综述：啮齿类动物多囊卵巢综合征模型中kisspeptin/促性腺激素释放激素调控的神经递质和神经调质失衡及其对精神健康障碍的启示：一项系统综述

《Behavioural Brain Research》：Neurotransmitter and neuromodulator imbalance in kisspeptin/GnRH regulation in rodent models of polycystic ovary syndrome and its implications for mental health disorders: a systematic review

背景 多囊卵巢综合征（PCOS）是一种与高雄激素血症相关的内分泌疾病，可导致不孕，并常引发精神健康障碍。虽然促性腺激素释放激素（GnRH）神经元功能障碍可能参与了PCOS的发病机制，但与该综合征相关的心境障碍的病理生理学机制仍不明确。 目的 本综述提出了一个疑问：控制心境状态的神经递质（如γ-氨基丁酸（GABA）和单胺类）的失衡是否会影响生殖神经回路，并可能促进PCOS患者精神健康障碍的出现。 方法 研究人员系统地回顾了关于PCOS大鼠和小鼠模型中与GnRH信号通路相关的基因和蛋白表达以及神经递质含量的研究。检索通过PubMed和Web of Science数据库进行，共纳入了52篇研究文章。 结果 研究发现表明，在非PCOS样啮齿类动物中，kisspeptin能（kisspeptinergic）和去甲肾上腺素能（noradrenergic）信号通路可刺激GnRH神经元。相比之下，血清素能（serotonergic）和GABA能（GABAergic）通路则发挥受体依赖的双向效应，不同的受体亚型介导抑制性或兴奋性影响。PCOS样啮齿类动物表现出对GnRH神经元的功能失调性信号传递，这取决于所应用的PCOS模型：i) 产后雄激素化导致对GnRH神经元的kisspeptin能、单胺能和GABA能信号传递减弱；ii) 产前雄激素化不改变kisspeptin能信号传递，但单胺能和GABA能改变在此模型中需进一步研究；iii) 产后雌激素化导致kisspeptin能和GABA能信号传递减弱，但此模型中单胺能神经传递增强。 结论 在产后雄激素化的大鼠和小鼠中，kisspeptin能、单胺能和GABA能神经传递的减少表明，在雄激素环境下，调控生殖和心境的通路可能共享潜在的神经生物学机制。这种信号通路在患有精神健康障碍的PCOS患者中是否发生类似改变仍有待确定。

1. 引言

多囊卵巢综合征（PCOS）是育龄期女性最常见的内分泌疾病之一，全球约11-13%的女性受累。目前PCOS是与下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴功能障碍相关的无排卵性不孕的主要原因，可能是由于对促性腺激素释放激素（GnRH）脉冲发生器的控制被打破。推测GnRH神经元受到的兴奋性和抑制性调节失衡，发生在由高雄激素环境所定义的内分泌环境破坏的反应中。涉及此种失衡的主要神经递质包括kisspeptin（KISS1）/神经激肽B（NKB）/强啡肽（Dyn），即KNDy系统；γ-氨基丁酸（GABA）；阿片类；以及单胺类去甲肾上腺素（NE）、5-羟色胺（5-HT）和多巴胺（DA）。此外，PCOS女性还可能存在多种共病，如肥胖、血脂异常、高血压、高雄激素血症、胰岛素抵抗和精神健康障碍。PCOS患者患抑郁症的总体可能性是健康女性的2.5倍以上。PCOS相关的精神健康障碍可能不仅归因于该综合征本身，还可能反映了不孕、多毛症、肥胖及更广泛的社会文化因素的心理影响。尽管单胺类和GABA是调控心境相关神经回路的关键调节因子，其失衡与动物模型的焦虑和抑郁样行为以及人类的临床心境障碍有关，但对于单胺和GABA失衡在这种关联中的作用尚无共识。因此，了解参与生殖的神经元回路中单胺能和GABA能活动的特征，是阐明连接PCOS神经内分泌失衡和心境障碍的病理生理机制的重要一步。本综述旨在整合当前关于不同神经递质失衡在PCOS中控制GnRH神经元的作用及其对精神健康障碍潜在影响的知识。由于人类研究的局限性，大多数跨脑区神经调节的研究在实验模型中进行，故本综述仅限于分析大鼠和小鼠PCOS模型的研究。

