摘要
神经内分泌-生殖轴的状态在早期发育、青春期和成年期的不同阶段之间存在显著差异，并且在性别之间的几个关键方面也存在差异，包括其在女性比男性更早的青春期激活，以及在女性而非男性中产生排卵前激素激增的神经回路的存在。生殖轴由汇聚于前脑促性腺激素释放激素（GnRH）神经元的各种激素和神经通路控制，生殖轴中的许多关键年龄和性别差异可能反映了“上游”电路和调节GnRH-系统的因素的差异。最近，神经kisspeptin系统被认为是GnRH神经元的重要调节因子。在这里，我讨论了支持kisspeptin信号在生命不同阶段发挥关键作用的证据，包括出生后早期发育、青春期发育以及成年期，主要侧重于从哺乳动物研究中收集的信息。我还评估了大脑性别分化和发育的关键方面，因为它与亲吻1系统，特别是啮齿类动物。除了讨论kisspeptin生物学领域的最新进展外，本文还将强调kisspept研究人员面临的一些尚未回答的问题和未来的挑战，并将强调研究雄性和雌性以及多个物种中kisspetin系统的重要性。
关键词：基斯佩丁，亲吻1、GPR54、Kiss1R、性别分化、性别差异、发育、青春期、性成熟、大脑、下丘脑、激素
1.简介
在动物生命的不同发育阶段，生理和行为往往不同，更不用说异性动物之间的生理和行为了。哺乳动物的神经内分泌生殖轴尤其如此，其状态在早期发育、青春期和成年的不同阶段有着显著的差异。神经内分泌生殖轴在性别之间也有一些显著的差异，包括女性在青春期成熟期比男性更早激活，在女性而非男性中存在产生排卵前荷尔蒙激增的神经回路，以及各种性二型生殖行为的表现。在成年期，生殖轴由各种激素和神经通路控制，这些通路汇聚在前脑促性腺激素释放激素（GnRH）神经元上。GnRH神经元通过刺激垂体合成和分泌促性腺激素[黄体生成素（LH）和卵泡刺激素（FSH）]来激活性腺，从而指导生殖轴其余部分的激活。生殖轴控制中的许多关键年龄和性别差异被认为反映了“上游”神经回路和调节GnRH系统的因素的关键差异。
在过去十年中，新发现的kisspeptin系统被认为是GnRH神经元在发育和成年期的重要调节器。在这篇综述中，我讨论了在“Kisspeptin时代”生殖研究中获得的最新证据，这些证据支持kisspeption信号在生命不同阶段（包括出生后和青春期发育）以及成年期的生殖轴控制中发挥关键作用。我还回顾了大脑性别分化和发育的关键方面，因为它与kisspeptin系统有关。kisspeptin信号在成年期的作用已经过广泛的回顾，因此，我将重点关注kisspept系统与性别分化和发育（包括青春期成熟期）相关的最新发现。此外，虽然kisspeptin目前已在多种脊椎动物物种和分类群中得到鉴定，但本次讨论将主要集中在哺乳动物上，特别强调啮齿动物。Kisspeptin在其他脊椎动物类中的作用已在最近的文章中由(Biran等人，2008年;Elizur 2009年;Oakley等人，2009年).
3.性别差异和接吻1系统：双向关系
3.1大脑和行为的性别分化机制
哺乳动物（包括人类）在许多解剖、生理和行为特征上表现出性别差异，从复杂的交配、社交和父母行为到内分泌分泌模式。除了正常动物生理和行为的性别差异外，人类还有许多健康障碍和疾病，其出现频率在性别之间不尽相同，包括抑郁症（女性多见2.5倍）、自闭症（男孩多见4倍）、特发性性腺功能减退性性腺机能减退症（男性多见5倍）、，或珍贵的青春期（女孩的10倍多）(Wing 1981年;Weissman等人，1984年;塞萨里奥和休斯2007;Fechner等人，2008年). 据推测，生理和行为上的许多性别差异反映了大脑回路和神经机制中潜在的性别差异。事实上，中枢神经系统在解剖学和生理学上都有性别差异（13、66、92），包括从大脑皮层到下丘脑再到杏仁核等不同脑区的许多记录在案的性别差异（见(Cooke等人，1998年;Simerly 1998年;de Vries and Sodersten 2009年;锻造工2009). 大脑中性别差异的性质是多样的，并且具有区域和区域特异性；例如，神经性别差异包括突触形态、神经元数量和特定基因表达水平的差异。此外，神经性别的差异并不都倾向于同一性别而非另一性别，因此，许多性状都是男性比价，而其他性状则是女性比价。例如，大鼠的内侧视前核雄性比雌性含有更多的神经元，而AVPV通常更大，雌性比雄性具有更多的酪氨酸羟化酶表达神经元。请注意，虽然大脑结构和细胞表型中的许多性别差异已经被确定，但在许多情况下，这些神经性别差异控制的特定重叠行为或生理学仍然是一个谜（在(Shah等人，2004年;de Vries and Sodersten 2009年).
