胎盤lncRNA與妊娠相關(guān)疾病和不良妊娠結(jié)局的研究進(jìn)展*

丁苗苗 綜述，楊新軍 審校

(溫州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)系，浙江 溫州 325035)

長鏈非編碼RNA(lncRNA)在人類各種組織器官如心臟、肝臟、胃和胎盤中均有表達(dá)，并在許多生物學(xué)過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，影響細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、代謝、凋亡和分化，參與疾病的發(fā)生和發(fā)展。胎盤lncRNA表達(dá)的異常與子癇前期、妊娠期糖尿病(GDM)、胎兒生長受限(FGR)、巨大兒和早產(chǎn)的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。因此，本文對上述常見的妊娠相關(guān)疾病和不良妊娠結(jié)局的研究現(xiàn)況進(jìn)行綜述，旨在更深入地了解胎盤lncRNA復(fù)雜的分子調(diào)控機(jī)制，為相關(guān)疾病的預(yù)防、治療提供新思路。

1 lncRNA特點(diǎn)及在胎盤中表達(dá)

lncRNA 是一種序列長度大于200 nt且缺乏開放性閱讀框的RNA[1]。lncRNA在過去一直被認(rèn)為是無功能的垃圾RNA，然而，近10多年來研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA在細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、代謝、凋亡和分化等生物學(xué)過程中，以及疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。它們不僅表現(xiàn)出典型的調(diào)節(jié)基因作用，而且也有不同的作用機(jī)制，具體表現(xiàn)為：(1) lncRNA可通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。lncRNA在不同的功能步驟中調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括組蛋白修飾、DNA甲基化和染色質(zhì)重塑。(2)lncRNA的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。擁有與miRNA互補(bǔ)序列的 lncRNA，作為分子海綿隔離miRNA并防止它們與靶基因結(jié)合。(3) lncRNA介導(dǎo)蛋白質(zhì)活性調(diào)控。lncRNA可參與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄以外過程中蛋白質(zhì)的活性。

隨著RNA測序技術(shù)的進(jìn)步和生物信息學(xué)方法的發(fā)展，已在人類胎盤組織中檢測到許多l(xiāng)ncRNA。MAJEWSKA等[2]對人類足月胎盤進(jìn)行RNA-Seq分析，在其獲得的胎盤轉(zhuǎn)錄物中有15 819種lncRNA。此外，在人類足月胎盤中，有些lncRNA具有胎兒性別特異性表達(dá)，如lncRNA HAND2-AS1和XIST在女性胎兒胎盤中相對高表達(dá)，而lncRNA RP1-97J1.2、AC010084.1和TTTY15在男性胎兒胎盤中相對高表達(dá)[2]。不僅如此，lncRNA在非正常妊娠的胎盤組織中的表達(dá)也具有顯著的差異性。研究發(fā)現(xiàn)，在子癇前期、妊娠期糖尿病、宮內(nèi)生長受限、巨大兒、早產(chǎn)兒的胎盤組織中，許多l(xiāng)ncRNA表達(dá)發(fā)生了上調(diào)或下調(diào)，甚至有些lncRNA如lncRNA CCAT1[3]、lncRNA DLX6-AS1[3]、lncRNA PRNCR1[3]、lncRNA HOTTIP[4]和lncRNA H19[5]參與調(diào)控了重要的生物學(xué)過程，影響胎盤的生長和胎兒發(fā)育，促進(jìn)了妊娠相關(guān)疾病和不良妊娠結(jié)局的發(fā)生。

2 lncRNA與妊娠相關(guān)疾病及不良妊娠結(jié)局之間的關(guān)系

2.1lncRNA與子癇前期 子癇前期是指妊娠20周后出現(xiàn)收縮壓大于或等于140 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)和(或)舒張壓大于或等于90 mm Hg，并于產(chǎn)后12周恢復(fù)正常，伴尿蛋白大于或等于0.3 g/24 h，或隨機(jī)尿蛋白(+)，或雖無蛋白尿，但合并下列任何一項(xiàng)者：血小板減少、肝功能損害、腎功能損害、肺水腫、新發(fā)生的中樞神經(jīng)系統(tǒng)異?；蛞曈X障礙[6]。目前，子癇前期的發(fā)病機(jī)制仍不完全清楚，有研究提示胎盤中l(wèi)ncRNA表達(dá)異?？赡芘c子癇前期的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

