ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在多囊卵巢綜合征中的研究進(jìn)展

朱瑛酶綜述 張若鵬審校

1.大理大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，云南 大理671000；

2.大理大學(xué)第一附屬醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)科，云南 大理671000；

3.大理大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)研究所，云南 大理671000

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是女性最常見的一種慢性生殖疾病之一，其對(duì)育齡期女性短期及長遠(yuǎn)生存健康產(chǎn)生重要影響[1]，其不僅是生育女性不孕的重要原因之一[2]，更是與各類內(nèi)分泌代謝紊亂疾病密切相關(guān)[3]。對(duì)于該病的調(diào)治，盡管國內(nèi)外發(fā)布了眾多指南，但目前仍無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。雖然其病因不明，但大部分學(xué)者偏向于PCOS是多因素的，并認(rèn)為遺傳因素在其發(fā)生和維持中起著關(guān)鍵作用[4]。確定ceRNAs在PCOS發(fā)病中的作用、加強(qiáng)對(duì)該疾病發(fā)生過程的認(rèn)識(shí)，可以為其預(yù)防及診療提供新思路。

1 ceRNA與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

ceRNA假說是由SALMENA等[5]于2011年首次提出的，多個(gè)團(tuán)隊(duì)已從多方面驗(yàn)證了此假說。該假說認(rèn)為如果RNA分子具備與RNAs結(jié)合的miRNA反應(yīng)元件(MREs)，那么就可以作為ceRNA，包括circRNA、lncRNA和假基因轉(zhuǎn)錄物等，從而通過基因的沉默、激活等影響miRNA的表達(dá)[6-7]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，ceRNA機(jī)制除廣泛在各類癌癥并在腫瘤的基因調(diào)控及腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡、細(xì)胞周期等生物過程中發(fā)揮作用，也在其他疾病的生發(fā)過程中起重要作用。競(jìng)爭性內(nèi)源性RNA網(wǎng)絡(luò)(ceRNETs)是由ceRNA-miRNA-mRNA構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在此網(wǎng)絡(luò)中，miRNA是一種內(nèi)源性非編碼RNA分子，大小18~22個(gè)核苷酸，能夠通過MREs結(jié)合靶基因的3'非翻譯區(qū)(UTRs)中的互補(bǔ)序列，抑制蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)，多項(xiàng)研究報(bào)道了在PCOS患者的血液循環(huán)[8-11]、脂肪組織(AT)[11]、卵泡液和顆粒細(xì)胞[12-13]中miRNAs表達(dá)的改變，提示miRNAs在這種疾病的病理生理學(xué)中產(chǎn)生效力，如參與細(xì)胞分化、增殖、凋亡、遷徙等多種生命活動(dòng)；LncRNA是一種內(nèi)源性RNA分子，長度大于200個(gè)核苷酸[14]，一個(gè)mRNA與一個(gè)或多個(gè)lncRNAs相關(guān)[15]；CircRNA是一種特殊RNA，呈閉合環(huán)狀，是前體mRNA在可變剪切后5'端和3'端反向共價(jià)連接而成[16]，其不受相關(guān)外切酶影響，穩(wěn)定表達(dá)，不易分解，作為ceRNA的新成員，作為“miRNA海綿”競(jìng)爭性結(jié)合miRNA，從而影響基因的表達(dá)[17]。

外泌體是一個(gè)微小的膜泡，為直徑40~100 nm的脂質(zhì)雙分子層膜結(jié)構(gòu)，含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸，如DNA、mRNAs、miRNAs、ciRNA和lncRNAs。其充任信號(hào)分子可以傳遞給其他細(xì)胞來改變它們的功能[18]，因其可被大多數(shù)細(xì)胞分泌，以下有部分研究提取的是相關(guān)組織成分內(nèi)的外泌體，此作統(tǒng)一敘述。

