Kisspeptin在維持妊娠及預測妊娠結(jié)局方面的研究進展

趙丹丹,鄭連文,楚琪,徐影

Kisspeptin是由KISS1基因編碼的肽類激素家族。Kisspeptin及其編碼基因KISS1最初在美國賓夕法尼亞州的好時(Hershey)被確定為人類惡性黑色素瘤的轉(zhuǎn)移抑制因子[1]，后被認為是各種類型癌癥轉(zhuǎn)移的抑制因子，也是哺乳動物生殖軸的關鍵調(diào)節(jié)因子[2]。人類編碼Kisspeptin的KISS1基因位于1號染色體q32的長臂上[3]。KISS1基因編碼的前肽包含145個氨基酸，此前肽具有不穩(wěn)定性且生物活性不強，可被切割成4個生物活性肽，根據(jù)氨基酸數(shù)量加以區(qū)分：Kisspeptin-10、13、14和54(嚙齒動物為52)。這四種活性肽都具有RF-酰胺信號肽的共同特征，都有一個包含Arg-Phe-NH2基序的C-末端區(qū)域，這使得這些肽能夠與KISS1受體(KISS1R)結(jié)合并完全激活KISS1R[2]。目前許多證據(jù)表明Kisspeptin對女性多個生殖過程均有作用，現(xiàn)本文綜述Kisspeptin對女性維持妊娠及預測妊娠結(jié)局的影響。

1 Kisspeptin的介紹

1.1 Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)的作用途徑

KISS1R是一種G蛋白偶聯(lián)受體，屬于典型的GQ/11蛋白相關受體亞群。Kisspeptin刺激KISS1R后，磷酸化的GQ/11蛋白激活磷脂酶C(PLC)-β，導致各種第二信使的激活或形成，包括磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate，PIP2)的水解、三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)、二酰甘油和蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的積累以及細胞內(nèi)Ca2+的動員和釋放[2]。Kisspeptin神經(jīng)元位于下丘腦室前內(nèi)側(cè)核(the anteroventral-periventricular nucleus，AVPV)和弓狀核(the arcuate nucleus of the hypothalamus，ARC)兩個區(qū)域，分別負責介導雌激素對促性腺激素釋放激素(GnRH)/促性腺激素分泌的正反饋和負反饋[2]。具體地說，雌激素與弓狀核/漏斗核的Kisspeptin神經(jīng)元上的ERα結(jié)合，進一步抑制Kisspeptin和GnRH的釋放[4]。此外，雌激素對AVPV的Kisspeptin神經(jīng)元產(chǎn)生正反饋(也通過ERα介導)，這解釋了月經(jīng)周期中LH的激增[5]。除在下丘腦區(qū)外，Kisspeptin及其可能的受體KISS1R已經(jīng)在不同類型的組織中被發(fā)現(xiàn)，特別是那些參與生殖和代謝功能的組織，包括海馬體、卵巢、子宮、胎盤、睪丸、胰腺、肝臟和脂肪組織等。

1.2 Kisspeptin在下丘腦-垂體-性腺軸的作用

下丘腦-垂體-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal,HPG)軸在維持青少年生殖系統(tǒng)正常功能中起著重要作用。HPG軸由GnRH的脈動分泌控制，GnRH可刺激促性腺激素即卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)和黃體生成素(luteinizing hormone，LH)的分泌，進而刺激靶性腺激素分泌。同時，GnRH/促性腺激素的脈動分泌又受到靶性腺激素反饋抑制的調(diào)節(jié)。在排卵期，血清雌激素正反饋誘導GnRH/促性腺激素分泌激增，從而觸發(fā)雌性哺乳動物的排卵[6]。Kisspeptin通過結(jié)合GnRH神經(jīng)元上的受體，直接作用于GnRH神經(jīng)元從而刺激GnRH釋放，繼而刺激垂體分泌FSH和LH進入外周血。Kisspeptin還能介導雌激素對于GnRH/促性腺激素分泌的反饋調(diào)節(jié)，越來越多的證據(jù)表明，Kisspeptin既能控制GnRH的脈動性釋放，又能控制GnRH的激增釋放，在女性生殖過程中起著基礎性作用，包括促性腺激素分泌、青春期的開始、排卵和生育的代謝調(diào)節(jié)[2]。Kisspeptin-54在人體循環(huán)中含量最為豐富，能誘導卵泡細胞成熟，可應用于體外受精，且6.4 nmoL/kg和12.8 nmoL/kg是較理想的劑量。但是該研究樣本量較小且缺乏對照[7]。

