Kisspeptin作为妊娠并发症潜在生物标志物的研究进展

王金玉，王倩，崔趁趁，罗颖鎏，张啸龙，张杰平，张翠莲

（郑州大学人民医院／河南省人民医院生殖中心，河南 郑州 450003）

1996年，kisspeptin及其编码基因KISS1首次被发现并确定为黑色素瘤转移抑制因子［1］。KISS1基因编码了包含145个氨基酸的多肽产物，但通常检测到的是被蛋白酶水解后具有生物活性的kisspeptin-54、kisspeptin-14、kisspeptin-13、kisspeptin-10等多种酰胺短肽，都与共同受体KISS1R（也称GPR54）有相似的亲和力，具有相似的生物学活性及功能［2］。kisspeptin在下丘脑、胎盘、卵巢、胰腺等均有表达，KISS1R在下丘脑、胎盘、胰腺中高表达，在卵巢中低表达［2］。越来越多的研究发现，kisspeptin可通过作用于胎盘来调节滋养细胞的浸润及血管重铸，可能是预测或诊断流产、异位妊娠、妊娠糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）和子痫前期的潜在生物标志物［3-6］。本文对其相关机制进行归纳，以期为妊娠并发症的预测及诊断提供理论依据。

1 Kisspeptin在妊娠过程中的生理作用及机制

1.1 Kisspeptin参与妊娠的建立与维持孕期循环kisspeptin（kisspeptin-54）主要来自胎盘，与未妊娠妇女相比，孕早期妇女kisspeptin-54增加900倍，孕晚期增加7 000倍，分娩后5 d内恢复正常［7］。由此推测，一定水平的kisspeptin对妊娠的建立与维持有重要的作用。

1.2 Kisspeptin与滋养层细胞侵袭胎盘中主要是滋养层细胞分泌kisspeptin，可抑制滋养层细胞的迁移与侵袭。孕早期滋养层细胞通过分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）降解细胞外基质中Ⅳ型和Ⅴ型胶原蛋白，在促进滋养层细胞迁移与侵袭中起着重要作用［8］。MMP可被MMP组织抑制因子（tissue inhibitors of metalloproteinase，TIMP）灭活［9］。分离并培养人工终止妊娠获得的胎盘滋养层细胞，发现kisspeptin-10通过刺激细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ErK1／2）磷酸化，抑制滋养层细胞中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9、MMP-10、MMP-14以及血管内皮生长因子A（vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A）的表达并增加TIMP-1、TIMP3的表达，从而抑制滋养层细胞对子宫内壁的侵袭［9］。kisspeptin-10通过刺激细胞外调节蛋白激酶-P90核糖体S6激酶-糖原合成酶激酶3β-黏着斑激酶（ErK1／2-p90rsk-GSK3β-FAK）反馈信号通路，使MMP表达下调，从而抑制人绒毛膜滋养层细胞（HTR-8／SVneo）的迁移［10］。有研究显示人孕早期、早产胎盘的KISS1／KISS1R表达高于足月胎盘，说明随着胎盘成熟，胎盘滋养细胞的侵袭力逐渐下降，KISS1表达也逐渐降低，然而，随孕周增加，循环kisspeptin水平升高［11-12］。因此，未来需要研究人胎盘KISS1／KISS1R水平逐渐降低而循环kisspeptin水平逐渐升高的相关机制。

1.3 Kisspeptin与胎盘血管Kisspeptin属于抗血管生成因子，与促血管生成因子（如VEGF-A）共同参与胎盘良好发育和子宫螺旋动脉重铸。有研究通过离体培养人脐静脉内皮细胞，发现过表达的kisspeptin-10通过刺激人脐静脉内皮细胞中的ERK1／2通路，抑制VEGF-A活性及血管内皮增殖与新生血管发生，导致胎盘功能障碍［13］。

1.4 Kisspeptin与胚胎植入小鼠囊胚存在kisspeptin和KISS1R，kisspeptin-10增加了小鼠囊胚对Ⅰ型胶原蛋白（胎盘细胞外基质的主要成分）的黏附，由此推测kisspeptin-10可能促进小鼠胚胎着床［14］。Radovick等［15］将KISS1正常表达的小鼠胚胎植入KISS1基因敲除的小鼠子宫但未能成功种植，发现子宫KISS1／KISS1R系统通过控制小鼠子宫内膜腺体分泌物（如白血病抑制因子）调节胚胎植入，而这些分泌物对于胚胎黏附到子宫上皮细胞至关重要。但既往单细胞RNA测序分析显示KISS1R在人胚胎（从受精卵到囊胚阶段）几乎不表达［16］。