2 PCOS外周血中ceRNA及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究

近年來，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，關(guān)于外周血ceRNA網(wǎng)絡(luò)與疾病相關(guān)研究越來越多，主要有各種疾病相關(guān)的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸、預(yù)后等，以腫瘤研究居多，外周血標(biāo)本采集相對(duì)簡單，對(duì)PCOS患者外周血中的ceRNA網(wǎng)絡(luò)的研究，有助于闡明其與胰島素抵抗、類固醇激素合成等的關(guān)系，從而有助于疾病的診斷及治療。但關(guān)于PCOS外周循環(huán)的研究，目前大多停留于關(guān)于某一個(gè)miRNA及某一種ceRNA的異常表達(dá)的分析；例如，多種miRNA高表達(dá)，血清中miR-204的高表達(dá)通過TLR4/NF-κB途徑的失活而改善PCOS的胰島素 抵 抗(IR)[19]；PCOS患 者 血清miRNA-146a相比非PCOS組明顯升高，miRNA-146a高表達(dá)組的PCOS患者妊娠不良率高[20-21]；在PCOS患者中，肥胖人群的淋巴細(xì)胞中miR-21、miR-27a、miR-27b的表達(dá)水平均明顯高于非肥胖人群[22]，提示miR-21、miR-27a、miR-27b可能參與PCOS肥胖的進(jìn)展。王潔等[23]通過分析PCOS患者血清外泌體中差異表達(dá)miRNAs及功能，得到hsa-miR-378d、hsa-miR-378b、hsa-miR-4772-3p等表達(dá)上調(diào)，hsa-miR-5090、hsa-miR-3680-3p、hsa-miR-6836-5p等表達(dá)下調(diào)，分析PCOS患者這些miRNAs差異表達(dá)與激素合成相關(guān)，可參與調(diào)控島素信號(hào)受體通路[23]。對(duì)于血清ceRNA同樣如此，缺少系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的研究，PCOS患者LncRNA-SRA(類固醇受體RNA激活劑)表達(dá)明顯升高且lncRNA-SRA表達(dá)與BMI呈正相關(guān)[24]、lncRNA-Xist表達(dá)水平降低且與PCOS患者的不良妊娠結(jié)局顯著相關(guān)[25]、胰島素抵抗的PCOS患者的血清LncRNA GAS5降低[26]。有研究首次發(fā)現(xiàn)PCOS患者外周血白細(xì)胞LncRNA H19的表達(dá)明顯升高，提示對(duì)于易感人群，LncRNA H19可能是多囊卵巢綜合征早期內(nèi)分泌和代謝紊亂的一個(gè)有用的生物標(biāo)志物[27]。吳鑌莎等[28]通過探究PCOS患者血清特異性LncRNA表達(dá)譜及下游mRNA通路，發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的LncRNA下游調(diào)控基因的生物學(xué)功能涵蓋細(xì)胞生長、活化、表觀遺傳學(xué)調(diào)控等，PCOS患者血清特異性LncRNA表達(dá)譜有望為該病的診斷提供分子生物學(xué)標(biāo)記、lncRNA-SRLR的過度表達(dá)導(dǎo)致IL-6的上調(diào)，并促進(jìn)人顆粒樣腫瘤細(xì)胞(KGN)的凋亡，血漿循環(huán)中l(wèi)ncRNA-SRLR水平可能是PCOS治療的潛在靶點(diǎn)[29]。目前人外周血CircRNA與PCOS相關(guān)性報(bào)道較少，如PCOS血漿hsacirc0067716和hsacirc0071869表達(dá)上調(diào)hsacirc0008537表達(dá)下調(diào)。

3 PCOS卵泡液中ceRNA及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究

另外，卵泡液是卵母細(xì)胞生成過程中產(chǎn)生的，其成分非常復(fù)雜，直接或間接對(duì)卵細(xì)胞的生發(fā)、成熟及內(nèi)分泌產(chǎn)生復(fù)雜作用。臨床卵泡液標(biāo)本采集相對(duì)容易，大多來源于體外胚胎移植(IVF)時(shí)，對(duì)PCOS患者的卵泡液中的ceRNA及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究，將逐步地證明其與卵泡發(fā)育成熟等的關(guān)系，并讓卵泡液測(cè)定逐漸用于預(yù)測(cè)不孕、輔助生殖效益及妊娠結(jié)局等成為可能[30]。為進(jìn)一步闡釋PCOS發(fā)病機(jī)制，近年來關(guān)于PCOS患者卵泡液中ceRNA的研究也逐漸增多，其中以lncRNA研究為主。

