摘要G蛋白偶联受体GPR54是新发现的视黄酸家族成员之一，Kisspeptins是其内源性配体，两者均是动物体内的肽类物质，其在不同动物体内的分布区域有差异，但均与青春期启动密切相关。试验证明猪GPR54基因与下丘脑、垂体、卵巢发育性表达有关，GPR54系统在斜带石斑鱼性逆转过程中发挥作用，大鼠GPR54突变者性发育低下等。GPR54/Kisspeptins在调节动物体内促性腺激素LH和FSH的释放、促进生殖器官的发育及青春期启动中均具有重要的作用。
关键词GPR54；Kisspeptins；青春期启动；作用
FunctionofGPR54andKisspeptinsinOnsetofAnimalPuberty
XU LEi
（College of Veterinary Medicine，Nanjing Agricultural University，Nanjing Jiangsu 210018）
中国
AbstractGPR54（G-protein-coupled receptor 54）is one of new discovered RAR family，Kisspeptins is its endogenous ligand. They both are peptides in animals，and distribute into different areas，but both of them play important roles in the onset of puberty. Experiments indicated that genes of swines′ GPR54 have connection with development of hypogonadism，pituitary，ovary. GPR54/Kisspeptins play important roles in the course of the sex reverses for Epinephelus coioides. Sexual development of GPR54 mutations is low. Animal experiments indicated that GPR54/Kisspeptins play important roles in adjusting the release of gonadotropin LH and FSH，and promoting development of genitals and in the onset of puberty.
Key wordsGPR54；Kisspeptins；onset of puberty；function
1GPR54概述
1.1GPR54受体的发现 1.2GPR54的组织表达及定位
最初，学者发现，在大鼠和人类的中枢神经系统和周围组织中GPR54都可以高表达。在大鼠大脑中几个区域中，GPR54 mRNA得以表达，其中以下丘脑表达最高。GPR54在大脑，尤其是下丘脑、边缘系统和基底节可表达，且表达量较丰富，同时也存在于垂体、胎盘、胰腺、脊髓、肝脏、心脏、胸腺、睾丸、肾脏、肺组织及肌肉。2009年，周春宝等利用原位杂交定位的方法在60日龄和初情期苏姜猪下丘脑中均发现GPR54 mRNA的阳性杂交信号主要集中在弓状核和腹内侧核中，其研究结果显示，各级卵泡中初情期成熟卵泡的阳性杂交信号最强，大卵泡的阳性率明显高于小卵泡。
2Kisspeptin概述
2.1KiSS-1基因的发现及定位
Kotani等在2001年寻找GPR54的内源性配体中发现，有分别含有
5
4、14和13个氨基酸的多肽，其C端具有RF酰胺，是黑色素瘤细胞转移抑制基因KiSS-1的产物，命名为Kisspeptin，故分别含有
5
4、14和13个氨基酸的多肽相应地分别为Kisspeptin-
5
4、Kisspeptin-14和Kisspeptin-13。Kisspeptins的编码基因KiSS-1基因是一个新cDNA片段，具有肿瘤转移抑制作用，主要在大脑、胎盘及大脑室周边核、弓状核附近表达，且表达较为丰富[5]。
2.2Kisspeptin的结构 2.3Kisspeptin 的组织分布
3GPR54与Kisspeptin的生物学特性
3.1GPR54生物学特性 3.2Kisspeptin生物学特性 4GPR54/Kisspeptins与青春期启动
4.1Kisspeptin和GPR54的青春期发育启动作用的发现 Shahab等[17]对无生殖腺的雄性幼猴自幼年期开始长期静脉给予人工合成的LHRH，结果发现其内源性LHRH分泌有所增加，通过对静脉或脑室快速给予Kisspeptin-10，结果LHRH分泌量明显增加。经过一系列的处理及运用聚合酶链反应检测，发现在雌性猴与雄性猴青春期其KiSS-1 mRNA的表达水平有所上升，特别是雌性猴下丘脑在青春期启动后GPR54 mRNA表达水平与青春期前进行比较，升高3倍以上；另外，通过杂交组织化学方法的应用发现，下丘脑弓状核附近KiSS-1和GPR54 mRNA的表达很强。
4.2Kisspeptin和GPR54对GnRH神经元的作用
根据KiSS-1 mRNA在下丘脑的表达，学者猜测在GnRH 分泌调节中，Kisspeptin-54可能发挥着重要的作用[15]。并且将GPR54转录产物定位在小鼠下丘脑的GnRH 神经元[16]，表明GnRH神经元可能是Kisspeptin直接作用的部位；同样GPR54在GnRH 神经元[18]进行定位也在一种热带鱼中被发现。在所有的研究中，尽管在-54-/-缺乏的小鼠中，正常促性腺激素的释放有所缺乏，但是垂体的功能依然完整，具备对外源性GnRH作出反应的能力。此外GPR54-/-小鼠下丘脑中，不会影响到GnRH肽的合成，因此可排除GPR54与GnRH合成直接相关的机制[19]，表明在啮齿类动物中，若其发生缺失突变及GPR54功能的紊乱，则中枢神经功能缺陷发生的原因是其性腺机能减退。 Prentice等[20]长期给无生殖腺的雄性幼猴静脉注射人工合成的LHRH，结果表明其可以有效地促进内源性LHRH的分泌，后经过静脉内或脑室快速给予Kisspeptin-10，结果表明，LHRH分泌量也有明显的增加。运用PCR对卵巢未经处理的雌性猴及无性腺的雄性猴青春期前后下丘脑中的的RNA进行检测，结果发现在青春期雌性猴和雄性猴的KiSS-1 mRNA表达水平有所提高，尤其是对于雌性猴，其青春期启动后下丘脑中GPR54 mRNA表达水平与青春期前相比，可升高3倍以上。