早期诊断及远期并发症防治提供理论依据。随着人类基因组学的发展，生命科学研究已有相当大的进步，但对结构相对稳定基因的研究，已不能够较好地解释疾病病因的多样性。蛋白质作为基因功能的体现者已越来越受到关注[5]。蛋白组学这一概念于1994年由澳大利亚学者Wilkins和Williams在"第一届意大利锡耶纳蛋白质会议"上提出[6]，也标志着生命科学研究进入后基因组时代。通过分析细胞内蛋白质组动态变化及其活动规律，探索蛋白质功能机制及相互作用，可加深对疾病本质的认识，为疾病诊疗等研究提供新的技术手段和诊断辅助方法。近年来，蛋白质组学研究被越来越多地应用于PCOS。笔者拟就目前PCOS蛋白质组学的研究现状综述如下。
基于凝胶的分离技术双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, 2-DE)是较传统的蛋白质分离技术，是唯一一种可在1块胶条上同时分离解析5 000种以上蛋白组分的方法[7]。虽然该方法存在缺陷，如对于低丰度、疏水性、过酸、相对分子量过大或者过小的蛋白质均难以检测，不能全自动处理，耗时较长及不能进行高通量分析等[8]，但是，该方法也具有结果直观、实验成本较低的优势。因此，2-DE在蛋白质组学中的地位尚难以取代，且在各种蛋白质的研究中仍被认为是非常有用的蛋白质分离技术[9,10,11]。差异凝胶电泳(difference gel electrophoresis，DIGE)相对2-DE较为简单，且其灵敏度及效率均较2-DE高[12]。目前，基于非凝胶的蛋白质分离技术正迅速发展，该类技术可无需进行2-DE，甚至无需进行酶解。多维液相色谱(multidimensional liquid chromatography, MDLC)系非凝胶的蛋白质分离技术之一，可极大简化蛋白质质谱鉴定的前期工作，在蛋白质组学领域有替代传统蛋白质分离核心技术的趋势[12]。
常用的蛋白质鉴定技术为质谱分析(mass spectrometry，MS)，结合实验目的和实验方法，MS所需的蛋白量为50～5 000 ng。基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser-desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF-MS)也用于蛋白质鉴定，该方法具有灵敏度高、分析时间短、鉴定速度快的优点，仅需几分钟即可完成鉴定。同MALDI-TOF-MS相比，电喷雾电离串联质谱(electrospray ionization mass spectrometry，ESI-MS/MS)鉴定蛋白质准确度较高，但灵敏度稍低，且由于该方法系统复杂、操作要求较高，因此只适用于MALDI-TOF-MS无法鉴定的复杂样品，而不适用于常规和高通量蛋白质分析。
数据资料收集后，数据的筛选、标准化处理及背景校正等步骤均可能对结果产生深远影响。定性和定量数据的自动分析在生物信息学中日益重要[13]。大量原始数据的分析需要不同生物信息技术的联合使用。无论是2-DE分析，还是MS，其巨大的数据量在生物学上是史无前例的，生物信息学的参与显得愈发重要。网络信息海量且信息质量良莠不齐为生物学研究造成障碍，而由日内瓦大学建立的EXPASY服务器可提供拥有目前世界上种类最多的蛋白质组数据库SwissProt，该数据库由瑞士生物信息研究所和欧洲生物信息研究所共同维护，侧重于蛋白序列、结构及2-DE电泳数据的分析，整合了很多蛋白质数据资源和分析工具，且由于实验生物学家参与了该数据库的构建，使数据注释质量高、冗余少。
