lNSL3的研究進展及臨床應用前景

付俊玲（綜述），李乃適（審校）

（中國醫學科學院，北京協和醫學院，北京協和醫院內分泌科，衛生部內分泌重點實驗室，北京100730）

胰島素樣因子3（insulin-like 3，INSL3）是成熟睪丸間質細胞（Leydig細胞）特異性分泌的一種蛋白類激素。在正常男性體內INSL3水平隨著性腺功能成熟而升高，隨著衰老后性腺功能減退而降低，因此，INSL3可用作反映男性生殖內分泌功能的一種新型生物標志物。現將INSL3及其相關研究進展綜述如下。

1 lNSL3簡介

1.1 INSL3的結構 INSL3又稱松弛素樣因子或睪丸間質細胞源胰島素樣肽，屬于胰島素樣激素超家族［1］。其結構與胰島素相似，INSL3蛋白合成時先形成蛋白前體肽，包括含24個氨基酸殘基的前體肽和A、B、C 3條肽鏈。如同胰島素的C肽，INSL3的C肽最終也被剪切，留下A-B肽鏈異二聚體。INSL3的B鏈C末端含有順序為G-G-P-R-W（B22-26）的一段氨基酸序列，該序列是INSL3與其受體結合的關鍵部位。INSL3基因有一個單獨的開放閱讀框（編碼180個氨基酸），與編碼胰島素、松弛素、胰島素樣生長因子的前驅蛋白基因高度一致。因此，INSL3與胰島素從基因到蛋白的結構都非常相似。

1.2 INSL3的來源 INSL3由INSL3基因編碼，人類的INSL3基因位于19號染色體（p13.2～p12）。INSL3主要由男性睪丸的Leydig細胞（睪丸間質細胞）特異性表達［2］，在男性的生命歷程中血清中INSL3水平隨著性腺功能的改變呈現波動性的變化，青春期始逐漸升高，到了性成熟期，Leydig細胞中INSL3表達最高，同時血清中INSL3水平也達到最高，正常成年男性血清INSL3水平為（562.3±155.4）ng／L（放射免疫法）［3］；男性衰老后性腺功能逐漸減退，血清INSL3的水平也逐漸下降。Shirneshan 等［4］在 小 鼠 實 驗 中 發 現，睪 丸Leydig細胞和卵巢卵泡膜細胞的INSL3mRNA濃度較高，且具有分化依賴性。因此，INSL3是人類Leydig細胞分化成熟的標記物。在女性中，INSL3在卵巢的卵泡膜細胞中也有表達［5］，但正常成年女性中血清INSL3水平極低，為（99.5±21.7）ng／L（放射免疫法）［3］，僅部分研究顯示多囊卵巢綜合征（polycystic ovarian syndrome，PCOS）患 者 血 清INSL3水平較正常女性明顯升高，因此有關女性的INSL3研究主要集中于PCOS患者人群。

1.3 INSL3的特異性受體 INSL3通過作用于其受體發揮作用，其受體被命名為富含亮氨酸的G蛋白偶聯受體8（leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 8，LGR8），也稱為影響睪丸下降的G蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptor affecting testisdescent，GREAT），由LGR8／GREAT基因編碼，其表達局限于引帶、睪丸、大腦和骨骼肌，主要高表達于引帶，其次是睪丸；該蛋白在睪丸下降過程中起重要作用。INSL3是LGR8蛋白的內源性配體［6］，有研究表明，INSL3由Leydig細胞產生后通過旁分泌作用到達睪丸引帶，與其膜表面的LGR8受體結合，形成INSL3-LGR8復合物，通過G蛋白促進環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的產生，進而促進睪丸引帶的生長發育，睪丸位置下降。因此，INSL3-LGR8復合物在雄性分化過程中起重要作用。

2 正常雄性小鼠和男性血清lNSL3水平

2.1 正常小鼠體內INSL3的表達情況 隨著雄性小鼠性腺的逐漸成熟，其血清INSL3水平逐漸升高；而隨著小鼠的衰老并出現性腺功能減退，血清INSL3水平也逐漸下降［7］。Anand-Ivell等［8］建立出生后雄性嚙齒類動物模型，動態監測其外周血中INSL3的分泌水平。該研究發現，血清INSL3水平直至實驗小鼠20日齡始能在外周血中測出，40日齡時達到最高值（4～10μg／L），此時實驗小鼠達到青春發育期，其Leydig細胞功能增強；以后又逐漸下降，到60日齡時達到了一個穩定狀態；而衰老小鼠循環中INSL3水平明顯下降。Balvers等［9］研究發現青春期前的小鼠INSL3基因表達水平很低，成年后表達水平升高。可見，在嚙齒類動物體內血清INSL3水平在一定程度上與性腺功能有關。

