親吻肽與促性腺激素抑制激素：調(diào)控生殖軸的新型RF酰胺肽

劉麗霞(綜述)，殷 宏(審校)

(中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100123)

自Price等[1]從雙殼類軟體動(dòng)物(Macrocallista nimbosa)中樞神經(jīng)系統(tǒng)分離出一種興奮心臟的多肽分子，苯丙氨酸-蛋氨酸-精氨酸-苯丙氨酸-NH2(Phe-Met-Arg-Phe-NH2，F(xiàn)MRFamide)，大量C末端為精氨酸-苯丙氨酸-NH2(RFamide)的生物活性肽從多物種中被分離并鑒定。由于這些多肽的C末端都具有相同的結(jié)構(gòu)：RFamide，故將其統(tǒng)稱為RF酰胺肽。大約10年前，這個(gè)多肽家族又先后發(fā)現(xiàn)了兩條新的神經(jīng)肽，親吻肽(kisspeptin)和促性腺激素抑制激素(gonadotropin-inhibitory hormone，GnIH)[2-4]。近年越來越多的證據(jù)證實(shí)，它們能夠直接作用于促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)神經(jīng)元，并對(duì)生殖軸的反饋調(diào)控起重要作用[5]。

由于GnRH神經(jīng)元不具備性類固醇激素受體，生殖軸反饋調(diào)節(jié)研究中的一個(gè)重要課題就是性激素通過什么途徑來調(diào)節(jié)GnRH的分泌。近年的研究發(fā)現(xiàn)，親吻肽、GnIH及其受體與正常繁殖有密切的關(guān)系；親吻肽與GnIH都是RF酰胺肽家族的成員，它們所在神經(jīng)元接收來自性類固醇激素的信號(hào)，分泌的相關(guān)RF酰胺肽直接作用于GnRH細(xì)胞，對(duì)生殖軸互為拮抗進(jìn)行調(diào)控[5]。本綜述將從發(fā)現(xiàn)到表達(dá)分布及功能比較闡述親吻肽和GnIH這對(duì)神經(jīng)肽，探討兩者對(duì)生殖軸的拮抗性調(diào)節(jié)作用。

1 親吻肽與GnIH的發(fā)現(xiàn)

2001年，現(xiàn)在被稱為親吻肽的RF酰胺肽,被證明是孤兒G蛋白偶聯(lián)受體54(G protein-coupled receptor 54,GPR54)的內(nèi)源性配體[2-3]。由于編碼親吻肽的基因Kiss 1最初被認(rèn)為是一種抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的因子，該基因的產(chǎn)物起初也被稱為腫瘤遷移抑制因子。2003年，親吻肽調(diào)節(jié)生殖功能的作用首次被發(fā)現(xiàn)。人們?cè)谛韵俟δ艿拖碌膫€(gè)體GPR54基因中發(fā)現(xiàn)有一個(gè)突變，并且在缺乏GPR54的人和小鼠的下丘腦不能促使垂體分泌足夠的促性腺激素，而垂體對(duì)外源性GnRH的反應(yīng)卻不受影響[6]?；谶@些初步的了解，一些實(shí)驗(yàn)室開始系統(tǒng)研究親吻肽調(diào)節(jié)GnRH的神經(jīng)通路及其細(xì)胞和分子的機(jī)制。

GnIH的發(fā)現(xiàn)則是應(yīng)用抗C末端RF-NH2序列的抗體，通過高效液相色譜及競(jìng)爭(zhēng)性酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)，從鵪鶉腦中被分離鑒定出來[4]。其為一條C末端為RFamide的十二肽：絲氨酸-異亮氨酸-賴氨酸-脯氨酸-絲氨酸-丙氨酸-絡(luò)氨酸-亮氨酸-脯氨酸-亮氨酸-精氨酸-苯丙氨酸-NH2(SIKPSAYLPLRFamide)。這個(gè)新型的下丘腦RF酰胺肽迅速地、劑量相關(guān)地抑制鵪鶉垂體原代培養(yǎng)細(xì)胞釋放促黃體激素。GnIH的受體(G protein-coupled receptor 147,GPR147)，一條新型的G蛋白偶聯(lián)受體，也已在日本鵪鶉腦內(nèi)被克隆和鑒定[7]。之后，在多種生物(魚類、兩棲類、哺乳類動(dòng)物，乃至人類)的腦內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了GnIH及其受體的同源類似物[8]。在鳥類，GnIH前體基因編碼三條活性肽：GnIH、GnIH相關(guān)肽1(GnIH related peptide 1,GnIH-RP1)和GnIH相關(guān)肽2(GnIH related peptide 2,GnIH-RP2)；而在哺乳類，其編碼兩條活性肽：GnIH-1和GnIH-3。遺傳上的保守性提示該基因在進(jìn)化中起重要作用。

