KNDy 神經(jīng)元的作用及其釋放的神經(jīng)肽在多囊卵巢綜合征中的研究進(jìn)展

楊亦青，劉 延，陳 晨

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院婦產(chǎn)科，上海 200025）

自2007年發(fā)現(xiàn)KNDy 神經(jīng)元[吻素（kisspeptin）/神經(jīng)激肽B (neurokinin B,NKB)/強(qiáng)啡肽(dynorphin,Dyn）]是下丘腦-垂體-性腺（hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG）軸的上游調(diào)控單位以來，KNDy 神經(jīng)元對(duì)生殖內(nèi)分泌的調(diào)控一直是研究的熱點(diǎn)。已有研究證實(shí)，KNDy 神經(jīng)元可調(diào)節(jié)吻素、NKB、Dyn這3 種神經(jīng)肽的自分泌及旁分泌，以此來調(diào)控促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）的釋放脈沖頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)生殖功能及性激素的分泌，同時(shí)該神經(jīng)元還接受來自性激素的負(fù)反饋。

多囊卵巢綜合征（polycystic ovarian syndrome,PCOS）是青春期及育齡期女性中一種常見的婦科內(nèi)分泌疾病，其患病率高達(dá)5%～20%[1]。作為育齡期女性常見的內(nèi)分泌異常疾病，PCOS 患者的主要臨床特征為高雄激素血癥、月經(jīng)稀發(fā)或閉經(jīng)、卵巢多囊樣改變。PCOS 的發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，其發(fā)生可能與HPG 軸調(diào)節(jié)異常有關(guān)，而KNDy 神經(jīng)元作為HPG 軸的上游調(diào)控單位，其分泌功能異?；蛘{(diào)節(jié)異常極有可能參與了PCOS 的發(fā)病。本文將對(duì)KNDy 神經(jīng)元調(diào)控HPG軸的機(jī)制及PCOS 患者血清中神經(jīng)肽吻素的水平變化情況進(jìn)行綜述，從神經(jīng)內(nèi)分泌起源方面對(duì)PCOS 相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行分析。

KNDy 神經(jīng)元的定位和功能

一、定位

HPG 軸既往被認(rèn)為是調(diào)節(jié)生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。然而在HPG 軸中，位于下丘腦的GnRH 神經(jīng)元不表達(dá)性激素受體，故不能接受來自性腺分泌的性激素的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。2007年，Goodman 等[2]首次證實(shí)了，在母羊下丘腦的弓狀核中存在共同分泌吻素、NKB、Dyn 這3 種神經(jīng)肽的KNDy神經(jīng)元。后續(xù)研究則進(jìn)一步在大鼠、山羊等哺乳動(dòng)物的下丘腦弓狀核及人類下丘腦漏斗狀核[3]中也發(fā)現(xiàn)了該神經(jīng)元。

二、功能

1.分泌神經(jīng)肽及接受性激素負(fù)反饋：除分泌吻素、NKB、Dyn 神經(jīng)肽外，KNDy 神經(jīng)元表達(dá)大量的雌、孕激素受體（在雄性動(dòng)物中表達(dá)雄激素受體）[4]，提示其可接受性激素的負(fù)反饋，從而調(diào)節(jié)HPG 軸。此外，性激素也可直接影響KNDy神經(jīng)元基因的編碼。在對(duì)大鼠、猴子的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在卵巢去勢(shì)、絕經(jīng)等低雌激素的情況下，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的KNDy 神經(jīng)元明顯肥大，吻素和NKB 的基因編碼顯著增加，而Dyn 基因編碼減少；而在予以雌激素治療后，其KNDy 神經(jīng)元縮小，尤其是表達(dá)吻素的基因編碼減少[3]。

2.調(diào)控GnRH 神經(jīng)元及旁分泌調(diào)節(jié)：KNDy 神經(jīng)元分泌的3 種神經(jīng)肽不僅對(duì)HPG 軸的GnRH 神經(jīng)元具有調(diào)控作用，與同區(qū)域內(nèi)的其他KNDy 神經(jīng)元間也具有相互調(diào)節(jié)的作用[5]，KNDy 神經(jīng)元間可通過旁分泌來相互調(diào)節(jié)臨近神經(jīng)元神經(jīng)肽的分泌。另外，KNDy 神經(jīng)元與其附近GnRH 神經(jīng)元的GnRH 釋放部位之間存在突觸連接，用于精細(xì)控制GnRH 的脈沖分泌[6]。在GnRH 脈沖產(chǎn)生中，吻素是從KNDy 神經(jīng)元到GnRH 細(xì)胞輸出信號(hào)，而NKB 和Dyn 則可影響吻素的分泌，從而在KNDy 神經(jīng)回路中扮演啟動(dòng)和終止信號(hào)的角色[7]。