2 Kisspeptin在維持妊娠方面的研究進展

2.1 Kisspeptin在胎盤的表達

胎盤是一個高度專業(yè)化的器官，為胎兒提供營養(yǎng)并排出代謝廢物。它還可向母體和胎兒循環(huán)中釋放多種激素，以調(diào)節(jié)胎兒生長發(fā)育、新陳代謝、分娩及其他與妊娠相關的過程[8]。在胚胎著床和胎盤形成過程中，Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)的功能形式在母胎界面表達，包括人類在內(nèi)的各種物種的子宮內(nèi)膜和胎盤組織。且最近的研究表明，局部表達的Kisspeptin/KISS1R可直接參與母胎界面的各種生理和病理活動[2]。大量臨床數(shù)據(jù)和研究證據(jù)表明，妊娠期間血漿Kisspeptin完全或大部分來自于胎盤組織。

在人類早孕期，KISS1基因主要在絨毛細胞滋養(yǎng)細胞(villous cytotrophoblasts,VCT)中表達[2]，而在絨毛外滋養(yǎng)層細胞(extravillous trophoblast cells,EVT)中不表達[9]。隨著胎盤成熟，KISS1在多核合體滋養(yǎng)層細胞(syncytiotrophoblast,ST)和胎盤床(placental bed，PB)中均有表達[2]。早期研究發(fā)現(xiàn)，在早孕和足月妊娠女性胎盤中的KISS1表達水平?jīng)]有顯著差異[10]，但最近的多項研究表明，KISS1在早孕胎盤中的表達明顯高于足月妊娠胎盤，表明隨著胎盤的成熟，KISS1的表達量逐漸降低[2]。與KISS1基因的表達相似，KISS1R在早期妊娠的VCT[10]和胎盤成熟期間的ST中也大量表達，但KISS1R也表達于未檢測到KISS1表達的EVT中[2]。在孕早期胎盤中，Kisspeptin主要由合體滋養(yǎng)層細胞、細胞滋養(yǎng)層細胞和絨毛外滋養(yǎng)層細胞產(chǎn)生，在合體滋養(yǎng)層細胞中含量最豐富，其受體(Gpr54)主要在侵襲性絨毛外滋養(yǎng)層細胞中表達[11]。臨床研究表明，胎盤組織中Kisspeptin的循環(huán)水平或Kisspeptin/KISS1R的表達水平可作為流產(chǎn)和妊娠滋養(yǎng)細胞腫瘤的潛在診斷指標[2]。這些研究強烈提示Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)可能在調(diào)節(jié)胎盤功能方面起著基礎性作用。

2.2 Kisspeptin在內(nèi)膜的表達

Kisspeptin和KISS1R在子宮內(nèi)膜上皮細胞中均有低水平表達。Kisspeptin在內(nèi)膜增生期和分泌早期的間質(zhì)細胞中幾乎不表達，但在分泌晚期表達明顯，這表明Kisspeptin可能在蛻膜化的子宮內(nèi)膜中起作用，為胎盤形成做好充分準備[12]。以往的研究表明，Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)在內(nèi)膜細胞中的表達受月經(jīng)周期的影響，而且KISS1在人足月妊娠中的表達呈晝夜節(jié)律，每天4時和12時出現(xiàn)兩次高峰，結(jié)合KISS1在胎盤中的表達模式，推測胎盤中的Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)主要通過自分泌和旁分泌兩種方式在妊娠早期發(fā)揮作用[2]。研究發(fā)現(xiàn)Kisspeptin 可能與人絨毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin，hCG)具有類似的維持妊娠的作用，如參與維持黃體功能、刺激孕酮的分泌等，并且可能用于預測和預防流產(chǎn)，但至今尚無研究證明，添加外源性Kisspeptin能提高胚胎移植的成功率、預防流產(chǎn)的發(fā)生和預測妊娠結(jié)局[2]。在人類絕經(jīng)期的子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)細胞中均未檢測到Kisspeptin或KISS1R的表達，提示Kisspeptin/KISS1R系統(tǒng)在這一階段的子宮內(nèi)膜中可能不起重要作用[12]。

