Kisspeptin及其受體KISS1R在女性生殖系統中的分布及局部調節作用研究進展

錢晨曦，董 杰，王曉紅

空軍軍醫大學唐都醫院 婦產科生殖醫學中心，陜西西安 710038

Kisspeptin是由KISS1基因編碼的多肽。1996年，Lee等[1]從黑色素瘤細胞系中分離出一種新的cDNA，因其被發現于美國賓夕法尼亞州著名的巧克力“好時之吻”的故鄉，故將其命名為KISS1。且因其具有抑制腫瘤細胞侵襲和轉移的功能，被認為是一種新的人類惡性黑色素瘤轉移抑制因子。隨后的研究發現，Kisspeptin及其受體KISS1R在外周組織尤其是與生殖和代謝相關的組織如卵巢、子宮、胎盤、睪丸、脂肪組織、胰腺和肝中也有分布[2]。2001年，Ohtaki等[3]驗證了KISS1基因可以編碼包含145個氨基酸殘基的肽鏈，此為Kisspeptin蛋白前體；該肽鏈在體內經過弗林蛋白酶水解后，可以形成包含Arg-Phe-NH2相同序列的C端區域的總長度不等的肽段，研究者依據肽段長短將其命名為KP-10、KP-13、KP-14、KP-54(在嚙齒動物中為KP-52)，并統稱為Kisspeptin。進一步研究顯示，Kisspeptin主要通過與其受體KISS1R結合后發揮功能[3]。KISS1R又稱GPR54，是一種7次跨膜的G蛋白偶聯受體，由α、β、γ三個亞基組成[4]。Kisspeptin與KISS1R結合后，激活效應蛋白磷脂酶C，被激活的磷脂酶C水解磷脂酰肌醇二磷酸產生兩個第二信使——三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰甘油(diacylglycerol，DAG)，IP3擴散到胞質內，觸發內質網中的Ca2+外流，增加胞內Ca2+濃度，而膜相關的DAG則引起蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)活化，下游PKC通過MAPK信號通路發揮抑制細胞侵襲、遷移、增殖，抑制血管生成，促進細胞凋亡和調節生殖內分泌等功能[5]。隨著對Kisspeptin的深入研究，研究者發現其不僅在腫瘤增殖、侵襲和轉移中發揮抑制作用，在生殖系統中也同樣發揮重要作用[6]。研究發現，在下丘腦的前腹側室周核和弓狀核兩個區域存在分泌Kisspeptin蛋白的神經元，被稱之為Kisspeptin神經元[7]。中樞神經系統中Kisspeptin神經元分泌的Kisspeptin蛋白與促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)神經元中的KISS1R結合，調節GnRH的分泌，從而發揮對下丘腦-垂體-性腺軸的調節作用[8]。此外，Kisspeptin還可以通過外周生殖器官或組織調節生殖功能。本文主要就Kisspeptin/KISS1R在卵巢、子宮及胎盤中的表達情況以及其對生殖相關器官的功能調節作用進行綜述。

1 Kisspeptin/KISS1R在卵巢組織中的定位及功能

自2004年，Terao等[9]首次在大鼠卵巢中發現了KISS1 mRNA的表達，隨后研究發現，在非人靈長類動物和人類的卵巢組織中均有KISS1和KISS1R的表達[4,10]。在人卵巢組織的研究中發現，卵巢組織中的黃體、壁顆粒細胞、顆粒細胞、卵泡膜細胞、卵母細胞、間質細胞和上皮細胞中有Kisspeptin和KISS1R的表達，其中顆粒細胞中KISS1 mRNA表達顯著高于黃體、間質細胞和上皮細胞等[11-12]。提示顆粒細胞可能是卵巢Kisspeptin的主要合成部位之一。研究還發現大鼠卵巢中KISS1 mRNA水平與性成熟息息相關。未到發情期的大鼠卵巢組織中的KISS1 mRNA表達量極低，并會在促性腺激素作用下明顯增高，而阻斷排卵前促性腺激素的增加則會抑制KISS1 mRNA的表達[13]。發情期西伯利亞倉鼠卵巢中的Kisspeptin在卵泡細胞和黃體細胞中也同樣呈現高表達狀態[14]，提示Kisspeptin可能在下丘腦外水平發揮局部功能，調節卵泡發生。

