李颖，冯云

(上海交通大学医学院附属瑞金医院生殖医学中心，上海　200025)



促性腺激素释放激素及其受体在人类胚胎着床与早期发育中的作用

李颖，冯云*

(上海交通大学医学院附属瑞金医院生殖医学中心，上海200025)

促性腺激素释放激素(GnRH)与其受体(GnRHR)对人类生殖过程调控具有关键作用，在胚胎着床与早期发育中扮演着重要角色。GnRH不仅通过下丘脑-垂体-性腺轴调控生殖功能与内分泌平衡，还能够与卵巢、子宫内膜、胎盘、胚胎上的GnRHR结合产生直接作用，实现对胚胎植入与早期发育过程的全面调控。目前，GnRH激动剂(GnRH-a)也已广泛应用于控制性促排卵过程，除降调节作用外，其黄体支持作用亦能有效改善妊娠结局。本文就GnRH/GnRHR在人类胚胎发育及GnRH-a在助孕治疗黄体支持中的应用进行综述。

促性腺激素释放激素；促性腺激素释放激素受体；胚胎着床；早期胚胎发育；黄体支持

(JReprodMed2016，25(8)：762-766)

促性腺激素释放激素(GnRH)与其受体(GnRHR)参与人类生殖过程，并起到关键性的调控作用，其在胚胎着床与胚胎早期发育中尤为重要。一方面其通过参与下丘脑-垂体-性腺轴(HPG axis)调控女性生殖功能、维持内分泌的平衡；另一方面，GnRH/GnRHR系统在垂体外广泛分布于卵巢、子宫内膜、胎盘甚至胚胎表面，通过自分泌/旁分泌的途径发挥效应，影响胚胎着床与胚胎早期发育[1]。目前，辅助生殖技术(ART)已经广泛应用于临床，其中GnRH激动剂(GnRH-a)是控制性促排卵过程中较常用到的药物之一。GnRH-a应用于黄体期降调节，能有效避免早发的黄体生成素(LH)峰造成的卵母细胞质量下降和周期取消率高的问题。近年来国内外多项临床试验显示：GnRH-a还可辅助用于体外受精-卵胞浆内单精子注射(IVF/ICSI)周期的黄体支持，能显著提高种植率、妊娠率及活产率[2-4]。有学者推测GnRH-a可能作用于胚胎、子宫内膜以及卵巢黄体[5-6]，但其主要通过何种途径发挥效应，目前仍在探索中。本文就GnRH/GnRHR系统在人类胚胎发育及GnRH-a在助孕治疗黄体支持中的应用进行综述。

一、GnRH、GnRHR和GnRH-a的类型与结构

1. GnRH：GnRH是下丘脑神经元以脉冲形式合成并分泌入垂体门脉系统的一种十肽激素，最早于1971年由诺贝尔奖得主Andrew V. Schally发现，随着研究的深入，其在生殖调控中的重要作用日益明晰。人体中存在GnRH-Ⅰ和GnRH-Ⅱ两种亚型，分别对应不同的基因片段，但序列结构却高度保守，具有70%的同源性，二者的区别仅在于第5/7/8位的3个氨基酸，GnRH-Ⅰ中为酪氨酸/亮氨酸/精氨酸(Tyr/Leu/Arg)，而GnRH-Ⅱ中则为组氨酸/色氨酸/酪氨酸(His/Trp/Tyr)，二者在人体中的分布与作用也有所差异[7]。人脑组织中这两种类型的GnRH在mRNA与蛋白水平均有表达[8]。GnRH-Ⅰ主要由视前区和下丘脑基底部的神经元分泌，也可由脑组织其它部位产生，其浓度比GnRH-Ⅱ在脑神经元细胞中高出10～40倍，但其在脑外的浓度并不高；而GnRH-Ⅱ在脑外组织中的浓度远高于脑内，在女性生殖系统如子宫内膜、卵巢、胎盘等组织中表达丰富[9]。

