Kisspeptin在多囊卵巢綜合征中的作用機制及臨床治療研究進展*

陶愛琳，趙小萱，馮曉玲

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，哈爾濱 150040)

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是臨床上最常見的生殖內(nèi)分泌代謝紊亂疾病之一[1]。有數(shù)據(jù)顯示，全球約6%～20%[1]婦女在絕經(jīng)前罹患此病，且近年來患病率呈上升勢態(tài)。作為婦女無排卵性不孕的主要原因，PCOS具有高度異質(zhì)性[2-4]，以高雄激素血癥、排卵功能障礙和多囊卵巢形態(tài)為主要特征[2-3]。此外，大多數(shù)PCOS患者伴有代謝紊亂,如肥胖、胰島素抵抗、高胰島素血癥等[3]。PCOS的病因十分復(fù)雜，通常認為胰島素抵抗和代償性高胰島素血癥引發(fā)的卵巢雄激素產(chǎn)生是其發(fā)病的主要因素[5]。目前PCOS發(fā)病機制尚未明確，近年來越來越多的國內(nèi)外學(xué)者[6-8]通過臨床研究與動物實驗證實，Kisspeptin與PCOS的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。Kisspeptin是一類在人體廣泛分布、連接神經(jīng)內(nèi)分泌與機體能量代謝并參與調(diào)節(jié)女性生殖功能動態(tài)平衡的多肽類激素。它不僅在下丘腦-垂體-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG)軸中發(fā)揮關(guān)鍵作用，還與機體能量代謝息息相關(guān)[9]。本文將圍繞Kisspeptin在PCOS中的作用機制及相關(guān)臨床應(yīng)用與治療研究進展作一綜述，為Kisspeptin在PCOS中的機制探索與PCOS的防治提供新思路和新方法。

1 Kisspeptin概述

1.1 Kisspeptin及其受體GPR54的發(fā)現(xiàn) Lee等[10]在1996年發(fā)現(xiàn)了作為人類黑色素瘤轉(zhuǎn)移抑制劑的基因，將其命名為Kiss-1，并圍繞其開展了熱點研究。Kiss-1基因通過熒光原位雜交被定位于常染色體1q32-q41，編碼含145個氨基酸的Kisspepetin前體，前體可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)水解衍生出不同長度的肽，即具有生物活性且功能相似的Kisspeptin亞型：包括Kisspeptin-54、13、14、10[11]，這些亞型具有相同的C末端核心序列，被廣泛稱為Kisspeptin神經(jīng)肽家族[10]。2001年，Kisspeptin的受體被證實為一種G蛋白偶聯(lián)受體GPR54，因其對Kisspeptin具有強親和力，故也稱Kiss1r[12]。2003年底，de Roux等[13]具有里程碑意義的研究報告了編碼GPR54的基因在孤立性中樞性性腺機能減退癥患者中的失活突變表現(xiàn)，表明GPR54在HPG軸中發(fā)揮了不可或缺的作用[13-14]。自Kisspeptin首次被確認為HPG軸的關(guān)鍵因子，關(guān)于Kisspeptin在生殖維度的研究積極開展[15]。

1.2 Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)的生物學(xué)特性及分布 Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)在包括人在內(nèi)的哺乳動物中廣泛分布，并參與調(diào)控生殖內(nèi)分泌過程。無活性的Kisspeptin前體可裂解衍生出有活性的Kisspeptin肽家族：Kisspeptin-54為其主要循環(huán)形式，半衰期為27.6min[11]，被認為是水解的直接產(chǎn)物[16]；Kisspeptin-10具有完全刺激GPR54的最小長度并增加了磷脂酰肌醇的周轉(zhuǎn)，因此被視作主要的肽[17]，其半衰期僅有4min[11]；Kisspeptin-13和Kisspeptin-14則可能源于Kisspeptin-54的進一步降解[16]。