1.5 Kisspeptin与子宫蜕膜化人蜕膜化基质细胞表达KISS1／KISS1R系统，可抑制蜕膜基质细胞迁移并调控子宫内膜蜕膜化［15］。Wu等［17］分离并培养孕早期（6～12周）人工终止妊娠妇女的蜕膜，发现蜕膜基质细胞可分泌kisspeptin-10，并通过抑制黏着斑激酶／类固醇激素受体辅激活因子（FAK／Src）信号通路活化，刺激ErK1／2磷酸化，从而抑制其下游MMP表达，最终抑制蜕膜基质细胞的运动。进一步研究表明kisspeptin-10可以协同孕酮通过Notch1／ERK1／2信号通路调控子宫内膜蜕膜化［18］。

1.6 Kisspeptin与子宫肌层荧光免疫组化结果显示KISS1R主要分布在妊娠大鼠子宫平滑肌层，并发挥抑制宫缩作用［19］。但逆转录聚合酶链反应和免疫组化结果显示育龄非妊娠期妇女及绝经后妇女的子宫肌层不存在KISS1／KISS1R系统［20］。孕妇子宫肌层是否存在KISS1／KISS1R尚待研究。

1.7 Kisspeptin与妊娠免疫体外研究显示kisspeptin-54通过抑制产生白细胞介素17的T淋巴辅助细胞和Th1细胞，抑制细胞毒性反应，促进形成2型免疫反应保护胎儿，并诱导外周血CD4+T淋巴细胞分化为调节性T细胞，协同母体对胎儿的免疫耐受［20］。

1.8 Kisspeptin与分娩免疫组化结果显示大鼠预产期（妊娠21 d）脑室周围核投射到视上核的核周区中kisspeptin-10上调，进一步研究发现脑室内注射kisspeptin-10后提高了孕晚期（妊娠18～21 d）大鼠催产素神经元的放电率，证实kisspeptin-10在分娩时可激活催产素神经元［21］。研究显示足月经阴道分娩胎盘中KISS1水平高于足月剖宫产胎盘，推测KISS1可能参与人胎盘局部分娩［12］，但具体机制尚未阐明。

2 Kisspeptin在妊娠维持中的作用及机制

2.1 Kisspeptin在流产中的作用及机制Kisspeptin是预测／诊断自然流产（spontaneous abortion，SAB）的潜在生物标志物，SAB患者循环kisspeptin水平及胎盘局部KISS1／KISS1R表达均降低［5，22-24］。目前主要通过连续检测血清人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotrophin，HCG）预测／诊断流产，但孕早期HCG波动范围较大，无法找到确诊流产的临界值［22］，因此，研究预测流产的新型生物标志物非常有必要。Abbara等［5］通过前瞻性巢式病例对照研究纳入孕早期（＜14周）SAB（n＝95 173）与正常妊娠（n＝265 557）孕妇，采用放射免疫法测定kisspeptin（kisspeptin-54、kisspeptin-14、kisspeptin-13、kisspeptin-10）水平，发现SAB组循环kisspeptin水平低于正常妊娠组，在诊断SAB中，孕周＜8周时kisspeptin和HCG的诊断性能相似，但孕周≥8周时kisspeptin的诊断性能有高于HCG的趋势。刘林丽等［23］通过meta分析纳入3个巢式病例对照研究、2个病例对照研究和1个前瞻性队列研究，发现SAB组（n＝157）循环kisspeptin水平低于正常妊娠组（n＝1 018）。Colak等［24］通过免疫组化检测发现SAB组胎盘KISS1水平降低。此外，实时荧光定量PCR、Westernblot和免疫组化结果也证实kisspeptin、KISS1R在复发性流产妇女绒毛组织中同样呈低表达［25］。