2.2 正常男性體內血清INSL3水平的變化 在正常男性的生命譜中，一方面，隨著男童逐漸進入青春期，睪丸Leydig細胞逐漸成熟，血清INSL3水平會逐漸升高；另一方面，隨著人的衰老，Leydig細胞的功能逐漸減退，從而血清INSL3水平也會逐漸下降［10-11］。Wikstr?m 等［12］通 過 測定正 常 發 育期 男性體內血清中INSL3水平，發現INSL3水平隨青春發育程度而逐漸升高；無論從骨齡的變化還是從臨床判斷的Tanner分期的增加來判斷青春發育水平，血清INSL3水平都隨著發育的逐漸成熟而逐漸升高，尤其以青春發育啟動時升高明顯。Anand-Ivell等［13］用時間分辨免疫熒光法測定了1 160例南澳大利亞男性成年人的血清INSL3水平，發現血清中INSL3的含量隨衰老而下降，35～44歲之間的男性血清INSL3水平為（1.29±0.47）μg／L，而75～80歲男性血清INSL3水平為（0.79±0.39）μg／L。Ferlin等［14］對不同青春發育分期的75例健康男性青少年（Tanner分期Ⅰ～Ⅴ期，每期各15例）進行了橫斷面研究，測定了所有參與者的血清INSL3、黃體生成素（luteotropic hormone，LH）、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）和雄激素（testosterone，T）水平，發現隨著Tanner分期的從低到高，血清INSL3水平逐漸上升。最近，Johansen等［15］又通過縱向研究探討了這一問題，該研究為期5年，對10例青少年男性進行了每半年1次的隨訪并檢測血清INSL3水平，發現青春期健康男性血清INSL3水平隨著青春期的啟動、睪丸體積的增大及年齡的增長而逐漸升高。因此，目前認為INSL3可作為一種新型的青春期睪丸功能和分化的標記物，提示INSL3在青春期各種發育異常疾病的診斷中有較好的應用前景。

3 男性生殖內分泌疾病與lNSL3

3.1 隱睪癥與INSL3 隱睪癥指嬰兒出生2個月以后，雙側或單側睪丸沒有下降到陰囊內的一種畸形狀態。隱睪癥是泌尿生殖系統常見的先天性疾病，是導致男性不育的重要因素，并且隱睪長期處于高溫環境中可導致睪丸腫瘤的發生。

3.1.1 小鼠動物模型的研究 小鼠體內INSL3水平與隱睪癥的發病密切相關。Zimmermann等［16］發現INSL3基因敲除雄性小鼠出現了先天性隱睪，其睪丸引帶發育障礙，這表明INSL3對睪丸引帶的分化發育起到了決定性的作用。Nef等［17］發現INSL3基因敲除雄性小鼠出現精子發育異常和不育。用INSL3體外刺激睪丸引帶細胞，cAMP增加，提示INSL3可能促進睪丸引帶的生長。Foresta等［18］認為Leydig細胞分泌的INSL3能促進雄性生殖細胞的減數分裂，減少生殖細胞的凋亡。因此，從小鼠動物模型的研究結果來看，可以認為INSL3在隱睪癥的發病機制中起重要作用。

3.1.2 臨床研究 INSL3基因突變可導致隱睪已經在臨床研究中證實。Tomboc等［19］和 Baker等［20］運用單鏈構象多態性的方法檢測了INSL3的2個外顯子序列，在2例隱睪患兒（1例為腹內隱睪）的基因中發現了INSL3基因突變。Gorlov等［21］在61例患有單側或者雙側隱睪患者基因中發現了GREAT／LGR8基因突變。Ferlin等［22］和 Adham等［23］利用病例對照研究，在隱睪癥患者中發現了INSL3基因和其受體基因GREAT／LGR8的突變，突變率為9.2%，且所有表型的引帶發育均有改變。這些臨床研究結果進一步證實了INSL3基因與隱睪癥的發生有著密切聯系。

3.2 男性性腺功能減退癥與INSL3 男性性腺功能減退癥可分為高促性腺激素性性腺功能減退癥和低促性腺激素性性腺功能減退癥。但無論何種原因，Leydig細胞功能均未成熟，而血清INSL3水平也就低于正常。這一點在鑒別青春發育延遲的患者到底僅僅是發育延遲還是具有器質性病變將會有潛在的意義；也就是說，血清INSL3水平在某種程度上很可能能夠作為評價Leydig細胞功能的一個新指標。

