KISS1R 拮抗劑和激動劑的研究進展

吳春紅，朱喬波，邵東良

(嘉興市婦幼保健院，浙江 嘉興 314000)

0 引言

KISS1 基 因 編 碼Kisspeptin 前 體，Kisspeptin 前 體 由145 個氨基酸組成，可被水解成不同長度的片段，主要片段為Kisspeptin-54，由54 個氨基酸組成，其他片段包括Kisspeptin-10、Kisspeptin-13 和Kisspeptin-14]。Kisspeptin作為生殖系統(tǒng)最有效的調(diào)節(jié)因子之一，通過激活KISS1R 發(fā)揮作用，Kisspeptin 激活G 蛋白激活的磷脂酶C，從而導致肌醇三磷酸和二?；视偷漠a(chǎn)生[1]。這些第二信使隨后介導細胞內(nèi)Ca2+的增加和蛋白激酶C 的激活，從而影響其他蛋白質(zhì)和離子通道，KISS1R 激動劑具有與Kisspeptin 相當?shù)墓πШ徒Y(jié)合親和力，而KISS1R 拮抗劑結(jié)合但不激活KISS1R，從而抑制Kisspeptin 刺激的肌醇磷酸合成或細胞內(nèi)鈣的釋放。隨著近年來對Kisspeptin 和KISS1R 功能研究的不斷深入，對KISS1R 激動劑和拮抗劑的合成和應(yīng)用研究也逐漸廣泛，例如在生殖和絕經(jīng)期疾病的試驗治療中的使用。在某些疾病的治療上，其已經(jīng)顯示出替代女性激素治療的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)KISS1/KISS1R 信號具有抗轉(zhuǎn)移和腫瘤抑制作用，KISS1R 激動劑和拮抗劑在某些腫瘤的治療中也有潛在的應(yīng)用價值。

1 Kisspeptin 和KISS1R

作為編碼Kisspeptin 的基因，KISS1 最初于1996 年被鑒定為人類惡性黑色素瘤轉(zhuǎn)移抑制因子，KISS1 基因定位于染色體1q32，有4 個外顯子，有兩個未編碼區(qū)，該基因編碼145 個氨基酸前體肽，肽裂解成54 個氨基酸的蛋白質(zhì)。Kisspeptin 神經(jīng)元位于人下丘腦的視前區(qū)吻側(cè)和漏斗核。Kisspeptin 神經(jīng)元軸突深入漏斗柄中的毛細血管叢，是GnRH的神經(jīng)分泌部位。Kisspeptin 刺激人體LH 和FSH 的分泌，對前者的作用更為顯著，免疫組化和實時聚合酶鏈反應(yīng)分析顯示，人類卵巢、輸卵管和子宮中均存在Kisspeptin 和KISS1R表達，表明Kisspeptin 可在這些器官功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。此外，Kisspeptin 在下丘腦、胎盤、肝臟和胰腺中表達，并與KISS1R 結(jié)合。KISS1R 定位于染色體19p13.3，包括5 個外顯子，編碼398 個氨基酸蛋白，有7 個疏水跨膜結(jié)構(gòu)域，KISS1R信號在生殖調(diào)控中起著關(guān)鍵作用，KISS1R 是在老鼠大腦中發(fā)現(xiàn)的孤兒受體，隨后被確認為內(nèi)源性的Kisspeptin 受體，被命名為GPR54，是神經(jīng)內(nèi)分泌控制生殖功能中最重要的G 蛋白藕聯(lián)受體之一，其配體Kisspeptin 對下丘腦有顯著影響。KISS1R 下丘腦、垂體、性腺、胎盤、胰腺和腎臟均有KISS1R表達。Kisspeptin 與GnRH 神經(jīng)元KISS1R 結(jié)合，刺激它們的活動，為GnRH 的分泌提供必要的信號，從而控制支持生殖的下游事件。