吻素、NKB 和Dyn 3 種神經(jīng)肽對(duì)GnRH 的調(diào)控作用

一、吻素及其受體的作用

1.吻素的分泌及其受體：吻素由Kiss1 基因編碼，該基因定位于常染色體1q32，編碼含145 個(gè)氨基酸的不穩(wěn)定且無生物活性的前體肽，而其裂解產(chǎn)物吻素54、14、13 和10 在人體中具有生物活性。吻素的受體為G 蛋白偶聯(lián)受體54（或稱KISS1R），由Kiss1R 基因編碼，KISS1R 位于GnRH 神經(jīng)元[8]。除位于人類下丘腦漏斗狀核的KNDy 神經(jīng)元分泌吻素外，另有單獨(dú)的吻素神經(jīng)元位于下丘腦視前區(qū)（preoptic area，POA）。POA 處單獨(dú)的吻素神經(jīng)元不參與性激素的負(fù)反饋，只介導(dǎo)性腺軸的正反饋，故在更年期以后，性激素水平明顯下降，POA 處的吻素神經(jīng)元會(huì)顯著增大、增多，大量分泌吻素[9]。

2.作用：吻素可啟動(dòng)GnRH 脈沖分泌，并正向調(diào)控黃體生成素（luteinizing hormone,LH）的分泌。吻素及其受體KISS1R 在青春期起始和生殖期正常排卵中發(fā)揮巨大作用。在青春期前，吻素處于抑制狀態(tài)，直至青春期啟動(dòng)，吻素開始大量分泌，是青春期啟動(dòng)GnRH 脈沖分泌的關(guān)鍵步驟[10]。有研究在促性腺激素分泌不足的性腺機(jī)能減退病例中發(fā)現(xiàn)了Kiss1R 基因變異[11]；有實(shí)驗(yàn)直接敲除了小鼠GnRH 神經(jīng)元上的Kiss1R 基因，結(jié)果直接導(dǎo)致小鼠的青春期啟動(dòng)失敗[12]。以上研究均證實(shí)吻素在青春期啟動(dòng)中起重要作用。吻素可正向調(diào)控GnRH 的分泌，也可增加GnRH 的脈沖頻率，從而正向調(diào)控垂體分泌LH 和促卵泡激素（follicle-stimulating,FSH），正向調(diào)控性腺軸。但由于GnRH 的高頻率釋放主要調(diào)控垂體分泌LH，故而吻素對(duì)LH 的正向調(diào)控是其對(duì)FSH 正向調(diào)控的2～3 倍[13]。有研究指出，短暫抑制小鼠下丘腦弓狀核中的吻素神經(jīng)元活性，可降低LH 脈沖頻率和振幅[14]，這也從反面體現(xiàn)了吻素對(duì)LH 具有正向調(diào)控作用。

二、NKB及其受體的作用

人類KNDy 神經(jīng)元分泌的NKB 由TAC3 編碼，其受體為NK3R（由TACR3 編碼）。KNDy 神經(jīng)元上表達(dá)NK3R[15]，而不同物種之間GnRH 神經(jīng)元上的NK3R 分布情況略有不同。在小鼠中，GnRH 神經(jīng)元的軸突末端表達(dá)NK3R[17]；而在人體內(nèi)，NKB 不經(jīng)吻素介導(dǎo)，可直接作用于GnRH 神經(jīng)元，促進(jìn)GnRH 的釋放[18]，但GnRH 神經(jīng)元的體細(xì)胞不對(duì)NKB應(yīng)答[19]。也就是說，在吻素激動(dòng)GnRH 時(shí)，NKB 同時(shí)上調(diào)，但其主要作用是充當(dāng)GnRH 神經(jīng)元上的 “門童” 角色，調(diào)控GnRH 的釋放。

有研究發(fā)現(xiàn)，敲除了TACR3 的小鼠表現(xiàn)為低生育能力表型[20]，表明NKB 對(duì)HPG 軸存在直接的正向調(diào)控作用，但NKB 的主要作用是通過作用于KNDy 神經(jīng)元上的NK3R 正向調(diào)控吻素的分泌釋放，間接正向調(diào)控HPG 軸。

