microRNA、滋養(yǎng)細(xì)胞與PE關(guān)系的研究

俎維華，劉 晶，馬燕琳，李 崎，王 珍，黃元華

(海南省人類生殖與遺傳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)科，海南省地方病(地中海貧血)臨床醫(yī)學(xué)研究中心，海南醫(yī)學(xué)院熱帶轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 ?？?571199)

子癇前期(Preeclampsia，PE)是妊娠期特異性綜合征。PE為妊娠20周后新發(fā)的頑固性高血壓、蛋白尿，如果不能得到及時(shí)治療會(huì)出現(xiàn)全身性綜合征如腎損害、肝損傷、心血管及腦血管疾病等[1]。對胎兒而言，PE的主要并發(fā)癥包括胎兒生長受限導(dǎo)致的低體重胎兒的出生、早產(chǎn)及胎兒死亡。2013年世界衛(wèi)生組織的一項(xiàng)全球調(diào)查顯示，約25.9%的孕婦因PE或子癇出現(xiàn)不良妊娠結(jié)局，PE是孕產(chǎn)婦圍產(chǎn)期發(fā)病率和死亡率的主要原因之一[2]。目前除對癥治療外，胎兒和胎盤的娩出是治療PE最有效的方法。研究發(fā)現(xiàn)microRNA(miRNA)在PE患者中呈現(xiàn)差異性表達(dá)，其可通過調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞的功能參與PE的發(fā)生?，F(xiàn)對miRNA調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞功能導(dǎo)致PE發(fā)生機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PE發(fā)病機(jī)制

PE是多種因素(如滋養(yǎng)細(xì)胞功能、血管生成因子和抗血管生成因子的不平衡、免疫因素、代謝因素等)導(dǎo)致的結(jié)果，具體發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。關(guān)于PE發(fā)病機(jī)制的研究中，較為經(jīng)典的是“兩階段學(xué)說”：第一階段是異常胎盤的形成。由于各種原因引起的滋養(yǎng)細(xì)胞分化、增殖、遷移及侵襲等功能發(fā)生異常，使其不能侵入到子宮肌層，子宮螺旋動(dòng)脈重塑障礙，從而造成“胎盤淺著床”。第二階段是由于血管重塑障礙，導(dǎo)致胎盤灌注不足，胎盤缺血缺氧，功能下降，氧化應(yīng)激增加，內(nèi)皮細(xì)胞受損，引起胎盤源性的大量炎性因子釋放入血，從而引起PE的一系列臨床癥狀[3]。

2 microRNA

microRNA(miRNA)是內(nèi)源性小的非編碼單鏈RNA，平均長度約為22 nt，參與許多生物學(xué)過程及疾病的發(fā)生[4]。miRNA是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控分子，其5 '端序列(2～8個(gè)核苷酸)可與mRNA的3 '-未翻譯區(qū)(3 '-UTR)結(jié)合，從而降解mRNA并抑制翻譯。miRNA在細(xì)胞增殖、血管生成、免疫細(xì)胞發(fā)育和各種器官發(fā)育中發(fā)揮重要作用，在乳腺癌、肺癌、胃癌、卵巢癌和淋巴瘤等許多癌癥中都發(fā)現(xiàn)了異常表達(dá)的miRNA。許多研究也證明了胎盤中存在許多滋養(yǎng)細(xì)胞分泌的miRNA，且這些miRNA可以調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的生物學(xué)過程參與PE的發(fā)生[5-7]。

3 miRNA與PE

3.1 miRNA在滋養(yǎng)細(xì)胞分化中的作用

胎盤的發(fā)育過程是滋養(yǎng)細(xì)胞分化的動(dòng)態(tài)過程，滋養(yǎng)細(xì)胞正常的分化過程有利于正常胎盤的形成。來自滋養(yǎng)外胚層(TE)高度增殖、未分化的原始細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞(CTB)通過兩種不同的途徑分化為兩個(gè)不同的細(xì)胞系。第一條是絨毛途徑，CTB融合形成合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞(STB)，主要參與母親和胎兒之間營養(yǎng)物質(zhì)和廢物的交換[8]。第二條是絨毛外途徑，CTB獲得侵襲性的表型，分化為絨毛外滋養(yǎng)層細(xì)胞[9]。血管內(nèi)絨毛外滋養(yǎng)層(enEVT)穿透子宮螺旋動(dòng)脈并取代母體內(nèi)皮細(xì)胞，母體內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，子宮螺旋動(dòng)脈被重塑成低阻力、高容量的子宮胎盤動(dòng)脈，為胎盤提供更多的血液流動(dòng)，以滿足生長中的胎兒的需要[10]。在此過程中無論是TE發(fā)育異常還是其分化過程發(fā)生異常都會(huì)導(dǎo)致PE的發(fā)生。