2 KISS1R 拮抗劑

通過外周活性KISS1R 拮抗劑開發(fā)，可以提供治療激素依賴性生殖疾病的藥物，包括性早熟、子宮內(nèi)膜異位癥和轉(zhuǎn)移性前列腺癌。多個研究結(jié)果報道了不同肽拮抗劑和小分子拮抗劑。KISS1R 拮抗劑對于解釋Kisspeptin 在動物生殖軸上的生理作用特別重要，Kisspeptin-54 脈沖與GnRH 脈沖之間的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin 影響下丘腦-垂體-性腺軸(HPG 軸)調(diào)節(jié)[2]。肽-234 是一種有效的KISS1R 拮抗劑，可抑制恒河猴的自發(fā)GnRH 脈沖和平均GnRH 濃度，并減少卵巢的LH 脈沖。它還通過阻斷Kisspeptin-10 對GnRH 分泌的影響，抑制其對GH 的刺激作用，表明GnRH 脈沖的頻率和幅度均受Kisspeptin 的調(diào)節(jié)。大鼠使用KISS1R 拮抗劑的研究發(fā)現(xiàn)，局部和靜脈注射KISS1R 拮抗劑可顯著抑制LH 進入弓狀核的脈沖頻率，而在視前區(qū)則未觀察到LH 分泌的變化。Kisspeptin 拮抗劑在患有與LH 脈沖頻率增強相關(guān)疾病的患者中有潛在的臨床應(yīng)用，如多囊卵巢綜合征、更年期或性早熟[3-4]。Kisspeptin 調(diào)節(jié)青春期的啟動，對青春期雌性大鼠集中灌注肽-234 可降低子宮和卵巢重量，并延遲陰道開口，且對體重變化沒有影響[5]。在硬腦膜上連續(xù)使用腦室給予肽-234 4 天，可以防止排卵前LH 和FSH 的激增。大鼠和小鼠模型中，單肽-234 不能降低基礎(chǔ)血漿LH 濃度。肽-234全身用藥后，全身和腦血管內(nèi)應(yīng)用Kisspeptin-10 后LH 和FSH 的反應(yīng)顯著減弱[6]。治療性早熟的可選擇GnRH 類似物。然而，這些類似物通常會引起初始的刺激作用和HPG 軸的激活，這種副作用可通過應(yīng)用GnRH 拮抗劑來緩解。肽-234能夠阻止Kisspeptin-10 誘導GnRH 神經(jīng)元的放電，這表明Kisspeptin 類似物在其他與LH 高分泌相關(guān)的生殖疾病如多囊卵巢綜合征(PCOS)中的治療潛力。在患有多囊卵巢綜合征的女性中，Kisspeptin 和神經(jīng)激肽B 拮抗劑可以減少GnRH的脈沖，進而可能使LH 脈沖模式正?；?，改善卵泡生成，促進排卵。GnRH 脈沖在絕經(jīng)后也同樣增加，這表明Kisspeptin拮抗劑在治療絕經(jīng)相關(guān)癥狀方面提供了一種新的選擇。有報道稱，Kisspeptin 拮抗劑可以減少卵泡發(fā)育，從而抑制排卵。因此，它們被認為是一種新穎的避孕藥。在分離的山羊間質(zhì)細胞中，基礎(chǔ)睪酮和HCG 誘導的睪酮產(chǎn)生也由于KISS1R 拮抗作用而顯著減少，這可能是一種治療男性雄激素減少的潛在選擇。研究證明，可以通過拮抗劑阻斷Kisspeptin 信號刺激母羊的GH 分泌，這可能是通過抑制生長激素上表達的KISS1R 的內(nèi)源性Kisspeptin 激活來介導的[7]。

Kisspeptin 是一種酰胺化的神經(jīng)激素，參與動脈粥樣硬化的發(fā)生，KP-10 可能加速粥樣斑塊的進展和不穩(wěn)定，導致斑塊破裂。KISS1R 拮抗劑P234 可能對動脈粥樣硬化的預(yù)防和治療有用，KP-10/KISS1R 系統(tǒng)可能成為一個新的治療動脈粥樣硬化疾病的靶點[8]。研究表明，Kisspeptin 可能會導致動脈粥樣硬化斑塊的進展和不穩(wěn)定，而KISS1R 拮抗劑KP-234 可能會逆轉(zhuǎn)這種進展和不穩(wěn)定，Kisspeptin/KISS1R 信號通路可能是特發(fā)性肺纖維化治療的一個有前途的靶點[9]。

