Kisspeptin在维持妊娠及预测妊娠结局方面的研究进展

赵丹丹,郑连文,楚琪,徐影

Kisspeptin是由KISS1基因编码的肽类激素家族。Kisspeptin及其编码基因KISS1最初在美国宾夕法尼亚州的好时(Hershey)被确定为人类恶性黑色素瘤的转移抑制因子[1]，后被认为是各种类型癌症转移的抑制因子，也是哺乳动物生殖轴的关键调节因子[2]。人类编码Kisspeptin的KISS1基因位于1号染色体q32的长臂上[3]。KISS1基因编码的前肽包含145个氨基酸，此前肽具有不稳定性且生物活性不强，可被切割成4个生物活性肽，根据氨基酸数量加以区分：Kisspeptin-10、13、14和54(啮齿动物为52)。这四种活性肽都具有RF-酰胺信号肽的共同特征，都有一个包含Arg-Phe-NH2基序的C-末端区域，这使得这些肽能够与KISS1受体(KISS1R)结合并完全激活KISS1R[2]。目前许多证据表明Kisspeptin对女性多个生殖过程均有作用，现本文综述Kisspeptin对女性维持妊娠及预测妊娠结局的影响。

1 Kisspeptin的介绍

1.1 Kisspeptin/KISS1R系统的作用途径

KISS1R是一种G蛋白偶联受体，属于典型的GQ/11蛋白相关受体亚群。Kisspeptin刺激KISS1R后，磷酸化的GQ/11蛋白激活磷脂酶C(PLC)-β，导致各种第二信使的激活或形成，包括磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate，PIP2)的水解、三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)、二酰甘油和蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的积累以及细胞内Ca2+的动员和释放[2]。Kisspeptin神经元位于下丘脑室前内侧核(the anteroventral-periventricular nucleus，AVPV)和弓状核(the arcuate nucleus of the hypothalamus，ARC)两个区域，分别负责介导雌激素对促性腺激素释放激素(GnRH)/促性腺激素分泌的正反馈和负反馈[2]。具体地说，雌激素与弓状核/漏斗核的Kisspeptin神经元上的ERα结合，进一步抑制Kisspeptin和GnRH的释放[4]。此外，雌激素对AVPV的Kisspeptin神经元产生正反馈(也通过ERα介导)，这解释了月经周期中LH的激增[5]。除在下丘脑区外，Kisspeptin及其可能的受体KISS1R已经在不同类型的组织中被发现，特别是那些参与生殖和代谢功能的组织，包括海马体、卵巢、子宫、胎盘、睾丸、胰腺、肝脏和脂肪组织等。

1.2 Kisspeptin在下丘脑-垂体-性腺轴的作用

下丘脑-垂体-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal,HPG)轴在维持青少年生殖系统正常功能中起着重要作用。HPG轴由GnRH的脉动分泌控制，GnRH可刺激促性腺激素即卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，FSH)和黄体生成素(luteinizing hormone，LH)的分泌，进而刺激靶性腺激素分泌。同时，GnRH/促性腺激素的脉动分泌又受到靶性腺激素反馈抑制的调节。在排卵期，血清雌激素正反馈诱导GnRH/促性腺激素分泌激增，从而触发雌性哺乳动物的排卵[6]。Kisspeptin通过结合GnRH神经元上的受体，直接作用于GnRH神经元从而刺激GnRH释放，继而刺激垂体分泌FSH和LH进入外周血。Kisspeptin还能介导雌激素对于GnRH/促性腺激素分泌的反馈调节，越来越多的证据表明，Kisspeptin既能控制GnRH的脉动性释放，又能控制GnRH的激增释放，在女性生殖过程中起着基础性作用，包括促性腺激素分泌、青春期的开始、排卵和生育的代谢调节[2]。Kisspeptin-54在人体循环中含量最为丰富，能诱导卵泡细胞成熟，可应用于体外受精，且6.4 nmoL/kg和12.8 nmoL/kg是较理想的剂量。但是该研究样本量较小且缺乏对照[7]。