大脑中的性别差异有几种发展方式，包括性染色体基因依赖机制和性腺性类固醇依赖机制(Arnold等人，2003年). 迄今为止，大脑中的大多数性别差异都归因于性腺类固醇分泌物在发育关键阶段的作用的性别差异（所谓的“组织假说”），然而，只有少数哺乳动物的性异形特征被归因于雄性和雌性之间性染色体基因的差异(De Vries等人，2002年;Gatewood等人，2006年;Park等人2008). 少数表现出这种性染色体基因依赖性诱导模式的性异形性状是否反映了研究人员的不太正式关注，或者仅仅是一种不太常见的生物学机制，尚待确定。
“组织假说”的中心宗旨是，在围生期“关键期”，大脑最初是双势的，在性类固醇环境的指导下发展为雄性或雌性(Phoenix等人，1959年). 这一关键时期可能是出生前、出生前后或出生后不久，具体取决于物种。在关键时期，男性T的急性分泌不女性，使大脑改变其发育命运、结构和功能，从而分化为男性化（和非男性化）() (Simerly 1998年;Simerly 2002年). 男性分泌的围产期T通过激活AR或ER途径（后者在芳构化为E后2选择神经靶组织）。与男性相比，女性在围产期关键期通常不会分泌大量循环性腺类固醇(); 围产期女性缺乏高循环性类固醇导致她们的大脑分化为女性化（和非女性化）。为了支持这一模型，对出生后的雌性进行急性性类固醇治疗可以诱导雄性大脑的发育，而对新生雄性啮齿动物进行阉割会使其大脑在成年时分化为雌性大脑。对啮齿动物的研究确定，出生后的关键期大约持续一周（大鼠为10天），之后，性激素环境的额外调节不再改变大多数性二型性状的发育命运[然而，最近的证据表明，在青春期的关键阶段，一些大脑性状也可能受到性激素信号的影响（综述于(Schulz和Sisk 2006;Schulz等人，2009年)].
啮齿动物早期发育中性腺类固醇分泌的性别特异性模式。围产期男性，但不女性的睾丸激素（T）急剧激增，使大脑发育成男性。在女性中，出生后缺乏循环性类固醇会导致大脑的性畸变回路发展成女性样。
3.2 AVPV/PeN Kiss1神经元的性别分化
在啮齿动物和绵羊中，成年雌性的能力，但不成年男性，显示E2-诱导的排卵前LH激增（即“正反馈”）具有性别差异(Karsch and Foster 1975年;科尔比1985). 在正常雄性啮齿动物中，出生后早期（或雄性绵羊产前）暴露于T或其雌激素代谢物会永久性改变发育中大脑的回路，阻止这些动物在成年后对外源性E产生GnRH/LH激增2治疗。相反，在缺乏产后循环性腺类固醇（即正常雌性）的情况下，产生LH激增所需的神经机制充分发育。为了支持这一模型，雌性啮齿动物急性接受T或E治疗2出生时未能形成LH电涌产生电路(Barraclough 1961年;Gogan等人，1980年). 相反，新生雄性啮齿动物在出生后的关键时期被阉割后，能够产生E2-成年时诱发LH激增，就像正常成年女性一样(Gogan等人，1980年;Gogan等人，1981年;科尔比1985). 控制LH激增的特定性畸变神经种群的身份仍然很难确定。20世纪80年代的研究表明，AVPV/PeN是LH浪涌产生机制的关键部分。雌激素受体，包括ERα，在一些AVPV/PeN神经元中表达，AVPV/Pe N阻断自发和类固醇诱导的排卵前激增的病变（综述于(赫比森2008). 此外，AVPV/PeN的几个方面存在性别差异，女性总体上比男性拥有更多的神经元，以及更多的含有酪氨酸羟化酶（TH；即多巴胺能细胞）和GABA/谷氨酸的神经元(Simerly等人，1985年;Simerly等人1997;Petersen等人，2003年;Ottem等人，2004年). 然而，任何这些性畸变AVPV/PeN系统在LH激增中的实际参与都是模棱两可的。
鉴于AVPV/PeN的关键作用亲吻1我们最近测试了LH激增中的性别差异是否反映了LH的性别分化亲吻1AVPV/PeN中的系统。我们发现，就像TH神经元一样，亲吻1大鼠AVPV/PeN中的神经元具有性别分化，成年雌性拥有更多亲吻1细胞比雄性(考夫曼等人，2007年). 更具体地说，使用就地杂交我们确定亲吻1成年雌性大鼠AVPV/PeN中mRNA表达神经元的数量是成年雄性大鼠的25倍(考夫曼等人，2007年). 在完整的成年小鼠中，经免疫组织化学测定，AVPV/PeN中kisspeptin蛋白水平存在类似的性别差异(克拉克森和赫比森2006). 然而，在该研究中，成年女性的循环性类固醇水平在性别之间没有得到控制，因此，尚不清楚成年女性的AVPV/PeN中是否有更多的kisspeptin-ir神经元，仅仅因为她们的性类固酮水平较高（循环性类固醇刺激接吻1如前所述，AVPV/PeN中的基因表达）。评估AVPV/PeN的性别差异亲吻1神经元可归因于T或E循环水平的性别差异2成年后，我们测量接吻1接受同性类固醇治疗的成年去势雄性和雌性大鼠中的表达（即有或无e2植入物）。即使两性之间的性类固醇水平相等，女性的性激素水平也较高亲吻1与男性相比，AVPV/PeN中的表达(考夫曼等人，2007年); 因此，成年女性拥有更多亲吻1该区域的细胞比男性多，无论循环的成年性类固醇环境如何。此发现已被复制到亲吻1小鼠的mRNA水平（A.S.考夫曼，未发表的观察结果；)小鼠kisspeptin蛋白水平(Gonzalez-Martinez等人，2008年)kisspeptin蛋白和亲吻1大鼠的信使核糖核酸水平(Homma等人，2009年). 鉴于kisspeptin在促进LH激增中的重要性，AVPV/PeN的性别差异亲吻1成年期的表达可能解释了雌性啮齿动物（而非雄性啮齿动物）产生LH激增的性别特异性能力。也就是说，成年雌性啮齿齿动物具有高LH水平亲吻1AVPV/PeN表达并显示LH激增，而成年男性很少亲吻1AVPV/PeN中的细胞，不能产生LH电涌。
