胰岛素样肽3的功能及其研究进展

赵丽丽，聂敏，伍学焱

(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)



胰岛素样肽3的功能及其研究进展

赵丽丽，聂敏*，伍学焱

(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)

【摘要】胰岛素样肽3(INSL3)是一种性别特异性激素，在胎儿期检测到羊水中INSL3的水平与胎儿的性别有关，孕期内INSL3的浓度随着孕周增加可发生先升高再减少的变化。INSL3减少可使睾丸引带发育畸形，从而发生隐睾。此外，INSL3还可以维持生殖细胞的存活和调节骨的代谢。INSL3在女性体内的作用尚不明确，其水平可用于评价卵巢的功能，并可调节雄激素的合成。本文将对INSL3在男性和女性体内的功能研究进展进行综述。

【关键词】胰岛素样肽3；雄激素

(JReprodMed2016，25(4)：374-377)

睾丸间质细胞(Leydig细胞)以分泌雄激素包括：睾酮(T)、雄烯二酮(A4)、双氢睾酮(DHT)及其衍生物等为其显著特征。近年来发现，男性的睾丸间质细胞还可分泌胰岛素样肽3(INSL3)[1]。INSL3曾被认为是睾丸特异性的转录产物，也被称为松弛素样因子或睾丸间质胰岛素样因子。T的合成和分泌主要受黄体生成素(LH)的快速作用刺激，而INSL3 的合成和释放受LH的长期慢性作用调节[1]。女性卵巢的卵泡膜细胞和黄体细胞也可分泌少量的INSL3[2]。目前对于INSL3的功能了解还比较少，本文旨在对INSL3在男性和女性体内的功能研究进展进行综述。

一、INSL3及其受体

INSL3是一种肽类激素，是胰岛素-松弛素家族，包括胰岛素、胰岛素样生长因子(IGF)1、IGF2、松弛素等的成员之一，其结构与胰岛素或者IGF1、IGF2相似。编码 INSL3的基因位于19p13.2-p12，仅含有一个外显子。INSL3有其特异的受体即松弛素/胰岛素家族肽受体2(RXFP2)，在人体内多种组织如：睾丸引带、睾丸、卵巢、子宫、大脑、骨骼肌和肾脏等都有表达，主要高表达于睾丸引带组织。RXFP2是一种富含亮氨酸重复序列的G蛋白耦联受体，它以含有比较大的胞外结构域和跨膜环为特征，INSL3/RXFP2通过激活腺苷酸环化酶来发挥作用[3]。

二、男性体内INSL3的特点及其作用

1.胎儿期INSL3的水平变化：男性胎儿期的INSL3主要由睾丸间质细胞分泌，在与胎儿性别决定相关的关键转录因子1(SF-1)表达后不久即产生。INSL3水平随孕周的增加发生变化，这一变化可通过羊水中INSL3的水平来反映，通常在妊娠15～18周时，羊水中INSL3达到最高水平，随后逐渐减少，并于妊娠22周时下降到最低水平，此时在羊水中检测不到INSL3[4]。

2.INSL3是一种性别特异性因子：有研究[5]报道，当母牛孕有一雌性胎儿时，在妊娠中期INSL3减少甚至检测不到；然而，当母牛孕有一雄性胎儿时，则该母牛血液循环中的INSL3水平提高，这可能是由于胎儿体内的INSL3经胎盘转运到母体循环所致。与上述情况类似，人类的INSL3水平也与胎儿的性别有关，当胎儿为男性时可在妊娠中期的羊水中检测到INSL3；当胎儿为女性时则不能在羊水中检测到INSL3[6]。

3.胎儿期INSL3对男性睾丸下降必不可少：睾丸的下降依赖于解剖和内分泌以及环境等因素，其下降过程包括连续发生的两个阶段，即经腹下降(妊娠10～23周)和经腹股沟下降至阴囊(妊娠28周以后至出生)两个阶段。睾丸经腹下降的过程主要受苗勒管抑制物的影响[7]，睾丸经腹股沟下降至阴囊的过程主要受T的影响。此外，INSL3通过调节睾丸引带的发育也参与了此过程的调节[8]。其机制如下，INSL3与睾丸生精小管细胞膜表面的RXFP2结合后，激活G蛋白及cAMP信号转导通路，进而促进睾丸引带细胞分化，使睾丸经腹股沟下降至阴囊[9]。当INSL3减少可使睾丸下降障碍，从而发生隐睾。INSL3导致隐睾的发生也与环境因素有关，有的研究表明，小鼠在孕期受到塑料工业广泛使用的增塑剂邻苯二甲酸二己酯 (DEHP)的影响时，可使INSL3 mRNA表达下调，导致睾丸引带发育畸形而发生隐睾[10]。

