李素娟(綜述)，龔鳳英，朱惠娟(審校)

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué) 北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科 衛(wèi)生部內(nèi)分泌重點實驗室 協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，北京 100730)

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Kisspeptin/Kiss1R在機體能量代謝調(diào)節(jié)中的作用及其機制的研究進展

李素娟△(綜述)，龔鳳英，朱惠娟※(審校)

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué) 北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科 衛(wèi)生部內(nèi)分泌重點實驗室 協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，北京 100730)

摘要：吻素/吻素受體(Kisspeptin/Kiss1R)系統(tǒng)由Kiss1基因編碼的神經(jīng)肽Kisspeptin及其受體Kiss1R組成。近年的研究表明，機體不同能量代謝狀態(tài)可影響Kisspeptin的表達。在能量負平衡狀態(tài)時，下丘腦Kiss1 mRNA表達水平下降，脂肪組織Kiss1 mRNA表達增加。而在高脂飲食或肥胖狀態(tài)下，下丘腦、脂肪組織中Kiss1 mRNA的表達水平可表現(xiàn)為增加、降低或不變。此外，Kiss1R基因敲除可導(dǎo)致成年雌性小鼠出現(xiàn)肥胖表型及糖代謝異常，而外源注射Kisspeptin對嚙齒類動物的攝食有一定的抑制作用。因此，學(xué)者們認為Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)也參與了機體能量代謝的調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：吻素；吻素受體；能量代謝；瘦素

Kiss1基因編碼的神經(jīng)肽吻素(Kisspeptin)及其受體Kiss1R(既往稱為GPR54)共同組成了Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)。近10年的研究表明，該系統(tǒng)在調(diào)控個體青春發(fā)育及生殖方面發(fā)揮重要作用。Kiss1或Kiss1R基因突變可導(dǎo)致人類或鼠青春發(fā)育障礙、性腺功能減退及不孕不育[1]。

機體能量代謝與青春發(fā)育關(guān)系密切。嚴(yán)重的肥胖或消瘦狀態(tài)均會影響正常的青春發(fā)育，并可導(dǎo)致月經(jīng)紊亂、性腺功能減退及不孕不育。已有研究表明，在機體不同能量代謝狀態(tài)下，下丘腦Kisspeptin表達水平有差異[2]。Kiss1R除分布于下丘腦促性腺激素釋放激素神經(jīng)元，還可在腦內(nèi)其他區(qū)域及外周組織(如脂肪組織、胰腺)中表達。因此，有學(xué)者提出，Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)在機體能量代謝調(diào)節(jié)方面也發(fā)揮了重要作用[2]?，F(xiàn)重點介紹Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)，并對其在機體能量代謝調(diào)節(jié)中的作用及其機制進行綜述。

1Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)概述

Kiss1基因定位于人染色體1q32~1q41，其基因結(jié)構(gòu)包含4個外顯子和3個內(nèi)含子[3]。該基因可編碼含145個氨基酸的多肽，即Kisspeptin。在體內(nèi)，Kisspeptin可進一步被蛋白酶水解為Kisspeptin54、Kisspeptin14、Kisspeptin13、Kisspeptin10等短肽，它們的C端一般均含有Arg-Phe-NH2結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是與G蛋白偶聯(lián)受體(GPR54)結(jié)合的保守位點。Kiss1 mRNA 在人及鼠體內(nèi)表達較為廣泛，包括下丘腦、垂體、胎盤、心臟、肝臟、肺、腎、胰腺、骨骼肌等，其中在下丘腦及胎盤組織中表達水平較高[4-5]。

Lee等[3]于1999年最先從大鼠腦組織中克隆出Kisspeptin的受體(Kiss1R)基因。2001年,Muir等[6]從人下丘腦中克隆出GPR54 cDNA。人Kiss1R基因位于染色體19p13.3，由5個外顯子和4個內(nèi)含子組成，編碼含398個氨基酸殘基的蛋白。Kiss1R屬于G蛋白偶聯(lián)受體視黃酸家族成員。Kiss1R的mRNA廣泛表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在下丘腦及杏仁核中表達水平最高。此外，其還可表達于胎盤、胰腺、垂體、心臟、腎、肺、脂肪組織等處。