2. GnRHR：人体中存在与GnRH相对应的两种受体，即GnRHR-Ⅰ与GnRHR-Ⅱ，二者均属于G蛋白耦联受体超家族(GPCRs)，通过磷脂酰肌醇信息系统(磷酸肌醇、Ca2+/钙调蛋白调节激酶途径)发挥效应。C末端结构域为大多数GPCRs所特有，是与β2抑制蛋白结合并介导受体内吞及脱敏的重要部位。GnRHR-Ⅰ缺乏胞内C末端，故不具备内吞及脱敏功能；GnRHR-Ⅱ具有C末端，可快速内吞及脱敏[10]。分布于中枢与外周组织中的GnRHR的生理特性(对GnRH的亲和力、激活或抑制作用等)存在差异，有学者认为是由于受体蛋白在不同组织细胞上的空间结构、细胞内信号转导通路不同所造成的[11]。

3. GnRH-a：GnRH-a是由天然GnRH置换或去除第6、10位氨基酸后生成，其生物学特性是天然GnRH的50～100倍。GnRH-a通过与GnRHR特异性结合，出现短期的“激发效应”，使卵泡刺激素(FSH)与黄体生成素(LH)水平短期内升高，长期使用则会出现GnRHR下调，抑制FSH与LH的合成与分泌及卵巢分泌雌、孕激素。目前激动剂药物的开发及应用已经比较成熟，根据替换第6、10位氨基酸的不同，GnRH-a种类多样，包括达必佳(decepeptyl)、达菲林(diphereline)、亮丙瑞林(leuprolide)、诺雷德(goserelin)和布舍瑞林(buserelin)等。

二、GnRH/GnRHR系统及GnRH-a在胚胎着床/早期发育中的作用

GnRH/GnRHR系统广泛表达于生殖器官组织如子宫内膜、胎盘、卵巢甚至胚胎，且其在不同部位表现出的生物功能各异，在胚胎着床和早期发育中发挥着重要作用。

1. 参与胚胎着床和早期发育：GnRH/GnRHR系统已被证实存在于着床前的人类胚胎上，且各发育阶段中其表达水平较为稳定[12]。Casan等[13]于1999年首次在种植前人类胚胎上检测到GnRH/GnRHR的表达，并利用RT-PCR技术检测到不同的胚胎发育阶段(包括8-细胞期、致密化桑椹胚期、扩张囊胚期)均有GnRH/GnRHR mRNA水平的表达；还通过免疫组化的方法对GnRH的蛋白表达进行定位分析，发现桑椹胚时期卵裂球、囊胚的滋养外胚层/内细胞团上均有强染色。

胚胎的成功着床需要通过“母胎对话”以改善子宫内膜容受性，促进种植窗期内膜与胚胎的同步化。发育中的人类胚胎可以自身分泌多种生长因子或细胞因子以提高内膜容受性，还可以通过分泌人绒毛膜促性腺激素(HCG)间接作用于卵巢，刺激雌、孕激素分泌并发挥作用。体外培养实验表明，移植前的人类胚胎在8-细胞期/囊胚阶段可以检测到转化生长因子-α(TGF-α)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、胰岛素样生长因子(IGFs)等生长因子和白细胞抑制因子(LIF)、抑制素A(inhibin A)、干扰素-β(IFN-β)等细胞因子在mRNA/蛋白水平的表达[14-16]。母体子宫内膜上皮与间质细胞上的GnRH-Ⅰ与GnRH-Ⅱ可以通过旁分泌途径作用于胚胎滋养层细胞上相应的GnRHR[17]，继而调控HCG分泌，建立“母胎对话”通路，为胚胎着床创造有利条件[11]。

曹跃龄等[18]在体外培养实验中研究GnRH-a对人类早期胚胎发育的影响发现：培养液中添加GnRH-a组(浓度≥5 μg/ml)的8-细胞期胚胎、桑椹胚/囊胚形成率显著高于对照组(分别为73.33% vs. 38.46%、53.33% vs. 23.08%，P<0.05)，证明GnRH-a对体外培养的人早期胚胎有促进分裂的作用，且这种作用在8-细胞期就能显现出来。