2.1.1人類胎盤組織lncRNA研究 許多研究發(fā)現(xiàn)子癇前期患者的胎盤組織中存在一些差異性表達(dá)的lncRNA，可能影響子癇前期的進(jìn)展。HE等[7]通過微陣列分析發(fā)現(xiàn)，子癇前期和正常妊娠胎盤中有738個(gè)lncRNA差異表達(dá)，其中LOC391533、LOC284100和CEACAMP8是在子癇前期胎盤中高表達(dá)的3種lncRNA。該研究進(jìn)一步通過實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(q-PCR)對40例子癇前期胎盤和40例對照胎盤進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這3種表達(dá)異常的lncRNA參與脂質(zhì)代謝及Ⅱ型免疫應(yīng)答途徑，與子癇前期的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。另有學(xué)者對胎齡匹配的6例早發(fā)子癇前期(EOPE)和6例早產(chǎn)的胎盤進(jìn)行l(wèi)ncRNA芯片分析發(fā)現(xiàn)，在EOPE中有15 646個(gè)lncRNA表達(dá)上調(diào)、13 178個(gè)表達(dá)下調(diào)，lncRNA RP11-465L10.10被發(fā)現(xiàn)與其靶基因MMP9一起在EOPE患者的胎盤中下調(diào)[8]，而MMP9的表達(dá)與子癇前期和滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲能力有關(guān)，提示lncRNA RP11-465L10.10可能通過調(diào)控靶基因MMP9影響滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲能力及子癇前期的進(jìn)展。但是，由于早產(chǎn)本身就是妊娠并發(fā)癥，因此使用早產(chǎn)胎盤進(jìn)行對比研究可能存在混雜因素的影響。除了上述基因芯片分析外，還有其他研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA CCAT1[3]、lncRNA DLX6-AS1[3]、lncRNA RPAIN[3]、lncRNA uc.187[3]、lncRNA PRNCR1[3]、lncRNA uc003fir[3]、HOTAIR[5]、lncRNA MIR503HG[9]、lncRNA uc.294[10]、lncRNA PUM1[11]和SPRY4-IT1[12]等在子癇前期患者胎盤中顯著上調(diào)，而lncRNA HOTTIP[4]、lncRNA H19[5]、lncRNA FAM99A[9]、lncRNA-ATB[11]、lncRNA-MEG3[13]、lncRNA PVT1[14]、lncRNA EGFR-AS1[15]、lncRNA 00473[16]、lncRNA VIM-AS1[17]、lncRNA ZEB2-AS1[18]、lncRNA TDRG1[18]、lncRNA AGAP2-AS1[19]和MALAT-1[20]等在子癇前期患者胎盤中顯著下調(diào)，提示這些lncRNA在子癇前期的進(jìn)展中可能發(fā)揮著重要的作用。

2.1.2細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究 研究者在子癇前期患者胎盤組織lncRNA差異性表達(dá)分析的基礎(chǔ)上，對上述一些失調(diào)的lncRNA在細(xì)胞水平上進(jìn)一步探究了其在子癇前期發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可通過調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移、凋亡和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變影響子癇前期進(jìn)展。YANG等[3]在細(xì)胞水平過表達(dá)lncRNA uc.187后，抑制了HTR-8/SVneo細(xì)胞的增殖和侵襲、誘導(dǎo)其凋亡，推測其促進(jìn)了子癇前期的進(jìn)展。另外，lncRNA PVT1[14]、lncRNA MIR503HG[21]均可抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移，而lncRNA uc.294[10]、lncRNA AGAP2-AS1[19]可以抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲并促進(jìn)其凋亡。其他研究證明了lncRNA-ATB[11]可以調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和血管內(nèi)形成過程，lncRNA FAM99A[9]可抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲、遷移和凋亡，lncRNA MEG3[13]和lncRNA VIM-AS1[17]均可調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變，HOTAIR、SPRY4-IT1和MALAT-1均可調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲能力和細(xì)胞凋亡[5]，這些都可能是參與子癇前期發(fā)病的分子機(jī)制。