2 Kisspeptin在维持妊娠方面的研究进展

2.1 Kisspeptin在胎盘的表达

胎盘是一个高度专业化的器官，为胎儿提供营养并排出代谢废物。它还可向母体和胎儿循环中释放多种激素，以调节胎儿生长发育、新陈代谢、分娩及其他与妊娠相关的过程[8]。在胚胎着床和胎盘形成过程中，Kisspeptin/KISS1R系统的功能形式在母胎界面表达，包括人类在内的各种物种的子宫内膜和胎盘组织。且最近的研究表明，局部表达的Kisspeptin/KISS1R可直接参与母胎界面的各种生理和病理活动[2]。大量临床数据和研究证据表明，妊娠期间血浆Kisspeptin完全或大部分来自于胎盘组织。

在人类早孕期，KISS1基因主要在绒毛细胞滋养细胞(villous cytotrophoblasts,VCT)中表达[2]，而在绒毛外滋养层细胞(extravillous trophoblast cells,EVT)中不表达[9]。随着胎盘成熟，KISS1在多核合体滋养层细胞(syncytiotrophoblast,ST)和胎盘床(placental bed，PB)中均有表达[2]。早期研究发现，在早孕和足月妊娠女性胎盘中的KISS1表达水平没有显著差异[10]，但最近的多项研究表明，KISS1在早孕胎盘中的表达明显高于足月妊娠胎盘，表明随着胎盘的成熟，KISS1的表达量逐渐降低[2]。与KISS1基因的表达相似，KISS1R在早期妊娠的VCT[10]和胎盘成熟期间的ST中也大量表达，但KISS1R也表达于未检测到KISS1表达的EVT中[2]。在孕早期胎盘中，Kisspeptin主要由合体滋养层细胞、细胞滋养层细胞和绒毛外滋养层细胞产生，在合体滋养层细胞中含量最丰富，其受体(Gpr54)主要在侵袭性绒毛外滋养层细胞中表达[11]。临床研究表明，胎盘组织中Kisspeptin的循环水平或Kisspeptin/KISS1R的表达水平可作为流产和妊娠滋养细胞肿瘤的潜在诊断指标[2]。这些研究强烈提示Kisspeptin/KISS1R系统可能在调节胎盘功能方面起着基础性作用。

2.2 Kisspeptin在内膜的表达

Kisspeptin和KISS1R在子宫内膜上皮细胞中均有低水平表达。Kisspeptin在内膜增生期和分泌早期的间质细胞中几乎不表达，但在分泌晚期表达明显，这表明Kisspeptin可能在蜕膜化的子宫内膜中起作用，为胎盘形成做好充分准备[12]。以往的研究表明，Kisspeptin/KISS1R系统在内膜细胞中的表达受月经周期的影响，而且KISS1在人足月妊娠中的表达呈昼夜节律，每天4时和12时出现两次高峰，结合KISS1在胎盘中的表达模式，推测胎盘中的Kisspeptin/KISS1R系统主要通过自分泌和旁分泌两种方式在妊娠早期发挥作用[2]。研究发现Kisspeptin 可能与人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin，hCG)具有类似的维持妊娠的作用，如参与维持黄体功能、刺激孕酮的分泌等，并且可能用于预测和预防流产，但至今尚无研究证明，添加外源性Kisspeptin能提高胚胎移植的成功率、预防流产的发生和预测妊娠结局[2]。在人类绝经期的子宫内膜腺体和间质细胞中均未检测到Kisspeptin或KISS1R的表达，提示Kisspeptin/KISS1R系统在这一阶段的子宫内膜中可能不起重要作用[12]。