2 親吻肽與GnIH在腦內(nèi)的分布

在哺乳動(dòng)物的腦中具有兩種親吻肽細(xì)胞的主要類型，一種存在于弓形核，另一種存在于視前區(qū)。在嚙齒類動(dòng)物中，后一種細(xì)胞存在于前腹室旁核(anteroventral periventricular nucleus,AVPV)及視交叉前室旁核(preoptic periventricular nucleus,PeV)中。在AVPV/PeV的親吻肽神經(jīng)元表達(dá)雌激素受體(estrogen receptor-α,ERα)，并且雌激素上調(diào)親吻肽的表達(dá)。另外，雌激素還下調(diào)弓形核的親吻肽神經(jīng)元表達(dá)[9]。

GnIH神經(jīng)元在鳥類被發(fā)現(xiàn)僅存在于下丘腦室旁核，而纖維則廣泛地向腦內(nèi)頭側(cè)投射到腹原紋狀體、外側(cè)和內(nèi)側(cè)隔、視前區(qū)，向尾側(cè)投射到正中隆起、頂蓋和腦干[10]。在嚙齒類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦內(nèi)，GnIH末梢也在視前區(qū)、隔和布羅卡斜角帶(diagonal band of Broca)有發(fā)現(xiàn)，而這些區(qū)域均有GnRH神經(jīng)元存在。在羊腦內(nèi)，具有GnIH免疫活性的擴(kuò)張纖維存在于接近GnRH細(xì)胞的區(qū)域。和鳥類一樣，在靈長(zhǎng)類、羊、倉鼠、大小鼠腦中，40%～80%的GnRH細(xì)胞緊密接觸有GnIH的免疫活性纖維，說明GnIH可通過直接或間接方式調(diào)控GnRH細(xì)胞[11]。

3 親吻肽對(duì)生殖軸的正反饋調(diào)節(jié)作用

3.1親吻肽細(xì)胞直接傳遞性類固醇反饋調(diào)控信號(hào)給GnRH細(xì)胞 關(guān)于雌激素的反饋，由原位雜交及免疫組織化學(xué)試驗(yàn)可知，在雌性小鼠腦的AVPV中60%以上的親吻肽細(xì)胞表達(dá)ERα[12]。由免疫組織化學(xué)染色反應(yīng)得知，在雌性大鼠腦的AVPV/PeV中，大約90%的親吻肽細(xì)胞表達(dá)ERα。在羊腦的弓形核中，基本上所有親吻肽細(xì)胞都表達(dá)ERα，而在外側(cè)視前區(qū)中有50%細(xì)胞表達(dá)ERα(圖1-3，見封三)。

圖1 親吻肽神經(jīng)元參與雌激素對(duì)GnRH的正反饋調(diào)節(jié) 1-1：AVPV親吻肽神經(jīng)元表達(dá)ER(ERα:箭頭所指；Kiss-1 mRNA陽性細(xì)胞：三角所指。免疫染色加原位雜交，標(biāo)尺：25μm)[15]；1-2：親吻肽神經(jīng)元末端投射到GnRH神經(jīng)元(親吻肽免疫反應(yīng)陽性神經(jīng)末梢：黑色；GnRH免疫陽性細(xì)胞體：棕色；箭頭所指為接觸點(diǎn)。雙標(biāo)記免疫組織化學(xué)染色，標(biāo)尺：15 μm)[16]；1-3：GnRH神經(jīng)元表達(dá)GPR54的mRNA(GPR54 mRNA：銀染顆粒，白色點(diǎn)群；GnRH mRNA：Vector Red標(biāo)記，紅色。雙標(biāo)記原位雜交，標(biāo)尺：20μm)[17]

圖2 GnIH神經(jīng)元參與雌激素對(duì)GnRH的負(fù)反饋調(diào)節(jié) 2-1：GnIH神經(jīng)元表達(dá)ER(雙標(biāo)記免疫熒光染色，×1000)；2-2～2-4：GnIH神經(jīng)元直接投射于GnRH神經(jīng)元上(雙標(biāo)記免疫組織化學(xué)染色，×1000)，其中2-2為GnRH神經(jīng)元，2-3為GnIH免疫陽性神經(jīng)纖維，2-4為2-2與2-3重合結(jié)果[19]

向腦室中注射親吻肽10后，對(duì)腦脊液中GnRH的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，親吻肽的注射可引起GnRH的分泌。并且，所有這些GnRH細(xì)胞都表達(dá)親吻肽的同源受體GPR54，以上證據(jù)說明親吻肽可接收雌激素調(diào)控信號(hào)并直接作用于GnRH細(xì)胞[13]。

