Kisspeptin及其受体KISS1R在女性生殖系统中的分布及局部调节作用研究进展

钱晨曦，董 杰，王晓红

空军军医大学唐都医院 妇产科生殖医学中心，陕西西安 710038

Kisspeptin是由KISS1基因编码的多肽。1996年，Lee等[1]从黑色素瘤细胞系中分离出一种新的cDNA，因其被发现于美国宾夕法尼亚州著名的巧克力“好时之吻”的故乡，故将其命名为KISS1。且因其具有抑制肿瘤细胞侵袭和转移的功能，被认为是一种新的人类恶性黑色素瘤转移抑制因子。随后的研究发现，Kisspeptin及其受体KISS1R在外周组织尤其是与生殖和代谢相关的组织如卵巢、子宫、胎盘、睾丸、脂肪组织、胰腺和肝中也有分布[2]。2001年，Ohtaki等[3]验证了KISS1基因可以编码包含145个氨基酸残基的肽链，此为Kisspeptin蛋白前体；该肽链在体内经过弗林蛋白酶水解后，可以形成包含Arg-Phe-NH2相同序列的C端区域的总长度不等的肽段，研究者依据肽段长短将其命名为KP-10、KP-13、KP-14、KP-54(在啮齿动物中为KP-52)，并统称为Kisspeptin。进一步研究显示，Kisspeptin主要通过与其受体KISS1R结合后发挥功能[3]。KISS1R又称GPR54，是一种7次跨膜的G蛋白偶联受体，由α、β、γ三个亚基组成[4]。Kisspeptin与KISS1R结合后，激活效应蛋白磷脂酶C，被激活的磷脂酶C水解磷脂酰肌醇二磷酸产生两个第二信使——三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰甘油(diacylglycerol，DAG)，IP3扩散到胞质内，触发内质网中的Ca2+外流，增加胞内Ca2+浓度，而膜相关的DAG则引起蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)活化，下游PKC通过MAPK信号通路发挥抑制细胞侵袭、迁移、增殖，抑制血管生成，促进细胞凋亡和调节生殖内分泌等功能[5]。随着对Kisspeptin的深入研究，研究者发现其不仅在肿瘤增殖、侵袭和转移中发挥抑制作用，在生殖系统中也同样发挥重要作用[6]。研究发现，在下丘脑的前腹侧室周核和弓状核两个区域存在分泌Kisspeptin蛋白的神经元，被称之为Kisspeptin神经元[7]。中枢神经系统中Kisspeptin神经元分泌的Kisspeptin蛋白与促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)神经元中的KISS1R结合，调节GnRH的分泌，从而发挥对下丘脑-垂体-性腺轴的调节作用[8]。此外，Kisspeptin还可以通过外周生殖器官或组织调节生殖功能。本文主要就Kisspeptin/KISS1R在卵巢、子宫及胎盘中的表达情况以及其对生殖相关器官的功能调节作用进行综述。

1 Kisspeptin/KISS1R在卵巢组织中的定位及功能

自2004年，Terao等[9]首次在大鼠卵巢中发现了KISS1 mRNA的表达，随后研究发现，在非人灵长类动物和人类的卵巢组织中均有KISS1和KISS1R的表达[4,10]。在人卵巢组织的研究中发现，卵巢组织中的黄体、壁颗粒细胞、颗粒细胞、卵泡膜细胞、卵母细胞、间质细胞和上皮细胞中有Kisspeptin和KISS1R的表达，其中颗粒细胞中KISS1 mRNA表达显著高于黄体、间质细胞和上皮细胞等[11-12]。提示颗粒细胞可能是卵巢Kisspeptin的主要合成部位之一。研究还发现大鼠卵巢中KISS1 mRNA水平与性成熟息息相关。未到发情期的大鼠卵巢组织中的KISS1 mRNA表达量极低，并会在促性腺激素作用下明显增高，而阻断排卵前促性腺激素的增加则会抑制KISS1 mRNA的表达[13]。发情期西伯利亚仓鼠卵巢中的Kisspeptin在卵泡细胞和黄体细胞中也同样呈现高表达状态[14]，提示Kisspeptin可能在下丘脑外水平发挥局部功能，调节卵泡发生。