2. 方法论

2.1. 注册与方案

本系统性综述及方案已在PROSPERO前瞻性国际系统综述注册平台注册。综述报告遵循PRISMA指南。

2.2. 文献检索

在PubMed和Web of Science数据库进行了广泛的文献检索。检索词精心选择，结合了与神经递质、HPG轴（如“kisspeptin”、“去甲肾上腺素”、“血清素”、“黄体生成素”、“卵泡刺激素”）和PCOS相关的关键词，并使用布尔运算符组合。检索时间限定为2010年1月至2025年12月。具体检索组合及结果数量已在表格中列出。

2.3. 资格标准

纳入标准包括：发表于2010年至2025年，无语言限制；研究对象限于雌性大鼠和/或小鼠，用于体内或体外研究；细胞培养也包括在体外研究方法中。研究需涉及正常条件和PCOS模型下参与KISS1/GnRH系统调节的神经递质系统，探讨中枢机制、情绪障碍和/或体外细胞活性。排除标准包括：研究产后、青春期、妊娠或绝经期；评估替代疗法（电针/针灸/药用植物）的研究；两数据库重复的文献；与中枢机制无关的方案；专注于非抗抑郁药及本研究神经调质激动剂或拮抗剂以外的药物研究；综述、病例报告以及与体外人类生殖相关的研究。

2.4. 研究选择与偏倚风险评估

由两位独立评审员根据预定的排除和纳入标准，通过审查标题和摘要来评估研究的资格。两位评审员评估了全文，任何分歧通过与第三位评审员协商解决。研究者使用PICO系统从符合条件的研究中提取数据。偏倚风险使用Syrcle偏倚风险评估工具（Rob-Syrcle）评估体内实验文章，使用ESA方案评估体外实验文章。图1展示了研究选择过程，包括识别、筛选步骤及排除研究的原因。

3. 结果

3.1. 选择过程与纳入研究特征

在两个数据库中总共发现了3396条记录。去除重复后，基于摘要初步筛选了1961条记录。最终，经过全文分析，找到277篇相关文章。其中，只有57篇符合标准并被纳入分析，这些研究使用了大鼠、小鼠或体外方法。文章根据研究是在正常条件下（称为“非PCOS样”，纳入35篇）还是在实验性PCOS模型下（称为PCOS样，22篇）进行而分类。

3.2. 偏倚风险

在体内（SYRCLE）和体外（基于ESA）研究中，偏倚风险评估显示各领域主要为不明确的偏倚风险。这主要是由于对随机化、分配隐藏和盲法等关键方法学方面报告不足所致。由于没有纳入研究被评为高风险偏倚，因此没有研究因此被排除。部分研究同时报告了体内和体外实验，在偏倚风险分析中分别评估，但在总体研究选择中计为一篇文章。

3.3. 非PCOS样啮齿类动物中控制生殖功能的神经递质

在关于控制生殖功能的神经递质的35项研究中，22项评估了11种神经递质对kisspeptin神经元的调节作用，17项评估了9种神经递质对GnRH神经元的影响。部分研究同时评估了GnRH和KISS1神经元。在这些研究中，有28项体内研究和11项体外研究。

3.3.1. Kisspeptin调节因子

研究结果显示，无论研究模型如何（去势或完整大鼠和小鼠），不同神经递质对KISS1/GnRH系统具有刺激作用。两项研究证实了NKB、Dyn、KNDy和谷氨酸（GLU）的刺激作用。以下神经调质各有一项研究证实为KISS1/GnRH系统的激活剂：GABA、RF-酰胺相关肽-3（RFRP3）、血管活性肠肽（VIP）、精氨酸加压素（AVP）和三磷酸腺苷（ATP）。少数研究关于某些神经递质对KISS1/GnRH系统的作用提出了有争议的结果。尽管有研究发现NKB、Dyn和RFRP3具有刺激作用，但四项研究证实了这些神经递质的抑制作用。五项研究表明，GABA、多巴胺、谷氨酸和κ阿片受体至少在各自研究的特定条件下不影响kisspeptin神经元。两项研究旨在评估KISS1与多巴胺或KISS1与甲硫氨酸脑啡肽/甘丙肽的共表达，均发现了阳性共表达，但其功能意义尚不清楚。