2.3 Kisspeptin在孕期的水平

由于Kisspeptin主要是由滋养层细胞产生的，且滋养细胞在胚泡着床后5天后开始侵袭[13]，所以着床期的血浆Kisspeptin浓度可能反映与妊娠结局相关的早期胚胎发育情况。妊娠过程中胎盘KISS1的表达水平并不一定反映血浆中Kisspeptin的水平，尽管KISS1的表达水平降低，但足月胎盘中滋养层细胞的增加可能会导致Kisspeptin循环浓度的增加[3]。研究发现Kisspeptin的血浆浓度在妊娠期间是急剧增加的，与未怀孕的妇女相比，血液循环中的Kisspeptin水平从妊娠早期的第8周开始急剧上升，在妊娠前3个月增加了900倍，而在妊娠晚期进一步增加到7 000倍以上[14]，正好与滋养层细胞侵袭的高峰期相对，所以对这一过程的调控至关重要[11]。从早孕期至妊娠足月，孕妇血清中的Kisspeptin水平与孕周呈正相关[15]。最近一项研究表明，第21天的血清Kisspeptin水平高于第14天，这表明Kisspeptin水平可能在妊娠第3周才开始上升，这比血清hCG水平升高要晚得多[2]。有趣的是，绵羊、奶牛、猪、兔子、马和恒河猴的外周血Kisspeptin水平非常低，而且在怀孕期间没有增加，所以妊娠期间血浆Kisspeptin水平的增加可能是人类所独有的[16]。

孕酮可维持早孕期黄体功能，保证妊娠正常进展。有人将Kisspeptin-10加用在离体培养的小鼠黄体细胞中，发现其可促进hCG诱导的黄体细胞分泌孕酮[17]；另有研究进一步指出，Kisspeptin/GPR54信号系统可通过Erk1/2丝裂原活化蛋白酶信号通路来刺激小鼠黄体细胞分泌孕酮,从而起到维持妊娠的作用[18]。

3 Kisspeptin在预测妊娠结局方面的进展

3.1 Kisspeptin与早期流产

流产是最常见的早期妊娠并发症，在育龄期妇女中早期流产占自然流产的80%以上，大多发生于妊娠前12周[18]。流产的原因众多，如胚胎染色体异常、母体内分泌疾病、生殖道解剖异常、胎盘异常、感染及免疫等，但更多情况下原因不明[19]。目前主要通过测定连续的血清hCG值和超声测量的生长趋势来评估早期妊娠的胚胎生存能力，但正常升高的hCG水平并不一定能够预测妊娠早期出血妇女的胚胎生存能力[20]。

有研究表明，Kisspeptin、KISS1R表达阴性者LH水平升高，泌乳素(prolactin,PRL)、雌二醇(estradiol,E2)及孕激素(progesterone,P)水平降低，提示Kisspeptin、KISS1R表达与性激素水平有关。PRL为启动早期妊娠的主要激素，其水平降低提示排卵障碍、先兆性流产[21]。当PRL降低至5 ng/mL以下时可导致流产、胎儿死亡[22]。低PRL水平影响卵巢功能，E2水平降低而血清中LH水平升高,其原因可能与PRL、E2及P对垂体的反馈调控有关。以上结果提示Kisspeptin、KISS1R表达异常可能会导致孕妇性激素水平的异常，从而导致包括流产在内的多种不良妊娠结局[23]。

正常妊娠孕妇Kisspeptin的水平随着孕周增大而升高，而早期流产的孕妇Kisspeptin的表达水平则是随着孕周增大而降低[19]。研究发现，血清Kisspeptin和hCG在诊断流产方面具有类似的疗效[24]。在诊断或预测妊娠6周或更长时间的流产方面，单一血浆Kisspeptin测定显示出比血清hCG准确性更高[15]。较低水平的Kisspeptin可能对人胎盘滋养层细胞的早期侵袭和分化具有允许作用，若孕早期Kisspeptin水平较高则可能较易发生生化妊娠[14]。研究表明基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinases-2，MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9,MMP-9)水平在妊娠7～11周达到高峰,可能会影响滋养细胞浸润,提示KISS1R可能通过影响MMP-2、MMP-9促侵袭基因的表达,进而对滋养细胞侵袭能力调控异常,导致复发性流产[23,25]。因此，Kisspeptin是评估胎盘功能不全和早期流产的新兴生物标志物，另外，它在胎盘形成和滋养层细胞功能方面具有潜在的调节作用，但具体的效用尚不清楚，还需进一步研究[24]。