卵巢組織中的Kisspeptin和KISS1R的表達定位與其功能息息相關。卵巢中的Kisspeptin主要作用如下。1)調節卵巢和卵泡發育：在基因敲除的小鼠模型中發現KISS1-/-和KISS1R-/-小鼠卵巢重量和體積均明顯小于野生型小鼠，且表現為竇前卵泡持續降低和閉鎖卵泡的增加[15-16]。在向大鼠卵巢中注入低劑量的Kisspeptin后發現，大鼠卵巢的腔卵泡數量減少，但排卵前卵泡和黃體數量增加[17]。2)促進卵母細胞成熟：Fabová和Sirotkin[18]體外培養豬卵巢顆粒細胞時添加Kisspeptin發現，低劑量Kisspeptin可促進卵母細胞增殖、抑制凋亡，從而增加細胞活力、促進卵泡的生長發育，而高劑量Kisspeptin會抑制卵巢功能。一方面，Kisspeptin可能通過促進卵母細胞中關鍵生長因子GDF9和BMP15的分泌(這兩種蛋白參與卵泡生成、排卵、黃體化和卵母細胞的成熟)，提高豬卵母細胞成熟度、囊胚形成率、囊胚孵化率和囊胚總細胞數等[19-21]；另一方面，Kisspeptin上調了卵母細胞中c-MOS表達，該分子可促進卵母細胞減數分裂過程，參與紡錘體和染色體的正常形成。3)調節排卵和卵巢類固醇激素的合成：排卵前的LH峰對順利排卵至關重要，LH峰主要通過誘導環氧化酶-2(COX-2)和前列腺素的產生在排卵中起關鍵作用。研究發現，使用COX-2抑制劑可顯著抑制大鼠卵巢中KISS1 mRNA的表達，降低大鼠的排卵效率，提示KISS1可能是COX-2的下游靶點，從而參與機體的正常排卵過程[22]。此外，研究發現卵母細胞合成的Kisspeptin可通過作用于顆粒細胞中的KISS1R，刺激顆粒細胞中KISS1的表達，導致顆粒細胞生長和孕酮的產生增加[23]。體外細胞實驗也證明，Kisspeptin可促進顆粒細胞中的孕酮分泌[24]，促進顆粒細胞的黃體化進程[25]。

2 Kisspeptin/KISS1R在子宮中的定位及功能

子宮作為孕育胎兒的場所，受到雌激素、孕激素等多種激素、蛋白和細胞因子的調節，其結構、功能與妊娠結局直接相關。研究發現，子宮內膜基質細胞在增殖期和分泌早期幾乎不表達Kisspeptin和KISS1R，但在分泌晚期Kisspeptin在子宮內膜基質細胞中明顯表達[26]。隨著子宮內膜的蛻膜化，子宮內膜中的KISS1和KISS1R mRNA表達水平顯著增加，而抑制KISS1的表達會顯著降低子宮基質細胞中蛻膜化標志物的產生，這表明Kisspeptin/KISS1R可能在子宮內膜的蛻膜化中發揮重要作用[27]。但其具體機制尚不清楚。在Kiss1敲除突變小鼠中發現，KISS1-/-小鼠子宮腺體中一種與蛻膜化和胚胎著床密切相關的細胞因子——白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)表達降低，表明子宮Kisspeptin可能通過促進LIF的表達來調節小鼠子宮內膜蛻膜化和胚胎著床[28]。此外，León等[29]的研究發現，敲除小鼠的KISS1或KISS1R基因，可以導致成年雌鼠的子宮發育不良、腺體減少。而在恢復雌激素(E2)水平后，小鼠子宮的生長發育可以得到部分恢復，但子宮內膜腺體仍表現為缺失，說明內膜腺體的發育主要依賴于子宮的Kisspeptin/KISS1R，而不是E2水平[29]。以上研究證明Kisspeptin/KISS1R在子宮生長、發育以及子宮內膜蛻膜化過程中發揮重要作用。