3.3.2. GnRH调节因子

六项研究发现，GABA（通过GABA_A受体）、5-HT（通过5-HT₂受体）、谷氨酸、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）和P物质是GnRH神经元的兴奋性驱动因素的一部分。另一方面，三项研究表明RFRP3是GnRH神经元的主要抑制性调节因子之一。两项研究报告了GABA和5-HT分别通过GABA_B受体和5-HT_1A受体对GnRH神经元的抑制作用，与通过其他受体亚型描述的主要兴奋性效应形成对比，突出了受体依赖性调节，表明这两种神经递质可能对GnRH神经元活动施加双重（兴奋性和抑制性）影响。一氧化氮也表现出相同的双重效应。相比之下，另外两项研究表明GABA和NKB对控制GnRH神经元无效。

3.4. PCOS样啮齿类动物中控制生殖功能的神经递质

在综述的21项关于PCOS样啮齿类动物的研究中，6项使用产前雄激素化（暴露于DHT 1或4天）；13项使用产后雄激素化（急性或慢性暴露于DHT、睾酮（T）、丙酸睾酮（TP）、脱氢表雄酮（DHEA）或芳香化酶抑制剂来曲唑）。其他研究中，两项使用产后雌激素化（急性或慢性暴露于戊酸雌二醇或雌二醇）；一项使用产后暴露于孕酮受体拮抗剂（RU486）；一项使用产后暴露于恒定光照。由于一项研究同时进行了产前和产后雄激素暴露，另外两项在产后同时进行了雄激素和雌激素暴露，因此计数的PCOS模型总数超过了综述文章总数。

3.4.1. Kisspeptin

在四项使用产前雄激素化模型的研究中，大多数（三项）未观察到弓状核（ARC）和腹侧前室周核（AVPV）神经元中kisspeptin mRNA或蛋白表达的任何变化。在九项产后雄激素化研究中，大多数（六项）显示下丘脑（HYP）、ARC或AVPV中kisspeptin mRNA和蛋白表达减少。对于其他模型，数据是异质性的。在产后雌激素化研究中，HYP中kisspeptin mRNA表达减少；在RU486模型中，ARC中KISS1蛋白表达增加；在恒定光照模型中，ARC神经元中kisspeptin mRNA表达未发现变化。

3.4.2. 单胺类

没有产前雄激素化研究调查KISS1/GnRH回路中的单胺表达。在使用产后雄激素化模型的四项研究中，大多数（三项）发现HYP或ARC中单胺含量（5-HT、多巴胺、去甲肾上腺素）减少。在唯一一项产后雌激素化研究中，发现ARC中单胺含量增加。

3.4.3. GABA

只有两项产前雄激素化研究评估了KISS1/GnRH回路中的GABA，其中一项未观察到嘴侧视前区（rPOA）神经元中GABA蛋白表达的任何变化，另一项观察到ARC神经元中GABA增加。在三项产后雄激素化研究中，大多数（两项）发现HYP或ARC中GABA含量减少，一项使用产后雌激素化的研究也证明了这一点。

3.4.4. 谷氨酸

没有产前雄激素化研究调查KISS1/GnRH回路中的谷氨酸表达。对于产后雄激素化模型，一项研究显示ARC中谷氨酸含量增加，另一项显示HYP中含量减少。在产后雌激素化的唯一发现中，ARC中谷氨酸含量增加。

图4提供了PCOS样啮齿类动物神经递质改变的示意图概述，突出了其对实验模型的依赖性。总体而言，产后雄激素化与下丘脑，特别是弓状核内神经递质的广泛抑制相关，但谷氨酸能信号除外，在该区域增强。相比之下，产后雌激素化主要刺激ARC中的神经递质，但GABA能信号除外。此外，产前雄激素化后，AVPV和视前区中kisspeptin或GABA未观察到变化。