3.2親吻肽細(xì)胞對(duì)雌激素的正反饋調(diào)控作用 按照一系列判斷標(biāo)準(zhǔn)，包括Kiss1基因表達(dá)、免疫組織化學(xué)測(cè)定親吻肽水平及通過基因剔除和置換模型等方法進(jìn)行的研究，可知AVPV/PeV中親吻肽細(xì)胞群在功能學(xué)上包含于雌激素的正反饋調(diào)節(jié)內(nèi)，并且與嚙齒類動(dòng)物排卵前高峰的產(chǎn)生具有重要的聯(lián)系[14]。在對(duì)小鼠及大鼠的研究中許多不同實(shí)驗(yàn)室得出一致結(jié)論，即在排卵前期(動(dòng)情前期)大鼠及小鼠腦內(nèi)AVPV/PeV中親吻肽細(xì)胞上調(diào)，而在此時(shí)弓形核中親吻肽細(xì)胞下調(diào)。因此，認(rèn)為AVPV/PeV中的親吻肽細(xì)胞對(duì)雌激素正反饋?zhàn)饔玫膫鲗?dǎo)起重要作用，這種正反饋?zhàn)饔谜T導(dǎo)這類動(dòng)物體內(nèi)GnRH/促黃體激素在排卵前的釋放。

4 GnIH對(duì)生殖軸的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用

在羊及非人靈長(zhǎng)類中，GnIH神經(jīng)元表達(dá)雌激素受體，具有GnIH免疫活性的擴(kuò)張纖維存在于接近GnRH細(xì)胞的區(qū)域(圖2-4，見封三)[18-19]。在這種解剖學(xué)的基礎(chǔ)上，功能學(xué)證據(jù)證明GnIH對(duì)GnRH可發(fā)揮直接作用：向腦室內(nèi)注射GnIH-3可降低去卵巢倉鼠及性腺完整大鼠血液中促黃體激素的分泌，腦室內(nèi)注射GnIH的反義寡核苷酸鏈可使大鼠血液中促黃體激素的水平升高到發(fā)情期前[19-20]。這些功能學(xué)數(shù)據(jù)與觀察到的GnIH細(xì)胞投射到GnRH細(xì)胞的結(jié)果一致，說明GnIH細(xì)胞能夠被性類固醇激活，參與介導(dǎo)性類固醇激素的負(fù)反饋調(diào)控。

向切除卵巢的大鼠靜脈注射GnIH 2 h之后，血液中促黃體激素的水平降低。向切除卵巢的羊體內(nèi)連續(xù)注射GnIH-3可持續(xù)降低促黃體激素的脈沖性分泌，而對(duì)血液中其他垂體激素(如生長(zhǎng)激素或催乳素)的水平卻沒有影響。在培養(yǎng)大鼠、羊及牛的垂體細(xì)胞中觀察到，給予GnIH對(duì)GnRH刺激的促黃體激素分泌具有劑量依賴性降低作用，這一結(jié)果支持了GnIH對(duì)垂體促性腺細(xì)胞具有直接作用這一觀點(diǎn)[21]。因此，GnIH可在下丘腦和垂體兩個(gè)水平上抑制促性腺激素的產(chǎn)生和分泌。

5 小 結(jié)

作為神經(jīng)生殖研究中重要的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)因子，親吻肽與GnIH的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了人們對(duì)生殖軸反饋調(diào)控的知識(shí)結(jié)構(gòu)性改變。這兩個(gè)RF酰胺肽在生殖軸的反饋調(diào)控方面相互拮抗，親吻肽主要表現(xiàn)為正反饋，GnIH則表現(xiàn)為負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用。它們所在的神經(jīng)元接收來自性類固醇激素的信息，分泌的多肽直接或間接作用于GnRH神經(jīng)元，參與類固醇激素對(duì)生殖軸的反饋調(diào)控。

目前對(duì)于這兩種RF酰胺肽相互之間的調(diào)節(jié)作用還了解甚少，親吻肽能否作用于GnIH神經(jīng)元以及GnIH對(duì)親吻肽細(xì)胞的影響都尚屬未知。由于GnIH免疫陽性神經(jīng)纖維亦投射到弓形核，GnIH是否通過抑制在弓形核的親吻肽神經(jīng)元進(jìn)而參與GnRH的分泌調(diào)節(jié)，是下一步應(yīng)該闡明的問題之一。在研究這一組神經(jīng)肽的相互作用過程中，尚可建立親吻肽/GnIH雙剔除動(dòng)物模型，以研究雙向缺失這兩種直接調(diào)控GnRH細(xì)胞的神經(jīng)肽，生殖系統(tǒng)可能出現(xiàn)的結(jié)果，進(jìn)而評(píng)價(jià)兩者對(duì)生殖調(diào)控的重要性。

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