趙子君，馬 薇

(西北民族大學(xué) 醫(yī)學(xué)部, 甘肅 蘭州 730000)

青春發(fā)育時(shí)相的啟動(dòng)標(biāo)志著童年的結(jié)束，是個(gè)體經(jīng)歷生理和心理變化以實(shí)現(xiàn)性成熟和生育能力的時(shí)期。下丘腦-垂體-性腺軸(hypothalamic pituitary gonadal axis，HPGA)控制著青春發(fā)動(dòng)時(shí)相和生殖功能的成熟，并受復(fù)雜的興奮性和抑制性因子網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格調(diào)控。HPGA在胚胎和出生后的早期階段活躍，隨后在兒童時(shí)期受到抑制，青春發(fā)育時(shí)相啟動(dòng)時(shí)重新激活，最終達(dá)到高潮。這種重新激活背后的機(jī)制尚不完全清楚。

Kisspeptin是由Kiss1編碼的從黑色素細(xì)胞瘤細(xì)胞系中分離出的一種蛋白，在體內(nèi)可以被蛋白酶進(jìn)一步水解為若干短肽，稱為 Kisspeptin-54、Kisspeptin-14、Kisspeptin-13 和 Kisspeptin-10。這些小分子肽擁有相同的C端，可與相應(yīng)的受體GPR-54(也稱KISS1R)結(jié)合并激活該受體。GPR54是G蛋白偶聯(lián)受體，其編碼基因位于人19p13.3。Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)GnRH的分泌來調(diào)控HPGA的功能，從而激活下游分子，促進(jìn)促性腺激素分泌，啟動(dòng)青春發(fā)育時(shí)相[1]。HPGA的功能缺陷將直接導(dǎo)致正常性發(fā)育的失敗和青春發(fā)動(dòng)時(shí)相異常。本篇綜述旨在通過闡述Kisspeptin對(duì)HPGA的調(diào)控作用，探尋Kisspeptin在青春期發(fā)動(dòng)時(shí)相中啟動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制，為青春發(fā)育異常疾病的診療提供理論依據(jù)。

1 青春發(fā)動(dòng)時(shí)相的啟動(dòng)

青春期控制著個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育和生理機(jī)能化， HPGA激活并釋放促性腺激素釋放激素(gonadotro-pin releasing hormone，GnRH)，進(jìn)而分泌卵泡刺激素(follicular stimulating hormone，F(xiàn)SH)和黃體生成素(luteinizing hormone，LH)，LH與FSH則刺激卵巢分泌性激素(雌激素、孕激素等)，而性激素亦可通過正反饋或負(fù)反饋?zhàn)饔糜谙虑鹉X或垂體并調(diào)節(jié)相應(yīng)激素的分泌，從而調(diào)控哺乳動(dòng)物的青春期發(fā)育和性成熟[2]。除了GnRH神經(jīng)元和腺垂體的作用，青春期的啟動(dòng)還由一個(gè)復(fù)雜的生理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[3]，其主要可分為4個(gè)層面:第一層最高水平的調(diào)控主要通過抑制青春期相關(guān)的抑制性神經(jīng)因子發(fā)揮作用；第二層的調(diào)控是由一些抑制因子在次中樞水平發(fā)揮作用；第三層的調(diào)控主要是抑制青春期誘發(fā)因子的激活；第四層在上層調(diào)節(jié)因素的影響下，位于最下層的內(nèi)分泌調(diào)控因子(Kisspeptin/GPR54、瘦素、谷氨酸、內(nèi)源性阿片肽和γ-氨基丁酸)將直接影響GnRH的分泌，調(diào)控青春期的發(fā)育。

2 Kisspeptin對(duì)HPGA的調(diào)控

位于下丘腦基底部正中隆起的GnRH神經(jīng)元通過神經(jīng)末梢沖動(dòng)進(jìn)入垂體前葉，它促進(jìn)垂體合成和分泌LH 和 FSH，后者作用于性腺使其產(chǎn)生和釋放性激素及配子[4]，提示Kisspeptin可能通過對(duì)下丘腦GnRH、垂體FSH/LH和性腺水平影響HPGA的整體功能狀態(tài)。

