黃體生成素/絨毛膜促性腺激素受體與生殖發(fā)育相關疾病的研究進展

韋敬錫 龐曉霞 王俊利

[專家介紹]王俊利，醫(yī)學博士、教授、博士/碩士研究生導師，現(xiàn)任右江民族醫(yī)學院檢驗學院院長、附屬醫(yī)院生殖遺傳實驗室主任，兼任廣西醫(yī)師協(xié)會輔助生殖分會副主任委員、廣西醫(yī)院協(xié)會檢驗管理分會副主任委員。作為大學廣西重點學科——右江民族醫(yī)學院臨床檢驗診斷學的學科帶頭人和博士點建設學科婦產(chǎn)學科的學科帶頭人，主要從事輔助生殖相關生殖障礙性疾病的臨床分子精準診斷研究工作，主攻男性精子發(fā)生障礙的分子遺傳學研究。現(xiàn)主持國家自然科學基金1項、省部廳級科研項目3項，發(fā)表論文60多篇，其中SCI收錄14篇，出版著作教材3部，獲自治區(qū)高等教育教學成果獎二等獎1項，廣西科技進步二等獎1項、三等獎2項，市廳級科技獎勵3項。先后榮獲“廣西青年崗位能手”“廣西五四青年獎 ? ? ? ? 章”“廣西青年科技獎”“廣西高等學校千名中青年骨干教師培育人選”“廣西醫(yī)學高層次中青年骨干人才培養(yǎng)人選”“百色市拔尖技術人才”等榮譽稱號。

【摘要】 黃體生成素/絨毛膜促性腺激素受體（LHCGR）是生殖發(fā)育的重要調(diào)節(jié)劑，其在生殖發(fā)育中的重要作用提示若其功能出現(xiàn)異常將會導致相關生殖疾病。因此，圍繞LHCGR在生殖發(fā)育中的作用及其與生殖疾病關系的研究進行綜述具有重要意義。

【關鍵詞】 LHCGR;生殖發(fā)育;生殖疾病

中圖分類號：R711 ? 文獻標志碼：A ? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.07.001

【Abstract】 ? Luteinizing hormone/chorionic gonadotropin receptor（LHCGR） is an important regulator of reproductive development，and its important role in reproductive development suggests that if its function is abnormal，it will lead to related reproductive diseases.Therefore，it is of great significance to review the role of LHCGR in reproductive development and its relationship with reproductive diseases.

【Key words】 LHCGR;reproductive development;reproductive disease

黃體生成素/絨毛膜促性腺激素受體（LHCGR）屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族中一個高度保守的亞家族即視紫紅質(zhì)類家族，其活性由激活腺苷酸環(huán)化酶的G蛋白介導，通過特異性結合促黃體生成素（LH）和絨毛膜促性腺激素（HCG）介導細胞內(nèi)功能，對性腺發(fā)育、類固醇合成以及配子的形成具有重要的調(diào)節(jié)作用。只有在LHCGR功能正常的情況下人類生殖活動才能順利進行，否則人類正常生殖發(fā)育過程中的某些環(huán)節(jié)將會受到影響，易引起女性不排卵、男性間質(zhì)細胞發(fā)育不良等，從而導致相關生殖疾病。因此，本文主要圍繞LHCGR在生殖發(fā)育中的作用及其與生殖疾病關系的研究進展作一綜述。

1 LHCGR及LHCGR基因

LHCGR是由699個氨基酸組成的具有典型螺旋形結構的蛋白，其由兩個功能單位組成，一是氨基端（N-）細胞外結構域，該結構域含有9個富含亮氨酸重復序列，在空間上形成一個馬蹄狀結構，在激素的識別和結合方面起著重要作用;二是七次跨膜結構域和細胞內(nèi)、外環(huán)狀結構各3個，以及細胞內(nèi)的羧基端（C-）尾巴結構。受體結構的穩(wěn)定性由跨膜結構域中兩個高度保守的半胱氨酸殘基形成二硫鍵來決定，LHCGR與G蛋白偶聯(lián)受體超家族的其他成員具有高度同源性。細胞內(nèi)的羧基端結構域簡短但富含絲氨酸和蘇氨酸殘基，為磷酸化做準備，介導多種細胞生理功能。LHCGR主要位于性腺，由性腺中特定細胞表達，它在性腺中發(fā)揮與基本生殖功能相關的功能。

