不同促性腺激素釋放激素類似物對垂體反應(yīng)性的作用

趙偉娥，梁曉燕

(中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)研究中心，廣州 510655)

不同促性腺激素釋放激素類似物對垂體反應(yīng)性的作用

趙偉娥，梁曉燕*

(中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)研究中心，廣州 510655)

促性腺激素釋放激素類似物分為激動劑與拮抗劑，在輔助生殖治療中，主要用于抑制黃體生成素(LH)峰，預(yù)防卵泡早排，但兩者對垂體反應(yīng)性產(chǎn)生不同的作用。本文旨在討論不同促性腺激素釋放激素類似物對垂體反應(yīng)性的影響，以及垂體外效應(yīng)。

體外受精； 垂體反應(yīng)性； 促性腺激素釋放激素類似物

(JReprodMed2017，26(11)：1067-1070)

對分離出的促性腺激素釋放激素(GnRH)進行的分子結(jié)構(gòu)研究表明：GnRH是由下丘腦分泌的10肽分子，能與垂體促性腺細胞表面的GnRH受體結(jié)合，啟動受體聚化過程以及下游信號通路，進而刺激垂體合成與分泌FSH與LH。生理狀態(tài)下，脈沖分泌的GnRH對自身受體具有自我激發(fā)作用(self-priming effect)。而持續(xù)給予GnRH，可產(chǎn)生脫敏效應(yīng)。

一、GnRH激動劑(GnRH agonist，GnRH-a)

天然的GnRH分子由十個氨基酸組成，分子結(jié)構(gòu)為(焦)古-組-色-絲-酪-甘-亮-精-脯-甘-NH2，其中，N末端結(jié)構(gòu)域[(焦)古-組-色]參與受體結(jié)合，并能激活受體；C末端結(jié)構(gòu)域(精-脯-甘)主要參與受體結(jié)合；第六位上的甘氨酸是肽內(nèi)切酶的作用位點，在血液循環(huán)中，易被酶解，因此GnRH半衰期僅為2～5 min。GnRH-a是在GnRH基礎(chǔ)上，改變1～2個氨基酸結(jié)構(gòu)，主要為第6位與第10位上的甘氨酸。雖然分子結(jié)構(gòu)與天然GnRH相似，但與受體的親和力增加；且在體內(nèi)不易被酶解，穩(wěn)定性增加，半衰期延長。因此，GnRH-a作用后，可引起促性腺細胞產(chǎn)生不應(yīng)狀態(tài)，F(xiàn)SH/LH分泌減少。

GnRH刺激FSH/LH的分泌與合成是通過與垂體促性腺細胞上的對應(yīng)受體結(jié)合發(fā)揮作用。GnRH受體為G蛋白偶聯(lián)受體，具有7次跨膜結(jié)構(gòu)，與Gαq/11亞單位偶聯(lián)。該受體與其他G蛋白偶聯(lián)受體不同的地方是其胞內(nèi)的C端尾部短，僅由幾個氨基酸組成。C端尾部結(jié)構(gòu)在受體內(nèi)化過程中發(fā)揮重要的作用，這也是導(dǎo)致GnRH受體具有與其他G蛋白偶聯(lián)受體不一樣的脫敏機制的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。后者當(dāng)配體與受體結(jié)合后，介導(dǎo)其胞內(nèi)C端尾部結(jié)構(gòu)上絲氨酸與蘇氨酸發(fā)生磷酸化，在β-arrestin介導(dǎo)下，可快速啟動受體內(nèi)吞作用。哺乳動物促性腺激素釋放激素受體(GnRHR)無胞內(nèi)C端尾部結(jié)構(gòu)，不能發(fā)生β-arrestin依賴性的受體內(nèi)化，信號的脫敏與受體后信號因子表達下調(diào)有關(guān)。如在GnRH-a長期刺激作用下，細胞內(nèi)PKC分子表達下調(diào)，Ca2+動用減少。因此，哺乳動物的GnRHR脫敏作用是一種慢速的、非GnRH-a依賴性的內(nèi)化作用[1]。這種慢速的脫敏作用對于維持排卵前LH峰形成具有重要的作用，天然GnRH半衰期不超過5 min，尚不足以誘發(fā)下游分子的脫敏作用。而非哺乳動物的GnRHR為Ⅱ型受體，末端有C-端尾部結(jié)構(gòu)，可發(fā)生快速的受體內(nèi)化作用，LH峰維持時間不超過120 min。當(dāng)GnRH重新恢復(fù)脈沖式分泌后，下游信號的脫敏可迅速恢復(fù)，保證能對下一輪的脈沖刺激產(chǎn)生反應(yīng)。

