Kisspeptin在多囊卵巢综合征中的作用机制及临床治疗研究进展*

陶爱琳，赵小萱，冯晓玲

(1.黑龙江中医药大学，哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院，哈尔滨 150040)

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是临床上最常见的生殖内分泌代谢紊乱疾病之一[1]。有数据显示，全球约6%～20%[1]妇女在绝经前罹患此病，且近年来患病率呈上升势态。作为妇女无排卵性不孕的主要原因，PCOS具有高度异质性[2-4]，以高雄激素血症、排卵功能障碍和多囊卵巢形态为主要特征[2-3]。此外，大多数PCOS患者伴有代谢紊乱,如肥胖、胰岛素抵抗、高胰岛素血症等[3]。PCOS的病因十分复杂，通常认为胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症引发的卵巢雄激素产生是其发病的主要因素[5]。目前PCOS发病机制尚未明确，近年来越来越多的国内外学者[6-8]通过临床研究与动物实验证实，Kisspeptin与PCOS的发生发展关系密切。Kisspeptin是一类在人体广泛分布、连接神经内分泌与机体能量代谢并参与调节女性生殖功能动态平衡的多肽类激素。它不仅在下丘脑-垂体-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG)轴中发挥关键作用，还与机体能量代谢息息相关[9]。本文将围绕Kisspeptin在PCOS中的作用机制及相关临床应用与治疗研究进展作一综述，为Kisspeptin在PCOS中的机制探索与PCOS的防治提供新思路和新方法。

1 Kisspeptin概述

1.1 Kisspeptin及其受体GPR54的发现 Lee等[10]在1996年发现了作为人类黑色素瘤转移抑制剂的基因，将其命名为Kiss-1，并围绕其开展了热点研究。Kiss-1基因通过荧光原位杂交被定位于常染色体1q32-q41，编码含145个氨基酸的Kisspepetin前体，前体可通过内质网水解衍生出不同长度的肽，即具有生物活性且功能相似的Kisspeptin亚型：包括Kisspeptin-54、13、14、10[11]，这些亚型具有相同的C末端核心序列，被广泛称为Kisspeptin神经肽家族[10]。2001年，Kisspeptin的受体被证实为一种G蛋白偶联受体GPR54，因其对Kisspeptin具有强亲和力，故也称Kiss1r[12]。2003年底，de Roux等[13]具有里程碑意义的研究报告了编码GPR54的基因在孤立性中枢性性腺机能减退症患者中的失活突变表现，表明GPR54在HPG轴中发挥了不可或缺的作用[13-14]。自Kisspeptin首次被确认为HPG轴的关键因子，关于Kisspeptin在生殖维度的研究积极开展[15]。

1.2 Kisspeptin/GPR54系统的生物学特性及分布 Kisspeptin/GPR54系统在包括人在内的哺乳动物中广泛分布，并参与调控生殖内分泌过程。无活性的Kisspeptin前体可裂解衍生出有活性的Kisspeptin肽家族：Kisspeptin-54为其主要循环形式，半衰期为27.6min[11]，被认为是水解的直接产物[16]；Kisspeptin-10具有完全刺激GPR54的最小长度并增加了磷脂酰肌醇的周转，因此被视作主要的肽[17]，其半衰期仅有4min[11]；Kisspeptin-13和Kisspeptin-14则可能源于Kisspeptin-54的进一步降解[16]。

Trevisan等[17]发现,Kisspeptin与GPR54结合能触发磷脂酶C(phospholipase C，PLC)活化，PLC水解磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate，PIP2)进一步生成三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和二酰基甘油(diacylglycerol，DAG)。一方面，IP3刺激内质网激活钙(Ca2+)，使GnRH神经元中钙依赖性通道激活；另一方面，DAG激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)并启动相关信号通路促使细胞外信号调节激酶1和2(extracellular signal regulated kinase 1/2，ERK1/2)的磷酸化，两方面共同调控GnRH神经元以发挥效应[17]。

Kisspeptin/GPR54系统在人、啮齿类等哺乳动物的各组织、器官中均有分布表达：在人类中，下丘脑漏斗核(infundibular nucleus，INF)内同时存在Kisspeptin的正负反馈[18]；在啮齿类动物中，Kisspeptin主要产生于弓状核(arcuate nucleus，ARC)和前腹脑室周围核(anteroventral periventricular nucleus，AVPV)[19-20]，近年来，学者们还相继在人、鼠、猪、牛等的垂体、卵巢中检测到Kisspeptin的表达[21-22]。实验证明，除了在脑区及周围器官中分析出相应受体GPR54的表达外，在垂体、卵巢和胎盘中也发现了GPR54的高度表达[17]。

