lNSL3的研究进展及临床应用前景

付俊玲（综述），李乃适（审校）

（中国医学科学院，北京协和医学院，北京协和医院内分泌科，卫生部内分泌重点实验室，北京100730）

胰岛素样因子3（insulin-like 3，INSL3）是成熟睾丸间质细胞（Leydig细胞）特异性分泌的一种蛋白类激素。在正常男性体内INSL3水平随着性腺功能成熟而升高，随着衰老后性腺功能减退而降低，因此，INSL3可用作反映男性生殖内分泌功能的一种新型生物标志物。现将INSL3及其相关研究进展综述如下。

1 lNSL3简介

1.1 INSL3的结构 INSL3又称松弛素样因子或睾丸间质细胞源胰岛素样肽，属于胰岛素样激素超家族［1］。其结构与胰岛素相似，INSL3蛋白合成时先形成蛋白前体肽，包括含24个氨基酸残基的前体肽和A、B、C 3条肽链。如同胰岛素的C肽，INSL3的C肽最终也被剪切，留下A-B肽链异二聚体。INSL3的B链C末端含有顺序为G-G-P-R-W（B22-26）的一段氨基酸序列，该序列是INSL3与其受体结合的关键部位。INSL3基因有一个单独的开放阅读框（编码180个氨基酸），与编码胰岛素、松弛素、胰岛素样生长因子的前驱蛋白基因高度一致。因此，INSL3与胰岛素从基因到蛋白的结构都非常相似。

1.2 INSL3的来源 INSL3由INSL3基因编码，人类的INSL3基因位于19号染色体（p13.2～p12）。INSL3主要由男性睾丸的Leydig细胞（睾丸间质细胞）特异性表达［2］，在男性的生命历程中血清中INSL3水平随着性腺功能的改变呈现波动性的变化，青春期始逐渐升高，到了性成熟期，Leydig细胞中INSL3表达最高，同时血清中INSL3水平也达到最高，正常成年男性血清INSL3水平为（562.3±155.4）ng／L（放射免疫法）［3］；男性衰老后性腺功能逐渐减退，血清INSL3的水平也逐渐下降。Shirneshan 等［4］在 小 鼠 实 验 中 发 现，睾 丸Leydig细胞和卵巢卵泡膜细胞的INSL3mRNA浓度较高，且具有分化依赖性。因此，INSL3是人类Leydig细胞分化成熟的标记物。在女性中，INSL3在卵巢的卵泡膜细胞中也有表达［5］，但正常成年女性中血清INSL3水平极低，为（99.5±21.7）ng／L（放射免疫法）［3］，仅部分研究显示多囊卵巢综合征（polycystic ovarian syndrome，PCOS）患 者 血 清INSL3水平较正常女性明显升高，因此有关女性的INSL3研究主要集中于PCOS患者人群。

1.3 INSL3的特异性受体 INSL3通过作用于其受体发挥作用，其受体被命名为富含亮氨酸的G蛋白偶联受体8（leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 8，LGR8），也称为影响睾丸下降的G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor affecting testisdescent，GREAT），由LGR8／GREAT基因编码，其表达局限于引带、睾丸、大脑和骨骼肌，主要高表达于引带，其次是睾丸；该蛋白在睾丸下降过程中起重要作用。INSL3是LGR8蛋白的内源性配体［6］，有研究表明，INSL3由Leydig细胞产生后通过旁分泌作用到达睾丸引带，与其膜表面的LGR8受体结合，形成INSL3-LGR8复合物，通过G蛋白促进环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的产生，进而促进睾丸引带的生长发育，睾丸位置下降。因此，INSL3-LGR8复合物在雄性分化过程中起重要作用。

2 正常雄性小鼠和男性血清lNSL3水平

2.1 正常小鼠体内INSL3的表达情况 随着雄性小鼠性腺的逐渐成熟，其血清INSL3水平逐渐升高；而随着小鼠的衰老并出现性腺功能减退，血清INSL3水平也逐渐下降［7］。Anand-Ivell等［8］建立出生后雄性啮齿类动物模型，动态监测其外周血中INSL3的分泌水平。该研究发现，血清INSL3水平直至实验小鼠20日龄始能在外周血中测出，40日龄时达到最高值（4～10μg／L），此时实验小鼠达到青春发育期，其Leydig细胞功能增强；以后又逐渐下降，到60日龄时达到了一个稳定状态；而衰老小鼠循环中INSL3水平明显下降。Balvers等［9］研究发现青春期前的小鼠INSL3基因表达水平很低，成年后表达水平升高。可见，在啮齿类动物体内血清INSL3水平在一定程度上与性腺功能有关。