2.3 Kisspeptin在孕期的水平

由于Kisspeptin主要是由滋養(yǎng)層細胞產(chǎn)生的，且滋養(yǎng)細胞在胚泡著床后5天后開始侵襲[13]，所以著床期的血漿Kisspeptin濃度可能反映與妊娠結(jié)局相關的早期胚胎發(fā)育情況。妊娠過程中胎盤KISS1的表達水平并不一定反映血漿中Kisspeptin的水平，盡管KISS1的表達水平降低，但足月胎盤中滋養(yǎng)層細胞的增加可能會導致Kisspeptin循環(huán)濃度的增加[3]。研究發(fā)現(xiàn)Kisspeptin的血漿濃度在妊娠期間是急劇增加的，與未懷孕的婦女相比，血液循環(huán)中的Kisspeptin水平從妊娠早期的第8周開始急劇上升，在妊娠前3個月增加了900倍，而在妊娠晚期進一步增加到7 000倍以上[14]，正好與滋養(yǎng)層細胞侵襲的高峰期相對，所以對這一過程的調(diào)控至關重要[11]。從早孕期至妊娠足月，孕婦血清中的Kisspeptin水平與孕周呈正相關[15]。最近一項研究表明，第21天的血清Kisspeptin水平高于第14天，這表明Kisspeptin水平可能在妊娠第3周才開始上升，這比血清hCG水平升高要晚得多[2]。有趣的是，綿羊、奶牛、豬、兔子、馬和恒河猴的外周血Kisspeptin水平非常低，而且在懷孕期間沒有增加，所以妊娠期間血漿Kisspeptin水平的增加可能是人類所獨有的[16]。

孕酮可維持早孕期黃體功能，保證妊娠正常進展。有人將Kisspeptin-10加用在離體培養(yǎng)的小鼠黃體細胞中，發(fā)現(xiàn)其可促進hCG誘導的黃體細胞分泌孕酮[17]；另有研究進一步指出，Kisspeptin/GPR54信號系統(tǒng)可通過Erk1/2絲裂原活化蛋白酶信號通路來刺激小鼠黃體細胞分泌孕酮,從而起到維持妊娠的作用[18]。

3 Kisspeptin在預測妊娠結(jié)局方面的進展

3.1 Kisspeptin與早期流產(chǎn)

流產(chǎn)是最常見的早期妊娠并發(fā)癥，在育齡期婦女中早期流產(chǎn)占自然流產(chǎn)的80%以上，大多發(fā)生于妊娠前12周[18]。流產(chǎn)的原因眾多，如胚胎染色體異常、母體內(nèi)分泌疾病、生殖道解剖異常、胎盤異常、感染及免疫等，但更多情況下原因不明[19]。目前主要通過測定連續(xù)的血清hCG值和超聲測量的生長趨勢來評估早期妊娠的胚胎生存能力，但正常升高的hCG水平并不一定能夠預測妊娠早期出血婦女的胚胎生存能力[20]。

有研究表明，Kisspeptin、KISS1R表達陰性者LH水平升高，泌乳素(prolactin,PRL)、雌二醇(estradiol,E2)及孕激素(progesterone,P)水平降低，提示Kisspeptin、KISS1R表達與性激素水平有關。PRL為啟動早期妊娠的主要激素，其水平降低提示排卵障礙、先兆性流產(chǎn)[21]。當PRL降低至5 ng/mL以下時可導致流產(chǎn)、胎兒死亡[22]。低PRL水平影響卵巢功能，E2水平降低而血清中LH水平升高,其原因可能與PRL、E2及P對垂體的反饋調(diào)控有關。以上結(jié)果提示Kisspeptin、KISS1R表達異?？赡軙е略袐D性激素水平的異常，從而導致包括流產(chǎn)在內(nèi)的多種不良妊娠結(jié)局[23]。