性别特异性模式亲吻1性腺切除并用类似水平的E处理的成年雄性和雌性小鼠AVPV/PeN中的基因表达2与大鼠一样，成年雌性小鼠的亲吻1该区域的神经元比成年男性多。3V=第三心室。
性别差异在亲吻1AVPV/PeN中的神经元发育？与大脑中的大多数性别差异一样接吻1在围产期发育早期，神经元似乎是通过性激素的作用而组织起来的。这一结论是基于最初的发现，即雌性大鼠出生后单次注射雄激素（模拟出生后雄性大鼠的急性雄激素分泌），其体内雄激素含量很少亲吻1成年AVPV/PeN中的神经元与成年男性相似(考夫曼等人，2007年). 此外，出生当天阉割的新生雄性大鼠（去除循环雄激素）表现出雌性样升高亲吻1成年期水平(Homma等人，2009年)表明AVPV/PeN亲吻1在出生后性腺激素的影响下，该系统发生了性分化。出生后性激素对胚胎分化的影响亲吻1AVPV/PeN中的神经元可能通过AR或ER依赖性通路介导。最近的一些证据表明，至少可能涉及ER依赖性途径。在围产期暴露于E2由于α-fetoprotein的缺失，该蛋白通常与E结合2在发育过程中，防止其在大脑中发挥作用(Gonzalez-Martinez等人，2008年); 这些女性在成年期接受性类固醇治疗后，不能产生LH激增。因此，AVPV/PeN kisspeptin系统的性别分化可能受到围生期E的作用的影响2发送信号。为了支持这一点，雌性大鼠接受了单一E2出生后关键期注射显示男性的亲吻1和kisspeptin在成年AVPV/PeN中的表达(Homma等人，2009年). 然而，发育性AR信号是否也会影响亲吻1性别差异尚未评估，也未确定特定的出生后ER亚型途径。
而产后E2可以组织亲吻1性别分化与E2成年后短暂增加亲吻1基因表达，最近的证据表明2在出生后到成年期间也起作用，以促进适当的亲吻1AVPV/PeN的发展。缺乏E的雌性小鼠2无论是永久性的还是仅在青春期前（PND 22-30），成年AVPV/PeN中kisspeptin表达水平都很低(Clarkson等人，2009年;Gill等人，2009年)，即使给予补充E2成年后(Bakker等人，2009年;Gill等人，2009年). 因此，E2在青春期前的生活中似乎有必要保持正常的女性形象亲吻1AVPV/PeN的水平，证实了性类固醇可以在青春期或青春期前起作用，调节某些神经元群的发育(Schulz等人，2004年;Sisk和Zehr 2005;Zehr等人，2006年;Ahmed等人，2008年). 当E2对正常AVPV/PeN很重要亲吻1女性的发育需要更多的研究，青春期前E2影响AVPV/PeN亲吻1发展。
如上所述，AVP/PeN还包含TH阳性（即多巴胺能）神经元的性别分化群体(Simerly等人，1985年;Simerly和Swanson 1987)，就像亲吻1成年女性的人口数量大于成年男性。这就提出了一个问题亲吻1AVPV/PeN中的TH细胞是相同的神经元还是不同的性二型系统？有趣的是，在雌性大鼠中，只有一小部分AVPV/PeN神经元同时存在真实航向和亲吻1mRNA和少数同时表达这两种基因的神经元只含有低水平的真实航向信使核糖核酸(Kauffman等人，2007年). 因此，尽管这两个神经元群的解剖分布略有重叠，而且一些神经元群的共标记程度较低亲吻1神经元，性畸变亲吻1神经元和真实航向-至少在大鼠中，AVPV/PeN中的表达细胞似乎代表两个独立的、性别分化的群体。相反，初步数据表明，在小鼠体内亲吻1AVPV/PeN中的神经元也共同表达真实航向mRNA（R.A.Steiner，个人通讯），尽管这一初步发现尚待进一步证实。与kisspeptin不同，AVPV/PeN多巴胺在LH激增机制中的确切作用（如果有的话）尚不明确。
3.3成年动物ARC中Kiss1神经元的物种特异性性别差异
与AVPV/PeN的成熟研究和特征明确的性二型系统相比，ARC在性别分化方面受到的关注少得多。这可能是因为ARC与AVPV/PeN和其他性畸变区域不同，在整体细胞核大小或神经元总数方面似乎没有明显的性别差异。然而，通过更具体的分析，一些研究报告了啮齿动物ARC的性别差异。例如，ARC中突触的数量和星形胶质细胞的形态在雄性和雌性啮齿动物之间都不同，神经激肽B/强啡肽神经元的轴突连线模式和生长激素释放激素基因的表达(Mong等人，1996年;Mong等人，1999年;Nurhidayat等人，2001年;Mong和McCarthy 2002;Ciofi等人，2006年).
基于上述发现，ARC应该被认为是一个性二形核。然而，与AVPV/PeN相比，成年啮齿动物的ARC在亲吻1神经元或数量亲吻1每个细胞的mRNA(考夫曼等人，2007年). ARC中缺乏性别差异亲吻1循环性类固醇不会改变表达：成年雄性和雌性大鼠表现出类似的高水平接吻1性腺切除术后ARC的表达减少亲吻1性激素替代后的表达(考夫曼等人，2007年;Homma等人，2009年). 同样，在成年大鼠中，通过免疫组织化学测量的ARC中kisspeptin蛋白水平在各种激素条件下雄性和雌性之间相似(Homma等人，2009年). 我们最近将这些在大鼠中的发现扩展到成年小鼠，其中亲吻1ARC的表达在性别之间是相等的，无论成年期的性类固醇环境如何(考夫曼等人，2009年). 有人建议亲吻1雄性和雌性ARC中的细胞向GnRH神经元提供强直刺激输入，并将性类固醇的负反馈效应传递给GnRH-轴（在(Popa等人2008;Oakley等人，2009年). 由于强直性GnRH分泌和负反馈在两性中发生的程度相似（与正反馈不同），ARC中缺乏性别差异也就不足为奇了亲吻1神经元，至少在成年啮齿动物中是这样。然而，如后文所述，ARC亲吻1啮齿动物的系统在性别之间可能并不总是相似的，因为最近的证据表明ARC的调节存在性别差异亲吻1青春期前动物的神经元(考夫曼等人，2009年).