2.2 正常男性体内血清INSL3水平的变化 在正常男性的生命谱中，一方面，随着男童逐渐进入青春期，睾丸Leydig细胞逐渐成熟，血清INSL3水平会逐渐升高；另一方面，随着人的衰老，Leydig细胞的功能逐渐减退，从而血清INSL3水平也会逐渐下降［10-11］。Wikström 等［12］通 过 测定正 常 发 育期 男性体内血清中INSL3水平，发现INSL3水平随青春发育程度而逐渐升高；无论从骨龄的变化还是从临床判断的Tanner分期的增加来判断青春发育水平，血清INSL3水平都随着发育的逐渐成熟而逐渐升高，尤其以青春发育启动时升高明显。Anand-Ivell等［13］用时间分辨免疫荧光法测定了1 160例南澳大利亚男性成年人的血清INSL3水平，发现血清中INSL3的含量随衰老而下降，35～44岁之间的男性血清INSL3水平为（1.29±0.47）μg／L，而75～80岁男性血清INSL3水平为（0.79±0.39）μg／L。Ferlin等［14］对不同青春发育分期的75例健康男性青少年（Tanner分期Ⅰ～Ⅴ期，每期各15例）进行了横断面研究，测定了所有参与者的血清INSL3、黄体生成素（luteotropic hormone，LH）、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）和雄激素（testosterone，T）水平，发现随着Tanner分期的从低到高，血清INSL3水平逐渐上升。最近，Johansen等［15］又通过纵向研究探讨了这一问题，该研究为期5年，对10例青少年男性进行了每半年1次的随访并检测血清INSL3水平，发现青春期健康男性血清INSL3水平随着青春期的启动、睾丸体积的增大及年龄的增长而逐渐升高。因此，目前认为INSL3可作为一种新型的青春期睾丸功能和分化的标记物，提示INSL3在青春期各种发育异常疾病的诊断中有较好的应用前景。

3 男性生殖内分泌疾病与lNSL3

3.1 隐睾症与INSL3 隐睾症指婴儿出生2个月以后，双侧或单侧睾丸没有下降到阴囊内的一种畸形状态。隐睾症是泌尿生殖系统常见的先天性疾病，是导致男性不育的重要因素，并且隐睾长期处于高温环境中可导致睾丸肿瘤的发生。

3.1.1 小鼠动物模型的研究 小鼠体内INSL3水平与隐睾症的发病密切相关。Zimmermann等［16］发现INSL3基因敲除雄性小鼠出现了先天性隐睾，其睾丸引带发育障碍，这表明INSL3对睾丸引带的分化发育起到了决定性的作用。Nef等［17］发现INSL3基因敲除雄性小鼠出现精子发育异常和不育。用INSL3体外刺激睾丸引带细胞，cAMP增加，提示INSL3可能促进睾丸引带的生长。Foresta等［18］认为Leydig细胞分泌的INSL3能促进雄性生殖细胞的减数分裂，减少生殖细胞的凋亡。因此，从小鼠动物模型的研究结果来看，可以认为INSL3在隐睾症的发病机制中起重要作用。

3.1.2 临床研究 INSL3基因突变可导致隐睾已经在临床研究中证实。Tomboc等［19］和 Baker等［20］运用单链构象多态性的方法检测了INSL3的2个外显子序列，在2例隐睾患儿（1例为腹内隐睾）的基因中发现了INSL3基因突变。Gorlov等［21］在61例患有单侧或者双侧隐睾患者基因中发现了GREAT／LGR8基因突变。Ferlin等［22］和 Adham等［23］利用病例对照研究，在隐睾症患者中发现了INSL3基因和其受体基因GREAT／LGR8的突变，突变率为9.2%，且所有表型的引带发育均有改变。这些临床研究结果进一步证实了INSL3基因与隐睾症的发生有着密切联系。

3.2 男性性腺功能减退症与INSL3 男性性腺功能减退症可分为高促性腺激素性性腺功能减退症和低促性腺激素性性腺功能减退症。但无论何种原因，Leydig细胞功能均未成熟，而血清INSL3水平也就低于正常。这一点在鉴别青春发育延迟的患者到底仅仅是发育延迟还是具有器质性病变将会有潜在的意义；也就是说，血清INSL3水平在某种程度上很可能能够作为评价Leydig细胞功能的一个新指标。