2.1 KNDy神經(jīng)元調(diào)控下丘腦GnRH的分泌

作為GnRH上游神經(jīng)元，Kisspeptin及神經(jīng)激肽B(neurokinin B，NKB) 和強(qiáng)啡肽(dynorphin，Dyn)可直接作用于GPR54， 促進(jìn)GnRH釋放至門靜脈循環(huán)，從而促進(jìn)LH和FSH 的分泌。基于3種肽協(xié)同作用GnRH分泌的這種方式，有學(xué)者提出KNDy神經(jīng)元控制 GnRH的假說[5]： NKB作為刺激信號(hào)通過刺激NK3受體以激活KNDy 神經(jīng)元活性， Dyn作為抑制信號(hào)通過與KOR結(jié)合抑制GnRH的活性，NKB/Dyn協(xié)同 Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)共同促進(jìn)GnRH脈沖式分泌。

研究認(rèn)為，Kisspeptin主要通過結(jié)合下丘腦GnRH神經(jīng)元上的GPR54，從而刺激GnRH脈沖發(fā)生器分泌GnRH來調(diào)控生殖功能。“GnRH 脈沖發(fā)生器”是一種產(chǎn)生負(fù)責(zé)LH脈沖釋放的間歇性 GnRH分泌的神經(jīng)集合[5]，其脈沖的頻率和幅度均可影響促性腺激素的釋放，并使個(gè)體的生殖功能發(fā)生綜合性改變，這種分泌也是個(gè)體向垂體發(fā)出GnRH 信號(hào)的主要方式。較高頻的GnRH脈沖有利于垂體釋放LH，而較低頻的GnRH脈沖促進(jìn)FSH的分泌[6]。FSH主要促進(jìn)卵泡的發(fā)育，而LH主要在排卵和卵泡膜細(xì)胞產(chǎn)生雄激素的過程中起作用。GnRH的釋放受到復(fù)雜的神經(jīng)內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)影響，并對(duì)性激素的負(fù)反饋?zhàn)鞒龇磻?yīng)。值得注意的是，GnRH神經(jīng)元缺乏性激素的受體介導(dǎo)負(fù)反饋[6]。性激素主要通過負(fù)反饋抑制Kisspeptin的釋放，進(jìn)而抑制GnRH的神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)。另外，Kisspeptin可以介導(dǎo)雌激素的正反饋，促進(jìn)LH峰的形成。從整體來看，Kisspeptin促進(jìn)GnRH神經(jīng)元的分泌，而GnRH的分泌是啟動(dòng)青春期的關(guān)鍵，提示Kisspeptin是啟動(dòng)青春發(fā)育時(shí)相的觸發(fā)器。

在GnRH釋放中，NKB通過其受體NK3R(由TACR3編碼)發(fā)揮生物學(xué)作用，而TACR3的失活突變將導(dǎo)致人類促性腺功能的減退[7]，提示NK3R是致使青春期發(fā)育異常的關(guān)鍵因素。研究人員給予雌性大鼠側(cè)腦室注射NKB溶液，發(fā)現(xiàn)NKB通過分泌性激素作用于大鼠的卵泡膜細(xì)胞和顆粒細(xì)胞，調(diào)節(jié)Kisspeptin水平[8]。NKB通過表達(dá)KNDy活性使發(fā)育異常的哺乳動(dòng)物順利進(jìn)入青春期，KNDy神經(jīng)元作為該信號(hào)傳導(dǎo)的作用靶點(diǎn)，可為人類相關(guān)疾病的診治提供新的干預(yù)思路。

Dyn是抑制個(gè)體生殖功能的內(nèi)源性阿片肽，與其受體k-阿片受體(KOR，由OPRK1編碼)已被證實(shí)參與抑制GnRH/ LH的脈沖式分泌。Dyn與Kisspeptin 和 NKB 共同表達(dá)在小鼠、大鼠、綿羊和山羊的下丘腦中。通過在小鼠下丘腦前腹側(cè)室周核(AVPV)內(nèi)輸注nor-BNI(KOR拮抗劑)，發(fā)現(xiàn)nor-BNI可以促進(jìn)LH的脈沖式分泌[9]。GnRH 脈沖的發(fā)生以多單元放電活動(dòng)(MUA)波動(dòng)增加為代表，對(duì)山羊的中樞注射Dyn可顯著抑制KNDy神經(jīng)元上的MUA波動(dòng)，減少LH脈沖分泌，提示中樞注射KOR拮抗劑可加快MUA波動(dòng)頻率，并促進(jìn)LH脈沖分泌[10]。