提示了动物青春期发育启动的关键环节可能是KiSS-1基因的激活。学者经过研究还发现，将Kiss-peptin注射给青春期前的母猪脑室内，使血浆LH和FSH的浓度有所增加；通过静脉注射，可使LH的浓度增加[21]。幼年恒河猴垂体对内源性GnRH释放的敏感性高，通过静脉注射或对侧脑室进行Kisspeptin-10的注射，发现可促使GnRH分泌的加强，引起LH的分泌，同样其可以被GnRH受体拮抗剂阻断。杂交组化显示GPR54mRNA和KiSS-1可以在下丘脑弓状核区实现高表达。这些研究结果与动物在幼年发育的晚期下丘脑配体GPR54信号可能被激活的假说相一致，可能二者对动物青春期脉冲式的GnRH释放起共同调节作用。 4.3GPR54及Kisspeptins在青春期启动中的作用机制 5参考文献 [2] SEMINARA S B，MESSAGER S，CHATZIDAKI E E，et al.The GPR54 gene as a regulator of puberty[J].N Engl J Med，2003，349
（17）：1614-1627. [4] SEMPLE R K，ACHERMANN J C，ELLERY J，et al.Clinical casese-minar：two novelmissense mutations in G p rotein - coupled recep tor-54 in a patientwith hypogonadotrop ic hypogonadism[J].J Clin Endocrinol Metab，2005，90
（3）：1849-1855.
[5] PATTERSON M，MURPFY K G，THOMPSON E L.Administrationof GPR-54/kisspep tin into discrete regions of the hypothalamuspotently increases plasma luteinising hormoneand testosterone in male adult rats[J].J Neuroendocrinolgy，2006，18
（5）：349-354. [7] HARMS J F，WELCH D R，MIELE M E.KiSS1 metastasis suppression and emergent pathways[J].Clin Exp Metastasis，2003，20
（1）：11-18. [9] BIRAN J，BEN-DOR S，LEVAVI-SIVAN B.Molecular identification and functional characterization of the kisspep tin/kisspep tin recep tor sys-tem in lower vertebrates[J].Biol Rep rod，2008，79
（4）：776-786. [11] MOON J S，LEE Y R，OH D Y，et al.Molecular cloning of the bull-frog kisspep tin recep tor GPR54 with high sensitivity to Xenopus kisspep tin[J].Pep tdes，2009，30
（1）：171-179. [13] NAVARRO V M，FEMANDEZ-FEMANDEZ R，CASTELLANO J M，et al.Advanced vaginal opening and precocious activation of the repro-ductive axis by KISS-1 peptide，the endogenous ligand of GPR54[J].J Physiol，2004（561）：379-386.
[15] GOTTSCH M L，CUNNINGHAM M J，SMITH J T，et al.A role for kiss-peptins in the regulation of gonadotmpin secretion secretion in the mouse[J].Endocrinology，2004,145
（9）：4073-4077. [17] SHAHAH M，MASTRONARDI C，SEMINARA S B，et al.Increased hy-pothalamic GPR54 signaling：a potential mechanism for nutration of puberty in primates[J].Proc Natl Acad Sci USA，2005（102）：2129-2134. [19] THOMPSON E L，PATTERSON M，MURPHY K G，et al.Cent ral and-peripheral administ ration of kisspeptin 10 stimulates t he hypo-thalamic-pituitary-gonadal axis[J].J Neuroendocrinol， 2004，16
（10）：850-858. [21] MESSAGER S，CHATZIDAKI E F，MA D，et al.Kisspeptin directly stimulates gonadotropin-releasing hormone release via G protein-coupled receptor 54[J].Proc Natl Acad Sci USA，2005，102
（5）：1761-1766.
[22] PLANT T M，RAMASWAMY S，DIPIETRO M J，et al.Repetetive activa-tion of hypothalamic GPR54 with intravenous pulses of kisspeptin in the juvenile monkey（Macaca mulatta）elicits a sustained train of GnRH discharges[J].Endocrinology，2006（147）：1007-1013.
