Kisspeptin在妊娠期相关疾病中的研究进展

郝颖新

有学者1996年在美国宾夕法尼亚州的好时（Hershey），发现Kisspeptin及其编码基因KISS1[1]。学者们早期对Kisspeptin的研究主要在恶性肿瘤领域，发现其为恶性黑色素瘤等多种恶性肿瘤的人类转移抑制因子，KISS1的名字亦来源于此，KISS1中的术语“SS”表示“抑制序列”。Cao Y等[2]发现Kisspeptin的结合受体为一种孤儿G蛋白耦联受体GPR-54（又称KISS1R）。越来越多的研究也表明，Kisspeptin/GPR54系统在人体多种组织和器官中表达，其可在青春期发动、促性腺激素分泌、排卵和男性精子成熟等生理活动中发挥重要的调节作用[1-2]。特别是Kisspeptin/GPR54在母胎界面的表达，直接参与生理妊娠过程[1-3]。这表明，循环Kisspeptin具有成为妊娠相关疾病的生物学标志物的潜力。

1 Kisspeptin及其受体的简介

Kisspeptin是由位于1号染色体长臂上的KISS1基因编码的多肽，该多肽被称为前体Kisspeptin，包含145个氨基酸，该前体Kisspeptin不稳定且无生物活性，然后在细胞内裂解后形成4种生物活性肽，由于结构的相似性和源自前肽的共同来源，因此用“Kisspeptins”描述这一肽家族[1]。根据氨基酸数量的不同，Kisspeptins分为Kisspeptin-10、Kisspeptin-13、Kisspeptin-14、Kisspeptin-54， 这 些 生 物活性肽具有共同的C末端区域，其中包含Arg-Phe-NH29（RF-NH2）序列，这是与其受体结合并激活的重要区域，Kisspeptin-54是KISS1基因编码的主要产物，Kisspeptin-54可以进一步裂解成Kisspeptin-14、Kisspeptin-13、Kisspeptin-10[4]。GPR54受体是一种7次跨膜的G蛋白耦联受体，是细胞外信号向细胞内传递的重要媒介，其属于Gq/11蛋白相关受体的亚组，先后在鼠及人的大脑中发现，人类的GPR54受体的同源基因被克隆，并被认为是KISS1基因编码的多肽受体。在命名方面，GPR54受体有不同的名称，包括KISS1R、AXOR12、GPR54、CPPB1、hOT7T175和HH8等，因为不同的研究小组都独立地发现了它的存在或对它进行了研究[1]。

GPR54受到Kisspeptins的刺激后，磷酸化的Gq/11蛋白激活磷脂酶（phospholipase C，PLC），导致各种第二信使的激活或形成，包括三磷酸肌醇（inositol-triphosphate，IP3）、二酰甘油（diacylglycerol，DAG）和蛋白激酶 C（protein kinase C，PKC），这些物质不断积累，进而改变细胞质内Ca2+浓度，改变渗透性[1，5]。同时PKC的激活也可以促进细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2）的磷酸化，从而发挥信号转导作用[5]。总之，Kisspeptin与其受体结合后可能通过PLC-PKC-Ca2+、PLC-PKC-ERK1/2信号传导等途径发挥生物学效应[1，5]。

在过去的几十年里，很多研究证明了Kisspeptins及其受体GPR54在神经内分泌-生殖轴中的生理作用。Kisspeptin神经元位于下丘脑的两个区域内，即前腹侧室周核（anteroventral periventricular nucleus，AVPV）和弓状核（arcuate nucleus，ARC），它们分别负责介导雌激素对GnRH/促性腺激素分泌的正反馈和负反馈作用，Kisspeptin主要在GnRH神经元上游起作用，将性激素的反馈作用和代谢信号传递给生殖轴，实现对女性生殖功能的调节[6-7]。到目前为止，Kisspeptin/GPR54系统的发现在女性生殖领域有重要意义，Kisspeptin在女性下丘脑性闭经、多囊卵巢综合征、女性不孕症等疾病及辅助生殖领域都有广泛应用[6-8]。