19世紀(jì)80年代，GnRH-a廣泛應(yīng)用于輔助生殖過程中的促排卵治療，可抑制LH峰而預(yù)防卵泡早排，在使用GnRH-a后，卵泡早排發(fā)生率由20%下降至2%。GnRH-a對垂體功能有短期與長期作用，短期作用表現(xiàn)為與受體結(jié)合后，啟動FSH、LH合成與分泌，這一過程與GnRH相似；長期作用下，可導(dǎo)致受體脫敏，LH水平下降。在卵泡期給予3.75 mg(肌肉注射)的GnRH-a后，LH水平快速升高，在4 h左右達到峰值，隨后LH水平逐漸下降，48 h內(nèi)恢復(fù)至給藥前水平。FSH的反應(yīng)模式與LH相似，在2 h內(nèi)達到峰值，48 h內(nèi)逐漸下降至卵泡期水平[2]。

目前臨床上應(yīng)用的GnRH-a制劑包括長效與短效兩種，均可在卵泡期或黃體期給藥。以下分析不同的藥物劑型與劑量、給藥時間點以及給藥持續(xù)時間是否會影響垂體反應(yīng)性。

研究結(jié)果提示：長效與短效GnRH-a(分別為單次給藥3.75 mg或每天給藥0.1 mg)使用后，達到將調(diào)節(jié)的時間相似，分別為(11.3±1.07)d與(11.3±1.45)d。但停用藥物后，垂體反應(yīng)性恢復(fù)時間存在顯著差別：在短效組，停藥后7 d即可對GnRH-a(100 μg)產(chǎn)生反應(yīng)；而長效組降調(diào)作用可維持長達2個月之久[3]。另外，在短效長方案治療過程中，垂體仍可對GnRH-a產(chǎn)生反應(yīng)，Mohamed 等[4]發(fā)現(xiàn)，垂體達到降調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)后，給予0.05 mg布舍瑞林后1 h，LH水平顯著高于用藥前。

黃體期與卵泡期給藥產(chǎn)生相似的垂體反應(yīng)，LH在48 h內(nèi)達到峰值，2周內(nèi)達到降調(diào)節(jié)，抑制作用一直維持至第8周[5]。但是，目前臨床上偏向于選擇在黃體中期(排卵后7 d)開始使用GnRH-a，因為在這一時期，內(nèi)源性Gn處于最低水平，且這一時期GnRH-a的“一過性升高”(“flare-up”)作用不會引起新一波的卵泡發(fā)育。

降調(diào)節(jié)后LH水平與GnRH-a存在劑量依賴性，劑量越大，LH水平越低。但是，在某些情況下，并不需要垂體完全脫敏，如在IVF中，垂體部分降調(diào)節(jié)即可滿足臨床需要。Yim 等[6]的研究結(jié)果提示：在卵泡期給予3.75 mg或1.87 mg曲普瑞林2～3周后，雖然前者LH水平顯著低于半量組，但Gn用量、獲卵數(shù)、妊娠率、月經(jīng)恢復(fù)時間在兩組間無顯著差異。

促排卵過程中，停用GnRH-a后垂體反應(yīng)性恢復(fù)需要一定時間(長效制劑需達兩月之久)，可能影響黃體功能。因此，黃體支持是必須的。

二、GnRH拮抗劑(GnRH-antagonist，GnRH-ant)