LHCGR基因是由11個或12個外顯子和10個或11個內(nèi)含子組成的單拷貝基因，這一組成在物種間是高度保守的，人類LHCGR基因位于2號染色體（2p21）的短臂上，由11個外顯子和10個內(nèi)含子組成，約80 Kb。其中，外顯子1編碼信號肽和N-末端半胱氨酸富集區(qū)，外顯子1～10的剪接構成富含亮氨酸的重復結構域和鉸鏈區(qū)N-末端，外顯子11編碼鉸鏈區(qū)C-末端和由跨膜螺旋及連接環(huán)構成的整個蛇形類膜跨越結構域，以及C端胞內(nèi)部分。LHCGR的主要轉錄起始位點位于ATG起始密碼子上游176 bp范圍內(nèi)，啟動子激活受Sp1結合位點和結合核孤兒受體的上游抑制基序的調(diào)控。LHCGR基因容易發(fā)生突變，突變包括激活突變和失活突變，激活突變比較集中，存在于第3細胞內(nèi)環(huán)狀結構、第6跨膜螺旋和第7跨膜結構，失活突變則比較分散，包括多個堿基插入或缺失導致的突變、錯義突變和剪切位點的突變[1]。非編碼區(qū)的突變通過影響mRNA的穩(wěn)定性、microRNAs調(diào)控或潛在的剪接位點，進而調(diào)控基因的表達。

2 LHCGR在生殖發(fā)育方面的作用

在動物學研究領域，WANG等[2]的研究結果顯示乙酰甲胺磷能下調(diào)大鼠未成熟睪丸間質(zhì)細胞中LHCGR mRNA的表達，發(fā)現(xiàn)LHCGR的蛋白表達與LHCGR mRNA同步下調(diào)，故他們認為乙酰甲胺磷可能通過影響睪丸間質(zhì)細胞LHCGR基因的轉錄，從而導致其蛋白質(zhì)水平較低，其減少雄激素的分泌是通過干擾LHCGR的表達而實現(xiàn)。ZI等[3]選擇了高產(chǎn)的金塘黑山羊和低產(chǎn)的藏山羊作為研究對象，對卵泡發(fā)育和閉鎖相關基因的核苷酸和氨基酸序列進行分析，發(fā)現(xiàn)低產(chǎn)的藏山羊LHCGR基因發(fā)生了9個堿基的變化，導致翻譯蛋白質(zhì)的5個氨基酸被取代，認為這些氨基酸取代可能導致蛋白質(zhì)結構構象的改變，從而影響卵泡分化和排卵過程中的信號通路。LEE等[4]通過觀察經(jīng)鏈脲霉素誘導的1型糖尿病小鼠模型下丘腦-垂體-卵巢軸（HPOA）的受損情況、卵巢組織的改變以及卵母細胞的數(shù)量和質(zhì)量、激素變化、胚胎發(fā)育受損情況，發(fā)現(xiàn)小鼠卵巢體積縮小，卵母細胞數(shù)量下降且均表現(xiàn)出紡錘體形成受損、線粒體膜電位降低和體外受精（IVF）后發(fā)育能力降低，血清孕酮下降，卵泡膜細胞的LHCGR蛋白表達下降，他們得出結論：控制不良的嚴重的1型糖尿病可能導致卵泡發(fā)育、卵母細胞成熟后期、黃體化和胚胎發(fā)育的損害，這與LHCGR信號傳導密切相關，間接證明了LHCGR在生殖過程中的作用。LIU等[5]首次證明了HCG通過LHCGR信號通路直接增加斑馬魚體外排卵卵泡中adamts9的表達，LHCGR在促進斑馬魚體外排卵中起到了橋梁作用。

在人類的生殖發(fā)育中，LHCGR也發(fā)揮著至關重要的作用。男性的LHCGR主要在睪丸間質(zhì)細胞膜表達，在胎兒發(fā)育過程中，LHCGR在胎盤絨毛膜促性腺激素刺激下，通過介導胎兒睪丸間質(zhì)細胞雄激素合成的增加而發(fā)揮關鍵作用。如因母親的HCG水平下降導致胎兒體內(nèi)睪酮分泌不足，為使睪酮達到正常水平，胎兒體內(nèi)的LHCGR非活性/活性比值會下降[6]。胎兒期的睪丸下降，LHCGR是不可或缺的角色，其在精子的產(chǎn)生和誘導男性化的作用同樣不可小覷。LHCGR對女性胎兒的正常發(fā)育并不是必不可少的，它在女性方面的主要作用是參與合成雄激素前體，進而在促卵泡激素（FSH）的刺激和芳香化酶的作用下使雄激素前體轉化成雌激素。LHCGR參與卵泡成熟、排卵以及黃體形成。孕婦孕早期升高的HCG刺激LHCGR生成，從而導致黃體期延長，孕激素水平隨之升高。另外，可溶性LHCGR（sLHCGR）是血液中發(fā)現(xiàn)的LHCGR新的變異體，它可以增強和抑制HCG/LH的功能，IVF前可以通過檢測血清和卵泡液中sLHCGR和LH-sLHCGR復合體，為患者提供能避免胚胎因素和卵泡過度刺激的更優(yōu)的治療方案，最終提高妊娠率[7]。較高水平的LHCGR mRNA表達與能夠產(chǎn)生活產(chǎn)結果的胚胎的卵母細胞有關[8]。表達于子宮內(nèi)膜的LHCGR可能在子宮內(nèi)膜各階段的基因表達中起作用，從而影響胚胎著床過程中的細胞環(huán)境[9]。