在胚胎植入过程中，胚胎滋养层可识别、黏附、侵入子宫内膜，同时子宫内膜发生蜕膜反应，使滋养层细胞与母体建立紧密联系。破坏胚胎植入过程中的任一环节，可能影响妊娠结局。研究发现低水平kisspeptin-10可使ErK1／2磷酸化，下调MMP、VEGF-A的表达，使滋养层细胞侵袭减少70%，造成胚胎浅着床甚至着床失败，最终发生SAB［5］及复发性流产（recurrent spontaneous abortion，RSA）［25］。低水平kisspeptin-10抑制FAK／Src信号通路活化，导致子宫蜕膜基质细胞迁移能力减退［5］。流产妇女蜕膜组织中kisspeptin-10与蜕膜化相关的Notch1通路相关靶基因表达呈一致性，推测kisspeptin-10调控脱膜化的机制与Notch1通路有关［18］。Kisspeptin-10能促进体外培养的牦牛卵巢颗粒细胞分泌孕酮［26］，孕酮通过作用于妊娠淋巴细胞表达的孕酮受体产生孕激素诱导阻断因子（progesterone-induced blocking factor，PIBF），对妊娠免疫起到保护作用，而流产孕妇母胎kisspeptin-10与PIBF表达均下降且二者水平呈正相关，可能是妊娠免疫异常导致流产的机制之一［27］。尽管研究推测妊娠大鼠子宫肌层KISS1R表达降低导致异常宫缩可能是流产的机制之一［28］，但人孕期子宫肌层是否存在KISS1R表达尚待研究。

2.2 Kisspeptin在异位妊娠中的作用及机制循环kisspeptin水平是孕早期筛查异位妊娠（ectopic pregnancy，EP）的潜在生物标志物。尽管目前EP诊断方法为经阴道超声检查和连续测定HCG，但假阳性和假阴性的情况仍会发生［22］，因此，寻找其他生物标志物以期早期诊断EP十分有必要。Romero-Ruiz等［6］通过放射免疫分析法测定循环kisspeptin（kisspeptin-54、kisspeptin-14、kisspeptin-10），结果显示人孕早期（＜12周）EP患者kisspeptin水平降低并且与胎盘组织中KISS1水平呈正相关，胎盘缺陷和EP组织中miR324-3p／KISS1信号通路失控，从而导致kisspeptin水平降低，说明kisspeptin可以作为孕早期筛查EP的潜在生物标志物。而大鼠输卵管KISS1高表达可以预防EP［29］。目前，人孕早期kisspeptin失调与EP的具体机制有待进一步研究完善。

2.3 Kisspeptin在子痫前期中的作用及机制子痫前期（preeclampsia，PE）滋养细胞浸润功能损伤并且子宫螺旋动脉无法正常重铸，从而使流向绒毛间隙的血流减少，螺旋动脉无法充分转化为低阻力血管，存在引发妊娠高血压疾病以及胎儿缺氧的危险［30］。Kisspeptin-10可用于诊断PE和评估PE严重程度。研究显示PE组在孕中期和／或孕晚期的kisspeptin-10水平低于正常妊娠组，提示kisspeptin-10可能是诊断PE的生物标志物［30-31］。孕中期（孕25周）低水平kisspeptin-10的PE组胎儿脐动脉收缩期流速／舒张期流速比值（S／D）和阻力指数低于正常对照组胎儿，提示循环kisspeptin-10可以做为胎盘灌注血运不佳的指标，以便早期识别胎盘源性疾病，提高母胎质量［30］。并且，孕晚期PE组循环kisspeptin-10水平与24 h尿蛋白、平均动脉压呈负相关，提示kisspeptin-10与PE的严重程度有关［32］。然而，免疫组化结果显示PE组胎盘（36.3±1.8周）KISS1／KISS1R水平高于正常足月妊娠组（39.5±0.9周）［33］。因此，未来需要研究PE组孕期循环kisspeptin水平降低和胎盘KISS1／KISS1R水平升高这一矛盾现象的机制。

Kisspeptin调控PE的机制有以下几点。胎盘局部高表达的KISS1可下调胎盘中MMP和VEGF-A的表达［4］，使胎盘滋养细胞侵袭不足及胎盘血管发育不良，胎盘缺血缺氧导致氧化应激反应，氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，这种状态可影响胎盘形成过程中滋养细胞的活力、增殖和侵袭，最终导致胎盘浅着床［34］。研究显示抑制KISS1表达可通过介导HTR-8／SVneo细胞中磷脂酰肌醇3激酶／蛋白激酶B／哺乳动物雷帕霉素蛋白（PI3K／AKT／mTOR）途径，减弱过氧化氢引起的细胞自噬和凋亡，增强滋养细胞活力和侵袭能力［34］，这为KISS1可能参与PE胎盘形成早期氧化应激状态导致的胎盘浅着床提供了证据。PE组高表达的KISS1可直接抑制滋养细胞的增殖活力，导致其侵袭能力下降。PE产妇胎盘组织中KISS1的表达与促增殖基因Notch1、HLA-G mRNA的表达呈负相关，与抗增殖基因PHLDA2 mRNA的表达呈正相关，证实高表达的KISS1可直接抑制滋养细胞的增殖活力［35］。KISS1高表达可能诱导PE组滋养层细胞凋亡，从而导致胎盘功能障碍［4］。Bcl-2是凋亡抑制基因。Bax属于促凋亡基因，Fas是凋亡诱导的主要分子，caspase-3是细胞凋亡标志物分子，三者均与促进细胞凋亡有关。PE产妇胎盘组织中KISS1的表达与凋亡基因bcl-2的表达呈负相关，与bax、Fas、caspase-3的表达呈正相关，证实KISS1高表达可直接促进滋养细胞凋亡［35］。目前，在模拟PE的病理表现方面尚缺乏理想的动物模型，PE的发病机制亟待进一步的研究和完善。