GnRH-ant是從GnRH演變而來，除了修飾第6位與第10位氨基酸外，還改變了第1、2、3、8位上的氨基酸，能與內(nèi)源性的GnRH爭奪受體。與受體結(jié)合后，不產(chǎn)生下游信號傳導(dǎo)通路，為競爭性的抑制劑。需有足夠的GnRH-ant才可阻斷GnRH對垂體促性腺細胞的刺激作用，同樣也避免了GnRH激動劑的激發(fā)效應(yīng)(flare-up)。

GnRH-ant可抑制促排卵過程中LH峰的出現(xiàn)，給藥后，對垂體產(chǎn)生快速抑制作用，6 h(4～24 h)血LH水平下降70%(52%～91%)，血FSH水平下降30%，抑制的強度與持續(xù)時間呈劑量依賴性[7]。在IVF中，目前常用的方案是在促排卵第5～6天開始，每天0.25 mg，直至HCG日，這與其藥代動力學(xué)有關(guān)。思則凱(0.25 mg)的半衰期為20.6 h，1 h血藥濃度達到最大[8]；加尼瑞克(0.25 mg)達到最大血藥濃度的時間為1.1 h，半衰期為16.2 h，因此需每天用藥[9]。既往研究比較了不同拮抗劑劑量的臨床結(jié)局。0.25 mg與0.5 mg比較：在整個卵泡期LH均維持較低水平，兩組均沒有出現(xiàn)內(nèi)源性LH峰；且FSH、LH、E2與孕酮(P)水平在兩組之間無顯著差異。而在0.1 mg組，7個患者中一個出現(xiàn)LH峰[10]。給予0.25 mg組，LH峰的發(fā)生率(>10 U/L)為1.4%，而在0.062 5 mg組與0.125組，LH峰的發(fā)生率為16%與9%。同樣，在0.25 mg組，臨床妊娠率、種植率、持續(xù)妊娠率最高，而早期流產(chǎn)率最低，提示0.25 mg拮抗劑能有效抑制LH峰，并能獲得較好的妊娠結(jié)局。

GnRH-ant用藥后，拮抗劑的阻斷作用可快速被逆轉(zhuǎn)，停用藥物24～72 h后，垂體功能即可恢復(fù)。Felberbaum等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，在單劑量思則凱(3 mg與1 mg)預(yù)防LH峰周期中，使用HCG 3 h前，行GnRH刺激實驗，30 min后測定LH水平，分別為10 U/L與32 U/L，提示在拮抗劑方案，垂體反應(yīng)性仍保留。這意味可以利用外源性的激動劑誘發(fā)內(nèi)源性LH峰，降低OHSS的發(fā)生率。

在連續(xù)應(yīng)用拮抗劑過程中，Gn水平由最初的顯著下降，到后來的逐漸恢復(fù)，稱作“LH逃逸”。LH逃逸現(xiàn)象可能是雌激素水平增加，導(dǎo)致垂體對內(nèi)源性Gn反應(yīng)增強導(dǎo)致。但也存在其他解釋，持續(xù)GnRH可導(dǎo)致垂體脫敏現(xiàn)象。在生理性GnRH脈沖作用下，也能使垂體出現(xiàn)一定程度的不敏感。研究提示，在去除內(nèi)源性GnRH刺激后，如GnRH拮抗劑及抗血清物質(zhì)，垂體對GnRH的敏感性增強。因此，GnRH-ant阻斷其受體后，LH最初下降，但同樣可以阻斷內(nèi)源性GnRH對其受體的脫敏效應(yīng)，從而增加垂體對內(nèi)源性GnRH的敏感性，并產(chǎn)生逃逸[12]。這種逃逸現(xiàn)象與拮抗劑使用劑量有關(guān)，在0.25 mg與0.5 mg組中發(fā)生率最高。

三、GnRH類似物的垂體外效應(yīng)

1981年，在胎盤組織中發(fā)現(xiàn)GnRH受體，這是首次發(fā)現(xiàn)在垂體外存在這一受體。隨后研究發(fā)現(xiàn)，GnRH受體可在多種垂體外組織表達，如卵巢的顆粒細胞、卵巢表面內(nèi)皮細胞、子宮內(nèi)膜以及多種腫瘤細胞。