4.青春期和成年男性的INSL3：(1)青春期INSL3的水平变化及其影响因素：在青春期，下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)被高度激活，产生大量的LH，睾丸间质细胞在LH的作用下分化[11]并产生INSL3，整个青春期内，血浆INSL3的浓度逐渐增加[12]，因此INSL3的水平可作为青春期启动和进展的标志。INSL3的浓度与睾丸体积密切相关，Johansen 等[1]发现，随着年龄和睾丸体积的增加，INSL3水平相应地升高。青春期INSL3的水平还与青少年的体重有关，肥胖青少年体内INSL3的浓度与非肥胖青少年相比明显降低，INSL3和瘦素水平之间呈负相关，INSL3和体重指数(BMI)之间也呈负相关[13]，表明青春期肥胖可能导致睾丸间质细胞损伤并影响睾丸间质细胞的功能，进而使INSL3的水平降低。(2) INSL3在成年男性体内的作用：INSL3在成年男性体内的作用尚不完全明确，首先其可通过自分泌和旁分泌作用，影响生殖细胞的存活和雄激素的分泌。有研究表明，睾丸间质细胞分泌INSL3后，不仅能将其释放到血液循环，而且能够以足够的浓度释放到睾丸间质和精室内，其受体RXFP2也在处于减数分裂和减数分裂完成以后的生殖细胞表达，提示INSL3-RXFP2信号通路存在于生殖细胞[14]，该通路的激活可抑制生殖细胞的凋亡，促进生殖细胞的存活[15]。此外，INSL3还调节 T 的合成和分泌，INSL3和T均由睾丸间质细胞分泌，INSL3可通过激活cAMP而刺激睾丸间质细胞分泌 T[16]。

5.其它：除了对生殖系统的作用外，INSL3释放入血液循环后，还通过内分泌作用，影响甲状腺和骨骼系统的功能。INSL3还与甲状腺癌的发生发展有关，INSL3与甲状腺滤泡上皮细胞表达的RXFP2相互作用，通过组织蛋白酶L破坏弹性蛋白，从而有利于肿瘤细胞的扩散[17]。另外，INSL3及其受体信号通路还与骨代谢有关[18]。男性体内，雄激素对于骨量的维持必不可少[19]。INSL3受体信号通路的激活对骨代谢的调节也有重要作用，它主要通过对成骨细胞的作用实现，其机制如下：INSL3与成骨细胞表面受体RXFP2结合后，激活G蛋白偶联受体，cAMP浓度增加，进而激活促分裂原活化蛋白酶(MAPK)级联反应[20]，使成骨细胞增殖分化，促进骨基质形成及骨的矿化，从而维持骨密度。已证明，在雄激素水平正常的情况下，当成骨细胞表面INSL3特异受体RXFP2发生突变时，发生骨质疏松的风险增加。Ferlin等[21]发现25例RXFP2突变的年轻男性中16例男性(64%)骨密度明显降低。

二、成年女性体内的INSL3

1. 女性体内INSL3水平的变化：女性卵巢的卵泡膜细胞和黄体细胞(相当于男性睾丸间质细胞)可分泌少量的INSL3，但远比男性体内水平低。INSL3在女性体内的水平并不是一成不变的，而与月经周期有关，对于处于生育年龄的健康女性来说，卵泡期和黄体期INSL3的阶段性表达与月经来潮时相比显著增加。

2.成年女性体内INSL3的作用：INSL3在卵巢内有局部作用并可用于评价卵巢的功能；卵泡膜细胞既是INSL3产生的原发部位又是其发挥作用的部位，因此INSL3在卵泡膜细胞中有自分泌或旁分泌的作用[22]。亦有研究表明，INSL3能够刺激孕酮的分泌，但不能刺激培养中的黄体细胞发育，但INSL3在牛的黄体组织中可作为局部的调节因子起促进黄体的作用[23]。当卵巢储备功能低下时，INSL3水平将会显著降低；当患有多囊卵巢综合征(PCOS)时，血循环中的INSL3水平将显著增高[24]。因此，INSL3可用来评价卵巢的功能。但是，有的研究表明患有PCOS的女性与健康的对照组相比，INSL3并没有显著的增加，然而患有PCOS的女性体内，INSL3和雄激素之间呈正相关，这可能其在PCOS患者的病理生理学中亦起着一定的作用[25]。