2 Kisspeptin与PCOS发病

Kisspeptin及其同源受体GPR54的发现为研究其在PCOS中的作用奠定了基础。PCOS女性平均血清Kisspeptin水平总体高于正常女性[6]，这是因Kisspeptin与PCOS的发生发展存在紧密联系。作为生殖内分泌与能量代谢的关键枢纽，Kisspeptin不仅参与PCOS中HPG轴各水平的调节，还与机体代谢密切相关[23]。

2.1 Kisspeptin在HPG轴上的生理调节作用及其与PCOS发病机制的联系 Kisspeptin途径在HPG轴中扮演着重要角色，它可与GPR54特异性结合，直接且有效地刺激GnRH神经元活动，而PCOS患者出现的生殖变化也与其存在密切关联。HPG轴分为3个主要水平及相应调节信号：下丘脑的促性腺激素释放激素(GnRH)；垂体的促性腺激素包括促卵泡激素(FSH)和促黄体生成素(LH)；性腺中的性类固醇和肽。Kisspeptin水平紊乱参与的PCOS与GnRH脉冲分泌、LH升高及FSH相对偏低密切相关，这可能造成卵巢雄激素分泌过多和排卵功能障碍[5]，下文将通过HPG轴的不同水平进行阐述。

2.1.1 HPG轴上游——下丘脑 Kisspeptin与受体GPR54的结合可直接作用于下丘脑GnRH神经元，调控其合成与分泌，并介导性类固醇反馈调节和机体代谢。Kisspeptin通过启动GnRH脉冲释放和性类固醇对下丘脑的反馈调节作用于HPG轴，其与PCOS高雄激素血症关系密切。实验研究表明[23]，下丘脑Kisspeptin-1表达受到性类固醇(如雄激素)和代谢环境变化的调控，PCOS患者对性类固醇激素负反馈的反应性降低则表明大脑中GnRH神经元网络存在功能障碍[24]。慢脉冲的GnRH刺激FSH，而快脉冲的GnRH刺激LH的产生。PCOS患者中，LH表达通常升高，而FSH水平相对较低，这可能与GnRH脉冲发生器对类固醇反馈的敏感性降低导致GnRH脉冲频率的增加有关[18]。Trevisan等[17]指出，性类固醇下调Kisspeptin水平，表明Kiss1神经元介导胎盘哺乳动物的性类固醇反馈效应并调节GnRH神经元的活动。此外，Yuan等[7]经PCOS大鼠模型发现，Kisspeptin受雄激素的负反馈调节，高雄激素水平会抑制Kisspeptin表达。在PCOS女性体内，高Kisspeptin水平能诱导雄激素增加[25]，而过表达的雄激素可能通过HPG轴上游负反馈调节Kisspeptin神经元，这导致Kisspeptin水平下调并调控GnRH分泌来维持机体稳态。

2.1.2 HPG轴中游——垂体 Kisspeptin/GPR54在大部分哺乳动物的垂体中存在表达，Gutiérrez-Pascual等[26]和Suzuki等[27]研究证实，Kisspeptin-10对大鼠、猪、牛的垂体细胞分泌LH的能力有显著促进作用，这表明Kisspeptin在垂体中的水平有直接调控生殖的可能，但更多的是下丘脑GnRH对垂体的刺激发挥主要作用。曹婷等[28]研究发现，Kisspeptin水平与LH呈正相关，这与相关文献报道[3,17]一致。Kisspeptin可诱导LH分泌亢进从而进一步参与PCOS的病理生理过程[19]。Katulski等[29]在针对内源性Kisspeptin和LH脉动分泌的研究中证实了此观点：PCOS的神经内分泌障碍可能是由于Kisspeptin在介导GnRH分泌过程中失去了稳态平衡，进而导致Kisspeptin与LH脉冲的异常耦合。此外，有研究显示，PCOS患者血清LH值的升高与LH波频率与峰值的增加[24]均受Kisspeptin影响。一方面，PCOS患者垂体因对GnRH敏感性增加而分泌过量的LH[30]作用于卵泡膜细胞，促进雄激素合成释放；另一方面，FSH相对减少致使未达到卵泡成熟所需的“FSH阈值”，导致卵泡停滞在排卵前阶段，这直接导致患者表现出无排卵和卵巢的标志性多囊改变[23,31]。