Trevisan等[17]發(fā)現(xiàn),Kisspeptin與GPR54結(jié)合能觸發(fā)磷脂酶C(phospholipase C，PLC)活化，PLC水解磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate，PIP2)進一步生成三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰基甘油(diacylglycerol，DAG)。一方面，IP3刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活鈣(Ca2+)，使GnRH神經(jīng)元中鈣依賴性通道激活；另一方面，DAG激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)并啟動相關(guān)信號通路促使細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1和2(extracellular signal regulated kinase 1/2，ERK1/2)的磷酸化，兩方面共同調(diào)控GnRH神經(jīng)元以發(fā)揮效應(yīng)[17]。

Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)在人、嚙齒類等哺乳動物的各組織、器官中均有分布表達：在人類中，下丘腦漏斗核(infundibular nucleus，INF)內(nèi)同時存在Kisspeptin的正負反饋[18]；在嚙齒類動物中，Kisspeptin主要產(chǎn)生于弓狀核(arcuate nucleus，ARC)和前腹腦室周圍核(anteroventral periventricular nucleus，AVPV)[19-20]，近年來，學(xué)者們還相繼在人、鼠、豬、牛等的垂體、卵巢中檢測到Kisspeptin的表達[21-22]。實驗證明，除了在腦區(qū)及周圍器官中分析出相應(yīng)受體GPR54的表達外，在垂體、卵巢和胎盤中也發(fā)現(xiàn)了GPR54的高度表達[17]。

2 Kisspeptin與PCOS發(fā)病

Kisspeptin及其同源受體GPR54的發(fā)現(xiàn)為研究其在PCOS中的作用奠定了基礎(chǔ)。PCOS女性平均血清Kisspeptin水平總體高于正常女性[6]，這是因Kisspeptin與PCOS的發(fā)生發(fā)展存在緊密聯(lián)系。作為生殖內(nèi)分泌與能量代謝的關(guān)鍵樞紐，Kisspeptin不僅參與PCOS中HPG軸各水平的調(diào)節(jié)，還與機體代謝密切相關(guān)[23]。

2.1 Kisspeptin在HPG軸上的生理調(diào)節(jié)作用及其與PCOS發(fā)病機制的聯(lián)系 Kisspeptin途徑在HPG軸中扮演著重要角色，它可與GPR54特異性結(jié)合，直接且有效地刺激GnRH神經(jīng)元活動，而PCOS患者出現(xiàn)的生殖變化也與其存在密切關(guān)聯(lián)。HPG軸分為3個主要水平及相應(yīng)調(diào)節(jié)信號：下丘腦的促性腺激素釋放激素(GnRH)；垂體的促性腺激素包括促卵泡激素(FSH)和促黃體生成素(LH)；性腺中的性類固醇和肽。Kisspeptin水平紊亂參與的PCOS與GnRH脈沖分泌、LH升高及FSH相對偏低密切相關(guān)，這可能造成卵巢雄激素分泌過多和排卵功能障礙[5]，下文將通過HPG軸的不同水平進行闡述。

2.1.1 HPG軸上游——下丘腦 Kisspeptin與受體GPR54的結(jié)合可直接作用于下丘腦GnRH神經(jīng)元，調(diào)控其合成與分泌，并介導(dǎo)性類固醇反饋調(diào)節(jié)和機體代謝。Kisspeptin通過啟動GnRH脈沖釋放和性類固醇對下丘腦的反饋調(diào)節(jié)作用于HPG軸，其與PCOS高雄激素血癥關(guān)系密切。實驗研究表明[23]，下丘腦Kisspeptin-1表達受到性類固醇(如雄激素)和代謝環(huán)境變化的調(diào)控，PCOS患者對性類固醇激素負反饋的反應(yīng)性降低則表明大腦中GnRH神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)存在功能障礙[24]。慢脈沖的GnRH刺激FSH，而快脈沖的GnRH刺激LH的產(chǎn)生。PCOS患者中，LH表達通常升高，而FSH水平相對較低，這可能與GnRH脈沖發(fā)生器對類固醇反饋的敏感性降低導(dǎo)致GnRH脈沖頻率的增加有關(guān)[18]。Trevisan等[17]指出，性類固醇下調(diào)Kisspeptin水平，表明Kiss1神經(jīng)元介導(dǎo)胎盤哺乳動物的性類固醇反饋效應(yīng)并調(diào)節(jié)GnRH神經(jīng)元的活動。此外，Yuan等[7]經(jīng)PCOS大鼠模型發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin受雄激素的負反饋調(diào)節(jié)，高雄激素水平會抑制Kisspeptin表達。在PCOS女性體內(nèi)，高Kisspeptin水平能誘導(dǎo)雄激素增加[25]，而過表達的雄激素可能通過HPG軸上游負反饋調(diào)節(jié)Kisspeptin神經(jīng)元，這導(dǎo)致Kisspeptin水平下調(diào)并調(diào)控GnRH分泌來維持機體穩(wěn)態(tài)。

