KNDy 神经元的作用及其释放的神经肽在多囊卵巢综合征中的研究进展

杨亦青，刘 延，陈 晨

（上海交通大学医学院附属瑞金医院妇产科，上海 200025）

自2007年发现KNDy 神经元[吻素（kisspeptin）/神经激肽B (neurokinin B,NKB)/强啡肽(dynorphin,Dyn）]是下丘脑-垂体-性腺（hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG）轴的上游调控单位以来，KNDy 神经元对生殖内分泌的调控一直是研究的热点。已有研究证实，KNDy 神经元可调节吻素、NKB、Dyn这3 种神经肽的自分泌及旁分泌，以此来调控促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）的释放脉冲频率，进而调节生殖功能及性激素的分泌，同时该神经元还接受来自性激素的负反馈。

多囊卵巢综合征（polycystic ovarian syndrome,PCOS）是青春期及育龄期女性中一种常见的妇科内分泌疾病，其患病率高达5%～20%[1]。作为育龄期女性常见的内分泌异常疾病，PCOS 患者的主要临床特征为高雄激素血症、月经稀发或闭经、卵巢多囊样改变。PCOS 的发病机制目前尚不明确，其发生可能与HPG 轴调节异常有关，而KNDy 神经元作为HPG 轴的上游调控单位，其分泌功能异常或调节异常极有可能参与了PCOS 的发病。本文将对KNDy 神经元调控HPG轴的机制及PCOS 患者血清中神经肽吻素的水平变化情况进行综述，从神经内分泌起源方面对PCOS 相关研究进展进行分析。

KNDy 神经元的定位和功能

一、定位

HPG 轴既往被认为是调节生殖内分泌系统的神经中枢。然而在HPG 轴中，位于下丘脑的GnRH 神经元不表达性激素受体，故不能接受来自性腺分泌的性激素的负反馈调节。2007年，Goodman 等[2]首次证实了，在母羊下丘脑的弓状核中存在共同分泌吻素、NKB、Dyn 这3 种神经肽的KNDy神经元。后续研究则进一步在大鼠、山羊等哺乳动物的下丘脑弓状核及人类下丘脑漏斗状核[3]中也发现了该神经元。

二、功能

1.分泌神经肽及接受性激素负反馈：除分泌吻素、NKB、Dyn 神经肽外，KNDy 神经元表达大量的雌、孕激素受体（在雄性动物中表达雄激素受体）[4]，提示其可接受性激素的负反馈，从而调节HPG 轴。此外，性激素也可直接影响KNDy神经元基因的编码。在对大鼠、猴子的实验中发现，在卵巢去势、绝经等低雌激素的情况下，实验动物的KNDy 神经元明显肥大，吻素和NKB 的基因编码显著增加，而Dyn 基因编码减少；而在予以雌激素治疗后，其KNDy 神经元缩小，尤其是表达吻素的基因编码减少[3]。

2.调控GnRH 神经元及旁分泌调节：KNDy 神经元分泌的3 种神经肽不仅对HPG 轴的GnRH 神经元具有调控作用，与同区域内的其他KNDy 神经元间也具有相互调节的作用[5]，KNDy 神经元间可通过旁分泌来相互调节临近神经元神经肽的分泌。另外，KNDy 神经元与其附近GnRH 神经元的GnRH 释放部位之间存在突触连接，用于精细控制GnRH 的脉冲分泌[6]。在GnRH 脉冲产生中，吻素是从KNDy 神经元到GnRH 细胞输出信号，而NKB 和Dyn 则可影响吻素的分泌，从而在KNDy 神经回路中扮演启动和终止信号的角色[7]。

吻素、NKB 和Dyn 3 种神经肽对GnRH 的调控作用

一、吻素及其受体的作用

1.吻素的分泌及其受体：吻素由Kiss1 基因编码，该基因定位于常染色体1q32，编码含145 个氨基酸的不稳定且无生物活性的前体肽，而其裂解产物吻素54、14、13 和10 在人体中具有生物活性。吻素的受体为G 蛋白偶联受体54（或称KISS1R），由Kiss1R 基因编码，KISS1R 位于GnRH 神经元[8]。除位于人类下丘脑漏斗状核的KNDy 神经元分泌吻素外，另有单独的吻素神经元位于下丘脑视前区（preoptic area，POA）。POA 处单独的吻素神经元不参与性激素的负反馈，只介导性腺轴的正反馈，故在更年期以后，性激素水平明显下降，POA 处的吻素神经元会显著增大、增多，大量分泌吻素[9]。