目前認為Kisspeptin可通過與下丘腦促性腺激素釋放激素神經(jīng)元上Kiss1R結(jié)合進而刺激促性腺激素釋放激素分泌，并促進下丘腦-垂體-性腺軸的成熟。

2不同能量代謝狀態(tài)下Kisspeptin表達的變化

2.1能量相對不足時Kisspeptin表達水平的變化Castellano等[7]于2005年首次揭示了能量代謝狀態(tài)與下丘腦Kiss1表達的關(guān)系。他們對青春發(fā)育前的雄性、雌性大鼠禁食72 h，發(fā)現(xiàn)其體質(zhì)量顯著下降，同時大鼠下丘腦Kiss1 mRNA水平顯著下降，但其受體GPR54 mRNA水平顯著升高。此后陸續(xù)有研究表明，急性禁食可顯著降低成年雌性大鼠、成年雄性小鼠下丘腦Kiss1 mRNA水平，并伴有血瘦素水平的下降[8-10]。同時，Luque等[10]觀察到成年雄性小鼠在禁食12 h后即出現(xiàn)下丘腦Kiss1 mRNA水平顯著下降，禁食48 h內(nèi)其下丘腦GPR54 mRNA水平亦顯著降低。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，禁食主要影響下丘腦弓狀核及前腹側(cè)室周區(qū)Kiss1的表達[11-12]。與上述實驗結(jié)果類似，進行飲食限制后，母羊下丘腦Kiss1 mRNA水平亦顯著下降[13]。Brown等[8]研究還表明，禁食除可降低大鼠下丘腦Kiss1表達水平外，還能影響外周脂肪組織Kiss1的表達。禁食18 h后，雌性、雄性大鼠脂肪組織中Kiss1 mRNA水平顯著升高。

除了禁食，其他可導(dǎo)致機體能量負平衡狀態(tài)的因素亦可影響體內(nèi)Kiss1基因的表達。Castellano等[14-15]用鏈脲霉素誘導(dǎo)了雄性、雌性大鼠糖尿病模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，注射鏈脲霉素后，大鼠血糖升高、體質(zhì)量下降的同時，下丘腦Kiss1 mRNA水平顯著降低，但下丘腦GPR54 mRNA水平無明顯改變。此外，成年雌性大鼠在哺乳期下丘腦Kiss1 mRNA的水平亦較非哺乳大鼠顯著降低[16-17]。

上述研究結(jié)果表明，當(dāng)機體處于能量負平衡狀態(tài)時，下丘腦Kiss1 mRNA表達水平下降，外周脂肪組織Kiss1 mRNA表達水平增加。

2.2高脂飲食或肥胖狀態(tài)下Kisspeptin表達水平的變化Brown等[8]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)12周的雄性大鼠下丘腦Kiss1 mRNA水平顯著升高。與之相似，Castellano等[18]發(fā)現(xiàn)，出生后21 d內(nèi)接受過度喂養(yǎng)的雌性Wistar大鼠的體質(zhì)量較對照組明顯增加，同時其下丘腦Kiss1 mRNA水平顯著增加，伴陰道開放(預(yù)示青春發(fā)育)時間提前。

與上述實驗結(jié)果相反，Quennell等[19]對斷奶后雌性DBA/2J小鼠進行為期21周的高脂飲食喂養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，與對照組小鼠相比，實驗組雌性小鼠體質(zhì)量顯著增加，但其下丘腦Kiss1 mRNA水平及第3腦室旁具有免疫活性的Kiss1神經(jīng)元數(shù)目卻顯著減少。

此外，Luque等[10]高脂飲食喂養(yǎng)雄性小鼠16周，雖然實驗組小鼠體質(zhì)量顯著高于對照組，但其下丘腦Kiss1 mRNA、GPR54 mRNA水平與對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