三、Dyn及其受體的作用

Dyn 是一種內(nèi)源性阿片肽，其受體KOR 也位于KNDy神經(jīng)元上，目前在人類GnRH 神經(jīng)元中未發(fā)現(xiàn)KOR[18]，人類HPG 軸對(duì)孕激素的負(fù)反饋是經(jīng)Dyn 調(diào)控來實(shí)現(xiàn)的[21]。在KNDy 神經(jīng)元內(nèi)，Dyn 通過KNDy 神經(jīng)元上的KOR 來負(fù)向調(diào)控吻素及NKB 的分泌，由此減少GnRH 的分泌，可造成月經(jīng)期的LH、FSH 低谷。同理，在女性青春期發(fā)育前，HPG 軸整體處于抑制狀態(tài)，此時(shí)的KNDy 神經(jīng)元以分泌Dyn 為 主[10]。

但近期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，嚙齒類動(dòng)物及羊的GnRH 神經(jīng)元上都存在KOR[15]。這可能表明，在一些物種中，Dyn 不僅可以作為自分泌調(diào)節(jié)肽作用于KNDy 神經(jīng)元，也可直接作用于GnRH 神經(jīng)元，從而抑制神經(jīng)元分泌活性，有效終止GnRH 的釋放脈沖。但目前未在人類的GnRH 神經(jīng)元上發(fā)現(xiàn)KOR 的存在，故而此通路是否對(duì)人類有效還待驗(yàn)證。

四、吻素、NKB、Dyn 3 種神經(jīng)肽對(duì)GnRH 的調(diào)控作用

如上文提到，KNDy 神經(jīng)元經(jīng)軸突-突觸連接與臨近的KNDy 神經(jīng)元連接，其釋放的NKB 或Dyn 通過其受體影響自身及臨近的KNDy 神經(jīng)元，調(diào)節(jié)其自身向GnRH 神經(jīng)元釋放吻素的脈沖。

人類分泌吻素的神經(jīng)元主要集中于下丘腦弓狀核及POA。其中，弓狀核區(qū)的KNDy 神經(jīng)元主要接收HPG 軸中關(guān)于性激素（如雌二醇）的負(fù)反饋[13]，下丘腦視前區(qū)的吻素神經(jīng)元主要介導(dǎo)性激素的正反饋，這2 個(gè)區(qū)域的KNDy、吻素神經(jīng)元對(duì)性激素有著截然不同的反饋，并協(xié)同介導(dǎo)了月經(jīng)周期激素的周期性變化。在月經(jīng)中期，吻素神經(jīng)元對(duì)雌激素的調(diào)節(jié)由負(fù)反饋調(diào)整為正反饋，進(jìn)一步促成GnRH/LH 的分泌高峰，從而誘導(dǎo)排卵。

PCOS 患者中KNDy 神經(jīng)元釋放神經(jīng)肽的變化

KNDy 神經(jīng)元構(gòu)成一個(gè)關(guān)鍵且固定的控制GnRH 分泌的調(diào)控中心，其正常的生理調(diào)控在青春期發(fā)育及生殖中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而異常的生理調(diào)控則可能導(dǎo)致生殖內(nèi)分泌的失調(diào)。由KNDy 分泌的3 種神經(jīng)肽的作用可以看出，吻素在青春期女性的生殖內(nèi)分泌中發(fā)揮重大作用。許多針對(duì)PCOS動(dòng)物模型的研究顯示，吻素在PCOS 動(dòng)物模型中出現(xiàn)較明確的變化，以此觀察PCOS 患者外周血中的吻素水平是否增加，可能可以了解吻素在PCOS 發(fā)病機(jī)制中的潛在作用，為未來PCOS 的診治帶來有價(jià)值的信息和方向。

一、PCOS 患者的吻素水平變化

許多PCOS 患者表現(xiàn)出高LH/FSH 比值、高雄激素血癥等內(nèi)分泌特征[22]，可能機(jī)制是由于KNDy 神經(jīng)元異常活化，進(jìn)而使GnRH 刺激脈沖頻率增加，LH 脈沖頻率增加。許多研究發(fā)現(xiàn)，PCOS 患者的血清吻素水平顯著高于正常女性，并發(fā)現(xiàn)吻素水平與LH、睪酮、脫氫表雄酮等性激素水平呈正相關(guān)，而與性激素結(jié)合球蛋白呈負(fù)相關(guān)[23-25]。有研究將PCOS患者按體重指數(shù)分組后發(fā)現(xiàn)，體重正常的PCOS 患者血清吻素水平升高，且與其LH 水平呈正相關(guān)；而肥胖及超重的PCOS 患者，其吻素水平降低，并與其血糖及胰島素釋放異常、血脂異常相關(guān)[26]。有一項(xiàng)針對(duì)非肥胖PCOS 患者的研究顯示，其吻素水平與正常女性間并沒有差異[27]。