2.作用：吻素可启动GnRH 脉冲分泌，并正向调控黄体生成素（luteinizing hormone,LH）的分泌。吻素及其受体KISS1R 在青春期起始和生殖期正常排卵中发挥巨大作用。在青春期前，吻素处于抑制状态，直至青春期启动，吻素开始大量分泌，是青春期启动GnRH 脉冲分泌的关键步骤[10]。有研究在促性腺激素分泌不足的性腺机能减退病例中发现了Kiss1R 基因变异[11]；有实验直接敲除了小鼠GnRH 神经元上的Kiss1R 基因，结果直接导致小鼠的青春期启动失败[12]。以上研究均证实吻素在青春期启动中起重要作用。吻素可正向调控GnRH 的分泌，也可增加GnRH 的脉冲频率，从而正向调控垂体分泌LH 和促卵泡激素（follicle-stimulating,FSH），正向调控性腺轴。但由于GnRH 的高频率释放主要调控垂体分泌LH，故而吻素对LH 的正向调控是其对FSH 正向调控的2～3 倍[13]。有研究指出，短暂抑制小鼠下丘脑弓状核中的吻素神经元活性，可降低LH 脉冲频率和振幅[14]，这也从反面体现了吻素对LH 具有正向调控作用。

二、NKB及其受体的作用

人类KNDy 神经元分泌的NKB 由TAC3 编码，其受体为NK3R（由TACR3 编码）。KNDy 神经元上表达NK3R[15]，而不同物种之间GnRH 神经元上的NK3R 分布情况略有不同。在小鼠中，GnRH 神经元的轴突末端表达NK3R[17]；而在人体内，NKB 不经吻素介导，可直接作用于GnRH 神经元，促进GnRH 的释放[18]，但GnRH 神经元的体细胞不对NKB应答[19]。也就是说，在吻素激动GnRH 时，NKB 同时上调，但其主要作用是充当GnRH 神经元上的 “门童” 角色，调控GnRH 的释放。

有研究发现，敲除了TACR3 的小鼠表现为低生育能力表型[20]，表明NKB 对HPG 轴存在直接的正向调控作用，但NKB 的主要作用是通过作用于KNDy 神经元上的NK3R 正向调控吻素的分泌释放，间接正向调控HPG 轴。

三、Dyn及其受体的作用

Dyn 是一种内源性阿片肽，其受体KOR 也位于KNDy神经元上，目前在人类GnRH 神经元中未发现KOR[18]，人类HPG 轴对孕激素的负反馈是经Dyn 调控来实现的[21]。在KNDy 神经元内，Dyn 通过KNDy 神经元上的KOR 来负向调控吻素及NKB 的分泌，由此减少GnRH 的分泌，可造成月经期的LH、FSH 低谷。同理，在女性青春期发育前，HPG 轴整体处于抑制状态，此时的KNDy 神经元以分泌Dyn 为 主[10]。

但近期的动物实验发现，啮齿类动物及羊的GnRH 神经元上都存在KOR[15]。这可能表明，在一些物种中，Dyn 不仅可以作为自分泌调节肽作用于KNDy 神经元，也可直接作用于GnRH 神经元，从而抑制神经元分泌活性，有效终止GnRH 的释放脉冲。但目前未在人类的GnRH 神经元上发现KOR 的存在，故而此通路是否对人类有效还待验证。

四、吻素、NKB、Dyn 3 种神经肽对GnRH 的调控作用

如上文提到，KNDy 神经元经轴突-突触连接与临近的KNDy 神经元连接，其释放的NKB 或Dyn 通过其受体影响自身及临近的KNDy 神经元，调节其自身向GnRH 神经元释放吻素的脉冲。

人类分泌吻素的神经元主要集中于下丘脑弓状核及POA。其中，弓状核区的KNDy 神经元主要接收HPG 轴中关于性激素（如雌二醇）的负反馈[13]，下丘脑视前区的吻素神经元主要介导性激素的正反馈，这2 个区域的KNDy、吻素神经元对性激素有着截然不同的反馈，并协同介导了月经周期激素的周期性变化。在月经中期，吻素神经元对雌激素的调节由负反馈调整为正反馈，进一步促成GnRH/LH 的分泌高峰，从而诱导排卵。

PCOS 患者中KNDy 神经元释放神经肽的变化

KNDy 神经元构成一个关键且固定的控制GnRH 分泌的调控中心，其正常的生理调控在青春期发育及生殖中发挥关键作用，而异常的生理调控则可能导致生殖内分泌的失调。由KNDy 分泌的3 种神经肽的作用可以看出，吻素在青春期女性的生殖内分泌中发挥重大作用。许多针对PCOS动物模型的研究显示，吻素在PCOS 动物模型中出现较明确的变化，以此观察PCOS 患者外周血中的吻素水平是否增加，可能可以了解吻素在PCOS 发病机制中的潜在作用，为未来PCOS 的诊治带来有价值的信息和方向。