Brown等[8]研究還表明，高脂飲食除可增加雄性大鼠下丘腦Kiss1的表達水平外，還能影響外周脂肪組織Kiss1的表達。高脂飲食喂養(yǎng)12周后，雄性大鼠脂肪組織中Kiss1 mRNA 水平較對照組顯著降低。然而，最近一項針對人類脂肪組織Kiss1表達水平的研究發(fā)現(xiàn)，成年女性網(wǎng)膜脂肪中Kiss1 mRNA水平與受試者體質(zhì)指數(shù)呈正相關(guān)(P=0.01)，而Kiss1在皮下脂肪中的表達與受試者體質(zhì)指數(shù)無明顯相關(guān)性[20]。

結(jié)合以上研究結(jié)果，在高脂飲食及肥胖狀態(tài)下，下丘腦、脂肪組織Kiss1表達水平可表現(xiàn)為增高、降低或者不變。這可能與研究對象的種屬、性別、高脂飲食喂養(yǎng)時間及肥胖嚴(yán)重程度等因素相關(guān)。

3Kiss1R基因敲除對小鼠能量代謝的影響

Tolson等[21]最近一項研究中發(fā)現(xiàn)，Kiss1R基因敲除能影響成年小鼠的能量代謝。他們發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，Kiss1R基因敲除(Kiss1R KO)成年雌鼠體質(zhì)量顯著增加，而Kiss1R基因敲除后的成年雄性鼠體質(zhì)量與野生型小鼠比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。為了進一步探究Kiss1R KO雌鼠的肥胖表型是否因單純?nèi)狈Υ萍に厮?，研究者們又對出?周(青春發(fā)育前)的雌性小鼠進行卵巢切除，并發(fā)現(xiàn)Kiss1R KO雌鼠的體質(zhì)量仍顯著高于同樣卵巢切除的野生型小鼠。因此認為，Kiss1R KO雌鼠體質(zhì)量的顯著增加并非完全由于缺乏雌激素所致。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，Kiss1R KO雌鼠的全天氧耗量、自發(fā)活動、夜晚能量消耗量及攝食量均較野生型顯著減少，而血甲狀腺素水平差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，故認為Kiss1R KO雌鼠的體質(zhì)量增加為能量消耗減少所致。Kiss1R KO雌鼠的體質(zhì)量增加、能量消耗及自發(fā)活動減少可能與不同組織(中樞或外周組織)Kisspeptin信號通路受損相關(guān)。

Kiss1R KO除可使雌性小鼠體質(zhì)量顯著增加外，還可導(dǎo)致其糖代謝異常。研究者發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，Kiss1R KO 雌鼠的糖耐量實驗曲線下面積顯著增大，而野生型與Kiss1R KO的雄鼠糖耐量實驗曲線下面積差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Kiss1R KO雌鼠出現(xiàn)糖代謝異?？赡転槠潴w質(zhì)量增加所致，但也可能與胰腺或其他組織Kisspeptin信號通路受損有關(guān)。

目前尚未見文獻報道Kiss1R的組織分布具有性別差異，因此Kiss1R基因敲除對雌、雄小鼠體質(zhì)量及糖代謝不同影響的原因尚需進一步深入研究。

4外源注射Kisspeptin對機體能量代謝的影響

近年有研究表明，Kisspeptin10可激活嚙齒類動物下丘腦弓狀核的阿黑皮素原神經(jīng)元(分泌阿黑皮素原，進而增加飽腹感并減少食物攝入)，并可抑制神經(jīng)肽Y神經(jīng)元(分泌神經(jīng)肽Y，增加食物攝入，降低飽食動物的產(chǎn)熱效應(yīng))[22]。另有實驗表明，中樞注射Kisspeptin可減少小鼠夜間攝食量[23]。此外，有研究顯示，靜脈注射Kisspeptin10可顯著增加成年雄性獼猴血脂聯(lián)素水平[24]。

5Kisspeptin與代謝調(diào)節(jié)因子瘦素的關(guān)系

Smith等[25]于2006年應(yīng)用雙標(biāo)記原位雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn),小鼠下丘腦弓狀核約40%的Kiss1神經(jīng)元上有瘦素受體表達。此后有研究證實，羊、豚鼠下丘腦弓狀核Kiss1神經(jīng)元上亦可表達瘦素受體[13，26]。