有趣的是，最近对亲吻1非啮齿类动物ARC中的表达在性别分化方面产生了不同的结果。特别是，新出现的证据表明，雄性和雌性绵羊含有不同数量的亲吻1ARC中的神经元，增加了绵羊性别差异的可能性亲吻1系统。具体来说，完整的成年母羊的数量是正常母羊的两倍多亲吻1ARC中的神经元比完整的成年公羊(Cheng等人，2009年). 不幸的是，本研究没有控制性激素的水平，因此，ARC的直接比较接吻1去性腺的母羊和公羊（无论是否接受等效性类固醇治疗）的体内水平仍然需要。有趣的是，产前雄激素治疗使母羊的许多性状雄性化，但并没有逆转ARC kisspeptin细胞的性别差异（尽管对同一只母羊的ARC强啡肽和神经激肽B的表达有影响）(Cheng等人，2009年). 因此，与亲吻1啮齿类动物AVPV/PeN中的系统亲吻1绵羊ARC系统可能无法通过围产期性激素进行性别区分。然而，有一个警告是，绵羊的产前雄激素只在规定的30天内使用，其他产前（或产后）时期的雄激素治疗可能会改变绵羊的性别分化亲吻1ARC中的神经元。
ARC性别二形性的物种差异原因亲吻1该系统尚未得到明确测试，但可能与介导性类固醇反馈的神经底物的物种差异有关。在啮齿类动物中，E的正反馈2由AVPV/PeN介导，与亲吻1在这个地区。相反，绵羊的视前区（类似于AVPV/PeN）似乎对正反馈不起关键作用。相反，羊的ARC被认为参与调节排卵前性二型LH激增(史密斯2009)，与亲吻1绵羊在该地区的性别差异。此外，黄体酮的负反馈效应在绵羊中具有两性二型性，也有人建议在ARC中发生(古德曼1996;古德曼等人，2004年;Foradori等人，2005年). 因此，ARC中绵羊的性别差异亲吻1同时表达孕酮和雌激素受体的神经元可能与绵羊正反馈和负反馈的性别差异有关。需要进行其他研究以确定ARC是否亲吻1其他物种（如猴子和人类）的系统显示了成年期的性别差异。
3.4. Kisspeptin信号转导影响性别分化过程
有趣的是，除了性别差异之外亲吻1啮齿类动物的系统对于促进性分化过程的发育机制也是至关重要的。也就是说，正如将要讨论的那样，kisspeptin信号似乎参与了早期发育过程，这些发育过程控制着多种性二型特征的适当性别分化。因此，性别分化与kisspeptin之间的关系是双向的：kisspept信号传导促进性别分化过程，性别分化改变大脑特定区域kisspetin神经元的发育。
如前所述，男性大脑的性别分化（及其控制的行为）通常发生在T（或其代谢物E）存在的关键发育窗口期间2)将两性异形的神经群体组织成雄性。在没有循环的围产期性类固醇的情况下，就像正常发育的女性一样，大脑发育成女性样。目前尚不完全清楚围产期性类固醇分泌是如何调节的，也不完全清楚为什么此时只有男性表现出高循环水平的性类固醇。我与Rissman和Steiner实验室合作，测试了成年期GnRH介导的性类固醇分泌所需的kisspeptin信号是否也参与促进新生雄性啮齿动物出生后T分泌(考夫曼等人，2007年). 如果是这样的话，我们推测，在早期发育中缺乏kisspeptin信号的成年男性中，性畸变特征应该是女性样的。为了解决这种可能性，我们测试了男性的性别分化是否受损亲吻1RKO小鼠（不能用kisspeptin发出信号）。在啮齿动物中，社会性别嗅觉偏好在出生后的性类固醇的早期发育中具有性别差异(贝克2003;博多和里斯曼2007;鲍姆2009). 我们找到了那个成年人接吻1R尽管成年后长期接受睾酮治疗，KO雄性大鼠仍未能表现出典型的雄性嗅觉偏好行为。相反，成年人亲吻1RKO雄性在选择同种伴侣时的行为与野生型雌性小鼠相似(考夫曼等人，2007年). 这一发现表明kisspeptin-Kiss1R信号在这种性二型嗅觉偏好行为的发展和/或表现中具有重要作用。然而，由于其他一些性二形性特征在亲吻1RKO雄性（见下文），嗅觉行为神经回路的性别分化很可能受损，而不是成年期行为激活不足。
如前所述，酪氨酸羟化酶（TH）和亲吻1AVPV/PeN中的神经元通过出生后的性类固醇进行性分化，成年女性通常具有更多的TH和亲吻1AVPV/PeN中的神经元数量高于成年男性。与嗅觉偏好行为类似，这两个下丘脑系统的性别分化在亲吻1RKO雄性小鼠，这些雄性小鼠表现出雌性数量的亲吻1成年AVPV/PeN中TH-免疫活性神经元(Kauffman等人，2007年). 同样，Kiss1R信号缺失导致球海绵体脊髓核（SNB）运动神经元的性别分化受损，这是啮齿类动物脊髓中一种典型的性别二型特征(布里德洛夫和阿诺德1980;布里德洛夫和阿诺德1981). 成人亲吻1RKO雄性，SNB运动神经元的数量显著低于野生型雄性，与野生型雌性相似(考夫曼等人，2007年). 总的来说，在偏好行为、TH和亲吻1神经解剖学和脊髓运动神经元数量表明，kisspeptin-Kiss1R信号对正常男性的正确性别分化至关重要。
虽然是成年人亲吻1R两性KO动物通常缺乏性类固醇水平，在性畸变性状中缺乏正常的雄性表型亲吻1RKO雄性小鼠并非由于成年期T缺乏，因为所有小鼠在测试前都在成年期接受了T治疗(考夫曼等人，2007年). 相反，成人的女性样表型亲吻1RKO男性可能归因于早期发育中的性别分化过程受损。然而，kisspeptin-Kiss1R信号在出生后性别分化过程中的确切机制尚不清楚。鉴于kisspeptin在成年期刺激GnRH轴中的既定作用，GnRH-介导的T分泌也可能需要kisspetin-Kiss1R信号。T水平是否在亲吻1R出生后关键期的KO雄性仍有待确定，目前正在我们实验室进行研究。另一种可能性是，新生雄性的出生后T生成依赖于睾丸中直接发生的外周kisspeptin-Kiss1R信号，与kisspept对大脑GnRH分泌的调节无关。两者都有亲吻1和亲吻1R至少在成年时在睾丸中表达(Kotani等人，2001年;Ohtaki等人，2001年); 无论是否亲吻1或亲吻1R在围产期的关键时期，Kiss1R实际上存在于睾丸中，其激活如何影响T分泌的机制尚待确定。The role of the亲吻1除小鼠外，其他物种的围产期发育和性别分化系统尚未研究。然而，一个无功能的婴儿接吻1R最近有报道称，该基因在出生时具有微小精子和隐睾(Semple等人，2005年)这表明该个体在围产期发育期间雄激素水平降低。
4.吻肽信号转导与青春期发育
4.1青春期和性成熟概述
青春期不是一个单一的事件，而是一个动态的过程，包括许多重要的发育变化，个体首先获得生育能力。因此，青春期代表着童年（青少年状态）和成年之间的关键过渡。事实上，“青春期”一词来源于拉丁语青春期，意思是成年。在青春期，出现了第二性征，青春期出现了身体发育高峰，达到了生殖能力（参见(Grumbach 2002年;Pinyerd和Zipf 2005). 此外，青春期会发生关键的心理变化（青春期一词通常用于指儿童期和成年期之间的心理和社会过渡期，而不是性成熟的生物学变化，即青春期）(Sisk和Foster 2004;Pinyerd和Zipf 2005).