同时，人们通过对哺乳动物胎盘的研究发现Kisspeptin在母胎界面的表达，并且发现在妊娠女性血浆中Kisspeptin的激增现象[1，3]。通过动物实验和进一步的临床研究发现，Kisspeptin/GPR54信号传导系统在调节胎盘滋养细胞的入侵、胚胎植入等过程中发挥作用，因此，Kisspeptin在生理妊娠和妊娠相关疾病的发生发展中都有重要的意义，有望成为相关疾病的生物学标志物[1-3]。

2 Kisspeptin在生理妊娠中的作用

2.1 Kisspeptin/GPR54系统在胎盘形成中的调节

人类胎盘是一个高度专业化的器官，它构成了母亲和胎儿之间的接口，为胎儿提供营养，并排泄胎儿的废物。胎盘将代谢产物释放到母体和胎儿的循环中。此外，胎盘还有多种妊娠调节功能，包括代谢、胎儿生长、分娩和其他与妊娠有关的功能[1]。绒毛膜外滋养层细胞（extravillous trophoblast cells，EVTs）以迁移的方式完成对孕妇子宫的侵袭，这是保证胎盘和胎儿血液供应以及妊娠成功的重要条件[9]。EVTs通过其分泌的基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）来降解宿主组织细胞外基质从而侵入子宫间质[9]，MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9、MMP-10、MMP-14编码基因表达可以被Kisspeptin进行下调，同时金属蛋白酶组织抑制剂（tissue inhibitorsof metalloproteinases，TIMP）-1和 TIMP-3的编码基因表达可以被Kisspeptin上调，这些调节都可以抑制EVTs的侵袭[3]。EVTs侵入子宫间质后，侵袭血管内滋养细胞[10]，血管内皮生长因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF-A）是一种重要的信号转导蛋白，能够刺激血管发生和血管生成。已有研究证实其参与子宫螺旋动脉重塑过程，关于Kisspeptin的研究发现其有下调VEGF-A的编码基因表达的作用，这可能是Kisspeptin调节子宫螺旋动脉重塑的机制之一[3]。另外，Kisspeptin还可以通过增加EVT对Ⅰ型胶原蛋白（人类胎盘的主要成分）的黏附性来抑制其迁移[1]。综上，Kisspeptin抑制EVT迁移的机制，保证了胎盘形成过程中的平衡，对母体子宫螺旋动脉的侵袭和重塑有重要的调节作用。

2.2 Kisspeptin/GPR54系统在胚胎植入中的调节

胚胎植入是一个复杂且可调节的过程，从囊胚附着于子宫上皮开始，逐步侵入下面的基质细胞，胚胎植入涉及三个不同的步骤：附着、黏附和侵入[10]。动物实验发现，在小鼠子宫内膜组织中，Kisspeptin可以在妊娠的第4天引发子宫内p38和ERK1/2的磷酸化，而且在某种小干扰RNA减弱KISS1基因的表达时，基质细胞蜕膜化的进展被明显阻止[1]。有研究表明，Kisspeptin可以增加小鼠囊胚对胶原蛋白的黏附，这可能是由于MMP（特别是MMP-2和MMP-9）表达减少造成的，这一机制可能是通过ERK1/2和蛋白激酶C信号通路的调节来实现的[3]。这些研究表明，囊胚和子宫内膜均受到Kisspeptin/GPR54系统的调节，从而影响胚胎植入的过程。胚胎植入过程还受到雌二醇（estradiol，E2）和孕酮（progesterone，P）的严格调节，其中雌激素受体α起到调节平衡的作用。在一项小鼠模型的研究中，在植入的分子调控中，GPR54受体可以负向调节雌激素受体α的作用，这在妊娠早期具有重要作用[11]。白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）在妊娠早期由子宫分泌，被认为启动了胚胎附着和基质细胞蜕变，这对于妊娠早期胚胎植入至关重要。动物实验中敲除KISS1基因的小鼠，LIF表达减少，表明Kisspeptin影响胚胎植入过程的机制也可能通过上调LIF水平来实现[1，3]。在人类试验中发现，与正常妊娠相比，多次移植失败的育龄女性Kisspeptin、GPR54和LIF的表达均减少，这说明Kisspeptin/GPR54可能参与人类胚胎植入过程[5]。