一、PCOS 患者的吻素水平变化

许多PCOS 患者表现出高LH/FSH 比值、高雄激素血症等内分泌特征[22]，可能机制是由于KNDy 神经元异常活化，进而使GnRH 刺激脉冲频率增加，LH 脉冲频率增加。许多研究发现，PCOS 患者的血清吻素水平显著高于正常女性，并发现吻素水平与LH、睾酮、脱氢表雄酮等性激素水平呈正相关，而与性激素结合球蛋白呈负相关[23-25]。有研究将PCOS患者按体重指数分组后发现，体重正常的PCOS 患者血清吻素水平升高，且与其LH 水平呈正相关；而肥胖及超重的PCOS 患者，其吻素水平降低，并与其血糖及胰岛素释放异常、血脂异常相关[26]。有一项针对非肥胖PCOS 患者的研究显示，其吻素水平与正常女性间并没有差异[27]。

最近一项研究对以上矛盾的产生原因进行了解释，指出血清中吻素呈高水平的同时，LH 也呈高水平，这种情况只出现在月经正常的PCOS 患者中，在月经稀发的PCOS 患者中吻素与LH 间不存在相关性[28]。事实上，根据2003年欧洲人类生殖与胚胎学会和美国生殖医学学会在荷兰鹿特丹会议上推荐的PCOS 诊断标准，具备以下3 条中至少2 条即可诊断为PCOS。①无排卵和（或）稀发排卵；②高雄激素的临床表现和（或）生化依据；③超声表现为多囊卵巢。PCOS 患者可分为4 个表型，不同表型患者的内分泌代谢特点也不同。部分研究在分析病例时并未对PCOS 的不同表型进行分类，而临床上大多数的PCOS 患者都是因月经稀发就诊，从而使研究中某一PCOS 表型患者所占比例较高，导致研究的结果出现偏倚。此外，一些研究也未对患者及对照组间的年龄或体重指数进行变量控制，这也是造成研究结果出现偏差的原因。

二、糖代谢

在糖代谢方面，一项针对正常人群的研究证明，吻素在胰岛素分泌过程中起有益作用[29]，而对PCOS 患者的研究发现，无论PCOS 患者是否存在肥胖，其血清吻素水平与口服萄葡糖后2 h 的血糖水平呈正相关[30]。但目前对于吻素水平与胰岛素抵抗之间的关系尚未明确，各项研究结果间存在较大差异，这可能同样是由于PCOS 患者的异质性导致，提示不同表型PCOS 患者中糖代谢与吻素水平间的相互作用可能不同[31]。

综合分析上述相关临床研究后发现，大部分研究支持PCOS 患者的血清吻素水平较正常女性升高，且吻素与LH呈正相关，也有不少研究提出吻素水平与雄激素相关指标呈正相关，这与吻素对GnRH/LH 脉冲的正向调控作用相一致，支持KNDy 异常活化导致HPG 轴过度活跃，进而造成月经不规则和雄激素释放的假设。

然而，以上研究都以PCOS 患者与正常女性做对比，探讨吻素在PCOS 组与正常组之间的差异及其与其他指标间的相关性，尤其在糖代谢及能量代谢方面各项研究结果间存在较大差异，而这种差异可能与研究对象自身的各种代谢影响因素，如压力、近期减肥史、运动等有关。目前尚无研究针对不同PCOS 表型患者进行分组，来分析吻素水平在不同表型组间差异，而鉴于PCOS 的异质性，未来的研究有必要针对不同PCOS 表型患者进行分类研究。

总结与展望

KNDy 神经元的发现使生殖内分泌领域的研究有了突破性进展。KNDy 神经元介导性激素对HPG 轴的负反馈，其内部3 种神经肽通过自分泌和旁分泌的方式，在青春期前、青春期、绝经期动态地调节HPG 轴。

综上所述，KNDy 神经元可能参与了一些HPG 轴异常疾病的病理过程，且KNDy 神经元对HPG 轴的调控作用可以确定。PCOS 作为育龄期女性常见的内分泌异常疾病，其发病机制目前仍不明确，故而也尚无根治的方法，目前的治疗方案均是基于患者不同的临床症状及就诊时的不同诉求来进行个体化治疗。进一步研究探讨吻素在不同表型PCOS患者间的变化，有助于理解吻素水平是否能提示PCOS 患者HPG 轴上游的内分泌变化，探索KNDy 神经元作为PCOS 治疗靶点的可能性，为个性化治疗提供支持，其应用价值有待进一步探索及挖掘。