正常妊娠孕婦Kisspeptin的水平隨著孕周增大而升高，而早期流產(chǎn)的孕婦Kisspeptin的表達水平則是隨著孕周增大而降低[19]。研究發(fā)現(xiàn)，血清Kisspeptin和hCG在診斷流產(chǎn)方面具有類似的療效[24]。在診斷或預測妊娠6周或更長時間的流產(chǎn)方面，單一血漿Kisspeptin測定顯示出比血清hCG準確性更高[15]。較低水平的Kisspeptin可能對人胎盤滋養(yǎng)層細胞的早期侵襲和分化具有允許作用，若孕早期Kisspeptin水平較高則可能較易發(fā)生生化妊娠[14]。研究表明基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinases-2，MMP-2)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9,MMP-9)水平在妊娠7～11周達到高峰,可能會影響滋養(yǎng)細胞浸潤,提示KISS1R可能通過影響MMP-2、MMP-9促侵襲基因的表達,進而對滋養(yǎng)細胞侵襲能力調(diào)控異常,導致復發(fā)性流產(chǎn)[23,25]。因此，Kisspeptin是評估胎盤功能不全和早期流產(chǎn)的新興生物標志物，另外，它在胎盤形成和滋養(yǎng)層細胞功能方面具有潛在的調(diào)節(jié)作用，但具體的效用尚不清楚，還需進一步研究[24]。

3.2 Kisspeptin與妊娠期糖尿病

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)被定義為首次發(fā)生或首次在妊娠期被發(fā)現(xiàn)的糖耐量減低的疾病，是一種常見的妊娠期并發(fā)癥。在全球范圍內(nèi)GDM有高達17%的發(fā)病率，它與母嬰的近期和長期不良妊娠結(jié)局有關。胰島素抵抗狀態(tài)是正常妊娠晚期的特征，被認為是由胎盤激素如孕酮、雌激素、人胎盤泌乳素和皮質(zhì)醇等引起的。越來越多的證據(jù)表明Kisspeptin對妊娠期體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)很重要，可誘導葡萄糖刺激的胰島素分泌以及胰島素敏感性的調(diào)節(jié)[26-28]。

一項研究表明，對輸注葡萄糖的成年雄性猴子(進食和禁食狀態(tài))靜脈注射Kisspeptin-10可導致血漿胰島素水平顯著增加。但在缺乏葡萄糖的恒河猴中，靜脈注射Kisspeptin-10對進食和禁食狀態(tài)下的血漿胰島素水平都沒有影響，這表明Kisspeptin引起胰島素變化是由葡萄糖介導的[29]。此外，在注射Kisspeptin-54后，人類血漿胰島素分泌也呈葡萄糖依賴性增加[30]。這些發(fā)現(xiàn)表明，Kisspeptin以葡萄糖依賴的方式刺激胰島素分泌，模擬了一種胰島素樣效應，證明了高血糖可能是Kisspeptin誘導的葡萄糖依賴的胰島素分泌(glucose-stimulated insulin secretion，GSIS)的刺激因素。

在妊娠晚期，血漿Kisspeptin水平的顯著升高與胰島素抵抗峰值的相關性尚不清楚。Kisspeptin水平上升的可能解釋包括：胰島素抵抗的抑制、胰島β細胞胰島素分泌的增加和能量消耗的增加。在胰島素抵抗狀態(tài)的肥胖和多囊卵巢綜合征患者中，血漿Kisspeptin水平顯著降低[31]。在一項對于91名妊娠26～34周的孕婦(28.6%患有GDM)的研究中，提示GDM患者的血漿Kisspeptin水平低于非GDM患者[26]。同一項研究報告稱，Kisspeptin與體質(zhì)量指數(shù)、胰島素抵抗指數(shù)、胰島素和瘦素呈負相關。這些數(shù)據(jù)似乎表明，外周受損的Kisspeptin信號可能通過妊娠期間肥胖和PRL增加而導致的外周胰島素抵抗增加等因素，在GDM的發(fā)病機制中起作用。此研究同時表明，給予妊娠小鼠KISS1R拮抗劑(Kisspeptin-234)可導致GSIS降低和糖耐量受損，提示Kisspeptin-KISS1R信號通路在妊娠期間的葡萄糖穩(wěn)態(tài)中起著重要作用[26]。因此，帶有Kisspeptin信號干擾的孕婦可能會由于食欲不受抑制、體重增加過多、能量利用減少和葡萄糖平衡紊亂而繼發(fā)GDM[32]。目前研究數(shù)據(jù)表明，Kisspeptin與葡萄糖刺激的胰島素分泌、胰島素抵抗和食欲調(diào)節(jié)有關，表明它們參與了葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰腺β細胞群適應——所有這些都與GDM的病理生物學有關。但GDM患者循環(huán)和胎盤Kisspeptin表達異常的潛在機制及其在調(diào)節(jié)胰腺β細胞功能中的作用有待進一步研究。