然而，有些lncRNA在子癇前期進(jìn)展中不僅影響著滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和凋亡，還發(fā)揮著基因調(diào)控的功能。YANG等[3]發(fā)現(xiàn)在子癇前期患者胎盤組織中l(wèi)ncRNA CCAT1和CDK4基因的表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)，隨后在JEG-3細(xì)胞系(人絨毛膜癌滋養(yǎng)層細(xì)胞系)中過表達(dá)lncRNA CCAT1后，CDK4基因表達(dá)被抑制，JEG-3細(xì)胞活力明顯下降；在BeWo細(xì)胞系(人絨毛膜癌滋養(yǎng)層細(xì)胞系)中將lncRNA CCAT1敲除后，CDK4基因表達(dá)上調(diào)，細(xì)胞活力明顯增加，而CDK4在細(xì)胞增殖周期的G1期到S期階段中起調(diào)節(jié)作用，可促進(jìn)DNA復(fù)制，提示lncRNA CCAT1可通過調(diào)節(jié)CDK4基因影響子癇前期的進(jìn)展。另有研究用JEG-3和HTR-8/SVneo細(xì)胞系(人絨毛膜滋養(yǎng)層細(xì)胞系)證實(shí)了lncRNA DLX6-AS1可能通過miR-376c/GADD45A軸，削弱滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，從而導(dǎo)致子癇前期的發(fā)生[3]。此外，在HTR-8/SVneo細(xì)胞中上調(diào)lncRNA RPAIN可抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲，并通過調(diào)節(jié)C1q誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)子癇前期的進(jìn)展[3]。YANG等[3]在BeWo細(xì)胞系中干擾lncRNA PRNCR1后，細(xì)胞的活力增加，lncRNA PRNCR1還參與調(diào)控絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，從而影響子癇前期的進(jìn)展。而在HTR-8/SVneo、JEG-3、BeWo細(xì)胞系中干擾lncRNA HOTTIP后，滋養(yǎng)細(xì)胞增殖明顯減少，細(xì)胞周期被抑制，lncRNA HOTTIP還可調(diào)控RND3基因去抑制子癇前期的進(jìn)展[4]。在HTR-8/SVneo細(xì)胞中過表達(dá)lncRNA ZEB2-AS1[18]和lncRNA uc003fir[3]后均可促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，且分別通過miR-149/PGF軸、HIF1-α-lncRNA uc003fir-CCL5軸而促進(jìn)子癇前期的發(fā)展。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)子癇前期的發(fā)展還受到lncRNA H19、lncRNA PUM1、lncRNA STOX2-IT3、lncRNA TDRG1、lncRNA EGFR-AS1和lncRNA 00473的影響，其中l(wèi)ncRNA H19調(diào)控H19/miR-675/NOMO1軸而抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖[5]，lncRNA PUM1通過負(fù)調(diào)控lncRNA HOTAIR的表達(dá)而削弱滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲[22]，lncRNA STOX2-IT3通過調(diào)控STOX2而降低滋養(yǎng)細(xì)胞的分化和侵襲[23]，lncRNA TDRG1通過抑制miR-214-5p的表達(dá)和調(diào)控Notch信號通路促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[24]，lncRNA EGFR-AS1可通過抑制EGFR-JAK/STAT信號通路抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖并阻斷細(xì)胞周期[15]，lncRNA 00473可通過LSD1結(jié)合調(diào)控滋養(yǎng)細(xì)胞TFPI2轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，最終促進(jìn)子癇前期的發(fā)生[16]。