2.1.3 HPG轴下游——卵巢 除了在中枢上的表达外，Kisspeptin也局部存在于卵巢中，主动参与排卵和性激素调节，对卵巢功能和卵泡发育起着间接和直接两方面的调控作用。Kisspeptin通过HPG轴中枢机制促使LH分泌增加来间接影响卵巢功能[2]。Owens等[25]于2018年首次研究了Kisspeptin-54对人颗粒叶黄素细胞的体内外效应，Kisspeptin在作为卵母细胞成熟的触发因素时，能显著改变颗粒细胞基因的表达，从而进一步激活FSH和LH受体基因的表达并促进卵巢类固醇生成和作用。Castellano等[32]在大鼠的卵巢中发现了Kisspeptin及其受体GPR54的表达，其中Kisspeptin-1在青春期过渡期时的表达增加，并在排卵前达到峰值，这有力证实了局部Kisspeptin在控制排卵中不可或缺的作用。Kisspeptin水平异常升高进一步导致LH高水平，Franks等[33]指出，PCOS中LH水平升高会导致高雄激素血症，这是由于高水平LH会使卵巢功能受扰，在驱动卵泡膜细胞雄激素的高分泌的同时影响了雄激素芳香化为雌激素的功能。此外，卵巢来源的Kisspeptin在PCOS中也能直接控制卵巢自身的功能及分泌。郭威等[34]发现，PCOS组卵泡液中Kisspeptin含量明显高于对照组，推断Kisspeptin可能参与卵巢微环境的病理改变。Hu等[8]已证明，人颗粒叶黄素细胞中存在Kisspeptin受体表达，且PCOS患者的人颗粒叶黄素细胞中Kisspeptin及其受体表达水平显著上调。因此，Kisspeptin紊乱是干扰卵巢正常功能从而介导PCOS发生和发展的重要因素。

2.2 Kisspeptin水平与机体代谢异常的联系 Kisspeptin与机体的能量代谢息息相关[28]，其在向中枢传递代谢信号中发挥着间接或直接的作用。

Kisspeptin近年被认为是PCOS胰岛素抵抗的关键标志物，经实验证实，下丘脑Kiss-1表达对代谢环境的变化敏感[23]。胰岛素抵抗(IR)引起的高胰岛素血症(hyperinsulinemia，HINS)在PCOS患者普遍存在，因此Kisspeptin在PCOS患者的IR中具有重要意义。2018年，Izzi-Engbeaya等[9]首次证明了Kisspeptin在人体内胰岛素分泌中的正向作用，Kisspeptin可直接刺激胰岛β细胞，间接调控胰岛素的分泌及其对葡萄糖的反应。有研究表明，Kisspeptin水平与所有IR指标呈显著负相关[7]，推断IR与Kisspeptin水平降低有关。而PCOS中下丘脑内质网应激被认为是IR的关键，高表达的雄激素诱导的Kisspeptin下调导致未折叠蛋白反应通路调节中断，从而在调节下丘脑内质网应激和对抗IR中发挥全新保护作用[7]。由于PCOS的异质性，未来研究应基于PCOS的不同亚型来探索Kisspeptin与糖耐量之间动态的相互作用[9]。

此外，脂肪细胞分泌的瘦素和脂联素也被视为参与生殖与能量调控的重要代谢因子，两者或许均可通过介导Kisspeptin而调节下丘脑GnRH的分泌[35]。

3 Kisspeptin途径在PCOS中的治疗和应用

Kisspeptin在PCOS中起着不可或缺的关键作用，它被认为是一种针对PCOS极具前景的治疗靶点，可在包括PCOS在内的生殖疾病中作为一种潜在治疗干预方法加以发展应用。既往研究表明，相对于传统的扳机药物，Kisspeptin可能是一种更优的替代卵母细胞触发剂以治疗PCOS不孕，尤其是对于有卵巢过度刺激综合征(ovarian hyperstimulation syndrome，OHSS)风险的女性。此外，针刺和中医药也能在某些方面通过Kisspeptin途径改善和治疗PCOS。