卵巢组织中的Kisspeptin和KISS1R的表达定位与其功能息息相关。卵巢中的Kisspeptin主要作用如下。1)调节卵巢和卵泡发育：在基因敲除的小鼠模型中发现KISS1-/-和KISS1R-/-小鼠卵巢重量和体积均明显小于野生型小鼠，且表现为窦前卵泡持续降低和闭锁卵泡的增加[15-16]。在向大鼠卵巢中注入低剂量的Kisspeptin后发现，大鼠卵巢的腔卵泡数量减少，但排卵前卵泡和黄体数量增加[17]。2)促进卵母细胞成熟：Fabová和Sirotkin[18]体外培养猪卵巢颗粒细胞时添加Kisspeptin发现，低剂量Kisspeptin可促进卵母细胞增殖、抑制凋亡，从而增加细胞活力、促进卵泡的生长发育，而高剂量Kisspeptin会抑制卵巢功能。一方面，Kisspeptin可能通过促进卵母细胞中关键生长因子GDF9和BMP15的分泌(这两种蛋白参与卵泡生成、排卵、黄体化和卵母细胞的成熟)，提高猪卵母细胞成熟度、囊胚形成率、囊胚孵化率和囊胚总细胞数等[19-21]；另一方面，Kisspeptin上调了卵母细胞中c-MOS表达，该分子可促进卵母细胞减数分裂过程，参与纺锤体和染色体的正常形成。3)调节排卵和卵巢类固醇激素的合成：排卵前的LH峰对顺利排卵至关重要，LH峰主要通过诱导环氧化酶-2(COX-2)和前列腺素的产生在排卵中起关键作用。研究发现，使用COX-2抑制剂可显著抑制大鼠卵巢中KISS1 mRNA的表达，降低大鼠的排卵效率，提示KISS1可能是COX-2的下游靶点，从而参与机体的正常排卵过程[22]。此外，研究发现卵母细胞合成的Kisspeptin可通过作用于颗粒细胞中的KISS1R，刺激颗粒细胞中KISS1的表达，导致颗粒细胞生长和孕酮的产生增加[23]。体外细胞实验也证明，Kisspeptin可促进颗粒细胞中的孕酮分泌[24]，促进颗粒细胞的黄体化进程[25]。

2 Kisspeptin/KISS1R在子宫中的定位及功能

子宫作为孕育胎儿的场所，受到雌激素、孕激素等多种激素、蛋白和细胞因子的调节，其结构、功能与妊娠结局直接相关。研究发现，子宫内膜基质细胞在增殖期和分泌早期几乎不表达Kisspeptin和KISS1R，但在分泌晚期Kisspeptin在子宫内膜基质细胞中明显表达[26]。随着子宫内膜的蜕膜化，子宫内膜中的KISS1和KISS1R mRNA表达水平显著增加，而抑制KISS1的表达会显著降低子宫基质细胞中蜕膜化标志物的产生，这表明Kisspeptin/KISS1R可能在子宫内膜的蜕膜化中发挥重要作用[27]。但其具体机制尚不清楚。在Kiss1敲除突变小鼠中发现，KISS1-/-小鼠子宫腺体中一种与蜕膜化和胚胎着床密切相关的细胞因子——白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)表达降低，表明子宫Kisspeptin可能通过促进LIF的表达来调节小鼠子宫内膜蜕膜化和胚胎着床[28]。此外，León等[29]的研究发现，敲除小鼠的KISS1或KISS1R基因，可以导致成年雌鼠的子宫发育不良、腺体减少。而在恢复雌激素(E2)水平后，小鼠子宫的生长发育可以得到部分恢复，但子宫内膜腺体仍表现为缺失，说明内膜腺体的发育主要依赖于子宫的Kisspeptin/KISS1R，而不是E2水平[29]。以上研究证明Kisspeptin/KISS1R在子宫生长、发育以及子宫内膜蜕膜化过程中发挥重要作用。