現(xiàn)有大量證據(jù)表明KNDy神經(jīng)元作為GnRH脈沖式分泌的控制中樞，在青春期啟動(dòng)過程中起重要作用[11]，可以介導(dǎo)性激素的正負(fù)反饋來分泌GnRH，說明KNDy對(duì)HPGA的調(diào)控貫穿機(jī)體活動(dòng)的始終。

2.2 Kisspeptin刺激垂體LH的分泌

Kisspeptin與其受體GPR54結(jié)合可直接刺激垂體分泌LH，LH具有調(diào)節(jié)卵母細(xì)胞的發(fā)育、卵泡的成熟和維持卵巢內(nèi)類固醇激素的合成功能。通過分離雌豬垂體前葉細(xì)胞并以Kisspeptin培養(yǎng)基孵育，可發(fā)現(xiàn)LH分泌顯著增加[12]，提示Kisspeptin可通過垂體調(diào)控LH，進(jìn)一步影響雌豬的性腺功能和生殖行為。Kisspeptin還能夠促進(jìn)生長(zhǎng)激素和促乳素水平的升高，并在硬骨魚[13]和大鼠[14]中得到了證實(shí)，但與山羊[15]的結(jié)果截然不同。這表明Kisspeptin在垂體水平直接調(diào)控個(gè)體功能的結(jié)果仍存在矛盾，可能存在物種差異。

2.3 Kisspeptin促進(jìn)卵巢卵泡的發(fā)育和排卵

許多嚙齒動(dòng)物的卵巢內(nèi)均有KISS1 mRNA表達(dá)，提示Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)可能調(diào)控卵巢功能。Kisspeptin可能通過上調(diào)卵巢中的抗繆勒氏管激素和下調(diào)FSH受體表達(dá)來調(diào)控竇前卵泡的發(fā)育[16]。研究人員構(gòu)建了卵巢特定GPR54缺失小鼠，小鼠先后表現(xiàn)為排卵障礙和卵巢功能不全，伴隨血中雌二醇(estradiol，E2)和LH水平下降[17]，提示小鼠的正常排卵離不開Kisspeptin/GPR54信號(hào)傳導(dǎo)作用。

女性外周血中LH水平在排卵前呈現(xiàn)周期性地增加5～10倍提示排卵，LH缺乏會(huì)導(dǎo)致女性青春期發(fā)育缺失或發(fā)育不全。FSH可調(diào)節(jié)卵巢顆粒細(xì)胞中E2的產(chǎn)生，促進(jìn)卵泡生長(zhǎng)。卵泡發(fā)育晚期，F(xiàn)SH與LH協(xié)同作用，誘發(fā)排卵。研究顯示：血清和尿液樣本的Kisspeptin水平在正常月經(jīng)周期中顯示出獨(dú)有的規(guī)律性。 在月經(jīng)周期前5 d較低，第11天出現(xiàn)第1次高峰(檢測(cè)優(yōu)勢(shì)卵泡直徑接近1.2 cm)，月經(jīng)第14天左右出現(xiàn)第2次較小高峰，兩種樣本中Kisspeptin變化規(guī)律相同。同時(shí)發(fā)現(xiàn)， 血清 Kisspeptin水平與17β雌二醇(E2)水平升高正相關(guān)，提示血清和尿液中Kisspeptin水平激增可作為優(yōu)勢(shì)卵泡發(fā)育和排卵預(yù)測(cè)的標(biāo)志物[18]。Kisspeptin可能促進(jìn)E2的分泌，同時(shí)E2又通過正反饋?zhàn)饔糜谂怕亚癒isspeptin，使LH激增，說明Kisspeptin作為信號(hào)交通樞紐可能調(diào)節(jié)著E2和LH的水平，提示Kisspeptin可能促進(jìn)卵泡發(fā)生，進(jìn)而調(diào)控青春發(fā)動(dòng)時(shí)相。

3 Kisspeptin與青春發(fā)動(dòng)時(shí)相異常

很多青春期疾病如青春發(fā)育延遲和中樞性性早熟(central precocious puberty，CPP)都與Kisspeptin的異常表達(dá)有關(guān)。