青春期的开始通常被定义为先前正常的神经内分泌生殖轴的激活（或在某些物种中，重新激活）(Grumbach 2002年;Ojeda和Skinner 2006;Plant和Witchel 2006). 因此，青春期开始表现为GnRH分泌增加，这激活了生殖轴的其余部分，从而刺激配子发生、动情/月经周期、排卵、第二性征的发育，并有助于身体发育。尽管流行的教条认为青春期受促性腺激素释放激素分泌增强的支配，但触发促性腺素释放激素分泌以启动青春期的特定神经和分子机制仍然是现代科学的谜之一，青春期实际发生的时间机制也是如此(里希特2006). 此外，在所研究的几乎所有哺乳动物中，青春期的开始时间在性别之间有显著差异，通常在雌性更早（例如，在绵羊中，雄性首先进入青春期）。然而，性成熟过程中这种关键性别差异背后的机制，以及一种性别与另一种性别青春期提前的适应性意义，仍然是一个谜。最后，几十年的研究强调了调节青春期激活的神经和荷尔蒙机制的物种差异，排除了即使是密切相关的物种之间的简单比较和概括。然而，在所有物种中，GnRH神经元的激活仍然是青春期的一贯特征，任何物种的差异都发生在传入调节信号的GnRH-分泌“上游”。
4.2 kisspeptin系统对正常青春期来说是必要和充分的
在包括人类在内的哺乳动物中，GnRH神经元的激活和下游生殖激素的分泌是代表青春期开始的关键事件。虽然在青春期触发GnRH分泌的特定神经和分子机制尚不清楚，但kisspeptin信号最近被认为与许多哺乳动物的青春期过程有关。事实上，kisspeptin参与调节神经内分泌-生殖轴的作用最初是基于对性成熟受损或缺失个体的临床研究而被揭示的。2003年，Seminara及其同事和de Roux等。据独立报道，人类青春期发育严重受损亲吻1R基因(de Roux等人，2003年;研讨会等，2003年). 这些发现发生在两个独立的血亲家族中，由不同的碱基对缺失/取代引起，共同的结果是Kiss1R蛋白在这两种情况下都没有功能。2005年的另一项研究同样详细描述了一名青春期发育障碍患者面临残疾的情况亲吻1R突变(Semple等人，2005年). 最近的一份报告估计接吻1R人类的突变包括大约5%的正常特发性低促性腺激素血症（IHH）病例和大约2%的IHH总病例(Bianco和Kaiser 2009). 有趣的是，目前还没有报告称青春期延迟或缺失是由于人类基因突变所致KiSS1系列基因。
为了支持最初在人类中的发现，完整的kisspeptin信号对青春期开始的必要性已经扩展到其他哺乳动物物种，主要是小鼠，其中转基因敲除技术允许产生亲吻1RKO小鼠。研讨会和同事们首先表明接吻1RKO小鼠不能进入青春期，成年后生殖功能严重不足(研讨会等，2003年). 这一发现已被其他实验室复制和扩展。在所有情况下，亲吻1RKO小鼠性发育不成熟，性腺小，无精子生成，排卵障碍，性激素和促性腺激素水平低，动情周期性缺失或受损(Funes等人，2003年;Messager等人，2005年;Dungan等人，2007年;考夫曼等人，2007年;Lapatto等人，2007年). 同样，最近有几份报告显示，缺乏功能的小鼠性成熟受损和生殖缺陷亲吻1基因(d'Anglemont de Tassigny等人，2007年;Lapatto等人，2007年). 值得注意的是，亲吻1RKO小鼠下丘脑GnRH分布和含量正常(Messager等人，2005年)，表明有针对性地删除亲吻1R不会显著影响GnRH神经元的迁移或合成。事实上，一些促GnRH分泌素，如甘丙肽样肽，能够促进促GnRH和LH的分泌亲吻1RKO小鼠(Dungan等人，2006年)进一步证明了GnRH系统在这些小鼠中是有功能的，而不是它们的GnRH-神经元不能对kisspeptin信号作出反应。
除了禁用接吻1最近的一项临床研究发现，一例性早熟病例与激活性突变体亲吻1R基因(Teles等人，2008年). 在这种特殊情况下亲吻1R该基因导致受体对kisspeptin结合反应的细胞内信号传导延长，从而导致生殖轴过度刺激。动物研究通过实验用外源性kisspeptin治疗青春期前的啮齿动物或猴子来模拟这种效果。在这些青春期前的动物中，kisspeptin治疗被发现会引发性早熟的各个方面（如LH分泌增强或阴道提前开放，这是啮齿类动物青春期的常见标志）(Navarro等人，2004年;Shahab等人，2005年). 因此，kisspeptin信号不仅对于启动青春期发作是必要的，而且对于触发各种青春期指标也是足够的。然而，尽管青春期前kisspeptin治疗无疑会在GnRH正常激活之前刺激其分泌，但尚不清楚这些治疗是否真的改变了正常情况下影响青春期发育的发育机制。事实上，目前尚不清楚kisspeptin信号是否代表青春期触发机制的关键组成部分（包括但不限于青春期“时钟”），或者仅仅是大脑其他部位青春期机制的下游效应器。未来的研究有必要对这个问题进行梳理。
4.3青春期神经Kiss1系统的变化