2. 调节子宫内膜及胎盘功能：整个月经周期中，人类子宫内膜间质与上皮细胞均有GnRH/GnRHR在mRNA和蛋白水平的表达，且这种表达呈动态变化模式，在分泌期时表达较强[19]。GnRH-Ⅱ在分泌早期和分泌中期的表达高于增殖期与分泌晚期[20]。GnRH/GnRHR系统在子宫内膜上表达的动态变化提示其参与了胚胎着床早期阶段的“母胎对话”过程，并可能起到重要的调节作用[1，21]。

两种类型的GnRH和GnRHR能通过相互特异性结合，降解子宫内膜间质的细胞外基质，提高蜕膜细胞的迁徙能力，是胚胎着床的关键[1]。此外，Wu等[22]一项最新研究表明，GnRH-Ⅱ激动剂可以通过与GnRHR-Ⅰ结合，调节基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-9，增加尿激酶型纤溶酶原激活物的表达，从而增强子宫蜕膜间质细胞迁徙和侵入的潜能，促进蜕膜化过程，有利于胚胎着床。

当胚胎粘附并侵入子宫内膜间质后，滋养层细胞即分化为细胞滋养层和合体滋养层，二者为早期胎盘的重要组成部分，均有GnRH/GnRHR系统表达。有研究表明，GnRH在妊娠早期(孕15周前)的表达稳定在较高水平，与HCG分泌水平变化趋势相符；GnRHR的表达量与HCG分泌呈正相关；胎盘组织体外培养时，GnRH可显著增加胎盘组织中HCG的浓度。研究结果提示胎盘中GnRH/GnRHR系统在HCG合成与分泌过程中发挥重要的调节作用[19]。

Lee等[17]利用体外培养建立的胚胎滋养细胞/蜕膜间质细胞系对GnRH/GnRHR系统在母胎交界面的作用进行了研究，结果显示GnRH在不改变细胞因子分泌的基础上，通过调节滋养层细胞HCG的分泌参与“母胎对话”，间接刺激卵巢分泌孕酮，起到黄体支持、维持早期妊娠的作用。另有研究报道，有流产史和既往HCG水平低下的女性体内存在GnRH抗体，佐证了GnRH/GnRHR系统在胚胎着床与胎盘形成中的重要作用[1]。

3. 参与卵巢的功能调节：GnRH/GnRHR在卵巢组织中的表达随着卵泡发育阶段不同呈现动态变化：始基卵泡至早期窦卵泡阶段时尚不能检测到其表达；在排卵前的卵泡中，主要表达于颗粒细胞层，膜细胞层仅有微弱表达；在黄体中，颗粒细胞层有显著表达，膜细胞层则无表达[23]。GnRH/GnRHR系统在卵巢组织中这种阶段性、空间特异性的表达方式，与之前文献报道[11]类似。

GnRH/GnRHR系统通过自分泌/旁分泌途径调控卵巢的分泌功能。研究表明，GnRH-a对卵泡颗粒细胞与黄体组织的雌、孕激素分泌起到双重作用：小剂量的GnRH-a可显著增加卵泡颗粒细胞雌激素的分泌，而大剂量的GnRH-a却使雌激素浓度明显下降；其对黄体组织孕酮分泌的影响也有类似效果[24-25]。

ART促排卵周期或自然周期中，在胚胎移植后黄体阶段添加小剂量的GnRH-a，可能通过与黄体组织中颗粒细胞上的GnRHR结合刺激孕酮大量分泌，起到黄体支持作用。Tesarik等[25]研究认为，长方案或拮抗剂方案促排卵后行新鲜胚胎移植，黄体期给予GnRH-a能激发垂体释放内源性LH并作用于卵巢，能在一定程度上逆转降调所引起的内源性LH浓度及活性的下降，从而产生外源性HCG无法提供的生物学效应，为胚胎早期发育和妊娠维持提供有利环境。

三、GnRH-a在黄体支持中的临床应用

GnRH/GnRHR系统在胚胎着床与早期发育中的重要作用还体现在ART的临床实践中，以避免促排卵引起的黄体功能不足导致的妊娠率下降。近年来GnRH-a已经被广泛应用于ART周期的黄体支持中，其有效性得到了大样本临床研究的验证。