2.1.2 HPG軸中游——垂體 Kisspeptin/GPR54在大部分哺乳動物的垂體中存在表達，Gutiérrez-Pascual等[26]和Suzuki等[27]研究證實，Kisspeptin-10對大鼠、豬、牛的垂體細胞分泌LH的能力有顯著促進作用，這表明Kisspeptin在垂體中的水平有直接調(diào)控生殖的可能，但更多的是下丘腦GnRH對垂體的刺激發(fā)揮主要作用。曹婷等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Kisspeptin水平與LH呈正相關(guān)，這與相關(guān)文獻報道[3,17]一致。Kisspeptin可誘導(dǎo)LH分泌亢進從而進一步參與PCOS的病理生理過程[19]。Katulski等[29]在針對內(nèi)源性Kisspeptin和LH脈動分泌的研究中證實了此觀點：PCOS的神經(jīng)內(nèi)分泌障礙可能是由于Kisspeptin在介導(dǎo)GnRH分泌過程中失去了穩(wěn)態(tài)平衡，進而導(dǎo)致Kisspeptin與LH脈沖的異常耦合。此外，有研究顯示，PCOS患者血清LH值的升高與LH波頻率與峰值的增加[24]均受Kisspeptin影響。一方面，PCOS患者垂體因?qū)nRH敏感性增加而分泌過量的LH[30]作用于卵泡膜細胞，促進雄激素合成釋放；另一方面，F(xiàn)SH相對減少致使未達到卵泡成熟所需的“FSH閾值”，導(dǎo)致卵泡停滯在排卵前階段，這直接導(dǎo)致患者表現(xiàn)出無排卵和卵巢的標(biāo)志性多囊改變[23,31]。

2.1.3 HPG軸下游——卵巢 除了在中樞上的表達外，Kisspeptin也局部存在于卵巢中，主動參與排卵和性激素調(diào)節(jié)，對卵巢功能和卵泡發(fā)育起著間接和直接兩方面的調(diào)控作用。Kisspeptin通過HPG軸中樞機制促使LH分泌增加來間接影響卵巢功能[2]。Owens等[25]于2018年首次研究了Kisspeptin-54對人顆粒葉黃素細胞的體內(nèi)外效應(yīng)，Kisspeptin在作為卵母細胞成熟的觸發(fā)因素時，能顯著改變顆粒細胞基因的表達，從而進一步激活FSH和LH受體基因的表達并促進卵巢類固醇生成和作用。Castellano等[32]在大鼠的卵巢中發(fā)現(xiàn)了Kisspeptin及其受體GPR54的表達，其中Kisspeptin-1在青春期過渡期時的表達增加，并在排卵前達到峰值，這有力證實了局部Kisspeptin在控制排卵中不可或缺的作用。Kisspeptin水平異常升高進一步導(dǎo)致LH高水平，F(xiàn)ranks等[33]指出，PCOS中LH水平升高會導(dǎo)致高雄激素血癥，這是由于高水平LH會使卵巢功能受擾，在驅(qū)動卵泡膜細胞雄激素的高分泌的同時影響了雄激素芳香化為雌激素的功能。此外，卵巢來源的Kisspeptin在PCOS中也能直接控制卵巢自身的功能及分泌。郭威等[34]發(fā)現(xiàn)，PCOS組卵泡液中Kisspeptin含量明顯高于對照組，推斷Kisspeptin可能參與卵巢微環(huán)境的病理改變。Hu等[8]已證明，人顆粒葉黃素細胞中存在Kisspeptin受體表達，且PCOS患者的人顆粒葉黃素細胞中Kisspeptin及其受體表達水平顯著上調(diào)。因此，Kisspeptin紊亂是干擾卵巢正常功能從而介導(dǎo)PCOS發(fā)生和發(fā)展的重要因素。