3 LHCGR與生殖疾病

LHCGR在生殖發(fā)育方面的重要作用提示若其功能出現(xiàn)異常將會導致相關生殖疾病，其在生殖疾病中的作用主要體現(xiàn)在大量的自然突變和單核苷酸多態(tài)性。

3.1 LHCGR與男性生殖疾病 LHCGR在男性性發(fā)育和生殖中的作用就已表明了它與男性生殖疾病有千絲萬縷的關系，包括家族性男性性早熟、性腺功能低下性性腺功能減退、男性假性腺炎伴睪丸間質(zhì)細胞發(fā)育不良等，其中以睪丸間質(zhì)細胞發(fā)育不全（LCH）和家族性男性性早熟（FMMP）最為常見。

LCH是由LHCGR基因失活突變所致，是LHCGR基因突變中最常見的一種常染色體隱性遺傳病，根據(jù)其臨床表現(xiàn)可分為Ⅰ型和Ⅱ型[10～11]。早年研究曾報道一位18歲患有LCH的男性患者，其LHCGR基因外顯子10純合子缺失[12] 。一位被診斷為46，XY性分化異常伴LCH的患兒，其與父親的LHCGR基因10號外顯子為雜合點突變c.878C>A（p.S293X），與母親的4號外顯子為雜合點突變c.349G>A（p.G117R），認為c.349G>A（p.G117R）為致病突變，而c.878C>A（p.S293X）為可能的致病突變[13]。YAN等[14]對一位2.75歲的Ⅰ型LCH患兒家族進行了整個外顯子測序，并通過Sanger測序驗證了LHCGR基因中的變異，基因測序顯示患兒LHCGR基因中具有復合雜合子變異，包括第4外顯子（c.349G>A，p.Gly117Arg）的錯義變異體和第10外顯子（c.878C>A，p.Ser293*）的無義變異體。錯義變異體位于LHCGR蛋白的第一個富含亮氨酸的重復結構域，這將影響配體識別和結合親和力，從而影響蛋白質(zhì)功能。另一文獻報道LHCGR基因外顯子6A的突變是異?；蜣D錄的原因，導致睪丸間質(zhì)細胞發(fā)育不全Ⅱ型[15]。此外，外顯子6A中的SNPs與男性不育患者的睪酮水平有關[16]，攜帶LHCGR 6A rs68073206 GG基因型的男性睪酮水平比GT、TT基因型的高。

FMMP也是跟LHCGR基因密切相關的男性生殖疾病，核苷酸1624～1741被認為是導致FMMP的熱點突變區(qū)，編碼571～581之間氨基酸的第6跨膜螺旋熱點區(qū)的突變常引起氨基酸的改變。DAUSSAC等[17]研究的FMMP突變?yōu)長HCGR D578H雜合子激活突變引起第203位堿基由C變?yōu)镚，最終導致組氨酸代替578位天冬氨酸，與其他FMMP患者基因組D578H突變不同的是，此病例是從患者睪丸活檢檢測出的體細胞突變。另外，LHCGR A568V是巴西男性FMMP最常見的突變。FMMP具有遺傳異質(zhì)性，國內(nèi)外均有病例證明，D546G突變引起的典型FMMP患兒同母異父的兩個弟弟都有相同的突變位點，但他們并沒有FMMP的臨床表現(xiàn)[18]，而在國內(nèi)，位于第11外顯子的1703C>T雜合子突變所致的FMMP患者的父親也檢測到了相同基因位點的突變，其父親青春期未出現(xiàn)發(fā)育異常[19]，說明還有其他因素可以解釋核型和臨床表現(xiàn)之間的關系。