3.3 Kisspeptin與子癇前期(妊娠期高血壓疾病)

先兆子癇是妊娠20周后發(fā)生的一種嚴重的妊娠期并發(fā)癥，其特征是并發(fā)高血壓和蛋白尿，目前仍是孕產(chǎn)婦死亡的第二大原因[33-34]。雖然子癇前期的體征和癥狀通常出現(xiàn)在妊娠中晚期，但潛在的病理改變在妊娠早期就已經(jīng)存在[35]。既往研究表明妊娠中期高水平血hCG可作為子癇前期的預測因子。最近研究發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin與hCG類似，也可能在預測和診斷子癇前期中發(fā)揮作用[2]。Kisspeptin的抗血管和對胎盤血管新生血管的抑制作用可能參與了子癇前期的發(fā)病過程，并與疾病的嚴重程度及圍產(chǎn)兒結(jié)局有關[2,33]。在妊娠中期，患有子癇前期婦女的血漿Kisspeptin-10水平較低，且與先兆子癇的嚴重程度呈負相關。然而，盡管子癇前期婦女的血漿Kisspeptin水平持續(xù)低于非子癇前期婦女，但在妊娠晚期未發(fā)現(xiàn)這種負相關性[2,33]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期孕婦的胎盤KISS1基因在mRNA和(或)蛋白表達水平高于非子癇前期孕婦，但循環(huán)血清Kisspeptin水平低于非子癇前期患者，提示胎盤衍生的Kisspeptin在胎盤細胞內(nèi)產(chǎn)生和修飾后，可能沒有立即分泌到血流中，即Kisspeptin功能在局部效應(旁分泌和/或自分泌)和全身效應(內(nèi)分泌)之間可能存在差異[36]，血液中的Kisspeptin也可能來源于妊娠晚期的其他器官或組織。如果這種可能確實存在的話，需要更多的研究來闡明這種有趣現(xiàn)象[37]。目前僅有一項研究表明，患有子癇前期的孕婦胎盤組織中KISS1的表達下降[38]。這種不一致可能是由于子癇前期發(fā)病時間的差異，因為KISS1的表達上升只發(fā)生在早發(fā)性子癇前期(孕34周之前)，而非晚發(fā)性子癇前期(孕34周之后)[39]。胎盤中MMP-9的異常表達對胎盤的侵襲和成熟有負面影響，并與子癇前期的發(fā)生有關。因此，Kisspeptin下調(diào)胎盤MMP-9的表達，導致胎盤的侵襲和成熟，可能是局部過表達的KISS1水平與隨后引起的子癇前期的關系的基礎[3]。子癇前期患者血漿Kisspeptin水平與24h尿蛋白定量、平均動脈壓均呈負相關，提示血漿Kisspeptin水平與子癇前期嚴重程度有關[40]。因此，血漿Kisspeptin水平在一定程度上可能具有預測子癇前期嚴重程度和/或預后的潛在能力。

4 結(jié)論與展望

Kisspeptin與hCG相似，也是妊娠期胎盤所產(chǎn)生的一種激素。盡管血漿Kisspeptin水平與幾種胎盤衍生激素(包括P、E2和PRL)呈正相關，但血漿Kisspeptin水平和β-hCG水平并不顯著相關[2]。對于Kisspeptin當前的研究尚無肯定的結(jié)論，Kisspeptin在未來可能會與其他標志物聯(lián)合使用來識別高危妊娠，包括異位妊娠、位置不明的妊娠及輔助生殖技術后的妊娠等。但KISS1在胎盤中的表達或血漿Kisspeptin水平可能會受到導致不良妊娠結(jié)局的不良子宮環(huán)境的影響[24]。因此，是否可以將血漿Kisspeptin水平作為評估異常情況下早孕結(jié)局的指標，還需進一步確定。且此前對于Kisspeptin的研究也有一定的局限性，并未將種族、民族、產(chǎn)婦年齡等都列入研究之中[24]。血清樣品中檢測到的Kisspeptin濃度明顯低于血漿中檢測到的濃度。此外，樣品的收集管類型、處理時間和儲存條件也會影響所檢測的Kisspeptin濃度。因此，如果要將Kisspeptin水平用作妊娠或其他用途的標志物，應建立一種用于測量血清或血漿Kisspeptin水平的標準化樣品收集方法。總而言之，Kisspeptin是一個很有前途的評價妊娠生存能力的生物標志物，在將來開發(fā)精確的早期妊娠結(jié)局檢測中可能具有臨床效用。