2.2 Kisspeptin水平與機體代謝異常的聯(lián)系 Kisspeptin與機體的能量代謝息息相關(guān)[28]，其在向中樞傳遞代謝信號中發(fā)揮著間接或直接的作用。

Kisspeptin近年被認為是PCOS胰島素抵抗的關(guān)鍵標(biāo)志物，經(jīng)實驗證實，下丘腦Kiss-1表達對代謝環(huán)境的變化敏感[23]。胰島素抵抗(IR)引起的高胰島素血癥(hyperinsulinemia，HINS)在PCOS患者普遍存在，因此Kisspeptin在PCOS患者的IR中具有重要意義。2018年，Izzi-Engbeaya等[9]首次證明了Kisspeptin在人體內(nèi)胰島素分泌中的正向作用，Kisspeptin可直接刺激胰島β細胞，間接調(diào)控胰島素的分泌及其對葡萄糖的反應(yīng)。有研究表明，Kisspeptin水平與所有IR指標(biāo)呈顯著負相關(guān)[7]，推斷IR與Kisspeptin水平降低有關(guān)。而PCOS中下丘腦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被認為是IR的關(guān)鍵，高表達的雄激素誘導(dǎo)的Kisspeptin下調(diào)導(dǎo)致未折疊蛋白反應(yīng)通路調(diào)節(jié)中斷，從而在調(diào)節(jié)下丘腦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和對抗IR中發(fā)揮全新保護作用[7]。由于PCOS的異質(zhì)性，未來研究應(yīng)基于PCOS的不同亞型來探索Kisspeptin與糖耐量之間動態(tài)的相互作用[9]。

此外，脂肪細胞分泌的瘦素和脂聯(lián)素也被視為參與生殖與能量調(diào)控的重要代謝因子，兩者或許均可通過介導(dǎo)Kisspeptin而調(diào)節(jié)下丘腦GnRH的分泌[35]。

3 Kisspeptin途徑在PCOS中的治療和應(yīng)用

Kisspeptin在PCOS中起著不可或缺的關(guān)鍵作用，它被認為是一種針對PCOS極具前景的治療靶點，可在包括PCOS在內(nèi)的生殖疾病中作為一種潛在治療干預(yù)方法加以發(fā)展應(yīng)用。既往研究表明，相對于傳統(tǒng)的扳機藥物，Kisspeptin可能是一種更優(yōu)的替代卵母細胞觸發(fā)劑以治療PCOS不孕，尤其是對于有卵巢過度刺激綜合征(ovarian hyperstimulation syndrome，OHSS)風(fēng)險的女性。此外，針刺和中醫(yī)藥也能在某些方面通過Kisspeptin途徑改善和治療PCOS。

3.1 Kisspeptin扳機藥物治療PCOS不孕 Kisspeptin在PCOS不孕患者的輔助生殖應(yīng)用中，可替代傳統(tǒng)扳機藥物，有效降低OHSS的發(fā)生。作為內(nèi)源性GnRH釋放的有效激發(fā)因子，Kisspeptin能促使卵巢啟動更多生理性促性腺激素刺激，這也許是觸發(fā)卵泡成熟和排出更安全且有效的選擇。Kisspeptin可能在不孕治療中用作生物標(biāo)志物并被應(yīng)用在控制性卵巢過度刺激期間以誘導(dǎo)卵母細胞成熟[17]。有研究通過皮下注射不同濃度的Kisspeptin-54以誘導(dǎo)LH峰和卵子成熟，由此推斷Kisspeptin可能是一種替代的卵母細胞觸發(fā)劑，尤其是對于有OHSS風(fēng)險的女性[17]。也有研究證實，相較于傳統(tǒng)卵母細胞觸發(fā)機制，Kisspeptin-54促性腺激素的波動更接近生理性月經(jīng)周期，受體和類固醇生成酶的表達或許會為孕酮合成及黃體期植入提供一個增強的卵巢環(huán)境[25]。