2.3 Kisspeptin的循环水平变化

滋养细胞分泌Kisspeptin的过程在妊娠早期胚胎植入时就已经开始，已有的研究也证实，与非妊娠女性相比，妊娠女性血浆中的Kisspeptin浓度在妊娠过程中急剧增加[3]。然而，有一个有趣的现象，KISS1基因在胎盘的表达似乎与循环中Kisspeptin的水平不一致，在早期胎盘和足月胎盘的研究中，二者的表达水平或者没有明显差异，或者在早期胎盘中表达水平更高[1]。这些研究说明，KISS1基因在胎盘中的表达水平和循环血浆中的Kisspeptin水平存在差异[1，3]。可能原因是，循环中Kisspeptin的急剧增加是伴随着胎盘总质量的增加和整个妊娠期滋养层细胞总数的增加而发生的[1]。

还需要注意的是，Kisspeptins是一系列多肽，包括 Kisspeptin-54、Kisspeptin-14、Kisspeptin-13和Kisspeptin-10。这些研究似乎只检测到血浆中的一种Kisspeptin肽，而且不能排除这些研究中使用的抗体与其他RF酰胺相关肽（RF amide relatedpeptides，RFRP）交叉反应的可能性[1]。随后的研究发现，由KISS1基因编码剪切的Kisspeptin的多种生理亚型已经从胎盘滋养层中分离出来，妊娠期间外周血循环中主要的Kisspeptin异构体被认为是Kisspeptin-54[4]。然而，在体外实验中，在滋养细胞表达的生理水平的GPR54受体中，显示只有Kisspeptin-10通过与其受体GPR54的结合增加了细胞内Ca2+水平。在到达外周血循环之前，可能是Kisspeptin-54剪切后形成的Kisspeptin-10在细胞水平上起作用。因此，进一步分析特定Kisspeptin异构体的数据也将是有意义的[3]。

Hu KL等[1]的研究中，为了排除与其他RFRP交叉反应的可能性，使用了更为特异和敏感的抗体来检测血浆中的Kisspeptin，其研究表明血浆Kisspeptin水平与孕周具有明显相关性。最新的研究对血浆Kisspeptin水平在整个孕期的变化与妊娠期相关疾病进行了探讨，如流产、胎儿生长受限（fetal growth restriction，FGR）、妊娠期高血压疾病、子痫前期、妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）等，进一步证明了Kisspeptin在整个妊娠期的水平变化，有望成为预测妊娠期相关疾病的标志物[12]。

3 Kisspeptin在妊娠期相关疾病中的应用

3.1 Kisspeptin在预测早期流产中的应用

流产是妊娠期间常见的并发症，β-人绒毛膜促性腺激素（β-hunman chorionic gonadotropin，β-hCG）是目前使用最为广泛的预测流产的生物学标志物之一。整个妊娠期间Kisspeptin类似于β-人绒毛膜促性腺激素（β-hCG），可以分泌到外周血循环中。

早期的临床研究发现，与非妊娠女性相比，妊娠女性血浆中的Kisspeptin浓度在妊娠前3个月迅速增加，到第3个月甚至可以达到妊娠1个月时的7 000倍以上[3]。越来越多的研究表明，Kisspeptin浓度随着妊娠进展呈正相关改变，而且在流产孕妇中水平显著降低，提示Kisspeptin有可能作为流产的生物学标志物[1]。一项对流产患者的胎盘和胎膜组织的免疫组化分析发现，自然流产患者的KISS1表达水平显著降低，进一步说明KISS1及其编码产物Kisspeptin在植入和妊娠维持中起到了重要作用[13]。最新的一项研究显示，流产孕妇血浆样本经校正的Kisspeptin和β-hCG水平分别比健康孕妇低79%和70%，Kisspeptin和β-hCG两种标志物联合用于诊断妊娠早期流产的受试者工作曲线（receiver operating curve，ROC）下面积为 0.916（95%CI0.886～0.946），在孕周≥8周的孕妇中，Kisspeptin的诊断性能则优于β-hCG，联合Kisspeptin、β-hCG和孕周的预测流产模型诊断准确率为83%～87%[14]。另外一项Meta分析显示了相似的结论，该分析纳入了5项研究，包含3项临床荟萃分析，显示在妊娠6周后测量血浆Kisspeptin的曲线下面积（area under curve，AUC）为 0.902（0.866，0.937），在敏感性方面，Kisspeptin的 AUC=0.881（0.855～ 0.906），β-hCG的AUC=0.834（0.785～0.883）[15]。因此，Kisspeptin在区分妊娠6周后流产和正常妊娠方面具有与β-hCG相当甚至更高的准确性。综上，通过不断深入地研究，特别是与β-hCG的联合应用，Kisspeptin越来越显示出作为妊娠早期流产的生物学标志物的优势[13-15]。