2.4 Kisspeptin在GDM中的作用及机制 胎盘向循环中释放大量的kisspeptin，在胰岛适应妊娠状态中发挥生理作用，可通过激活胰岛β细胞KISS1R受体来维持母体葡萄糖稳态［3］。有研究发现循环kisspeptin可能是诊断和／或治疗GDM 的新兴生物标志物［33，36-37］。有研究采用酶联免疫吸附测定法检测循环kisspeptin（kisspeptin-54、kisspeptin-10）水平，结果显示孕中晚期（26～34周）GDM组kisspeptin水平低于正常妊娠组，推测其可能作为诊断GDM的潜在指标，并对病情评估起到良好的辅助作用［36］。而且，kisspeptin是孕期调节β细胞功能的新型胎盘信号之一，为治疗性干预GDM提供了方向［37］。尽管GDM的循环kisspeptin水平较低，但GDM组足月（38.5±0.6周）胎盘的KISS1／KISS1R水平高于正常妊娠组足月（39.5±0.9周）胎盘［33］。本研究以“kisspeptin、KISS1、GDM、妊娠糖尿病”为关键词检索到国内外共5篇文献，但研究较浅显且纳入样本量较小，无法解释这种矛盾现象的机制。

Kisspeptin与GDM的可能机制如下。有研究将正常妊娠组和GDM组足月胎盘中分离的原代滋养层细胞进行体外培养，采用2D细胞网络形成、细胞划痕实验、趋化迁移及增殖实验探究血管调节基因的表达，发现GDM组血管生成素2、肝细胞生长因子和胎盘源性血管生成因子等促血管生成因子表达增加，而抗血管生成因子KISS1表达也增加，这种调节不平衡可能导致GDM 组胎盘血管数量增加及胎盘血管结构改变［38］。低水平循环kisspeptin导致kisspeptin依赖性β细胞代偿受损及葡萄糖刺激胰岛素（glucose-stimulated insulin secretion，GSIS）分泌减少，这可能是人GDM的致病因素。体外研究表明，高浓度葡萄糖（17 mmol·L-1）培养的人胰岛和胰腺细胞系中的kisspeptin-54可以诱导GSIS分泌增加［39］。Bowe等［36］在孕妇中观察到kisspeptin水平和β细胞功能标志物（稳态模型2评估的胰岛β细胞功能指数、GSIS水平）呈正相关。有研究选取女性非肥胖对照组［体质量指数（body mass index，BMI）＜25 kg·m-2］和肥胖组（BMI＞35 kg·m-2）进行分析，结果显示非孕期循环kisspeptin水平与胰岛素抵抗标志物［BMI、空腹胰岛素和稳态模型评估的胰岛素抵抗指数］呈负相关［40］。有研究采用kisspeptin和／或ERK1／2信号通路抑制剂体外培养大鼠胰腺组织，发现kisspeptin对胰岛β细胞凋亡具有抑制作用，ERK1／2信号通路是其中一个主要作用通路［41］。目前孕期循环kisspeptin水平与胰岛素抵抗的相关性仍待阐明。

3 总结与展望

综上所述，kisspeptin参与妊娠建立、维持以及妊娠并发症发生发展的调控，循环kisspeptin水平可能作为预测或诊断流产、异位妊娠、妊娠期糖尿病和子痫前期的潜在生物标志物。但当前研究报道中的对象主要为kisspeptin-10和kisspeptin-54，其他亚型的作用情况有待进一步研究，以便确定kisspeptin能否在临床上广泛用于预测或诊断母体／胎儿的健康状况。将kisspeptin与其他生物标志物（例如HCG）联合用于预测妊娠并发症也是未来的研究方向。到发文为止，国内外还没有关于kisspeptin水平与其他妊娠并发症（如多胎妊娠、前置胎盘、胎盘植入等）的研究。期待有更多该方面的研究，以期为孕产妇及婴幼儿健康提供理论基础。