3.2 LHCGR與女性生殖疾病 多囊卵巢綜合征（PCOS）是婦女最常見的生殖內(nèi)分泌疾病，事實上，LHCGR在女性生殖疾病的研究中也是以PCOS為首。在基因層面，LHCGR在PCOS中的作用主要體現(xiàn)為LHCGR基因的單核苷酸多態(tài)性，rs13405728和rs2293275是被研究得最多的兩個位點，不同種族和民族的研究得到不一樣的結果和結論。XU等[20]提出LHCGR rs13405728位點與PCOS具有相關性，哈靈俠[21]的研究也發(fā)現(xiàn)LHCGR rs13405728與PCOS有關，并且與睪酮升高和脂代謝紊亂等相關，一項Meta分析[22]數(shù)據(jù)合并結果顯示在總體人群中rs13405728與PCOS的發(fā)病存在相關性，此部分結果與GWAS一致，而在阿拉伯種族人群[23]和山東人[24]中未發(fā)現(xiàn)rs13405728與PCOS及其代謝表型的相關性。此外，LHCGR rs13405728不僅僅增加了PCOS的發(fā)病風險，其TT基因型也在一定程度上降低了PCOS患者體外受精及胚胎移植（IVF-ET）的成功率[25]。THATHAPUDI等[26]對印度人群PCOS患者的研究發(fā)現(xiàn)，LHCGR rs2293275基因多態(tài)性與PCOS相關，CAPALBO等[27]第一次發(fā)現(xiàn)在隔離群體中LHCGR基因多態(tài)性S312N（rs2293275）與PCOS患病風險具有顯著的相關性，而在阿拉伯種族人群[23]、斯里蘭卡人[28]和荷蘭人[29]的研究未發(fā)現(xiàn)其相關性。目前，被證明與PCOS相關的位點還有在歐洲婦女中研究的rs10495960、rs7562215、rs4952923、rs4519576和rs7562879[30]以及阿拉伯婦女中的rs7371084和rs4953616[23]。提示LHCGR基因可作為鑒別PCOS發(fā)病風險的相關分子標志物，其基因多態(tài)性可為不同種族人群PCOS的病因學提供解釋。除外單核苷酸多態(tài)性在PCOS中研究的這一重要內(nèi)容，LHCGR低甲基化也是PCOS的潛在致病機制[31]，還有研究認為LHCGR基因是作為miRNA-592的靶點在PCOS中發(fā)揮作用[32]，LHCGR更是參與了一些通路或者與其他候選基因組成相關的信號傳導通路參與PCOS的發(fā)生與發(fā)展[33～34]。在基因轉錄層面，OWENS等[35]發(fā)現(xiàn)具有多囊卵巢的婦女小竇卵泡中顆粒細胞的LHCGR mRNA表達升高，認為多囊卵巢中的卵泡阻滯可通過與卵泡生成和功能有關的關鍵基因的差異表達體現(xiàn)出來。其他研究也證實了LHCGR mRNA在PCOS患者卵巢顆粒細胞中的表達升高，而外周血中的LHCGR mRNA表達未見有明顯改變[31]。在蛋白水平層面，免疫印跡的方法檢測結果顯示PCOS患者的顆粒細胞中LHCGR表達升高[33]，而血清或血漿中LHCGR的蛋白水平未見有關文獻報道。

影響女性生育與健康的生殖疾病還有空卵泡綜合征（EFS）、卵巢刺激綜合征、卵巢功能不全、卵巢抵抗綜合征等，在LHCGR與這些疾病的研究中，有陽性結論亦有陰性結果。CHEN等[36]發(fā)現(xiàn)LHCGR 736C>T和846dupT兩位點純合子失活突變分別導致兩位沒有任何血緣關系女性發(fā)生EFS，而且她們的同胞姐妹均有不同表現(xiàn)的46，XY性發(fā)育障礙。雖然有幾項研究表明，LHCGR失活突變可能導致女性的EFS或男性的LCH，但兩性的EFS和LCH在此之前還沒有在單一的人類譜系中被報道。正如YARIZ等[37]報道的兩個EFS的姐妹發(fā)生了LHCGR N400S錯義突變，但他們的父母和其他的兄弟姐妹沒有此位點的突變，亦未出現(xiàn)相關的生殖性疾病。此外，外周血淋巴細胞LHCGR mRNA的表達與卵巢反應相關，并在卵巢刺激綜合征患者中表達升高[38]。LHCGR基因的del709C純合子移碼突變與一個巴基斯坦家族的原發(fā)性卵巢功能不全有關[39]。

4 小結與展望

綜上所述，LHCGR不管是在生殖發(fā)育或是在生殖疾病的發(fā)生發(fā)展中都扮演著極其重要的角色。其較特異性的作用部位主要是男性的睪丸和女性的卵巢，在男性精子的發(fā)生、女性卵泡發(fā)育和排卵以及男女性的第二性征的維持中發(fā)揮著舉足輕重的作用?？偟膩碚f，關于LHCGR在生殖發(fā)育中作用的研究還相對單一表淺，多基因聯(lián)合結合不同通路在生殖發(fā)育疾病發(fā)生發(fā)展中的機制研究仍需深入研究。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2020-06-05 修回日期：2020-06-16）

（編輯：潘明志）