3.2 Kisspeptin在预测子痫前期中的应用

子痫前期（pre-eclampsia，PE）是一种严重的产科并发症，发病机制尚未完全清楚，可能与血管功能障碍相关，但更可能的是滋养层异常侵袭导致螺旋动脉异常重塑，从而导致胎盘功能受损的结果[10]。

早期一项回顾性病例研究发现，与无合并症的孕妇相比，发展为PE的孕妇孕中期（16～20周）Kisspeptin水平显著降低[1]。随后该研究组的1项纳入体质量因素的前瞻性研究发现PE孕妇以及肥胖孕妇中，外周血循环中的Kisspeptin水平降低[3]。Hu KL等[1]进一步研究发现，合并PE的孕妇中，胎盘Kisspeptin表达较高，外周血循环中的Kisspeptin水平较低，这说明胎盘Kisspeptin的表达与血浆中不一致。近期的2项研究有与之相似的结论，妊娠合并糖尿病被认为是子痫前期的高危因素，Kapustin RV等[16]的研究对这一类孕妇的胎盘组织进行免疫组化分析，发现合并糖尿病的孕妇Kisspeptin和GPR54水平在胎盘组织中较高，这可能在胎盘形成过程中起到调节作用，进而导致PE的发生。Fang L等[17]的研究发现，在PE孕妇中，由表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）介导的ID3蛋白的表达下调，导致胎盘KISS1的高表达。这些结果表明KISS1可能作为一种局部因子，以自分泌或旁分泌的方式调节滋养层细胞的侵袭，这揭示了PE发展的可能潜在机制，而外周血循环中Kisspeptin水平的降低是由于胎盘功能障碍所引起的变化[3]。近期的一项纳入7项临床荟萃的研究表明，PE孕妇与对照组相比，外周血循环中的Kisspeptin的水平更低，同时孕妇体质量指数、舒张压和收缩压更高，新生儿分娩孕周和出生体质量更低[18]。另一项临床研究中，虽然没有发现血浆Kisspeptin与子痫前期的严重程度有明显关系，但研究者认为PE孕妇的合并症可能对血浆Kisspeptin水平产生不同的影响[12]。因此，人们对于Kisspeptin和PE的相关性临床研究越来越多地考虑纳入并发症、体质量指数（body mass index，BMI）等影响因素。进一步的深入研究也显示，与正常血压孕妇相比，PE孕妇外周血循环中Kisspeptin-10水平在孕中期（20～27周）和孕晚期（28～40周）较低，外周血循环中的Kisspeptin-10水平在诊断PE时有着较高的灵敏度和特异性，孕中期最佳截断值为1.98 ng/mL，孕晚期最佳截断值为2.18 ng/mL[19]。因此，检测孕妇血浆Kisspeptin水平可能是一种有效的筛查方法。

3.3 Kisspeptin在预测妊娠期糖尿病中的应用

GDM是产科常见的并发症之一。正常妊娠状态下，孕妇母体通过减少对葡萄糖的利用，以此保证对胎儿的葡萄糖供给，从而导致孕妇的生理性胰岛素抵抗，这是一种多激素调节下的代谢适应性变化，其中垂体激素、胎盘分泌的多种激素（如雌激素、孕激素、人胎盘催乳素等）和胰腺分泌的多种激素（如胰岛素、胰高血糖素等）都发挥重要作用，当孕妇胰岛素抵抗加重，超过胰岛β细胞的代偿能力时，GDM就有发生的可能性[20]。