3 KISS1R 激動劑

輔助生殖技術(shù)有可能導致危及生命的并發(fā)癥。如卵巢過度刺激綜合征(Ovarian Hyperstimulation Syndrome，OHSS)，可導致大量卵巢增大、腹水、胸水、腎功能衰竭、急性呼吸窘迫綜合征，甚至死亡[10]，體外受精中用于誘導卵母細胞成熟的藥物是OHSS 的主要原因。尋找新的藥物，以期減少并發(fā)癥的數(shù)量和提高體外受精治療的整體安全，尤為必要，KISS1R 激動劑有望成為傳統(tǒng)體外受精方案更安全的替代品，刺激下丘腦內(nèi)源性GnRH 的釋放，從而釋放LH 和FSH。RF9 是哺乳動物促性腺激素抑制激素受體的拮抗劑，可刺激哺乳動物促性腺激素的分泌。研究表明，RF9 對促性腺激素分泌的刺激作用依賴于完整的KISS1R 信號通路，RF9 主要作為KISS1R激動劑，而不是變構(gòu)調(diào)節(jié)劑來刺激LH 分泌[11]。KISS1R 也存在于人類卵巢顆粒黃體細胞，研究發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin 可能通過促進卵巢激素的生成，特別是孕酮的合成來促進胚胎著床，這對胚胎著床的適宜環(huán)境至關(guān)重要。Kisspeptin-54 已被證明是一種足夠的新型治療方法，它可以在卵母細胞成熟過程中安全使用，即使是高危卵巢過度刺激綜合征OHSS 女性。有研究證明使用Kisspeptin-54 可以有效、安全地觸發(fā)接受體外受精治療的卵巢過度刺激綜合征高危女性的卵母細胞成熟[12]。Kisspeptin-54 作為卵母細胞成熟誘導劑，增強了粒黃體細胞中卵巢類固醇生成相關(guān)基因的表達，包括FSH 受體，LH/hCG受體，類固醇急性調(diào)節(jié)蛋白，芳香化酶，雌激素受體α 和β，3-β -羥基類固醇脫氫酶2 型和抑制素A[13]。

母羊在非繁殖季節(jié)注射Kisspeptin 會觸發(fā)排卵，而青春期前大鼠反復(fù)注射則會導致青春期提前，而KISS1R 激動劑有更長的半衰期和作用時間，KISS1R 激動劑的使用可能是繁殖控制領(lǐng)域的一個突破[14]。對狗的實驗發(fā)現(xiàn)，使用KISS1R 激動劑可在所有周期中誘導血漿LH 濃度升高，卵泡期LH 反應(yīng)最低，發(fā)情期LH 反應(yīng)最高。KISS1R 拮抗劑不會改變基礎(chǔ)血漿LH 濃度，也不能防止或降低任何周期中LH 對Kisspeptin拮抗劑的反應(yīng)。通過進一步強化Kisspeptin 信號，可作為一種可行的用于母狗的發(fā)情誘導或非手術(shù)避孕治療干預(yù)手段[15]。通過研究KISS1R 激動劑和Kisspeptin 在母羊體內(nèi)的作用發(fā)現(xiàn)，KISS1R 激動劑與Kisspeptin 具有相當?shù)寞熜16]。比較KISS1R 激動劑和Kisspeptin 對血漿LH 濃度的影響，兩種制劑的服用均導致血漿LH 水平顯著升高[17]。KISS1R 激動劑在體內(nèi)刺激反芻動物的促性腺軸，與使用KISS1R 激動劑相比，使用Kisspeptin 后血漿LH 濃度的升高更高。這些結(jié)果表明，KISS1R 激動劑可能在治療與LH 分泌減少相關(guān)的疾病，如下丘腦閉經(jīng)中有用，Kisspeptin 給藥可用于治療這種疾病，滴注Kisspeptin-54 可暫時增加功能性下丘腦閉經(jīng)婦女的LH 脈動[18]。Kisspeptin 類似物作用于青春期前犢牛，使用Kisspeptin 類似物都會導致LH 濃度的增加，Kisspeptin 類似物可能被用來調(diào)節(jié)青春期的開始。研究發(fā)現(xiàn)Kisspeptin 可能在葡萄糖穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中有額外的作用，Kisspeptin 能增強人體受葡萄糖刺激的胰島素分泌。需要進一步的研究來闡明Kisspeptin 對胰腺β 細胞的作用機制，并確定KISS1R 激動劑治療葡萄糖穩(wěn)態(tài)紊亂的潛力[19]。有些特異性KISS1R 激動劑可以顯著擴大Kisspeptin 通路治療的潛在臨床應(yīng)用，有研究發(fā)現(xiàn)KISS1R 激動劑MVT-602 在健康女性和生殖障礙女性中的作用，臨床數(shù)據(jù)表明MVT-602 在治療女性生殖障礙方面具有相當大的治療潛力[20]。

