中樞性性早熟與KISS1、MKRN3系統的關系研究進展

劉靚，王婷 綜述，鄭榮秀 審校

（天津醫科大學總醫院兒科，天津300052）

青春期的啟動與遺傳、營養、環境密切相關[1]。近年來，性早熟對兒童的最終身高及心理影響較大，人們對本病的關注也越來越多。性早熟是指女童在8歲以前，男童在9歲以前即出現性發育征象。中樞性性早熟是指下丘腦增加了GnRH（促性腺激素釋放激素）的分泌，提前激活HPG軸，導致性腺發育提前和性激素分泌增加。大多數女童的中樞性性早熟為特發性[2]。中樞性性早熟多為常染色體遺傳，但存在不完全顯性和性別差異的現象，19%～27.5%中樞性性早熟的患者的家族成員中有提前性發育的病史[3]。

1 KISS1系統

1996年，Lee等[4]在黑色素瘤細胞中分離出一種新的腫瘤轉移抑制基因，即KISS1基因，后定位于人類1號染色體長臂1q32-34區，全部序列有438個bp，包含4個外顯子和3個內含子。KISS1基因在大腦中主要表達的區域為丘腦背內側核、孤束核和延髓腹外區尾部；下丘腦表達區域集中在前腹室旁核、室周核及弓狀核[5]。除此之外，KISS1基因還可在睪丸、卵巢、胰腺、小腸等正常組織中表達[6]，而在多種已轉移的腫瘤組織中表達缺失，表明KISS1基因是一種腫瘤轉移抑制基因。大量的研究已經證明了，KISS1基因與乳腺癌、甲狀腺癌、骨肉瘤的轉移密切相關[6-8]。KISS1基因編碼一種由145個氨基酸構成的神經肽，即kisspeptin。在體內，kisspeptin可以水解為多種短肽，如 kisspeptin10、kisspeptin 54、kisspeptin14等。KISS1基因、kisspeptin及受體kiss1R組成了KISS1/kisspeptin/kiss1R系統。kiss1R基因位于人類染色體19p13.3上，由5個外顯子和4個內含子組成，共編碼398個氨基酸殘基蛋白[4]。近些年有研究表明，KISS1基因及kiss1R基因的激活突變可導致中樞性性早熟。目前認為，受體kiss1R位于下丘腦GnRH神經元上，kisspeptin與其受體結合，促進GnRH神經元分泌GnRH，激活HPG軸，從而引起性發育。可以說GnRH神經元是kisspeptin的反應池，kisspeptin的增多加強了GnRH分泌的能力[9]。

2016年Leon等[10]提出，KISS1與GnRH神經元之間的神經突觸并不是很多，kisspeptin并不是單純直接作用于GnRH神經元內部，而是通過很復雜的機制作用于GnRH神經元外部。除此之外，KISS1/kisspeptin/kiss1R系統還可以影響其他GnRH神經元的調節因子。例如在kiss1R基因敲除的小鼠中，LH（黃體生成素）對神經激肽B刺激無應答[11]。

2 中樞性性早熟與KISS1系統激活突變的關系

2.1 中樞性性早熟與kiss1R激活突變的關系 最先研究KISS1/kisspeptin/kiss1R系統激活突變的人是波士頓的Teles等人。Teles等[12]在1名患有中樞性性早熟女童的體內發現kiss1R雜合子的突變，即Arg386Pro突變。該女童出生即有乳房發育，7歲時雙乳增大伴陰毛發育，8歲身高131.5 cm，體質量26.7 kg，雙側乳房Tanner 4期，陰毛Tanner 2期，骨齡提前3歲，血清LH基礎值＜0.6 IU/L（正常值＜0.7 IU/L），血清FSH（卵泡刺激素)基礎值 2.6 IU/L（正常值＜7.2 IU/L），GnRH激發試驗后LH為6.4 IU/L，FSH為5.9 IU/L,比值為1.08，血清雌二醇22 pg/mL，頭部核磁排除占位性病變。進一步體外實驗證明，該突變產物與kisspeptin結合可使GnRH的分泌增多，從而加快HPG軸的成熟。研究者繼續對150名正常兒童和53名患有中樞性性早熟的患兒進行基因的檢測，均未找到Arg386Pro突變。證明這種突變不具有普遍性。

韓國的一項調查對194名患有中樞性性早熟的韓國女孩和99名健康對照組進行kiss1R基因外顯子測序，共發現7種kiss1R基因多態性，其中2種單核苷酸多態性在中樞性性早熟患者中出現頻繁，即c.738+64G＞T和c.1091T＞A突變[13]。2.2 中樞性性早熟與KISS1基因激活突變的關系 2010年，Silveira等[14]對83個中樞性性早熟患兒（包含女童77名，男童6名）和200個體健兒童進行基因測序。在3個互不相關的患有中樞性性早熟的患兒體內發現了2個錯譯的KISS1突變，即p.P74s和p.H90D突變，這2種變異均未在對照組中檢出。體外實驗發現,p.P74S突變可增高kisspeptin耐降解性，使患兒體內維持高水平的kisspeptin。這提示p.P74S的突變可導致中樞性性早熟。攜帶p.P74S突變患兒的母親及外祖母均攜帶相同的突變，但無中樞性性早熟病史，提示p.P74S突變可能為不完全外顯的。