上一节讨论的结果表明，kisspeptin信号对青春期成熟至关重要。迄今为止，人们普遍认为，kisspeptin信号在青春期的位置是在大脑中，尤其是因为kisspept对生殖轴的影响似乎处于GnRH神经元的水平。虽然2004年确定外源性kisspeptin治疗可以诱导青春期开始的指标，但直到2008年才发现kisspept的内源性分泌在青春期增加。Keen及其同事用雌性猴子的下丘脑外植体进行研究，很好地表明，与幼年猴子相比，放射免疫测定法测得的神经kisspeptin分泌在青春期升高(Keen等人，2008年). 此外，kisspeptin的分泌是脉动的，并且与GnRH脉冲同步。因此，Keen等人推测，kisspeptin脉动驱动力的增加增加了青春期猴子的GnRH脉动。其他物种的类似研究尚未发表。尽管这项青春期猴研究对我们理解kisspeptin在青春期过程中的作用作出了重要贡献，但青春期kisspept分泌的神经解剖学来源尚未确定。因此，kisspeptin脉冲是否来自ARC尚不清楚亲吻1神经元，视前区亲吻1神经元，或两者都有（或两者都没有）。
为了阐明青春期kisspeptin信号的神经解剖学特异性，一些研究测量了接吻1不同年龄的啮齿动物和猴子大脑中的mRNA或kisspeptin蛋白。在初步研究中，总计亲吻1用RT-PCR测定整个大鼠和灵长类下丘脑中的mRNA水平，发现成年人的mRNA含量高于青少年(Navarro等人，2004年;Shahab等人，2005年)提示在青春期kisspeptin合成增强；然而亲吻1未评估离散神经群（AVPV/PeN和ARC）中的特异性表达。因此，虽然很明显亲吻1从青少年期到成年期，表达增加，但增加的位置仍不清楚。随后，针对啮齿动物的几项研究旨在评估接吻1AVPV/PeN和ARC中kisspeptin蛋白的特异性表达和/或免疫反应性(Han等人，2005年;克拉克森和赫比森2006;Takase等人2009). 不幸的是，研究结果并不完全一致，相互矛盾的结果可能反映了物种或性别差异、研究动物的特定年龄差异或技术差异。看着雄性老鼠，Han等人（2005）发现亲吻1mRNA水平，用就地杂交在成年男性中高于青少年男性，特别是在AVPV/PeN中。然而，因为AVPV/PeN亲吻1基因表达受性类固醇刺激，尚不清楚亲吻1成年人的表达只是反映了这个年龄段循环性类固醇水平较高。与AVPV/PeN相比，Han等人（2005）发现成年男性和青少年男性在亲吻1ARC中的级别。克拉克森和赫比森（2006）报道了雄性和雌性小鼠的AVPV/PeN中kisspeptin免疫反应性的类似发育增加（与幼年和青春期前动物相比，成年小鼠的kisspeptin免疫反应性更高）。同样，kisspeptin水平的增加是否仅仅反映了性类固醇水平的增加（这会上调AVPV/PeN中kisspept的生成），目前尚不确定。不幸的是，由于很难识别离散的神经元胞体，而这些神经元胞体被该区域致密的kisspeptin免疫活性纤维所遮挡，因此，小鼠ARC中kisspept免疫活性在两种性别中均未定量。因此，尚不清楚小鼠ARC中的kisspeptin蛋白是否没有显示出如Han等人（2005）对于亲吻1该细胞核中的信使核糖核酸水平。
最近，Takase等人（2009年）已经在雌性大鼠的发育过程中解决了这个问题。在本研究中，亲吻1成年期ARC和AVPV/PeN的mRNA水平高于青春期前动物（通过RT-PCR测定），kisspeptin蛋白免疫活性也高于青春期前。雌性大鼠的这一发现与雄性小鼠的ARC相矛盾亲吻1系统似乎不会随着青春期而改变(Han等人，2005年). 确定性类固醇是否影响亲吻1大鼠体内的水平，Takase等人（2009年）持续低E的雌性大鼠的单独队列治疗2每个年龄段的水平和测量值亲吻1几天后mRNA水平。和完整的动物一样，亲吻1成人ARC和AVPV/PeN均高于青春期前女性，即使不同年龄组的性类固醇水平相同。因此，至少在雌性大鼠中，亲吻1/在ARC和AVPV/PeN中，kisspeptin随青春期增加，这种增加与循环性类固醇的变化无关。雄性大鼠或其他物种的雄性和雌性大鼠是否会出现这种情况尚待确定。
据报道，在小鼠青春期，与GnRH神经元相连的kisspeptin纤维数量增加(克拉克森和赫比森2006). 这表明青春期成熟也可能包括发育回路耦合的完成亲吻1和GnRH神经元。然而，需要注意的是，成年期较高的性激素水平会导致AVPV/PeN中kisspeptin的合成增加，这可能会导致kisspeptin-免疫活性增加。因此，kisspeptin神经元对GnRH神经元的神经支配程度在青春期前后可能没有差异，但在成年期，当产生更多kisspept时，观察这些kisspetin轴突纤维的技术能力增强。尽管存在这种可能性，但青春期包括以kisspeptin纤维为靶向GnRH神经元的可能性增加，这一前景值得进一步研究。kisspeptin发育的这一方面是否会出现性别差异还有待观察。