3.INSL3可调节雄激素的合成：INSL3还与女性体内雄激素的合成有关[26]，尽管垂体LH长期以来一直被公认为是哺乳动物卵巢卵泡膜细胞合成雄激素的主要驱动力[27-28]，但有证据表明卵巢内许多因子在这一过程中有调节作用，比如抑制素、激活素、骨形态发生蛋白(BMPs)，BMP6对卵泡膜细胞雄激素的合成产生抑制作用，而这种抑制作用可由减少INSL3-RXFP2的信号介导，或至少介导其中的一部分[29]，这可能是INSL3在女性体内调节雄激素合成的机制之一。

总之，INSL3在女性体内的功能目前了解尚比较少，需要进一步深入的研究。

三、展望

目前对INSL3的研究尚不够深入，但对INSL3的研究仍有很高的价值。一方面，INSL3可以辅助胎儿性别的诊断，也为男性隐睾和骨质疏松的发生提供早期防治的理论依据；另一方面，INSL3可能为患有不孕症的女性提供了一个治疗的新思路。

【参考文献】

[1]Johansen ML，Anand-Ivell R，Mouritsen A，et al.Serum levels of insulin-like factor 3，anti-Müllerian hormone，inhibin B，and testosterone during pubertal transition in healthy boys：a longitudinal pilot study[J]. Reproduction，2014，147：529-535.

[2]Ivell R，Anand-Ivell R. Biology of insulin-like factor 3 in human reproduction[J]. Hum Reprod Update，2009，15：463-476.

[3]Bathgate RA，Ivell R，Sanborn BM，et al. International Union of Pharmacology LVⅡ：recommendations for the nomenclature of receptors for relaxin family peptides[J]. Pharmacol Rev，2006，58：7-31.

[4]Anand-Ivell R，Ivell R，Driscoll D，et al.Insulin-like factor 3 levels in amniotic fluid of human male fetuses[J]. Hum Reprod，2008，23：1180-1186.

[5]Anand-Ivell R，Hiendleder S，Violes C，et al. INSL3 in the ruminant：a powerful indicator of gender-and genetic-specific feto-maternal dialogue[J/OL]. PLoS One，2011，6：e19821.

[6]Bay K，Cohen AS，Jørgensen FS，et al. Insulin-like factor 3 levels in second-trimester amniotic fluid[J]. J Clin Endocrinol Metab，2008，93：4048-4051.

[7]Kubota Y，Temelcos C，Bathgate RA，et al.The role of insulin 3，testosterone，Müllerian inhibiting substance and relaxin in rat gubernacular growth[J]. Mol Hum Reprod，2002，8：900-905.

[8]Chevalier N，Brucker-Davis F，Lahlou N，et al. A negative correlation between insulin-like peptide 3 and bisphenol A in human cord blood suggests an effect of endocrine disruptors on testicular descent during fetal development[J]. Hum Reprod，2015，30：447-453.

[9]Kong RC，Shilling PJ，Lobb DK，et al.Membrane receptors：structure and function of the relaxin family peptide receptors[J]. Mol Cell Endocrinol，2010，320：1-15.

[10]Song XF，Wei GH，Liu X，et al.Effects of diethylhexyl phthalate (DEHP) on INSL3 mRNA expression by Leydig cells derived from mouse embryos and in newborn mice[J]. J Int Med Res，2008，36：512-521.

[11]Wikström AM，Bay K，Hero M，et al.Serum insulin-like factor 3 levels during puberty in healthy boys and boys with Klinefelter syndrome[J]. J Clin Endocrinol Metab，2006，91：4705-4708.

[12]Ferlin A，Garolla A，Rigon F，et al. Changes in serum insulin-like factor 3 during normal male puberty[J]. J Clin Endocrinol Metab，2006，91：3426-3431.

[13]Taneli F，Ersoy B，Ozhan B，et al.The effect of obesity on testicular function by insulin-like factor 3，inhibin B，and leptin concentrations in obese adolescents according to pubertal stages[J]. Clin Biochem，2010，43：1236-1240.

[14]Kohsaka T，Sagata D，Minagawa I，et al.Expression and localization of RLF/INSL3 receptor RXFP2 in boar testes[J]. Ital J Anat Embryol，2013，118：23-25.