在小鼠胚胎干細(xì)胞(ESC)中，miR-15b、miR-322和miR-467的過表達(dá)可誘導(dǎo)其向滋養(yǎng)細(xì)胞干細(xì)胞(TSC)樣表型分化。進(jìn)一步分析顯示，這些miRNA的靶向轉(zhuǎn)錄因子Sall1、Sall4、Pou5f1和Nanog，它們對維持ESC的多能性和自我更新非常重要。此外，人們還發(fā)現(xiàn)miR308 /367可通過靶向骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)抑制劑TOB2、DAZAP2和SLAIN1而促進(jìn)TE分化。BMP4是轉(zhuǎn)化生長因子(TGFB)超家族的成員，參與促進(jìn)TE分化的過程[10]。

多項(xiàng)研究表明，miRNA是CTB向STB分化的重要調(diào)控因子。通過對CTB向STB分化前后miRNA表達(dá)譜的微陣列分析，發(fā)現(xiàn)C19MC的多個(gè)成員如miR-515-5p、miR-518f、miR-519c-3p和miR-519e-5p在此過程中顯著下調(diào)。進(jìn)一步的研究表明，miR-515-5p靶向了幾個(gè)在STB細(xì)胞分化中起關(guān)鍵作用的基因，包括人膠質(zhì)細(xì)胞 (GCM1)和跨膜受體 5(FZD5)，可明顯降低細(xì)胞的融合。另一個(gè)基因簇是位于13號(hào)染色體上的miR-17～92家族，成員有6個(gè)miRNA (miR-17、miR-18a、miR19a、miR-19b-1、miR-20a和miR-92a)[11]。在人原代滋養(yǎng)細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)miRNA-17～92簇及其副基因簇miR-106a～363的多個(gè)成員可以沉默GCM1。這些miRNA在CTB向STB分化過程中下調(diào)，從而促進(jìn)了分化過程。研究表明，miR-378a-5p通過靶向cyclin G2(CCNG2) 抑制BeWo細(xì)胞融合和STB特異性標(biāo)記基因的表達(dá)，表明其可抑制STB分化[11]。滋養(yǎng)細(xì)胞中過表達(dá)miR-19b和miR-106a可以直接抑制其靶點(diǎn)hGCM1和hCYP19以及滋養(yǎng)細(xì)胞分化的關(guān)鍵標(biāo)志物hCG的表達(dá)來抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞的分化[12]。

miRNA還可通過調(diào)節(jié)生長因子信號(hào)傳導(dǎo)來調(diào)節(jié)EVT分化和侵襲。miR-424表達(dá)的上調(diào)與滋養(yǎng)細(xì)胞分化直接相關(guān)，當(dāng)缺氧抑制滋養(yǎng)細(xì)胞向合胞體滋養(yǎng)細(xì)胞分化時(shí)，滋養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)的miR-424水平降低。miR-205已被證明能降低轉(zhuǎn)錄中介體亞基1(mediator complex subunit 1，MED1)水平，MED1的表達(dá)是胎盤發(fā)育和胚胎存活的必要因素，當(dāng)初代滋養(yǎng)細(xì)胞中的MED1被小干擾RNA沉默時(shí)，滋養(yǎng)細(xì)胞的分化受到影響[13]。

3.2 miRNA在滋養(yǎng)細(xì)胞遷移和侵襲中的作用

如上所述，PE的顯著特征之一是滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲不足。一些異常表達(dá)的miRNA主要通過調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞遷移和侵襲導(dǎo)致PE的發(fā)生。研究表明，miR-221-3p[7]、miR-454[14]和miR-34a-5p[15]可通過靶向不同的靶點(diǎn)(如血小板反應(yīng)蛋白-2、蛋白受體B4、Smad4)促進(jìn)HTR8/SVneo細(xì)胞的遷移和侵襲。與之相反的，miR-183-5p[5]，miR -1423p[16]和miR-214-5p[17]則通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase -9，MMP-9)、TGFbeta1/Smad3信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲和遷移。上調(diào)miR-29b[18]可通過直接與基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase -2，MMP-2)、VEGFA和整合素β1的3'-UTR結(jié)合而誘導(dǎo)滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡并抑制滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲和血管生成。同樣，miR-181a-5p[19]可通過直接調(diào)控IGF2BP2而顯著抑制HTR-8/SVneo細(xì)胞的遷移和侵襲。

滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力主要受其表面黏附分子影響。E-cadherin是一種可介導(dǎo)滋養(yǎng)細(xì)胞間連接的黏附分子，介導(dǎo)同種細(xì)胞間的黏附，在上皮細(xì)胞表面有著較廣泛的表達(dá)，集中表達(dá)在黏著連接，對維持上皮細(xì)胞的完整性、極性、形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)起重要作用。與健康孕婦相比，子癇前期孕婦血清中miR-26a-5p、miR-135a-5p 相對表達(dá)量較高，可能通過調(diào)控胎盤E-cadherin 的表達(dá)參與子癇前期發(fā)病[20]。

滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移、侵襲與腫瘤細(xì)胞有很大的相似性，在研究中發(fā)現(xiàn)PE中異常表達(dá)的miRNA在腫瘤相關(guān)疾病中也會(huì)呈現(xiàn)出異常表達(dá)。如miR-30a-3p在PE患者胎盤中呈高表達(dá)，在食管癌和肺腺癌中呈低表達(dá)。其在食管癌中通過靶向Wnt2 、Fzd2抑制Wnt信號(hào)通路抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[21]，在肺腺癌中以EYA2為靶基因抑制癌細(xì)胞的侵襲和遷移[22]，在PE中miR-30a-3p通過IGF誘導(dǎo)滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡使滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲減少導(dǎo)致PE的發(fā)生[23]。研究發(fā)現(xiàn)不同的miRNA可以通過相同的靶基因?qū)ψ甜B(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)生影響。如miRNA-181a-5p也可以通過靶向IGF對滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和遷移產(chǎn)生影響[19]，miRNA-423-5p的靶基因也是IGF[24]。重度PE患者的胎盤組織和血循環(huán)中miR-34a-5p的表達(dá)是上調(diào)的，其可通過Smad4來抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移和侵襲[15]。Smad4是Smad家族的分子，是TGF-β信號(hào)通路的一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子，并且也有研究證明了Smad4在癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲發(fā)揮重要作用[25]。值得注意的是，已有多項(xiàng)研究表明Smad4對滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲具有調(diào)節(jié)作用。Lin等[26]證明Smad4可以上調(diào)MMP-2的表達(dá)，而MMP2則可以促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲。有研究證明miR-142-3p也可以通過靶向Smad對滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移和侵襲產(chǎn)生作用[16]。

3.3 miRNA在滋養(yǎng)細(xì)胞增殖和凋亡中的作用

胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖和凋亡是胎盤正常發(fā)育的重要機(jī)制，細(xì)胞分裂和死亡之間平衡的破壞會(huì)損害胎盤的功能，如增殖過少或者凋亡過多可引起胎盤淺著床，螺旋動(dòng)脈重鑄失敗，進(jìn)而導(dǎo)致PE的發(fā)生。許多體外研究表明，miRNA可調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖和凋亡。如miR378a-5p和miR-376c通過抑制TGFB信號(hào)通路，增強(qiáng)了HTR8/SVneo細(xì)胞的增殖、存活及絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞(EVT)的生長[10]。另一方面，在HTR8/SVneo細(xì)胞中miR-195通過靶向誘導(dǎo)一氧化氮合酶(iNOS)抑制其凋亡。miR-30a-3p[23]通過靶向抑制IGF的表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)滋養(yǎng)細(xì)胞細(xì)胞凋亡。過表達(dá)miR-20a[18]顯著抑制JEG-3細(xì)胞的增殖。miRNA-155在HTR-8/SVneo細(xì)胞中通過下調(diào)cyclin D1/p27抑制細(xì)胞增殖。MiR-141在妊娠早期滋養(yǎng)細(xì)胞、HTR8/SVneo細(xì)胞和JEG-3細(xì)胞中高表達(dá)。miR-141的下調(diào)降低了滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖，表明該miRNA參與了早孕滋養(yǎng)細(xì)胞的生長調(diào)控。同樣，在HTR8/SVneo細(xì)胞中，miR-378a-5p部分通過下調(diào)Nodal來增強(qiáng)滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖和存活。MiR-21在妊娠早期滋養(yǎng)細(xì)胞中大量表達(dá)。這種小RNA通過靶向PTEN蛋白刺激卵巢上皮癌細(xì)胞增殖。但miR-21是否能以類似的方式調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞的生長尚不清楚。MiR-30b可能以基質(zhì)重建相關(guān)蛋白5(matrix remodeling associated 5，MXRA5)為靶基因通過絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路誘導(dǎo)胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)生凋亡[27]。發(fā)現(xiàn)MiR-34a可通過調(diào)控Notch信號(hào)通路和靶向作用MCY、Smad4等下游基因抑制滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲，通過靶向Bcl2促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡，通過調(diào)控 SIRT1的表達(dá)抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)PE的發(fā)生發(fā)展進(jìn)而參與PE的發(fā)生發(fā)展[28]。