与传统的蛋白组学技术不同，表面增强激光解析离子化-飞行时间-质谱(surface-enhanced laser desorption ionization time-of-flight mass，SELDI-TOF-MS)把色层分析技术的芯片和质谱集于一身，将传统基质改为以色谱原理设计的蛋白质芯片，增强了分离能力。通过生物学或化学原理，芯片表面可利用亲和力来捕获蛋白质，获知所需蛋白质的分子量、等电点。蛋白质芯片技术也是一种蛋白质鉴定方法，与MS联用，可使结果显示更直接，并极大提高自动化程度与分析检测的灵敏度[14]。SELDI-TOF-MS可进行高通量分析，具有灵敏度高、重复性好的优势，通过少量样品即可检测出低丰度、小分子量的蛋白质，也可同时快速发现多个生物学标志物，克服了2-DE和MALDI-TOF-MS的缺点，较为适用于临床[15]。SELDI-TOF-MS的技术局限性在于芯片制备困难，成本高，只结合已知蛋白质，且无法识别已知蛋白质的多种异构体，难以保持芯片上所有蛋白质的活性、构象及准确反映不同状态下蛋白质量的变化。
目前PCOS蛋白质组学研究样本种类较多，包括血清/血浆、卵泡液、卵巢组织、脂肪组织、颗粒细胞、淋巴细胞。已有多名学者在PCOS蛋白质组学研究中应用双向凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis，2D-PAGE)技术[13,15,16,17]和二维差异凝胶电泳(two dimension difference gel electrophoresis，2D-DIGE)技术[18,19,20,21,22,23]，国内也有研究采用SELDI-TOF-MS筛选出血清蛋白质指纹图谱[21,24]，上述研究旨在明确PCOS发病机制、寻找诊断标志物及预防远期并发症。
Ma等[15]采用2DE和MS技术分析3例正常妇女和PCOS患者卵巢组织蛋白的表达，被鉴定出的72种差异蛋白中，69种蛋白涉及人体生理活动和细胞代谢，其中PCOS患者有54种蛋白表达上调，正常患者有15种蛋白表达上调。Kim等[16]进行的免疫组织化学分析进一步发现热休克蛋白(heat shock protein, HSP) 27在正常妇女卵母细胞中呈高表达，在PCOS患者中呈低表达。该研究结果首次体现PCOS患者卵巢调控的复杂性，推测HSP27可能与卵母细胞的发育与凋亡有关，但HSP27下调的影响机制目前尚未明确。Liu等[22]研究结果显示HSP27的下调促进了小鼠卵母细胞成熟，同时通过诱导胱天蛋白酶8介导通路的激活以加速早期细胞凋亡，HSP27的下调也可能导致卵泡发育异常。Insenser等[23]对血浆蛋白质组学的研究结果显示与12例无高雄激素血症的妇女相比，12例PCOS患者的血浆结合珠蛋白亚型、α2-巨球蛋白、转铁蛋白和游离κ轻链等急性时相反应蛋白的表达具有显著差异。这些蛋白除可作为炎症标志物在铁代谢方面发挥重要作用，还可进一步表明铁代谢和低度慢性炎症可能参与PCOS的发病机制。Corton等[18]对大网膜脂肪组织蛋白组学差异的研究结果显示，PCOS患者中谷胱甘肽S-转移酶M3表达上调、膜联蛋白V过度表达，而白蛋白、磷酸丙糖异构酶、过氧化物酶2亚型A、β-肌动蛋白、脂肪细胞质膜相关蛋白和前脱脂蛋白A1呈低表达。上述蛋白表达的改变提示PCOS发病机制可能涉及脂肪细胞分化、糖代谢和氧化应激过程。近年也有学者对PCOS蛋白质组学研究成果进行综述，结果显示，共统计148个生物学标志物中，卵巢组织中的生物学标志物为70个，大网膜组织中为8个，血清中53个，T淋巴细胞中为11个，卵泡液中为6个，其数据库分析结果显示PCOS发病机制可能涉及纤维蛋白合成、血栓形成、抗氧化通路及免疫系统[24]。