女性不育的一個重要原因就是胚胎植入失敗。研究發現，Kisspeptin在胚胎著床調節和妊娠維持等方面同樣發揮重要作用。來自Rehman實驗室的兩項研究數據顯示，不明原因不孕女性患者接受單精子胞質內注射(intracytoplasmic sperm injection，ICSI)助孕治療后，血清Kisspeptin水平低與胚胎植入失敗相關[30-31]。一項研究結果顯示，與男性因素導致的不孕不育相比，不明原因女性不孕患者血清Kisspeptin水平明顯降低，且血清Kisspeptin水平與子宮內膜厚度呈正相關[30]。提示Kisspeptin可能通過參與調節子宮內膜的生長來改善子宮內膜條件，調節胚胎植入，從而影響妊娠結局。另一項橫斷面研究發現，HCG日血清Kisspeptin水平與ICSI后的妊娠結局息息相關，臨床妊娠成功的患者血清Kisspeptin水平顯著升高[31]。以上實驗結果均提示，Kisspeptin對正常妊娠的維持起到至關重要的作用。然而，女性懷孕后血液循環中的Kisspeptin來自子宮還是胎盤目前尚無定論。

3 Kisspeptin/KISS1R在胎盤中的定位及功能

早在1996年，Lee等[1]就在人胎盤組織中發現了KISS1 mRNA的大量表達。此后，Horikoshi等[32]發現，與未懷孕的女性相比，妊娠女性外周血Kisspeptin水平顯著增加，在妊娠早期和晚期升高900～7 000倍，這提示Kisspeptin可能大部分來自胎盤的分泌，也表明Kisspeptin在胚胎著床到胎兒分娩的生殖過程中發揮重要的生理作用。KISS1和KISS1R基因在人胎盤中主要由滋養細胞亞群表達，包括絨毛合胞體滋養層(villus syneytiotrophoblast，vST)、絨毛細胞滋養層(villus cytotrophoblast，vCT)、蛻 膜 等[33]；且KISS1和KISS1R的表達量隨著胎盤的成熟而逐漸減少[34]。在人類妊娠早期，KISS1基因主要在vCT中表達，隨著胎盤的成熟，在vST和胎盤床中同樣可以檢測到KISS1的表達[35]。同樣，在大鼠胎盤中，Kisspeptin和KISS1R主要在滋養層巨細胞(類似于人類的vCT)中表達，并隨著胎盤的成熟而逐漸減少[36]。

早期胎盤、葡萄胎中檢測到高水平的KISS1 mRNA及Kisspeptin，而絨毛膜癌細胞中Kisspeptin水平降低，提示Kisspeptin在調控絨毛外滋養細胞的侵襲和遷移中發揮作用[37]。Kisspeptin可能通過多種機制調節胎盤滋養層的遷移和侵襲[38]。一方面，胎盤中的Kisspeptin可能通過誘導ERK1/2磷酸化，并以劑量依賴的方式降低MMP-2的活性，從而導致滋養層遷移的減弱[39]；另一方面，Kisspeptin在刺激ERK1/2的磷酸化后，會進一步導致p90RSK的激活，而p90RSK又通過Ser9磷酸化抑制GSK3β。GSK3β的失活導致β連環素釋放到細胞質中，影響細胞與細胞間的黏附和FAK的磷酸化，反饋性通過RAS/Raf-1增加ERK1/2的磷酸化，形成一個正向回路，增強對滋養細胞遷移的抑制作用[40]。

4 結語

綜上所述，Kisspeptin既可以通過下丘腦-垂體-性腺軸這一經典中樞通路調節女性生殖內分泌功能，還可以通過局部調控生殖相關器官(卵巢、子宮及胎盤)的功能系統性地參與卵巢功能、卵泡發育、胚胎著床和胎盤形成等的調節。Kisspeptin蛋白在體內主要以不同大小肽段發揮作用，每種多肽的具體功能有無異同及其體內分布比例尚需更加具體深入的研究。此外，由于Kisspeptin蛋白在體內半衰期短，其應用于臨床治療的道路仍比較漫長。

利益沖突：所有作者均不存在利益沖突。