[15]Bay K，Andersson AM. Human testicular insulin-like factor 3：in relation to development，reproductive hormones and andrological disorders[J]. Int J Androl，2011，34：97-109.

[16]Pathirana IN，Kawate N，Büllesbach EE，et al.Insulin-like peptide 3 stimulates testosterone secretion in mouse Leydig cells via cAMP pathway[J]. Regul Pept，2012，178：102-106.

[17]Hombach-Klonisch S，Bialek J，Radestock Y，et al.INSL3 has tumor-promoting activity in thyroid cancer[J]. Int J Cancer，2010，127：521-531.

[18]Hussain A，Swaminathan R，Sankaralingam A，et al.Plasma insulin-like factor 3 (INSL3) in male patients with osteoporosis and Klinefelter's syndrome[J]. Ital J Anat Embryol，2013，118：34-36.

[19]Clarke BL，Khosla S. Androgens and bone[J]. Steroids，2009，74：296-305.

[20]Ferlin A，Perilli L，Gianesello L，et al.Profiling insulin like factor 3 (INSL3) signaling in human osteoblasts[J/OL]. PLoS One，2011，6：e29733.

[21]Ferlin A，Pepe A，Gianesello L，et al. Mutations in the insulin-like factor 3 receptor are associated with osteoporosis[J]. J Bone Miner Res，2008，23：683-693.

[22]Satchell L，Glister C，Bleach EC，et al.Ovarian expression of insulin-like peptide 3 (INSL3) and its receptor (RXFP2) during development of bovine antral follicles and corpora lutea and measurement of circulating INSL3 levels during synchronized estrous cycles[J]. Endocrinology，2013，154：1897-1906.

[23]Abe M，Hojo T，Kozai K，et al.Possible role of insulin-like factor 3 in the bovine corpus luteum[J]. J Vet Med Sci，2013，75：629-632.

[24]Anand-Ivell R，Tremellen K，Dai Y，et al.Circulating insulin-like factor 3 (INSL3) in healthy and infertile women[J]. Hum Reprod，2013，28：3093-3102.

[25]Szydlarska D，Grzesiuk W，Trybuch A，et al.Insulin-like factor 3--a new hormone related to polycystic ovary syndrome?[J]. Endokrynol Pol，2012，63：356-361.

[26]Anand-Ivell R，Ivell R. Regulation of the reproductive cycle and early pregnancy by relaxin family peptides[J]. Mol Cell Endocrinol，2014，382：472-479.

[27]Erickson GF，Magoffin DA，Dyer CA，et al.The ovarian androgen producing cells：a review of structure/function relationships[J]. Endocr Rev，1985，6：371-399.

[28]Baird DT，McNeilly AS. Gonadotrophic control of follicular development and function during the oestrous cycle of the ewe[J]. J Reprod Fertil Suppl，1981，30：119-133.

[29]Glister C，Satchell L，Bathgate RA，et al.Functional link between bone morphogenetic proteins and insulin-like peptide 3 signaling in modulating ovarian androgen production[J]. Proc Natl Acad Sci U S A，2013，110：E1426-1435.

[编辑：宋济范]

Function insulin-like peptide 3 and its research progress

ZHAOLi-li，NIEMin*，WUXue-yan

KeylaboratoryofEndocrine,MinistryofHealth,DepartmentofEndocrinology,PekingUnionMedicalCollegeHospital,PekingUnionMedicalCollege,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing100730

【Abstract】Insulin-like peptide 3 (INSL3) is a gender-specific hormone. INSL3 level in human amniotic fluid is related to fetal gender. INSL3 levels increase firstly, and then decrease along with increased gestational age. The reduction of INSL3 levels may cause abnormality of testiculus gubernacular development, which may be one of the mechanisms for occurrence of cryptorchidism. Moreover, INSL3 can also maintain the survival of germ cell and regulate bone metabolism. The role of INSL3 in female is not yet clear. INSL3 can be used to evaluate the function of ovary, and it may regulate the synthesis of androgen. The paper reviews the function of INSLs in both of male and female and the research progress.

【Key words】Insulin-like peptide 3;Male;Females

【作者简介】赵丽丽，女，河北唐山人，硕士研究生，内分泌学专业.Email:zhaolilli@yeah.net(*通讯作者)

【基金项目】国家自然科学基金(81270879)

【收稿日期】2015-05-13；【修回日期】2015-12-10

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.04.017