为寻找PCOS的潜在诊断标志物，Choi等[13]对11例PCOS患者和14例正常妇女的颗粒细胞进行蛋白质组学研究，结果显示载脂蛋白(apolipoprotein，Apo)A-Ⅰ表达显著下调，而下调的ApoA-Ⅰ降低颗粒细胞株中类固醇合成酶的表达水平，ApoA -Ⅰ可成为PCOS患者卵巢颗粒细胞的生物学标志物，下调的ApoA-Ⅰ可能与PCOS患者激素紊乱有关。秦芬等[25]研究结果显示PCOS患者中ApoA-I、HSP70的差异表达可能使之成为诊断标志物。国内也有研究结果显示，PCOS患者血清中与脂代谢相关的ApoA-Ⅰ下调、结合珠蛋白上调，推测ApoA-I和结合珠蛋白可能系PCOS患者存在脂代谢异常的分子标志物[26]。Matharoo-Ball等[27]研究结果显示PCOS患者血清可能存在补体C4α3c，C4γ，结合珠蛋白α和β链等潜在生物学标志物。Zhao等[21]和Atiomo等[24]采用SELDI-TOF-MS技术，运用弱阳离子交换表面(weak cation exchange，WCX)2蛋白质芯片检测31例PCOS患者和30例正常妇女的血清蛋白质谱，利用Biomarker Wizard分析软件及生物信息学的支持向量机(support vectormachines，SVM)，建立1个由4种蛋白质组成的蛋白质指纹图谱模型，可对PCOS进行较好的诊断预测，对这4种蛋白质尤其是m/z为6 628的蛋白质进行研究，有助于推动PCOS病因学进展及诊断标志物的发现。已有研究结果显示，PCOS患者和正常妇女卵泡液中有32个差异蛋白，其中20个差异蛋白被鉴定与细胞代谢有关，经Westernblot分析后证实PCOS患者的卵泡液α1-抗胰蛋白酶、ApoA-Ⅰ和转铁蛋白表达上调[17]。此外，半定量逆转录聚合酶链反应分析表明颗粒细胞丝氨酸棕榈酰转移酶2的mRNA、丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶和DNA损伤调控自噬调节蛋白2水平显著下降，这些已鉴定出的基因可作为候选生物学标志物以辅助PCOS的诊断和治疗。
PCOS患者存在罹患远期并发症的风险。有研究纳入8篇关于2型糖尿病蛋白质组学的文献(研究样本涉及血清、唾液、尸体的胰岛细胞)和PCOS蛋白质组数据库中的相同蛋白，发现上述二者与健康对照组相比，共有8种相同的差异蛋白，包括丙酮酸激酶M1/M2、ApoA-Ⅰ、白蛋白、过氧氧化还原酶2、膜联蛋白A2、α-1-B-糖蛋白、脂筏标记蛋白flotillin-1和结合珠蛋白。这些生物学标志物有助于提高对PCOS和2型糖尿病之间联系的理解，并可能有助于识别PCOS妇女罹患2型糖尿病的潜在风险[28]。Galazis等[29]研究结果显示在PCOS和卵巢癌患者中，有6种生物学标志物过度表达，分别为钙网蛋白、纤维蛋白原、超氧化物歧化酶、波形蛋白、苹果酸脱氢酶和核纤层蛋白B2，但其具体作用机制尚有待进一步研究。近年，从PCOS和子宫内膜癌患者蛋白质组学的研究数据中发现了9种生物学标志物呈低表达或者过度表达，分别为转凝蛋白、丙酮酸激酶M1/M2、巨噬细胞加帽蛋白、谷胱甘肽S-转移酶P、亮氨酸氨肽酶、肽基脯氨酰顺反异构酶、亲环素A、补体成分4a和锰超氧化物歧化酶。如果上述PCOS生物学标志物被进一步证实，将有利于建立筛查和预防该病患者罹患子宫内膜癌的模型[30]。
目前，PCOS无论是发病机制，还是诊断标准均尚未明确。蛋白质组学在PCOS研究中的应用正处于快速发展阶段，不仅涉及疾病的病理生理，还可能有助于对PCOS患者雄激素过多在分子发病机制及代谢影响的认识。未来对心血管疾病、子宫内膜癌等远期并发症蛋白质组学的研究，将进一步有助于上述PCOS远期并发症的防治。组织及细胞蛋白质组学研究更可能涉及疾病发病机制，但由于组织样本在提取过程中常采用有创伤性技术，往往难以获得，致使样本量偏小，故该研究尚存在设计缺陷。而血液标本富含蛋白质，可反映人的整体蛋白水平，且采集简单、易于检测，在研究中被频繁使用，故可成为疾病相关诊断标志物的最佳研究对象[31]。PCOS蛋白质组学研究较有发展前景，但大多相关研究都是小样本量研究，故其研究结果仍需大样本量研究进一步证实。