Quennell等[19]研究發(fā)現(xiàn)，缺乏瘦素的ob/ob小鼠下丘腦弓狀核Kiss1 mRNA水平較野生型顯著減少。與之相似，Smith等[25]研究亦顯示，與野生型小鼠相比，體內(nèi)瘦素缺乏的ob/ob小鼠下丘腦弓狀核Kiss1表達水平顯著下降，伴Kiss1細胞數(shù)目明顯減少。而ob/ob小鼠接受瘦素治療后其弓狀核處的Kiss1 mRNA表達水平顯著升高，但瘦素治療并不能增加ob/ob小鼠弓狀核Kiss1細胞數(shù)量。然而，與上述實驗結(jié)果略有不同的是，Luque等[10]發(fā)現(xiàn)單純外源注射瘦素并不會改變ob/ob小鼠下丘腦Kiss1 mRNA及GPR54 mRNA的表達水平，當(dāng)同時予以食物限制時，瘦素治療可顯著增加ob/ob小鼠下丘腦Kiss1 mRNA、GPR54 mRNA水平。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)瘦素(1 ng/mL，1 d)可顯著增加小鼠下丘腦細胞系N6(cell line N6)Kiss1 mRNA的表達[10]。此外，Morelli等[27]的研究也證實，瘦素可增加人胎兒原代培養(yǎng)GnRH神經(jīng)母細胞(FNC-B4)中Kiss1 mRNA、GPR54 mRNA的表達水平。

Tolson等[21]發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，Kiss1R KO小鼠的血瘦素水平顯著升高。因Kiss1R KO雌鼠的全天氧耗量、自發(fā)活動、夜晚能量消耗量及攝食量均較野生型顯著減少，故研究者提出Kiss1R KO雌鼠可能存在選擇性中樞瘦素作用抵抗。然而，學(xué)者發(fā)現(xiàn)靜脈注射Kisspeptin10并不會影響成年雄性獼猴血中瘦素的水平[24]。

6小結(jié)

能量代謝狀態(tài)可影響Kisspeptin的表達。在不同能量狀態(tài)下(包括能量負平衡和能量過剩)，下丘腦、脂肪組織Kiss1 mRNA表達水平可表現(xiàn)為增加、減少或不變。同時，Kisspeptin的表達尚受代謝因子瘦素的調(diào)控；Kiss1R基因敲除可導(dǎo)致成年雌性小鼠出現(xiàn)肥胖表型及糖代謝異常；外源注射Kisspeptin對嚙齒類動物的食欲及攝食起到一定的抑制作用。這些研究結(jié)果提示，Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)在維持機體正常能量代謝中發(fā)揮重要作用。期待在不久的將來，Kisspeptin/Kiss1R系統(tǒng)能成為人類治療能量代謝異常疾病的新靶點。

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The Progress of the Kisspeptin/Kiss1R System and Its Role in Energy MetabolismLISu-juan,GONGFeng-ying，ZHUHui-juan.(DepartmentofEndocrinology,KeyLaboratoryofEndocrinologyofMinistryofHealth,PekingUnionMedicalCollegeHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,Beijing100730,China)

Abstract:Kisspeptin/Kiss1R system consists of the neuropeptide Kisspeptin(encoded by Kiss1) and its receptor Kiss1R.It has been demonstrated that changes in energy status can affect Kisspeptin levels.Energy deficiency reduces hypothalamic Kisspeptin expression and increases Kiss1 mRNA in adipose tissue.But under the circumstance of obesity or high fat diet,Kisspeptin expression is quite different,showing increase,decrease or no change.Kiss1R knockout results in impaired glucose intolerance and obesity in adult female mice,while kisspeptin administration may reduce food intake in rodents.Therefore,it has been reported that Kisspeptin/Kiss1R system is involved in the energy metabolism regulation.

Key words:Kisspeptin; Kiss1R; Energy metabolism; Leptin

收稿日期：2014-11-26修回日期：2015-03-06編輯：伊姍

基金項目：國家自然科學(xué)基金(30600836，81471024)；國家臨床重點?？平ㄔO(shè)項目(WBYZ2011-873)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.003

中圖分類號：R589

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)21-3847-04