4. 讨论

4.1. KNDy系统

本综述发现了几项关于PCOS样啮齿类动物KISS1 mRNA和蛋白表达变化的研究。尽管PCOS实验模型存在高度异质性，但大多数研究发现ARC中kisspeptin表达增加。这一结果表明，在PCOS样啮齿类动物中观察到的下丘脑-垂体-卵巢（HPO）轴功能障碍可能部分归因于kisspeptin能神经元过度刺激GnRH末梢。然而，值得注意的是，缺乏评估AVPV中KISS1含量的研究。AVPV中的kisspeptin神经元在调节LH峰和雌二醇的正反馈中起关键作用，而ARC中的神经元控制LH脉冲性和负反馈。因此，可以假设雌二醇的负反馈调节是PCOS样啮齿类动物受损的主要中枢机制。AVPV中KISS1表达研究的缺失可能是因为PCOS不影响PCOS样啮齿类动物LH峰的发生。另一方面，LH峰的提前在该综合征患者中常见，表明啮齿类PCOS模型并未完全模拟人类PCOS的神经内分泌紊乱。在非PCOS样啮齿类动物中，本综述纳入的研究表明KNDy系统对HPO轴具有对比效应。大多数文章报告NKB单独对LH分泌具有刺激作用，但观察到KNDy神经元的抑制作用。据推测，NKB可能作用于KNDy神经元的上游，并调节KISS1神经元对GnRH神经元的活动。这种上游机制依赖于性类固醇水平，这可以解释在不同生殖模型中发现的高反应变异性。在PCOS样啮齿类动物中，文献报告刺激效应可能占主导，因为增强的KNDy神经元活动导致了该综合征中LH的过度分泌。在分析KISS1失衡在PCOS样啮齿类动物中与心境障碍的可能关联时，本综述涵盖了非PCOS样和PCOS样啮齿类动物，但未发现旨在研究kisspeptin与心境障碍关联的研究。KISS1已被证明是人类情绪状态调节回路的关键因子，特别是与生殖相关的情绪。作者还建议KISS1与其他神经传递系统相互作用，如谷氨酸、单胺类、GABA和5-HT，这些也涉及心境调节。然而，这些证据来自对男性的研究，仍需要对女性进行调查，以阐明这些相互作用在PCOS背景下的相关性。

4.2. 谷氨酸

谷氨酸是中枢神经系统（CNS）中主要的兴奋性神经递质。其在PCOS发病机制中的作用尚不明确，尽管研究指出谷氨酸在控制LH释放中具有刺激作用。然而，本综述的结果揭示了谷氨酸对LH分泌具有双重和间接效应。少数研究表明，AVPV和ARC中的谷氨酸能神经元要么刺激KISS1神经元，要么在非PCOS样啮齿类动物中不影响它们。在PCOS样啮齿类动物中，ARC中谷氨酸表达的变化似乎取决于所应用的PCOS模型。总体而言，本综述发现，使用急性暴露于PCOS诱导药物（通常是雄激素或雌激素）的模型会导致ARC中谷氨酸表达增加。相反，慢性暴露于PCOS模型会导致该区域谷氨酸表达减少。然而，值得注意的是，来自该综合征慢性模型的数据似乎涉及影响ARC中谷氨酸表达的随时间变化的方面，阻碍了将谷氨酸表达减少与PCOS中GnRH/LH变化相关联的任何尝试。尽管未发现测量AVPV中谷氨酸表达的研究，但已知ARC中KISS1神经元释放的谷氨酸是AVPV中KISS1神经元兴奋性驱动的一部分。结合急性PCOS模型的发现，这些数据表明谷氨酸水平增加可能是导致ARC中KISS1神经元过度激活，以及随后在PCOS中观察到GnRH/LH过度分泌的机制的一部分。在人类中，假设PCOS患者的抑郁至少部分归因于异常的HPO轴活动，以及肥胖和多毛症的典型症状。可以推断，本综述中观察到的谷氨酸失衡不仅在HPO轴功能障碍中起作用，还可能促进PCOS患者抑郁的发生。事实上，谷氨酸和GABA水平在PCOS患者中较高，但只有谷氨酸在中度或重度抑郁的PCOS患者中增加。此外，PCOS样啮齿类动物在与心境调节相关的前额叶皮层中谷氨酸受体N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）的表达显著增加。

4.3. 单胺类

关于多巴胺，本综述纳入的大多数研究未显示多巴胺对KISS1/GnRH系统有明显影响，无论是在非PCOS动物还是PCOS样啮齿类动物中。已鉴定出一个表达多巴胺的KISS1神经元亚群，支配视前区的GnRH神经元，但其功能意义尚不清楚。尽管多巴胺作为GnRH神经元抑制性驱动的一部分起着重要作用，但本综述发现了矛盾的数据，因为多巴胺水平取决于暴露于PCOS诱导药物的时间，急性暴露导致增加，而慢性暴露则减少多巴胺含量。使用慢性暴露的研究发现PCOS样啮齿类动