3.2 Kisspeptin可作為PCOS的治療靶點

3.2.1 針刺對PCOS中Kisspeptin途徑的影響 Kisspeptin還參與了針刺治療PCOS的可能作用環(huán)節(jié)。沈凌宇等[36]研究表明，電針可改善PCOS大鼠的HPG軸，而下丘腦Kisspeptin表達降低可能是其潛在機制。申怡等[37]指出，人工針刺能降低GPR54表達進一步抑制其與Kisspeptin的結(jié)合從而減少GnRH的釋放。奚倩慧等[38]認為，電針能提高瘦素水平并降低Kisspeptin表達以進一步改善代謝紊亂，同時調(diào)節(jié)PCOS的生殖與代謝。因此，通過針刺途徑可降低Kisspeptin表達從而治療PCOS。

3.2.2 中醫(yī)藥對PCOS中Kisspeptin途徑的影響 近年來，證據(jù)表明中醫(yī)藥針對Kisspeptin途徑對PCOS有正向調(diào)節(jié)作用。藏紅花作為祖國醫(yī)學(xué)治療婦科疾患的臨床常用中藥，其富含的西紅花酸被證實是主要的作用成分。Hu等[39]利用雙氫睪酮(DHT)產(chǎn)前暴露誘導(dǎo)出與PCOS排卵障礙高度相似的小鼠模型，證實西紅花酸可有效調(diào)控Kisspeptin神經(jīng)元的異常表達，增加AVPV中Kisspeptin水平的同時降低了ARC中Kisspeptin水平，從而使相關(guān)性激素血清水平和卵巢的結(jié)構(gòu)功能得以改善。此外，鄭明明[40]通過研究蒼附導(dǎo)痰湯干預(yù)痰濕型PCOS與Kisspeptin/GPR54系統(tǒng)表達的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)蒼附導(dǎo)痰湯對痰濕型PCOS癥狀的改善有正向調(diào)節(jié)作用，它可能通過健脾祛濕化痰法來調(diào)節(jié)卵泡發(fā)育并增強Kisspeptin/GPR54表達水平進而提高卵巢功能及促進卵子的正常生長發(fā)育和排出。中醫(yī)藥對PCOS的治療具有療效好、副作用小的獨特優(yōu)勢，能從根本上改善PCOS病理基礎(chǔ)，這為世界范圍內(nèi)臨床上治療PCOS拓寬了新視野，提供了新思路。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，Kisspeptin在PCOS中的生殖內(nèi)分泌與機體代謝過程發(fā)揮著重要作用。本文多維度探討了Kisspeptin參與HPG軸不同水平、能量代謝及性類固醇變化的機制及相關(guān)性，并進一步拓展了針對Kisspeptin途徑治療PCOS的臨床應(yīng)用。大部分研究已證實，PCOS患者的血清Kisspeptin水平高于正常人，這使Kisspeptin可能成為PCOS的獨立生物標(biāo)志物和潛在治療新途徑。Kisspeptin/GPR54信號多方面潛在地影響著PCOS的發(fā)生發(fā)展，相關(guān)拮抗劑與激動劑被指出可能具有臨床應(yīng)用價值，初步研究表明針刺可通過Kisspeptin途徑改善PCOS，同時也有證據(jù)表明，中醫(yī)藥可通過有效調(diào)控Kisspeptin異常表達并改善PCOS癥狀。此外，目前臨床上，Kisspeptin因其能促使卵巢啟動更多生理性促性腺激素刺激，被廣泛運用于輔助生殖領(lǐng)域，可能能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)扳機藥物觸發(fā)排卵，成為更安全且有效的選擇，但仍需大量實驗與臨床研究來探索和明確Kisspeptin的給藥劑量和形式[19]。目前研究初步表明Kisspeptin對PCOS患者的胰島素抵抗和高雄激素水平也有良性調(diào)控作用，但基于Kisspeptin調(diào)節(jié)PCOS代謝紊亂的實驗研究及臨床應(yīng)用較少且部分處于空白，其參與機體能量代謝機制尚不十分明確。通過本文，期望能為Kisspeptin在PCOS中的深入探索與防治提供新的思路與方向。