3.2 Kisspeptin与妊娠期糖尿病

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)被定义为首次发生或首次在妊娠期被发现的糖耐量减低的疾病，是一种常见的妊娠期并发症。在全球范围内GDM有高达17%的发病率，它与母婴的近期和长期不良妊娠结局有关。胰岛素抵抗状态是正常妊娠晚期的特征，被认为是由胎盘激素如孕酮、雌激素、人胎盘泌乳素和皮质醇等引起的。越来越多的证据表明Kisspeptin对妊娠期体内葡萄糖稳态很重要，可诱导葡萄糖刺激的胰岛素分泌以及胰岛素敏感性的调节[26-28]。

一项研究表明，对输注葡萄糖的成年雄性猴子(进食和禁食状态)静脉注射Kisspeptin-10可导致血浆胰岛素水平显著增加。但在缺乏葡萄糖的恒河猴中，静脉注射Kisspeptin-10对进食和禁食状态下的血浆胰岛素水平都没有影响，这表明Kisspeptin引起胰岛素变化是由葡萄糖介导的[29]。此外，在注射Kisspeptin-54后，人类血浆胰岛素分泌也呈葡萄糖依赖性增加[30]。这些发现表明，Kisspeptin以葡萄糖依赖的方式刺激胰岛素分泌，模拟了一种胰岛素样效应，证明了高血糖可能是Kisspeptin诱导的葡萄糖依赖的胰岛素分泌(glucose-stimulated insulin secretion，GSIS)的刺激因素。

在妊娠晚期，血浆Kisspeptin水平的显著升高与胰岛素抵抗峰值的相关性尚不清楚。Kisspeptin水平上升的可能解释包括：胰岛素抵抗的抑制、胰岛β细胞胰岛素分泌的增加和能量消耗的增加。在胰岛素抵抗状态的肥胖和多囊卵巢综合征患者中，血浆Kisspeptin水平显著降低[31]。在一项对于91名妊娠26～34周的孕妇(28.6%患有GDM)的研究中，提示GDM患者的血浆Kisspeptin水平低于非GDM患者[26]。同一项研究报告称，Kisspeptin与体质量指数、胰岛素抵抗指数、胰岛素和瘦素呈负相关。这些数据似乎表明，外周受损的Kisspeptin信号可能通过妊娠期间肥胖和PRL增加而导致的外周胰岛素抵抗增加等因素，在GDM的发病机制中起作用。此研究同时表明，给予妊娠小鼠KISS1R拮抗剂(Kisspeptin-234)可导致GSIS降低和糖耐量受损，提示Kisspeptin-KISS1R信号通路在妊娠期间的葡萄糖稳态中起着重要作用[26]。因此，带有Kisspeptin信号干扰的孕妇可能会由于食欲不受抑制、体重增加过多、能量利用减少和葡萄糖平衡紊乱而继发GDM[32]。目前研究数据表明，Kisspeptin与葡萄糖刺激的胰岛素分泌、胰岛素抵抗和食欲调节有关，表明它们参与了葡萄糖稳态和胰腺β细胞群适应——所有这些都与GDM的病理生物学有关。但GDM患者循环和胎盘Kisspeptin表达异常的潜在机制及其在调节胰腺β细胞功能中的作用有待进一步研究。