雖然GnRH在外周循環(huán)中的濃度非常低，似乎不能與外周的受體結(jié)合發(fā)揮作用，但小鼠與人的卵巢與子宮內(nèi)膜本身能合成GnRH及其受體，可通過自分泌/旁分泌作用機制發(fā)揮作用。體內(nèi)外實驗均證實，GnRH-a與GnRH-ant能抑制卵巢性激素合成。在小鼠實驗中[13]，GnRH抑制FSH/LH受體表達以及性激素合成過程中的酶活性，具有抗促性腺激素效應(yīng)。但人顆粒細胞的研究提示GnRH類似物并不是通過影響顆粒細胞上FSH/LH受體表達從而影響激素合成，而是通過降低芳香化酶活性。拮抗劑可通過下調(diào)CYP19基因的表達，降低黃素化顆粒細胞芳香化酶的活性。與激動劑比較，拮抗劑降低血清以及卵泡液中的雌激素濃度，提示拮抗劑抑制卵巢性激素合成，但是，多個研究認為性激素水平差異并不是GnRH-ant對卵巢的直接作用引起，而是因為對LH的抑制作用更徹底[14-15]。體外實驗也證實拮抗劑與激動劑對黃素化顆粒細胞性激素合成的影響無顯著差異[16]。

在腫瘤細胞的研究中，發(fā)現(xiàn)GnRH激動劑與拮抗劑一樣，均能抑制細胞增生及促進凋亡。但目前沒有充分證據(jù)支持GnRH類似物能增加顆粒細胞凋亡以及抑制卵泡的發(fā)育[10]。且研究發(fā)現(xiàn)，在始基卵泡至早竇卵泡中，不表達GnRH受體。排卵前卵泡以及黃體中，顆粒細胞表達GnRH受體。但最新的研究證據(jù)認為拮抗劑能抑制顆粒細胞AMH的表達，是否具有臨床意義還需要進一步研究[17]。

整個月經(jīng)周期，子宮內(nèi)膜均表達GnRH受體，分泌期表達顯著高于增生期，且植入前胚胎也表達GnRH及其受體；胚胎侵入子宮內(nèi)膜后，滋養(yǎng)細胞分化成細胞滋養(yǎng)細胞層以及合體滋養(yǎng)細胞層，兩者均可分泌GnRH以及表達GnRH受體。提示GnRH可能參與胚胎內(nèi)膜對話以及著床過程。

雖然GnRH類似物可能對卵巢激素合成、卵泡發(fā)育、著床等產(chǎn)生影響，但在IVF應(yīng)用中，可顯著增加獲卵數(shù)，降低周期取消率，改善了臨床結(jié)局。最新的Meta 分析認為，使用激動劑或拮抗劑降調(diào)后，兩者之間妊娠結(jié)局(活產(chǎn)率)無統(tǒng)計學(xué)差異[18]。

[1] Pawson AJ，F(xiàn)accenda E，Maudsley S，et al. Mammalian type I gonadotropin-releasing hormone receptors undergo slow，constitutive，agonist-independent internalization[J].Endocrinology，2008，149：1415-1422.

[2] Broekmans FJ，Bernardus RE，.Broederst A，et al. Pituitary responsiveness after administration of a GnRH agonist depot formulation：Decapeptyl CR[J].Clin Endocrinol，1993，38：579-587.

[3] Porcu E，Dal Prato L，Seracchioli R，et al. Comparison between depot and standard release triptoreline in in vitro fertilization：pituitary sensitivity，luteal function，pregnancy outcome，and perinatal results[J].Fertil Steril，1994，62：126-132.

[4] Mohamed KA，Davies WA，Lashen H.Dynamics of pituitary down-regulation and ovarian response to controlled stimulation in in vitro fertilization cycles[J].Fertil Steril，2007，87：433-435.

[5] Broekmans FJ，Bernardus RE，Berkhout G，et al. Pituitary and ovarian suppression after early follicular and mid-luteal administration of a LHRH agonist in a depot formulation：decapeptyl CR[J].Gynecol Endocrinol，1992，6：153-161.