2015年Cochrane图书馆发表的一份系统评价显示，GnRH-a用于IVF/ICSI-ET助孕周期中的黄体支持能有效改善妊娠结局[26]。该研究纳入了GnRH-a用于黄体支持的9项随机对照试验(RCT)，共包含2 861名患者，分为两组进行比较：单纯使用孕酮行黄体支持组(n=1 385)和联合孕酮+GnRH-a行黄体支持组(n=1 476)；其中4项RCTs(n=1 386)采取单剂量注射GnRH-a，4项RCTs(n=1 175)采取多次给药添加GnRH-a，另1项RCT(n=300)包含GnRH-a单剂量注射与多次给药；在促排方案方面，6项RCTs采用长方案(n=2 045)，1项RCT采用拮抗剂方案(n=154)，1项RCT包含两种促排方案(n=600)，另有1项RCT未注明促排方案(n=62)。该研究结果表明：不管是单剂量注射或多次给药添加GnRH-a用于ART的黄体支持，均较单纯使用孕酮显著提高了活产率与持续妊娠率(OR=1.61，95%CI：1.23-2.08，I2=55%)；且与促排方案、孕酮使用方案无关；流产率、多胎妊娠率及卵巢过度刺激综合症(OHSS)发生率两组比较无显著性差异[26]。

综合各个RCT研究者的讨论观点[27-29]，推测GnRH-a可能通过以下3种途径影响胚胎着床与早期发育(图1)：(1)直接作用于胚胎表面的GnRHR促进早期发育；(2)与子宫内膜上的GnRHR结合提高内膜容受性；(3)作用于卵巢黄体颗粒细胞上的GnRHR从而调节黄体功能。然而目前这些推测尚未得到研究证实，GnRH-a用于黄体支持改善妊娠结局的具体作用机制仍然存在争议。

图1　GnRH-a影响胚胎着床与早期发育的3种可能途径

我院生殖中心对此设计并进行了一项临床试验，将人工周期准备内膜后行冻融胚胎移植(FET)的患者随机分为两组：试验组和对照组，两组均采用芬吗通(Abbott，美国)口服+安琪坦(Besins，法国)阴道给药的黄体支持方案，试验组分别于移植日(F0)和移植后第3日(F3)添加达菲林(Ipsen，法国)0.1 mg皮下注射，目前两组的入组患者均为39例，两组妊娠率比较(33.3% vs. 35.9%)无显著性差异(P=0.812)，考虑到样本量偏小，该项试验仍在进行中。

四、展望

众多体外实验与临床研究均表明，GnRH/GnRHR系统在人类胚胎着床与早期发育中发挥了重要作用。GnRH-a用于ART助孕治疗ET后的黄体支持能改善妊娠结局，其有效性得到了循证证据的支持。但GnRH-a具体的作用机制尚需进一步探讨；有关GnRH-a用于FET周期对妊娠结局影响的临床证据尚不足，有待进一步观察讨论；且其安全性依然是值得关注的问题，需要多中心大样本的临床数据进行验证和深入研究。

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[编辑：辛玲]

Role of GnRH and its receptor in human embryo implantation and early development

LI Ying，FENG Yun*

ReproductiveMedicineCenterofRuijinHospital，ShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine，Shanghai200025

GnRH and GnRH receptor (GnRHR) play a key role in regulation of human reproduction，implantation and early development of embryos. GnRH not only plays an important role in regulating reproductive function and endocrine balance through the hypothalamus-pituitary-gonad axis，but also produces direct effects through combination of GnRHR located in the ovary，endometrium，placenta and embryo for comprehensive regulation of embryo implantation and early development process. GnRH agonist (GnRH-a) is currently widely used in controlled ovarian hyperstimulation，it is also beneficial to the pregnancy process in luteal support stage besides the effect of down regulation. The applications of GnRH/GnRHR and GnRH-a in embryonic development and assisted reproduction were reviewed in this article.

GnRH；GnRHR；Embryo implantation；Early embryo development；Luteal support

2016-02-18；

2016-03-12

李颖，女，河南人，博士研究生，生殖医学专业.(*

，Email：artruijin@163.com)

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.08.021