3.3 Kisspeptin与子痫前期(妊娠期高血压疾病)

先兆子痫是妊娠20周后发生的一种严重的妊娠期并发症，其特征是并发高血压和蛋白尿，目前仍是孕产妇死亡的第二大原因[33-34]。虽然子痫前期的体征和症状通常出现在妊娠中晚期，但潜在的病理改变在妊娠早期就已经存在[35]。既往研究表明妊娠中期高水平血hCG可作为子痫前期的预测因子。最近研究发现，Kisspeptin与hCG类似，也可能在预测和诊断子痫前期中发挥作用[2]。Kisspeptin的抗血管和对胎盘血管新生血管的抑制作用可能参与了子痫前期的发病过程，并与疾病的严重程度及围产儿结局有关[2,33]。在妊娠中期，患有子痫前期妇女的血浆Kisspeptin-10水平较低，且与先兆子痫的严重程度呈负相关。然而，尽管子痫前期妇女的血浆Kisspeptin水平持续低于非子痫前期妇女，但在妊娠晚期未发现这种负相关性[2,33]。另一项研究发现，子痫前期孕妇的胎盘KISS1基因在mRNA和(或)蛋白表达水平高于非子痫前期孕妇，但循环血清Kisspeptin水平低于非子痫前期患者，提示胎盘衍生的Kisspeptin在胎盘细胞内产生和修饰后，可能没有立即分泌到血流中，即Kisspeptin功能在局部效应(旁分泌和/或自分泌)和全身效应(内分泌)之间可能存在差异[36]，血液中的Kisspeptin也可能来源于妊娠晚期的其他器官或组织。如果这种可能确实存在的话，需要更多的研究来阐明这种有趣现象[37]。目前仅有一项研究表明，患有子痫前期的孕妇胎盘组织中KISS1的表达下降[38]。这种不一致可能是由于子痫前期发病时间的差异，因为KISS1的表达上升只发生在早发性子痫前期(孕34周之前)，而非晚发性子痫前期(孕34周之后)[39]。胎盘中MMP-9的异常表达对胎盘的侵袭和成熟有负面影响，并与子痫前期的发生有关。因此，Kisspeptin下调胎盘MMP-9的表达，导致胎盘的侵袭和成熟，可能是局部过表达的KISS1水平与随后引起的子痫前期的关系的基础[3]。子痫前期患者血浆Kisspeptin水平与24h尿蛋白定量、平均动脉压均呈负相关，提示血浆Kisspeptin水平与子痫前期严重程度有关[40]。因此，血浆Kisspeptin水平在一定程度上可能具有预测子痫前期严重程度和/或预后的潜在能力。

4 结论与展望

Kisspeptin与hCG相似，也是妊娠期胎盘所产生的一种激素。尽管血浆Kisspeptin水平与几种胎盘衍生激素(包括P、E2和PRL)呈正相关，但血浆Kisspeptin水平和β-hCG水平并不显著相关[2]。对于Kisspeptin当前的研究尚无肯定的结论，Kisspeptin在未来可能会与其他标志物联合使用来识别高危妊娠，包括异位妊娠、位置不明的妊娠及辅助生殖技术后的妊娠等。但KISS1在胎盘中的表达或血浆Kisspeptin水平可能会受到导致不良妊娠结局的不良子宫环境的影响[24]。因此，是否可以将血浆Kisspeptin水平作为评估异常情况下早孕结局的指标，还需进一步确定。且此前对于Kisspeptin的研究也有一定的局限性，并未将种族、民族、产妇年龄等都列入研究之中[24]。血清样品中检测到的Kisspeptin浓度明显低于血浆中检测到的浓度。此外，样品的收集管类型、处理时间和储存条件也会影响所检测的Kisspeptin浓度。因此，如果要将Kisspeptin水平用作妊娠或其他用途的标志物，应建立一种用于测量血清或血浆Kisspeptin水平的标准化样品收集方法。总而言之，Kisspeptin是一个很有前途的评价妊娠生存能力的生物标志物，在将来开发精确的早期妊娠结局检测中可能具有临床效用。