女性不育的一个重要原因就是胚胎植入失败。研究发现，Kisspeptin在胚胎着床调节和妊娠维持等方面同样发挥重要作用。来自Rehman实验室的两项研究数据显示，不明原因不孕女性患者接受单精子胞质内注射(intracytoplasmic sperm injection，ICSI)助孕治疗后，血清Kisspeptin水平低与胚胎植入失败相关[30-31]。一项研究结果显示，与男性因素导致的不孕不育相比，不明原因女性不孕患者血清Kisspeptin水平明显降低，且血清Kisspeptin水平与子宫内膜厚度呈正相关[30]。提示Kisspeptin可能通过参与调节子宫内膜的生长来改善子宫内膜条件，调节胚胎植入，从而影响妊娠结局。另一项横断面研究发现，HCG日血清Kisspeptin水平与ICSI后的妊娠结局息息相关，临床妊娠成功的患者血清Kisspeptin水平显著升高[31]。以上实验结果均提示，Kisspeptin对正常妊娠的维持起到至关重要的作用。然而，女性怀孕后血液循环中的Kisspeptin来自子宫还是胎盘目前尚无定论。

3 Kisspeptin/KISS1R在胎盘中的定位及功能

早在1996年，Lee等[1]就在人胎盘组织中发现了KISS1 mRNA的大量表达。此后，Horikoshi等[32]发现，与未怀孕的女性相比，妊娠女性外周血Kisspeptin水平显著增加，在妊娠早期和晚期升高900～7 000倍，这提示Kisspeptin可能大部分来自胎盘的分泌，也表明Kisspeptin在胚胎着床到胎儿分娩的生殖过程中发挥重要的生理作用。KISS1和KISS1R基因在人胎盘中主要由滋养细胞亚群表达，包括绒毛合胞体滋养层(villus syneytiotrophoblast，vST)、绒毛细胞滋养层(villus cytotrophoblast，vCT)、蜕 膜 等[33]；且KISS1和KISS1R的表达量随着胎盘的成熟而逐渐减少[34]。在人类妊娠早期，KISS1基因主要在vCT中表达，随着胎盘的成熟，在vST和胎盘床中同样可以检测到KISS1的表达[35]。同样，在大鼠胎盘中，Kisspeptin和KISS1R主要在滋养层巨细胞(类似于人类的vCT)中表达，并随着胎盘的成熟而逐渐减少[36]。

早期胎盘、葡萄胎中检测到高水平的KISS1 mRNA及Kisspeptin，而绒毛膜癌细胞中Kisspeptin水平降低，提示Kisspeptin在调控绒毛外滋养细胞的侵袭和迁移中发挥作用[37]。Kisspeptin可能通过多种机制调节胎盘滋养层的迁移和侵袭[38]。一方面，胎盘中的Kisspeptin可能通过诱导ERK1/2磷酸化，并以剂量依赖的方式降低MMP-2的活性，从而导致滋养层迁移的减弱[39]；另一方面，Kisspeptin在刺激ERK1/2的磷酸化后，会进一步导致p90RSK的激活，而p90RSK又通过Ser9磷酸化抑制GSK3β。GSK3β的失活导致β连环素释放到细胞质中，影响细胞与细胞间的黏附和FAK的磷酸化，反馈性通过RAS/Raf-1增加ERK1/2的磷酸化，形成一个正向回路，增强对滋养细胞迁移的抑制作用[40]。

4 结语

综上所述，Kisspeptin既可以通过下丘脑-垂体-性腺轴这一经典中枢通路调节女性生殖内分泌功能，还可以通过局部调控生殖相关器官(卵巢、子宫及胎盘)的功能系统性地参与卵巢功能、卵泡发育、胚胎着床和胎盘形成等的调节。Kisspeptin蛋白在体内主要以不同大小肽段发挥作用，每种多肽的具体功能有无异同及其体内分布比例尚需更加具体深入的研究。此外，由于Kisspeptin蛋白在体内半衰期短，其应用于临床治疗的道路仍比较漫长。

利益冲突：所有作者均不存在利益冲突。