3.2.1 高促性腺激素性性腺功能减退症 其病变部位位于睾丸本身，包括睾丸肿瘤、外伤和一些先天性疾病如Klinefelter综合征等。典型的Klinefelter综合征患者（染色体核型47，XXY）的Leydig细胞不能正常发育，曲细精管透明样变，因而血清睾酮水平低，而垂体分泌的FSH和LH明显升高。作为Leydig细胞特异性分泌的激素，Klinefelter综合征患者血清中INSL3水平理论上也应较低。Ferlin等［3］和 Bay等［24］研究发现，Klinefelter综合征患者血清INSL3水平较正常成年男性显著降低。最近，Overvad等［25］利用病例对照研究发现，血清INSL3水平在Klinefelter综合征男性体内较正常成年男性约低70%。以上临床研究均证实了Klinefelter综合征患者血清INSL3水平处于较低水平。而Cabrol等［26］研究发现患有Klinefelter综合征的婴儿血清INSL3水平与正常婴儿差异无统计学意义，说明该疾病患者血清INSL3浓度将停留在青春发育前的水平。因此，Klinefelter综合征患者在青春发育启动年龄时LH和FSH均开始升高，但睾丸Leydig细胞不能正常发育，睾酮水平并不相应升高，于是负反馈调节使LH和FSH的分泌越来越多，最终达到一个极高的水平。但对于嵌合型（核型46，XY／47，XXY）的 Klinefelter综合征患者，在青春发育启动年龄时Leydig细胞将有可能有一定的发育，这种情况下诊断有时将存在一定困难，此时血清INSL3水平极有可能成为协助诊断和评价生殖能力的一个新指标。

3.2.2 低促性腺激素性性腺功能减退症 患者病变部位在下丘脑-垂体，典型的一类是Kallmann综合征，因促性腺激素释放激素（gonadotrophin releasing hormone，GnRH）神经元在胚胎发育时未能迁移到正常位置而在青春期无法产生正常的GnRH，因而患者无法出现青春发育；同时Kallmann综合征患者会伴有嗅觉缺失，因此一般来说易于诊断。这样，在无干预的情况下，该类患者的睾丸Leydig细胞将处于幼稚状态，而血清INSL3也将处于青春发育前水平。临床上对该类患者一般采用睾酮制剂的替代治疗以促进其第二性征的出现和维持，在患者拟生育时用GnRH泵治疗或人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotrophin，hCG）和重组FSH治疗以促进精子生成。理论上可预测睾酮替代治疗将抑制原本几乎并未启动的下丘脑-垂体-性腺轴，从而进一步抑制Leydig细胞功能，使INSL3水平下降。而GnRH泵或hCG联合重组FSH的替代治疗是模拟下丘脑-垂体-性腺轴的正常启动，因而将促使该类患者的睾丸Leydig细胞正常发育，INSL3水平也应相应逐渐升高。

在临床研究中，来自意大利［4］、丹麦［24］和法国［27］的研究均证实了这两种治疗方案对血清INSL3的影响。对这类患者进行促精子发生治疗的一个难点是临床如何判断药物疗效，但精子发生在治疗近3个月时方可观察；而血清INSL3作为Leydig功能的一种特异性标志，对于定量或半定量评价治疗的有效性将大有裨益。因此，血清INSL3水平在低促性腺激素性性腺功能减退症的治疗中也可能作为评价疗效的新型指标。

4 PCOS与lNSL3

INSL3在女性的意义目前尚未阐明。INSL3基因缺失性突变的雌性小鼠出现卵泡闭锁和黄体溶解的增加，说明INSL3可能在细胞凋亡通路上起到一定的作用［28］。现在已有少量关于 PCOS与INSL3关系的研究。PCOS是一种以持续排卵障碍、高雄激素血症及胰岛素抵抗为特征的生殖内分泌紊乱的常见疾病。临床研究发现，PCOS患者血清INSL3水平较正常成年女性显著升高［29］，然而也有研究认为二者差异无统计学意义。因此，INSL3水平是否可能作为一种新的血清生物标志物协助PCOS诊断和治疗效果评价，尚需进一步的研究。

5 展 望

血清INSL3水平随着Leydig细胞功能的成熟而逐渐升高，因而它有望成为男性生殖内分泌疾病的一种新的血清标志物。一方面，血清INSL3水平可作为男性性腺功能减退症的一个参照指标；另一方面，它对于男性低促性腺激素性性腺功能减退症患者的促精子生成治疗也可以起到评判疗效的作用。但将血清INSL3真正用于临床实践还需要开展更加深刻而广泛的研究。女性PCOS与INSL3的关系也有待于进一步研究。

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