3.2.1 高促性腺激素性性腺功能減退癥 其病變部位位于睪丸本身，包括睪丸腫瘤、外傷和一些先天性疾病如Klinefelter綜合征等。典型的Klinefelter綜合征患者（染色體核型47，XXY）的Leydig細胞不能正常發育，曲細精管透明樣變，因而血清睪酮水平低，而垂體分泌的FSH和LH明顯升高。作為Leydig細胞特異性分泌的激素，Klinefelter綜合征患者血清中INSL3水平理論上也應較低。Ferlin等［3］和 Bay等［24］研究發現，Klinefelter綜合征患者血清INSL3水平較正常成年男性顯著降低。最近，Overvad等［25］利用病例對照研究發現，血清INSL3水平在Klinefelter綜合征男性體內較正常成年男性約低70%。以上臨床研究均證實了Klinefelter綜合征患者血清INSL3水平處于較低水平。而Cabrol等［26］研究發現患有Klinefelter綜合征的嬰兒血清INSL3水平與正常嬰兒差異無統計學意義，說明該疾病患者血清INSL3濃度將停留在青春發育前的水平。因此，Klinefelter綜合征患者在青春發育啟動年齡時LH和FSH均開始升高，但睪丸Leydig細胞不能正常發育，睪酮水平并不相應升高，于是負反饋調節使LH和FSH的分泌越來越多，最終達到一個極高的水平。但對于嵌合型（核型46，XY／47，XXY）的 Klinefelter綜合征患者，在青春發育啟動年齡時Leydig細胞將有可能有一定的發育，這種情況下診斷有時將存在一定困難，此時血清INSL3水平極有可能成為協助診斷和評價生殖能力的一個新指標。

3.2.2 低促性腺激素性性腺功能減退癥 患者病變部位在下丘腦-垂體，典型的一類是Kallmann綜合征，因促性腺激素釋放激素（gonadotrophin releasing hormone，GnRH）神經元在胚胎發育時未能遷移到正常位置而在青春期無法產生正常的GnRH，因而患者無法出現青春發育；同時Kallmann綜合征患者會伴有嗅覺缺失，因此一般來說易于診斷。這樣，在無干預的情況下，該類患者的睪丸Leydig細胞將處于幼稚狀態，而血清INSL3也將處于青春發育前水平。臨床上對該類患者一般采用睪酮制劑的替代治療以促進其第二性征的出現和維持，在患者擬生育時用GnRH泵治療或人絨毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotrophin，hCG）和重組FSH治療以促進精子生成。理論上可預測睪酮替代治療將抑制原本幾乎并未啟動的下丘腦-垂體-性腺軸，從而進一步抑制Leydig細胞功能，使INSL3水平下降。而GnRH泵或hCG聯合重組FSH的替代治療是模擬下丘腦-垂體-性腺軸的正常啟動，因而將促使該類患者的睪丸Leydig細胞正常發育，INSL3水平也應相應逐漸升高。

在臨床研究中，來自意大利［4］、丹麥［24］和法國［27］的研究均證實了這兩種治療方案對血清INSL3的影響。對這類患者進行促精子發生治療的一個難點是臨床如何判斷藥物療效，但精子發生在治療近3個月時方可觀察；而血清INSL3作為Leydig功能的一種特異性標志，對于定量或半定量評價治療的有效性將大有裨益。因此，血清INSL3水平在低促性腺激素性性腺功能減退癥的治療中也可能作為評價療效的新型指標。

4 PCOS與lNSL3

INSL3在女性的意義目前尚未闡明。INSL3基因缺失性突變的雌性小鼠出現卵泡閉鎖和黃體溶解的增加，說明INSL3可能在細胞凋亡通路上起到一定的作用［28］。現在已有少量關于 PCOS與INSL3關系的研究。PCOS是一種以持續排卵障礙、高雄激素血癥及胰島素抵抗為特征的生殖內分泌紊亂的常見疾病。臨床研究發現，PCOS患者血清INSL3水平較正常成年女性顯著升高［29］，然而也有研究認為二者差異無統計學意義。因此，INSL3水平是否可能作為一種新的血清生物標志物協助PCOS診斷和治療效果評價，尚需進一步的研究。

5 展 望

血清INSL3水平隨著Leydig細胞功能的成熟而逐漸升高，因而它有望成為男性生殖內分泌疾病的一種新的血清標志物。一方面，血清INSL3水平可作為男性性腺功能減退癥的一個參照指標；另一方面，它對于男性低促性腺激素性性腺功能減退癥患者的促精子生成治療也可以起到評判療效的作用。但將血清INSL3真正用于臨床實踐還需要開展更加深刻而廣泛的研究。女性PCOS與INSL3的關系也有待于進一步研究。

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