法國的研究者提出KISS1基因上3′非翻譯區（untranslated regions，UTR）上如富含G序列可能會影響KISS1基因的表達。研究對象分為3組，第1組為92名IHH（isolated hypogonadotropic hypogonadism，特發性低促性腺激素性性腺功能減退癥）患者，第2組為25名中樞性性早熟患者，第3組為100名正常兒童（包含50名男童，50名女童）。對他們進行KISS1基因測序后發現KISS1基因的3’非翻譯區所含rs1132514核苷酸序列頻率與中樞性性早熟有弱相關性，而與IHH組及對照組無相關性[15]。

2.3 Kisspeptin對性腺軸的影響 2015年英國研究者把健康的成年女性分為4組（試驗對象均處于早卵泡期），用類似胰島素泵的設備分別給這4組皮下注射0.1、0.3、1 nmol/（kg·h）的kisspeptin-54和生理鹽水，每10 min監測其血清促性腺激素和雌二醇的水平。皮下注射kisspeptin-54后，試驗對象血清LH、FSH水平增高，且LH的濃度與kisspeptin-54濃度呈正相關，與基礎雌二醇水平呈正相關[16]。

Abaci等[17]收集了20名患有中樞性性早熟的患者，20名乳房早發育患者及24名正常對照組的外周血,并檢測其中瘦素、kisspeptin及神經激肽B的水平。與對照組相比，中樞性性早熟組及乳房早發育組的kisspeptin水平明顯增高，中樞性性早熟組及乳房早發育組kisspeptin水平沒有明顯差異。

在一項研究中，6名健康的成年男性靜脈被注射kisspeptin-10，然后口服NK3R拮抗劑（neurokinin 3 receptor antagonism）MLE4901（40 mg，2次/d共 7 d），接著繼續注射kisspeptin-10，在這個過程中檢測試驗對象血循環中LH、FSH、睪酮的水平。在初始注射kisspeptin-10后，試驗對象體內LH濃度呈上升趨勢[（3.0±0.6）IU/L 6 h vs（4.8±0.5）IU/L 7 h，P＜0.05]。口服NK3R拮抗劑后,試驗對象血循環中LH濃度總體呈下降趨勢[（4.5±0.6）IU/L第1天vs（1.7±0.2）IU/L第2天，P＜0.05]，在第4天有LH濃度波動上升[（4.2±0.7）IU/L第4天vs（3.7±0.7）IU/L第6天]，在第4天后 LH 濃度呈下降趨勢[（2.5±0.6）IU/L第7天）。研究者得出結論：NK3R拮抗劑可以減低體內促性腺激素的水平，kisspeptin-10可以刺激LH的分泌[18]。

2.4 kisspeptin對小青春期的影響 剛出生的新生兒血循環中有高濃度的雌激素，隨著雌激素的消除，下丘腦-垂體-性腺軸被激活，這一時期體內分泌的性激素可達青春期水平，此期稱為小青春期，常見于出生至6月齡。

國外有研究對40名有乳房發育的新生兒（20名男嬰、20名女嬰）和40名正常新生兒（包含20名男嬰、20名女嬰）的血循環中的kisspeptin水平進行檢測。乳房發育組血循環中kisspeptin平均濃度為(0.6±0.2)ng/mL，對照組則為(0.5±0.2)ng/mL。試驗組的kisspeptin濃度明顯高于對照組（P=0.039）。kisspeptin的濃度與催乳素的濃度及LH濃度呈正相關（P分別為0.006，0.05）[19]。這提示高濃度的kisspeptin和催乳素可能導致了新生兒乳房的發育。這一觀點也被我國研究者證實[20-21]。

3 MKRN3系統

MKRN3基因（makorin RING-finger protein 3） 位于Prader－Willi綜合征關鍵位置（染色體15q11.2上）。Prader－Willi綜合征是一種遺傳疾病，主要表現為嬰兒期肌張力減退，隨著年齡增長可出現食欲過盛、性腺機能減退、生長激素缺乏、智力障礙和嚴重的情感行為障礙[22]。盡管MKRN3位于Prader－Willi綜合征關鍵位置，但 MKRN3 與 Prader－Willi綜合征的關系尚不明確[23]。至今為止，人類發現MKRN3基因突變21種：包含8個移碼突變、10個錯義突變，3個無義突變[24]。

4 中樞性性早熟與MKRN3的關系

4.1 MKRN3為母系印記基因 Abreu等[25]對有家族性性早熟史的32名中樞性性早熟患者及8名健康人進行整個外顯子測序，共發現了4個新的MKRN3雜合突變。體內有MKRN3突變并患有中樞性性早熟的患者均從他們的父親那里繼承了突變，從母親那里繼承MKRN3突變的人沒有出現性早熟的表現。這提示MKRN3有可能是母系印記基因，即只有父系遺傳才表達。Ojeda[26]的研究也支持此觀點并提出MKRN3可能抑制HPG軸下游的目標而不是激活GnRH神經元。一項研究中，研究者對215例中樞性性早熟患者進行MKRN3基因測序，在8名患者體內發現5種新的雜合突變基因，這8名患者均是從父親遺傳來的突變，此結果也證明了MKRN3為母系印記基因這一觀點[27]。

