多囊卵巢综合征无排卵的胰岛素信号和雄激素合成的新遗传风险和代谢特征

促排卵是多囊卵巢综合征(PCOS)不孕症的一线治疗方案。卵巢对促排卵治疗的排卵应答差被认为与胰岛素抵抗和高雄激素血症相关。在一个包含1000名PCOS不孕妇女(PCOSAct)的前瞻性队列中,我们开展了一项全外显子联合靶向单核苷酸多态性(SNP)测序以及代谢组学研究。在全基因组水平找出与无排卵显著相关的常见变异和罕见突变,并通过机器学习算法构建排卵预测模型。研究发现,ZNF438基因中标记为rs2994652(p=2.47×10^(-8))的常见变异和REC114基因中的一个罕见功能突变(rs182542888,p=5.79×10^(-6))与促排卵治疗失败显著相关。携带rs2994652 A等位基因和REC114 p.Val101Leu(rs182542888)的PCOS不孕妇女进行促排卵治疗的总排卵率更低(分别为比值比(OR)=1.96,95%置信区间(CI)[1.55~2.49];OR=11.52,95%CI[3.08~43.05]),出现排卵的间隔时间更长(平均56.7天vs.49.0天,p<0.001;78.1天vs.68.6天,p=0.014)。对于rs2994652突变者,L-苯丙氨酸水平升高并与胰岛素抵抗稳态模型(HOMA-IR)指数(r=0.22,p=0.05)和空腹血糖(r=0.33,p=0.003)呈正相关;对于rs182542888突变者,花生四烯酸代谢产物水平下降并与升高的抗苗勒管激素(r=-0.51,p=0.01)和总睾酮(r=-0.71,p=0.02)呈负相关。整合基因变异位点、代谢产物及临床特征的联合预测模型可提高对排卵的预测能力[曲线下面积(AUC)=76.7%]。ZNF438基因的一个常见变异和REC114基因的一个罕见功能突变,以及与二者相关的苯丙氨酸和花生四烯酸代谢物改变,与PCOS女性不孕症的促排卵治疗失败相关。