KISS1 及KISS1R 在多種腫瘤中表達，應(yīng)用免疫組化方法檢測結(jié)直腸癌中KISS1 及KISS1R 的表達，發(fā)現(xiàn)KISS1 在晚期(III 或IV 期)和淋巴結(jié)浸潤的原發(fā)性腫瘤中表達較高。KISS1R 在有遠處轉(zhuǎn)移的原發(fā)性腫瘤中表達較高。此外，高KISS1R 水平的患者總生存期更長[21]。胃癌發(fā)生過程中，胃粘膜中KISS1 的表達降低。更晚期的腫瘤和更具侵襲性的組織學類型產(chǎn)生更低的KISS1 水平[22]。與正常乳腺組織相比，三陰性乳腺癌(Triple-negative breast cancer，TNBC)中，KISS1R mRNA 和KISS1R 蛋白表達上調(diào)。KISS1R 信號通路通過增加外源性藥物轉(zhuǎn)運體乳腺癌抵抗蛋白(BCRP)的表達，以及通過誘導受體酪氨酸激酶AXL 的活性和轉(zhuǎn)錄來促進耐藥性。與正常乳腺相比，在TNBC 腫瘤中BCRP 和AXL 轉(zhuǎn)錄物升高，表達KISS1R 的TNBC 腫瘤也表達AXL 和BCRP[23]。纖蛋白3(Fibulin-3)作為KISS1R 信號通路的新的下游介導成分，可作為TNBC 進展和轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物[24]，KISS1R還可以通過增加c-Myc 和谷氨酰胺酶水平，促進谷氨酰胺分解和核苷酸生物合成，這是谷氨酰胺代謝的關(guān)鍵調(diào)控因子。KISS1R 可作為TNBC 代謝和轉(zhuǎn)移的新調(diào)控因子，提示靶向KISS1R 在TNBC 治療中具有治療潛力[25]。Kisspeptin 通過作用于其同源G 蛋白偶聯(lián)受體KISS1R，在抑制癌細胞轉(zhuǎn)移發(fā)揮重要作用，因此在腫瘤治療干預(yù)中具有重要意義。所有具有天然功能的人類Kisspeptin(Kisspeptin-54, Kisspsptin-14和Kisspeptin-13) 的C 端 共 享Kisspeptin-10 的10 個 氨 基酸。然而，它們被基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)通過甘氨酸和亮氨酸之間的肽鍵的斷裂而迅速失活，這限制了它們的臨床應(yīng)用。MMP 耐藥的Kisspeptin 類似物的開發(fā)可能提供更好的治療效果。然而，它們被MMPs 通過甘氨酸和亮氨酸之間的肽鍵的斷裂而迅速失活，這限制了它們的臨床應(yīng)用。MMP耐藥的Kisspeptin 類似物的開發(fā)可能提供更好的治療效果。Kisspeptin R 異 構(gòu) 體(PKPR) 通 過KISS1R 誘 導ERK1/2 磷酸化，可對與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)MMP-2 和MMP-9 有抑制作用，PKPR 可能為進一步開發(fā)為Kisspeptin 激動劑[26]。

4 展望

KISS1R 激動劑有廣泛的治療用途，包括對不孕癥、PCOS治療、功能性下丘腦閉經(jīng)或絕經(jīng)后血管舒縮癥狀，以及避孕相關(guān)。KISS1R 激動劑和抑制劑在一些病例中，已顯示出作為禁忌激素治療的婦女替代治療的潛力。然而，在Kisspeptin 類似物完全應(yīng)用于臨床之前，還需要進一步的研究。