3.1 Kisspeptin扳机药物治疗PCOS不孕 Kisspeptin在PCOS不孕患者的辅助生殖应用中，可替代传统扳机药物，有效降低OHSS的发生。作为内源性GnRH释放的有效激发因子，Kisspeptin能促使卵巢启动更多生理性促性腺激素刺激，这也许是触发卵泡成熟和排出更安全且有效的选择。Kisspeptin可能在不孕治疗中用作生物标志物并被应用在控制性卵巢过度刺激期间以诱导卵母细胞成熟[17]。有研究通过皮下注射不同浓度的Kisspeptin-54以诱导LH峰和卵子成熟，由此推断Kisspeptin可能是一种替代的卵母细胞触发剂，尤其是对于有OHSS风险的女性[17]。也有研究证实，相较于传统卵母细胞触发机制，Kisspeptin-54促性腺激素的波动更接近生理性月经周期，受体和类固醇生成酶的表达或许会为孕酮合成及黄体期植入提供一个增强的卵巢环境[25]。

3.2 Kisspeptin可作为PCOS的治疗靶点

3.2.1 针刺对PCOS中Kisspeptin途径的影响 Kisspeptin还参与了针刺治疗PCOS的可能作用环节。沈凌宇等[36]研究表明，电针可改善PCOS大鼠的HPG轴，而下丘脑Kisspeptin表达降低可能是其潜在机制。申怡等[37]指出，人工针刺能降低GPR54表达进一步抑制其与Kisspeptin的结合从而减少GnRH的释放。奚倩慧等[38]认为，电针能提高瘦素水平并降低Kisspeptin表达以进一步改善代谢紊乱，同时调节PCOS的生殖与代谢。因此，通过针刺途径可降低Kisspeptin表达从而治疗PCOS。

3.2.2 中医药对PCOS中Kisspeptin途径的影响 近年来，证据表明中医药针对Kisspeptin途径对PCOS有正向调节作用。藏红花作为祖国医学治疗妇科疾患的临床常用中药，其富含的西红花酸被证实是主要的作用成分。Hu等[39]利用双氢睾酮(DHT)产前暴露诱导出与PCOS排卵障碍高度相似的小鼠模型，证实西红花酸可有效调控Kisspeptin神经元的异常表达，增加AVPV中Kisspeptin水平的同时降低了ARC中Kisspeptin水平，从而使相关性激素血清水平和卵巢的结构功能得以改善。此外，郑明明[40]通过研究苍附导痰汤干预痰湿型PCOS与Kisspeptin/GPR54系统表达的相关性，发现苍附导痰汤对痰湿型PCOS症状的改善有正向调节作用，它可能通过健脾祛湿化痰法来调节卵泡发育并增强Kisspeptin/GPR54表达水平进而提高卵巢功能及促进卵子的正常生长发育和排出。中医药对PCOS的治疗具有疗效好、副作用小的独特优势，能从根本上改善PCOS病理基础，这为世界范围内临床上治疗PCOS拓宽了新视野，提供了新思路。

4 总结与展望

综上所述，Kisspeptin在PCOS中的生殖内分泌与机体代谢过程发挥着重要作用。本文多维度探讨了Kisspeptin参与HPG轴不同水平、能量代谢及性类固醇变化的机制及相关性，并进一步拓展了针对Kisspeptin途径治疗PCOS的临床应用。大部分研究已证实，PCOS患者的血清Kisspeptin水平高于正常人，这使Kisspeptin可能成为PCOS的独立生物标志物和潜在治疗新途径。Kisspeptin/GPR54信号多方面潜在地影响着PCOS的发生发展，相关拮抗剂与激动剂被指出可能具有临床应用价值，初步研究表明针刺可通过Kisspeptin途径改善PCOS，同时也有证据表明，中医药可通过有效调控Kisspeptin异常表达并改善PCOS症状。此外，目前临床上，Kisspeptin因其能促使卵巢启动更多生理性促性腺激素刺激，被广泛运用于辅助生殖领域，可能能够代替传统扳机药物触发排卵，成为更安全且有效的选择，但仍需大量实验与临床研究来探索和明确Kisspeptin的给药剂量和形式[19]。目前研究初步表明Kisspeptin对PCOS患者的胰岛素抵抗和高雄激素水平也有良性调控作用，但基于Kisspeptin调节PCOS代谢紊乱的实验研究及临床应用较少且部分处于空白，其参与机体能量代谢机制尚不十分明确。通过本文，期望能为Kisspeptin在PCOS中的深入探索与防治提供新的思路与方向。