在非妊娠人群中的研究发现，Kisspeptin间接通过性腺激素和（或）直接通过大脑、胰腺和棕色脂肪组织中的GPR54受体发挥其代谢调节作用[1]。有介入性人体研究表明，外周血循环中Kisspeptin水平与胰岛素分泌和胰岛素抵抗存在关联，可能在调节葡萄糖稳态中具有作用[21]。在GDM孕妇中的研究发现，Kisspeptin及其受体在胰腺中表达，并且Kisspeptin能增强人和动物胰岛中葡萄糖刺激的胰岛素分泌，这表明Kisspeptin可能介导葡萄糖刺激胰岛素分泌的机制[22]。近期的一项包含人类试验和动物实验的研究发现，在孕妇的队列研究中，涉及91例妊娠26～34周的孕妇，GDM孕妇与非GDM孕妇相比，血浆中Kisspeptin水平较低，同时该研究组进行的动物实验发现，对妊娠小鼠的内源性Kisspeptin进行药理学阻断会导致其葡萄糖稳态受损，对β细胞特异性GPR54受体敲除的小鼠在妊娠期间表现出葡萄糖不耐受，这些数据表明Kisspeptin可能在增加胰腺β细胞数量和增强功能方面发挥作用[23]。因此，胎盘分泌Kisspeptin减少，则可能导致Kisspeptin依赖性胰岛β细胞受损，这也可能是孕妇GDM发生、发展的一个因素。Musa E等[22]研究发现，GDM患者胎盘Kisspeptin和GPR54表达较高，外周血循环中Kisspeptin低表达，并且评估了Kisspeptin在胰岛素分泌、抵抗和食欲调节中的作用。通过以上研究，Kisspeptin刺激的胰岛β细胞的分泌，可能是对抗母体外周胰岛素抵抗的一种代偿机制，当Kisspeptin/GPR54信号传导失败时，就可能出现葡萄糖不耐受。虽然妊娠女性中Kisspeptin调节胰腺β细胞功能的机制还需要深入研究，但是Kisspeptin对GDM的预测作用仍值得期待[22-24]。

4 结语

本文总结了Kisspeptin/GPR54系统在胚胎植入和妊娠早期的调节作用，以及外周血循环中Kisspeptin的水平在流产、PE和GDM等妊娠期相关疾病中的研究进展。在预测流产方面，血浆Kisspeptin作为诊断宫内妊娠患者流产的潜在生物学标志物，其与β-hCG的组合相比单独的任何一种检测都提供了更高的诊断准确性[13-15]，而且，血浆Kisspeptin结合临床其他指标，可以进一步对流产风险进行分层，个别研究对异位妊娠也进行了初步探索，但与目前常用的β-hCG联合妊娠早期超声检查相比并无优势[14]。PE孕妇中外周血循环Kisspeptin水平的降低，得到越来越多的研究支持[16-19]。但是PE孕妇常常合并肥胖或者其他合并症，循环Kisspeptin水平可能会受此影响而发生变化，所以笔者需要更多的前瞻性研究来证实Kisspeptin在PE中的诊断作用[12]。Kisspeptin在调节代谢和葡萄糖刺激胰岛素分泌中的作用，可能是导致GDM孕妇外周血循环中Kisspeptin水平与非GDM孕妇相比有所降低的原因。因此，Kisspeptin可作为预测GDM的生物学标志物之一[22-24]。

尽管孕妇中存在一些干扰因素，如并发症、肥胖等，会对外周血循环中的Kisspeptin水平产生影响，但是，Kisspeptin是妊娠期胎盘分泌的重要物质，胎盘发育异常或功能障碍引发的妊娠相关疾病，会导致外周血循环中Kisspeptin水平异常改变，因此检测外周血循环中Kisspeptin水平有可能预测妊娠期相关疾病的发生，该指标有望成为预测妊娠期相关疾病的生物学标志物。