4 microRNA在PE中的作用

4.1 miR-210在PE中的作用

眾所周知，ephrin-A3(EFNA3)和homeobox-A9(HOXA9)具有不同的生物學(xué)功能，如細(xì)胞遷移、胚胎發(fā)生過程中血管重構(gòu)和發(fā)育，它們都是miR-210的直接靶點(diǎn)[11]。一項(xiàng)使用人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞低氧模型的研究表明，miR-210通過抑制Notch信號(hào)，削弱滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和管樣形成能力，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。也可以通過下調(diào)PDGFR-Akt通路中的PTPN2來促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移、侵襲[29]。過表達(dá)miR-210會(huì)通過線粒體相關(guān)的鐵-硫同系物(ISCU)抑制線粒體功能，當(dāng)線粒體功能失調(diào)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生過量的活性氧(ROS)，觸發(fā)PE的發(fā)生[11]。在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)miR-210可通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)錄激活因子6(STAT6)和白介素4(IL-4)調(diào)節(jié)th2細(xì)胞的分化，打破th1/th2之間的平衡導(dǎo)致PE發(fā)生[30]。

4.2 miR-155在PE中的作用

另一個(gè)與PE相關(guān)的miRNA是miR-155。過表達(dá)miR-155通過下調(diào)富含半胱氨酸的蛋白61(CYR61)來促進(jìn)PE的形成，CYR61是妊娠期重要的血管生成調(diào)節(jié)因子。在小鼠中靶向敲除CYR61會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡，原因是胎盤血管功能不全和血管完整性受損[11]。有研究在L-NAME誘導(dǎo)的大鼠PE模型中發(fā)現(xiàn)，胎盤miR-155表達(dá)量增加，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)下降，PE可能與miR-155下調(diào)VEGF有關(guān)。miR-155還可以調(diào)節(jié)嚴(yán)重PE患者臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中血管緊張素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)型受體的表達(dá)。血管緊張素Ⅱ通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞、血管細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和免疫細(xì)胞啟動(dòng)炎癥發(fā)生，在PE的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用[11]。miR-155也可能通過下調(diào)cyclin D1抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖和侵襲，通過降低eNOS抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲。

5 總結(jié)與展望

滋養(yǎng)細(xì)胞異常分化、侵入不足、增殖減少或凋亡增加可能會(huì)導(dǎo)致流產(chǎn)、死胎、PE等疾病，這里只是簡單的介紹了miRNA通過調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的生物學(xué)行為導(dǎo)致PE發(fā)生的一些機(jī)制。miRNA通過對靶基因的調(diào)控來調(diào)節(jié)mRNA或者蛋白質(zhì)的生成從而改變滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移、侵襲能力進(jìn)而參與PE的發(fā)生。但這些研究大部分都是在體外水平上，至于在體內(nèi)會(huì)引起怎樣的結(jié)果還需要進(jìn)一步的探索。并且各個(gè)miRNA的靶基因、信號(hào)通路及其各個(gè)通路之間的重疊、相互作用會(huì)產(chǎn)生怎樣的效應(yīng)并不清楚。目前還需要進(jìn)行更深入的研究，了解miRNA與滋養(yǎng)細(xì)胞、PE之間的相關(guān)關(guān)系，建立有效的miRNA檢測流程，為臨床PE的早期診斷提供幫助，也為PE機(jī)制的研究提供新的思路。

作者貢獻(xiàn)聲明

俎維華：提出研究方向、研究選題、論文撰寫；黃元華、馬燕琳：論文審核；劉晶：進(jìn)行文獻(xiàn)搜集與整理；李崎、王珍：論文修改。