除了亲吻1kisspeptin受体Kiss1R的变化也可能与青春期成熟有关，尽管这一点很少受到关注。与成年啮齿动物相比，低剂量kisspeptin治疗对刺激幼年啮齿动物促性腺激素分泌和GnRH神经元放电活动的效果较差(Han等人，2005年;Castellano等人，2006年)，表明kisspeptin在青春期前激活GnRH系统的能力降低。这可能反映了较低的亲吻1R青春期前。为了支持这一点，在雌性大鼠和雌性猴子（而非雄性小鼠）中，下丘脑亲吻1Rin在成年人中的表达高于青少年(Navarro等人，2004年;Han等人，2005年;Shahab等人，2005年). 然而，在大多数情况下，亲吻1R只在青春期之前或之后测量，而不是在青春期过渡期。Navarro等人（2004年）仔细斟酌的亲吻1R在实际青春期的一天中的水平，发现下丘脑总量亲吻1R这一天的表达量高于幼年和成年大鼠。重要的是亲吻1R雌性大鼠的青春期发育早于雄性大鼠。因此，下丘脑增加亲吻1R这可能是青春期过程的一个关键方面，但这方面还需要更多的研究。此外，随着青春期的到来，Kiss1R蛋白在GnRH神经元内发出信号的能力可能发生变化，这一前景可能独立于亲吻1RmRNA水平。
4.4青春期前Kiss1神经元类固醇依赖性调节的性别差异
虽然青春期开始的确切机制尚不清楚，但青春期成熟的调节被认为包括在大脑水平上作用的性腺类固醇依赖性和类固醇诱导依赖性机制的复杂混合物(2005年埃布林;Ojeda和Skinner 2006;植物与女巫2006;赫比森2007). 例如，在啮齿动物中，低水平性腺类固醇对生殖神经回路的负反馈抑制是青春期前抑制生殖轴的主要机制(Ojeda和Skinner 2006). 青春期成熟的一个组成部分包括关键生殖回路对性腺类固醇负反馈敏感性的发育性降低，从而增强GnRH轴的激活。然而，在大鼠中，性腺类固醇反馈敏感性的这种发育变化通常发生在阴道开放当天；由于阴道开放是青春期过程中的一个“下游”事件，因此认为在性腺类固醇敏感性发生变化时，青春期已经开始。因此，还牵涉到其他非性腺因素。灵长类动物尤其如此，幼年期的性腺切除术不会导致促性腺激素分泌增加（即使性腺类固醇反馈已完全消除）。相反，在正常的青春期开始之前，当促性腺激素分泌大量增加时，无角雄性和雌性的促性腺素分泌一直保持较低水平(Plant和Witchel 2006). 灵长类动物的这些发现表明存在类固醇-独立的发育生殖轴的调节。因此，青春期的开始可能反映出生殖回路中抑制性输入的消失，或者相反，刺激性输入的增强，这两者都可能独立于性腺激素的变化而发生。20世纪90年代，大量工作集中于可能的甾体依赖性抑制因子及其在青春期发病中的作用，包括神经肽Y和GABA。然而，这些神经因素在青春期的确切作用仍不清楚。此外，青春期开始时的性别差异（女性早于男性）是否反映了假定的类固醇依赖性因素的性别差异，尚待测试。
因为kisspeptin被认为在青春期起着重要作用，我最近研究了亲吻1青春期前啮齿动物大脑中的神经元受性腺类固醇依赖性和/或类固醇诱导依赖性因子的调节，这些因子控制青春期的开始(考夫曼等人，2009年). 我假设，如果青春期生殖回路的激活——包括亲吻1神经元Ⅰ主要受性腺类固醇负反馈敏感性变化的调节，因此在青春期前去除性腺类黄酮会导致两者的早熟激活亲吻1神经元和促性腺激素分泌。然而，如果性腺类固醇也抑制了青春期前的生殖轴-独立的青春期前性腺类固醇反馈的抑制，然后消除，可能不会诱导任何一种激素的早期激活亲吻1回路或LH分泌，因为非性腺中枢抑制机制仍然存在。此外，我假设女性青春期开始时间早于男性，这可能反映了青春期前后门控时间的性别差异亲吻1电路，以便对亲吻1青春期前男性与青春期前女性的电路比较。通过对小鼠的研究，我发现青春期前雌性小鼠的LH分泌和亲吻1卵巢切除术后2天和4天ARC水平显著升高(Kauffman等人，2009年). 这一发现表明，在这个年龄段（出生后第16天至第18天，PND）的青春期前女性中，几乎没有性腺类固醇对生殖回路的依赖性抑制。因此，青春期前女性生殖轴似乎主要通过性腺类固醇负反馈保持静止（至少在PND 16-18岁时）。相反，在相同年龄的青春期前男性中，LH水平和ARC水平都没有变化亲吻1去势后2或4天表达增加(Kauffman等人，2009年). 这个结果表明性腺类固醇-独立的机制对生殖回路（包括亲吻1神经元），至少在测试年龄段。此外，成年雄性小鼠的LH水平和ARC均增加亲吻1性腺切除术后4天表达(考夫曼等人，2009年)，强调ARC类固醇非依赖性调节的性别差异亲吻1神经元和LH分泌仅在青春期前发育时出现。这些发现表明，在青春期前发育期间，生殖状态的调节是性二型的，男性而非女性表现出性腺类固醇依赖性抑制亲吻1和LH水平(). 这个亲吻1性别差异可能与哺乳动物（包括人类）青春期成熟过程中已知的性别差异有关（男孩通常比女孩成熟得晚），尽管需要额外的实验来支持这一观点。
青春期前（PND 16–18）雄性小鼠的生殖回路受到两种性腺类固醇的抑制和性腺类固醇依赖因子。相反，青春期前女性和成年男女的生殖回路主要受到性腺类固醇的抑制。因此，性腺切除术（消除激素负反馈）会增加ARC亲吻1成人和青春期前女性体内的水平，而不是青春期前男性（他们仍然存在性腺依赖性抑制机制）。目前尚不清楚这种性别差异是否与青春期成熟期的性别差异有关。