4.2 MKRN3與家族性中樞性性早熟的關聯 在1例病例分析中，醫生在患有中樞性性早熟的女童及其患有早發育的弟弟體內發現新的MKRN3雜合錯義突變（p.c340g），在他們的父親及外祖母體內同樣檢測到該突變。研究者提出假設，如果一個家族有中樞性性早熟史或早青春期史可以考慮為MKRN3的突變引起的[28]。Abreu等[29]也提出，失去功能的MKRN3突變有導致家族性中樞性性早熟的可能。一項研究共招募了46位中樞性性早熟患者（其中28名患者有家族性性早熟病史，18名患者無性早熟家族史）。在13名有家族性性早熟病史的患者體內檢測到了MKRN3基因突變[30]。2017年，研究者對60名特發性中樞性性早熟的女童(其中23名女童有性早熟的家族史)的MKRN3基因進行測序，得到3種MKRN3基因突變型，分別為p.Arg328Cys、p.Cys410Ter、p.Pro160Cysfs*14，其中p.Cys410Ter為一種新型突變。這些突變均從患者父親那里遺傳來[31]。Stecchini等[32]對1名有家族性性早熟病史的4歲的女孩隨診，該女孩的姐姐在6歲的時候被診斷為中樞性性早熟，且攜帶著從父親那里繼承來的 p.Pro161Argfs*16突變。這名被隨診的女孩在6歲的時候出現生長速率加快（9 cm/年），在6.3歲至6.7歲之間，乳房發育快速進展（Tanner1-Tanner3）并伴有LH基礎值升高（0.4 IU/L），該名女孩迅速被診斷為性早熟，并實施治療。

4.3 MKRN3對性腺軸的影響 Hagen等[33]對38名體健兒童和13名乳房早發育兒童進行MKRN3測序。青春期開始前3年與青春期剛開始血清中MKRN3的濃度平均值分別為：304 pg/mL（264～350 pg/mL）、257 pg/mL（243～273 pg/mL）。在早熟的女童中，血清中MKRN3的濃度與促性腺激素的濃度呈負相關。2016年，我國研究者對50名患有中樞性性早熟女童和50名正常女童的血清進行檢測，患有中樞性性早熟女童血清中MKRN3的mRNA水平明顯低于對照組;血清MKRN3水平與年齡、身高、體質量、BMI、骨齡、骨齡年齡差無關[34]。類似的試驗對17名中樞性性早熟患兒、17名未發育對照組兒童及10名青春期階段兒童的血清進行MKRN3濃度、促性腺水平、雌二醇水平測定,得出結論：與未發育對照組和青春期階段對照組相比，中樞性性早熟患兒外周血MKRN3的濃度相對低，外周血MKRN3濃度與LH、FSH水平、BMI呈負相關[31]。

4.4 MKRN3在中樞性性早熟的男童中突變幾率高 在一項回顧調查中，對來自17個家庭的20個患有中樞性性早熟的男童的基因測序結果進行回顧，來自5個家庭的8個男童被檢測出體內有MKRN3的突變（包括p.Ala162Glyfs*14、p.Arg213 Glyfs*73、p.Arg365Ser、p.Arg328Cys），1 個 男 孩 有KISS1激活突變(p.Pro74Ser)。與Grandone的研究[35]及Lee的研究[36]相比，患有中樞性性早熟的男童的MKRN3基因突變率高。

5 總結與展望

綜上，青春期啟動是基因與環境共同作用的結果，目前從基因角度闡述性早熟的機制研究有很多，如果可以控制基因的表達，就可以從根本上治療中樞性性早熟。

本文著重介紹了KISS1/kiss1R/kisspeptin系統的激活突變對青春期啟動的促進作用及MKRN3失活突變對青春期啟動的抑制作用。KISS1基因在HPG軸上游發揮作用，而MKRN3基因在HPG軸下游發揮作用。一些KISS1和kiss1R的激活突變可以導致中樞性性早熟，這一點可以用于中樞性性早熟的分子水平的診斷上。MKRN3基因為母系印記基因，從母親遺傳來的MKRN3突變可能不表達，從父親遺傳來的MKRN3基因突變表達。如患者有中樞性性早熟家族史，可考慮患者從父輩遺傳得到MKRN3基因突變，對其家族進行MKRN3基因測序有助于早期診斷中樞性性早熟。男性中樞性性早熟患者MKRN3基因突變的頻率大于女性。MKRN3基因突變檢測還有助于及早確定治療決策指導遺傳咨詢并及時干預家族性病例。如果我們今后能夠闡明MKRN3抑制中樞性性早熟的具體作用和機制，將為預防和治療中樞性性早熟提供巨大幫助。

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