最近一項(xiàng)研究對(duì)以上矛盾的產(chǎn)生原因進(jìn)行了解釋，指出血清中吻素呈高水平的同時(shí)，LH 也呈高水平，這種情況只出現(xiàn)在月經(jīng)正常的PCOS 患者中，在月經(jīng)稀發(fā)的PCOS 患者中吻素與LH 間不存在相關(guān)性[28]。事實(shí)上，根據(jù)2003年歐洲人類生殖與胚胎學(xué)會(huì)和美國生殖醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)在荷蘭鹿特丹會(huì)議上推薦的PCOS 診斷標(biāo)準(zhǔn)，具備以下3 條中至少2 條即可診斷為PCOS。①無排卵和（或）稀發(fā)排卵；②高雄激素的臨床表現(xiàn)和（或）生化依據(jù)；③超聲表現(xiàn)為多囊卵巢。PCOS 患者可分為4 個(gè)表型，不同表型患者的內(nèi)分泌代謝特點(diǎn)也不同。部分研究在分析病例時(shí)并未對(duì)PCOS 的不同表型進(jìn)行分類，而臨床上大多數(shù)的PCOS 患者都是因月經(jīng)稀發(fā)就診，從而使研究中某一PCOS 表型患者所占比例較高，導(dǎo)致研究的結(jié)果出現(xiàn)偏倚。此外，一些研究也未對(duì)患者及對(duì)照組間的年齡或體重指數(shù)進(jìn)行變量控制，這也是造成研究結(jié)果出現(xiàn)偏差的原因。

二、糖代謝

在糖代謝方面，一項(xiàng)針對(duì)正常人群的研究證明，吻素在胰島素分泌過程中起有益作用[29]，而對(duì)PCOS 患者的研究發(fā)現(xiàn)，無論P(yáng)COS 患者是否存在肥胖，其血清吻素水平與口服萄葡糖后2 h 的血糖水平呈正相關(guān)[30]。但目前對(duì)于吻素水平與胰島素抵抗之間的關(guān)系尚未明確，各項(xiàng)研究結(jié)果間存在較大差異，這可能同樣是由于PCOS 患者的異質(zhì)性導(dǎo)致，提示不同表型PCOS 患者中糖代謝與吻素水平間的相互作用可能不同[31]。

綜合分析上述相關(guān)臨床研究后發(fā)現(xiàn)，大部分研究支持PCOS 患者的血清吻素水平較正常女性升高，且吻素與LH呈正相關(guān)，也有不少研究提出吻素水平與雄激素相關(guān)指標(biāo)呈正相關(guān)，這與吻素對(duì)GnRH/LH 脈沖的正向調(diào)控作用相一致，支持KNDy 異?；罨瘜?dǎo)致HPG 軸過度活躍，進(jìn)而造成月經(jīng)不規(guī)則和雄激素釋放的假設(shè)。

然而，以上研究都以PCOS 患者與正常女性做對(duì)比，探討吻素在PCOS 組與正常組之間的差異及其與其他指標(biāo)間的相關(guān)性，尤其在糖代謝及能量代謝方面各項(xiàng)研究結(jié)果間存在較大差異，而這種差異可能與研究對(duì)象自身的各種代謝影響因素，如壓力、近期減肥史、運(yùn)動(dòng)等有關(guān)。目前尚無研究針對(duì)不同PCOS 表型患者進(jìn)行分組，來分析吻素水平在不同表型組間差異，而鑒于PCOS 的異質(zhì)性，未來的研究有必要針對(duì)不同PCOS 表型患者進(jìn)行分類研究。

總結(jié)與展望

KNDy 神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)使生殖內(nèi)分泌領(lǐng)域的研究有了突破性進(jìn)展。KNDy 神經(jīng)元介導(dǎo)性激素對(duì)HPG 軸的負(fù)反饋，其內(nèi)部3 種神經(jīng)肽通過自分泌和旁分泌的方式，在青春期前、青春期、絕經(jīng)期動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)HPG 軸。

綜上所述，KNDy 神經(jīng)元可能參與了一些HPG 軸異常疾病的病理過程，且KNDy 神經(jīng)元對(duì)HPG 軸的調(diào)控作用可以確定。PCOS 作為育齡期女性常見的內(nèi)分泌異常疾病，其發(fā)病機(jī)制目前仍不明確，故而也尚無根治的方法，目前的治療方案均是基于患者不同的臨床癥狀及就診時(shí)的不同訴求來進(jìn)行個(gè)體化治療。進(jìn)一步研究探討吻素在不同表型PCOS患者間的變化，有助于理解吻素水平是否能提示PCOS 患者HPG 軸上游的內(nèi)分泌變化，探索KNDy 神經(jīng)元作為PCOS 治療靶點(diǎn)的可能性，為個(gè)性化治療提供支持，其應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步探索及挖掘。