3.1 青春發(fā)育延遲

青春發(fā)育延遲是指女孩在13歲或男孩在14歲沒有呈現(xiàn)青春期發(fā)育的體征，其中一部分屬于青春期體質(zhì)性延遲，其余為促性腺素激素性性腺功能減退癥[19]。當(dāng) GnRH分泌不足或缺失時(shí)會(huì)導(dǎo)致低促性腺激素性性腺功能減退癥(hypogonado-tropic hypogonadism，HH)，HH是一種以青春期發(fā)育受損和不孕為特征的疾病。研究人員對(duì)患有HH的近親家庭及家族中HH疾病相關(guān)的遺傳因素進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明GPR54 純合子功能的喪失損害了兒童的青春期發(fā)育和生殖功能[20]。對(duì)患有特發(fā)性低促性腺激素性性腺功能減退癥(idiopathic hypogonadotropic hypogonadism，IHH)的非近親家庭進(jìn)行遺傳分析[21]，發(fā)現(xiàn)3個(gè)兄弟姐妹的KISS1R均失活突變，表現(xiàn)為第二性征的發(fā)育不良(無陰毛腋毛、性器官發(fā)育不全)。GnRH脈沖式分泌促進(jìn)青春發(fā)育時(shí)相的啟動(dòng)，臨床應(yīng)用GnRH泵皮下脈沖輸注戈那瑞林對(duì)青少年HH安全有效[19]。對(duì)于IHH發(fā)生的相關(guān)基因研究發(fā)現(xiàn)，至少有17種基因影響GnRH神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和垂體促性腺激素細(xì)胞的正確調(diào)節(jié)，青春發(fā)動(dòng)時(shí)相啟動(dòng)過程中發(fā)揮重要門控作用的Kisspeptin及其受體GPR54同樣受到遺傳因素的調(diào)控。KISS-1會(huì)在GnRH脈沖發(fā)生器的水平上調(diào)節(jié)青春發(fā)動(dòng)時(shí)相；當(dāng)GnRH的含量在青春期內(nèi)保持相對(duì)恒定，下丘腦內(nèi)的Kisspeptin水平就會(huì)上升。而GPR54的突變會(huì)導(dǎo)致先天性性腺功能減退癥的發(fā)生；其過度表達(dá)則會(huì)導(dǎo)致青春發(fā)育提前，提示Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)調(diào)控青春發(fā)動(dòng)時(shí)相的啟動(dòng)。

3.2 中樞性性早熟

CPP主要表現(xiàn)為青春期的異常提前, 定義為女童在8歲之前、男童在9歲之前的一種以生殖器官快速發(fā)育及第二性征呈現(xiàn)的內(nèi)分泌疾病。 KISS1、KISS1R及makorin 環(huán)指蛋白3( makorin ring finger protein 3，MKRN3)基因是明確的CPP致病基因，且MKRN3突變是 CPP的常見病因。CPP的女孩與青春期正常女孩相比，MKRN3水平更低，青春期啟動(dòng)后血清中MKRN3水平較青春發(fā)動(dòng)時(shí)相啟動(dòng)前下降了15%[22]，且CPP女孩的血清Kisspeptin水平與LH/FSH水平呈正相關(guān)[23]，提示MKRN3和Kisspeptin血清水平具有輔助預(yù)測(cè)CPP的價(jià)值。MKRN3是抑制青春期啟動(dòng)的關(guān)鍵因素，而Kisspeptin作為青春發(fā)育時(shí)相啟動(dòng)的“看門人”，和MKRN3之間可能存在某種平衡機(jī)制并相互作用，從而調(diào)控內(nèi)分泌的穩(wěn)態(tài)，使機(jī)體正常進(jìn)入青春期。

4 問題與展望

青春發(fā)動(dòng)時(shí)相的啟動(dòng)是非常復(fù)雜的，受遺傳、環(huán)境和內(nèi)分泌等諸多因素影響。除此之外，Kisspeptin 還活躍在能量代謝、腫瘤形成、骨骼生長(zhǎng)、妊娠和生殖等一系列內(nèi)分泌過程中。在這個(gè)過程中，Kisspeptin與其他神經(jīng)肽共同作用于HPGA，在下丘腦、垂體和卵巢水平調(diào)節(jié)GnRH的脈沖式分泌，但涉及垂體水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異，推測(cè)可能存在物種差異。盡管Kisspeptin 在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)用于臨床[24]，但對(duì)于青春發(fā)動(dòng)時(shí)相的研究目前多屬于臨床前研究。作為青春發(fā)動(dòng)時(shí)相的一種臨床可能診斷因子，Kisspeptin還需要特定的診斷學(xué)方法對(duì)其敏感性、特異性和預(yù)測(cè)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于Kisspeptin及其異構(gòu)體的藥物作用與疾病之間的相互關(guān)系和發(fā)病機(jī)制應(yīng)給予更多研究和循證依據(jù)，為青春期疾病的治療提供新的思路。