HUANG等[31]采用qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)卵丘細(xì)胞(CCs)中l(wèi)ncRNA即Prader-Willi區(qū) 非 蛋 白 編 碼RNA2(PWRN2)，證實(shí)了lncRNA(PWRN2)與多囊卵巢綜合征(PCOS)卵母細(xì)胞核成熟相關(guān)，創(chuàng)建的PWRN2-miR-92b-TMEM120BceRNA網(wǎng)絡(luò)顯示，PWRN2降低miR-92b-3p與TMEM120B靶結(jié)合的有效性，從而影響PCOS卵母細(xì)胞核成熟過程。另有研究得到PCOS患者卵泡液外泌體中l(wèi)ncRNA DNMT1、2、3a和H19的表達(dá)水平明顯減低、SGK1表達(dá)顯著增加，GO及KEGG分析表明，它們參與卵母細(xì)胞分裂增殖以及糖代謝信號(hào)通路、胰島素抵抗[20]。有團(tuán)隊(duì)在小鼠PCOS模型的卵巢組織及顆粒細(xì)胞中得到LncRNA HOTAIR通過與miR-130a競(jìng)爭性結(jié)合上調(diào)PCOS小鼠IGF1的表達(dá)，加重內(nèi)分泌紊亂和顆粒細(xì)胞凋亡[32]。有研究首次采用大樣本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在PCOS患者顆粒細(xì)胞LncRNA?；撬嵘险{(diào)基因1(TUG1)水平顯著升高，并證明在多囊卵巢綜合征GCs中TUG1表達(dá)的增加可能導(dǎo)致卵泡過度激活和生長，并可能破壞優(yōu)勢(shì)卵泡的選擇[33-34]。顆粒細(xì)胞中LncRNA-ZFAS1可與miR-129結(jié)合，促進(jìn)HMGB1的表達(dá)，從而影響PCOS患者的內(nèi)分泌紊亂、卵巢顆粒細(xì)胞增殖和凋亡[35]。另有團(tuán)隊(duì)從ceRNA網(wǎng)絡(luò)中得到miR-486-5p及其唯一的靶基因PRELID2，并證明其靶點(diǎn)位于PRELID23'UTR，靶向作用參與卵泡細(xì)胞發(fā)育[36]。LIU等[37]通過研究lncRNA PVT1/miR-17-5p/張力素同源基因(PTEN)軸在PCOS患者顆粒細(xì)胞的作用，發(fā)現(xiàn)PCOS患者卵巢顆粒細(xì)胞及卵泡液中miR-17-5p的過度表達(dá)導(dǎo)致PTEN的下調(diào)、促進(jìn)細(xì)胞增殖及抑制PCOS的卵巢細(xì)胞凋亡。其中磷酸酶和PTEN編碼的是一種腫瘤抑制蛋白，該蛋白是PI3K/AKT通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，幾種轉(zhuǎn)錄因子正、負(fù)方向調(diào)控PTEN的表達(dá)[38]，許多miRNAs與PTEN具有功能性相互作用并抑制其表達(dá)?？梢妉ncRNAs、miRNAs在OGCs中的異常表達(dá)可能是多囊卵巢綜合征發(fā)生的主要因素，也是治療PCOS的潛在靶點(diǎn)。

關(guān)于circRNA在PCOS卵泡液中的研究仍在起步階段[39]，停留在單一的circRNA表達(dá)水平。MA等[40]初步得到PCOS患者卵丘顆粒細(xì)胞中hsacirc0043533和hsacirc0043532顯著高表達(dá)，hsacirc0097636的表達(dá)明顯下降；初步驗(yàn)證了結(jié)合hsacirc0097636與睪酮診斷PCOS的可能性。circRNA_103827和cirrna_104816可能參與糖代謝、有絲分裂細(xì)胞周期和卵巢甾體生成，兩者年齡相關(guān)性上調(diào)可能是卵泡微環(huán)境受損的潛在指標(biāo)，可用于預(yù)測(cè)IVF預(yù)后，改善女性不孕治療[41]。PCOS顆粒細(xì)胞hsacirc00001577顯著上調(diào)及hsacirc00020093顯著下調(diào)[42]、盡管逐漸有實(shí)驗(yàn)得到許多差異表達(dá)的circRNA，但今后對(duì)circRNA在PCOS發(fā)生發(fā)展過程中的確切分子機(jī)制還需要進(jìn)一步的研究。

4 展望

PCOS嚴(yán)重威脅生育期女性生殖健康及長期健康管理，需要長期管理，發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，但其病因仍未明確，其中遺傳因素在其生發(fā)過程中起著關(guān)鍵作用，上述研究通過測(cè)定女性外周血、卵泡液及顆粒細(xì)胞等不同組織中的ceRNA并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)闡釋了許多ceRNA通過影響PCOS激素代謝、胰島素抵抗、卵泡發(fā)育及代謝等來參與PCOS病發(fā)生過程，但通過不同研究得到的差異性表達(dá)的RNAs及構(gòu)建的ceRNA網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)性不高，這可能除與研究中的樣本量有關(guān)，還與PCOS疾病的多源性控制相關(guān)，且miRNA的多靶標(biāo)性使構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)多元化，對(duì)于PCOS的診斷，目前仍無可信分子生物學(xué)標(biāo)記物，若可通過大樣本甄選出靈敏性、特異性均較高的ceRNAs，繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)治療PCOS的潛在靶點(diǎn)的研究，將有望促進(jìn)PCOS診斷治療的發(fā)展，進(jìn)而簡化臨床診療流程。此外，關(guān)于ceRNAs在PCOS患者的輔助生殖效果及妊娠結(jié)局等的研究甚少，尤其是cicRNA，有待科研者投入進(jìn)一步研究。