[6] Yim SF，Lok IH，Cheung LP，et al. Dose-finding study for the use of long-acting gonadotrophin-releasing hormone analogues prior to ovarian stimulation for IVF[J].Hum Reprod，2001，16：492-494.

[7] Judith AF，Huirne CBL.Gonadotropin-releasing-hormone-receptor antagonists[J].Lancet，2001，358：1793-1803.

[8] Duijkers IJ，Klipping C，Willemsen WN，et al. Single and multiple dose pharmacokinetics and pharmacodynamics of the gonadotrophin-releasing hormone antagonist cetrorelix in healthy female volunteers[J].Hum Reprod，1998，13：2392-2398.

[9] Oberye JJ，Mannaerts BM，Kleijn HJ，et al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics of ganirelix(Antagon/Orgalutran)：parts I and Ⅱ[J].Fertil Steril，1999，72：1001-1005，1006-1012.

[10] Albano C，Smitz J，Camus M，et al.Comparison of different doses of gonadotropin-releasing hormone antagonist Cetrorelix during controlled ovarian hyperstimulation[J].Fertil Steril，1997，67：917-922.

[11] Felberbaum R，Reissmann T，Küpker W，et al. Hormone profiles under ovarian stimulation with human menopausal gonadotropin(hMG) and concomitant administration of the gonadotropin releasing hormone(GnRH)-antagonist Cetrorelix at different dosages[J].J Assist Reprod Genet，1996，13：216-222.

[12] Banga FR，Huirne JA，Korsen T，et al. Pituitary sensitizing effect of GnRH antagonists：a mechanism explaining LH escape during IVF?[J].Hum Reprod，2010，25：1513-1519.

[13] Impicciatore GG,Tiboni GM.Extrapituitary actions of GnRH antagonists：prospects for in vitro fertilization programs[J].Curr Pharm Des，2012，18：264-269.

[14] Lin Y，Kahn AJ，Hillensjo T.Is there a difference in the function of granulose luteal cells in patients undergoing in vitro fertilization either with gonadotropin releasing hormone agonist or gonadotropin releasing hormone antagonist[J].Hum Reprod，1999，14：885-888.

[15] Weiss JM，Oltmanns K，Gurke EM，et al. Actions of gonadotropinreleasing hormone antagonist son steroidogenesis in human granulose lutein cells[J].Eur J Endocr，2001，144：677-685.

[16] Asimakopolulos B，Nikolettos N，Nehls B，et al. Gonadotropin releasing hormone antagonists do not influence the secretion of steroid hormones but affect the secretion of vascular endothelial growth factor from human granulosa luteinized cells[J].Fertil Steril，2006，86：636-641.

[17] Winkler N，Bukulmez O，Hardy DB，et al. Gonadotropin releasing hormone antagonists suppress aromatase and anti mullerian hormone expression in human granulose cells[J].Fertil Steril，2010，94：1832-1839.

[18] Al-Inany HG1，Youssef MA，Ayeleke RO，et al. Gonadotrophin-releasing hormone antagonists for assisted reproductive technology[DB].Cochrane Database Syst Rev，2016，(4):CD001750.

[編輯：谷炤]

Effects of different GnRH analogues on the pituitary response

ZHAOWei-e，LIANGXiao-yan*

ReproductiveMedicineResearchCenter，SixthAffiliatedHospital，SunYat-senUniversityGuangzhou510655

GnRH analogues，including GnRH agonists(GnRH-a) and antagonists(GnRH-ant)，have been introduced in IVF program to prevent premature LH surge.The two kinds of GnRH analogues have different effects on pituitary response.This review summarizes the effects of GnRH-a or GnRH-ant on pituitary as well as extra-pituitary.

IVF； Pituitary response； GnRH analogue

10.3969/j.issn.1004-3845.2017.11.002

2017-08-23；

2017-09-07

趙偉娥，女，湖南人，醫(yī)師，生殖內(nèi)分泌專業(yè).(*

)