有趣的是，阉割的青春期前男性确实如此不显示LH分泌增加或ARC亲吻12或4天后（PND 16-18），这些青春期前去势的雄性确实增加了ARC亲吻1成年后测量的LH水平(考夫曼等人，2009年). 值得注意的是亲吻1在性腺类固醇没有任何发育变化的情况下表达（因为小鼠在PND 14上被阉割）。因此，在PND 18和成年之间的某个时候，男性生殖回路的非性腺调节（包括亲吻1ARC中的神经元）。性腺类固醇非依赖性因子的身份尚不清楚，青春期发育过程中非性腺抑制解除的具体时间也不清楚。这些是我们实验室目前的研究热点。无论如何，这一发现支持了Takase等人（2009年）世卫组织报告称亲吻1在大鼠中的表达与循环性类固醇水平的变化无关。
不同于亲吻1ARC中的表达式，亲吻1AVPV/PeN的水平是稳健的降低在卵巢切除后表现出早熟LH分泌的青春期前雌性小鼠中（约50%）(考夫曼等人，2009年). 因此，AVPV/PeN不太可能亲吻1这些青春期前PND 18雌性大鼠的神经元负责驱动促性腺激素分泌增加，因为此时这些AVPV/PeN神经元产生的kisspeptin较少。相反，ARC亲吻1此时激活的群体可能促进LH分泌增加。然而，无论生殖轴的青春期激活（通常发生在PND 18后一周）是否同样涉及到亲吻1位于ARC而非AVPV/PeN的神经元尚不清楚。事实上亲吻1啮齿类动物在青春期AVPV/PeN和ARC中的水平都会增加，这表明其中一个部位（或两者）可能参与其中。最近，Clarkson等人（2009年）根据卵巢切除的青春期前小鼠在成年早期未能显示阴道开口（即“青春期”）或AVPV/PeN中kisspeptin蛋白水平升高的观察结果，提出了一个AVPV/Pe N特异性模型来解释青春期的开始。他们假设E2在青春期前刺激亲吻1AVPV/PeN中的神经元，从而激活GnRH分泌。这种GnRH分泌随后驱动额外的下游E2产生，产生kisspeptin-GnRH轴的“前馈”激活环(Clarkson等人，2009年). 然而，目前尚不清楚该模型如何解释雄性啮齿动物（尤其是大鼠）的青春期，因为雄性啮齿类动物只有很少的青春期亲吻1AVPV/PeN中的神经元，即使在高E2治疗。此外需要注意的是在成年雌性啮齿动物中，亲吻1AVPV/PeN中mRNA和kisspeptin蛋白水平高E2-E缺乏时依赖性和显著降低2(Smith等人，2005年;Smith等人，2006年;Adachi等人，2007年;考夫曼等人，2007年). 因为去卵巢的幼年小鼠从未被E取代2成年后(Clarkson等人，2009年)在成人AVPV/PeN中观察到的低kisspeptin水平可能反映了循环E的缺失2此时。尽管有此警告，但AVPV/PeN亲吻1该系统有助于增强青春期GnRH神经元的驱动力。如果是，则更高亲吻1女性比男性的AVPV/PeN水平可能在某种程度上导致青春期时间的性别差异。无论如何，这也不排除青春期对其他神经回路的重要作用，包括ARC亲吻1神经元。
5.总结与展望
在过去的十年里，对许多哺乳动物物种（主要是啮齿动物、绵羊和猴子）的研究已经获得了关于kisspeptin信号在生殖轴发育调控中的作用的丰富信息，以及关于生殖轴发育的信息亲吻1人口本身。为此，我们现在知道亲吻1AVPV/PeN中的神经元在出生后早期的发育过程中在性类固醇的指导下发生性分化，并且这种性畸变的人群亲吻1神经元是成年女性GnRH/LH激增神经机制的关键部分。此外亲吻1成年AVPV/PeN中的神经元也受到昼夜节律调节信号的影响，这可能提供LH激增定时发生在一天中特定时间的机制。有趣的是，发育性kisspeptin-Kiss1R信号可能本身对大脑和行为的性别分化过程至关重要，可能是通过调节出生后的T分泌。这个亲吻1该系统对青春期成熟也至关重要，ARC或AVPV/PeN（或这两个位点）产生的kisspeptin信号可能是触发青春期发病机制的关键因素。如果是这样，那么亲吻1系统，或调节的“上游”系统亲吻1神经元可能会导致男性和女性青春期开始的差异。尽管kisspeptin生物学领域取得了这些进展，但仍存在许多问题和挑战。几个重要的目标是：1）评估性类固醇在大脑中如何以及何时起作用，以改变亲吻1AVPV/PeN中的神经元，以及识别涉及的关键性类固醇受体通路；2） 阐明是否存在性别分化亲吻1除小鼠、大鼠和绵羊外，其他物种ARC中的神经元，并定义任何ARC的功能作用亲吻1性别差异；3） 评估性别差异是否亲吻1LH激增没有性别差异的物种（例如某些灵长类动物）中存在神经元；4） 了解kisspeptin-Kiss1R信号在调节发育中男性围产期T波激增中的作用（如有）；5） 确定青春期激活的过程亲吻1神经元被定时和触发。除这些问题外，对未来的研究来说，研究雄性和雌性以及多个物种的kisspeptin生物学也很重要，因为本文中的讨论证明了性别和物种之间可用的一些kisspept数据存在严重的不一致。