2.1.3動物模型研究 除上述人類胎盤組織和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究外，HUANG等[25]通過構(gòu)建動物模型探究了lncRNA uc.187與子癇前期的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)lncRNA uc.187在子癇前期模型大鼠胎盤中上調(diào)，且過表達(dá)lncRNA uc.187可影響β-catenin在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中的分布，從而誘導(dǎo)妊娠大鼠出現(xiàn)先兆子癇樣癥狀。另外，TENG等[26]發(fā)現(xiàn)在子癇前期模型大鼠胎盤組織中l(wèi)ncRNA NEAT1上調(diào)，不僅能抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移，加速細(xì)胞凋亡，還可通過海綿miR-373調(diào)節(jié)FLT1的活性，提示lncRNA NEAT1是治療子癇前期的新的潛在靶點(diǎn)。但此研究尚未確定lncRNA NEAT1在體內(nèi)的功能活性，且有待進(jìn)一步評估lncRNA NEAT1對子癇前期婦女的臨床療效。

2.2lncRNA與GDM GDM是指在妊娠期出現(xiàn)葡萄糖不耐受后，表現(xiàn)為不同嚴(yán)重程度的高血糖，是妊娠期常見的并發(fā)癥之一[27]。研究表明，許多l(xiāng)ncRNA在GDM孕婦胎盤中差異性表達(dá)。TANG等[28]對GDM婦女胎盤的全轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜進(jìn)行了研究，從3對健康孕婦和GDM孕婦采集6個(gè)胎盤樣本，通過高通量測序分析整個(gè)轉(zhuǎn)錄組，并通過實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)進(jìn)一步驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常糖耐量組相比，GDM組有172個(gè)差異表達(dá)lncRNA，其中有86個(gè)lncRNA上調(diào)、86個(gè)lncRNA下調(diào)。另外，lncRNA PVT1在GDM孕婦胎盤中表達(dá)下調(diào)，在參與GDM的發(fā)生、發(fā)展中起到一定作用[14]。上述差異性表達(dá)的lncRNA在GDM發(fā)生、發(fā)展過程中與其他分子之間的相互作用和相互調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究，這些分子調(diào)控機(jī)制可為未來預(yù)防和干預(yù)GDM提供新思路。

2.3lncRNA與FGR和巨大兒 FGR通常指受母體、胎兒、胎盤等病理因素影響，胎兒生長未達(dá)到其應(yīng)有的潛能，多表現(xiàn)為胎兒超聲估測體重或腹圍低于相應(yīng)胎齡第10百分位[29]。FGR的發(fā)生不僅受到孕婦營養(yǎng)及生活習(xí)慣等環(huán)境因素的影響，還與胎盤lncRNA異常表達(dá)有關(guān)。GREMLICH等[30]發(fā)現(xiàn)，在FGR胎盤中表達(dá)顯著上調(diào)的lncRNA NEAT1被發(fā)現(xiàn)可能是FGR起源/發(fā)展的新假說。此外，在FGR胎盤中l(wèi)ncRNA H19基因表現(xiàn)為啟動子區(qū)域低甲基化，其mRNA水平則升高[31]。另有研究表明，特發(fā)性早產(chǎn)FGR胎盤中l(wèi)ncRNA H19的表達(dá)相比自然早產(chǎn)組顯著減少，且lncRNA H19可以通過調(diào)節(jié)胎盤中TβR3改變滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移和侵襲，提示H19/TβR3介導(dǎo)的調(diào)控途徑的失調(diào)可能是特發(fā)性早產(chǎn)FGR的分子機(jī)制之一[32]。

巨大兒是指任何孕周的胎兒出生體重超過4 000 g[33]。有研究發(fā)現(xiàn)，在宮內(nèi)高血糖的巨大兒胎盤組織中l(wèi)ncRNA H19基因表現(xiàn)為高甲基化、低表達(dá)，且lncRNA H19基因的甲基化和表達(dá)水平與宮內(nèi)高血糖的胎兒出生體質(zhì)量密切相關(guān)[34]。此外，SONG等[35]用微陣列技術(shù)研究了非GDM巨大兒胎盤中l(wèi)ncRNA的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)非GDM巨大兒組有2 929個(gè)lncRNA表達(dá)上調(diào)/2 127個(gè)lncRNA表達(dá)下調(diào)，并選取了一部分lncRNA進(jìn)行了qPCR驗(yàn)證，證明了許多l(xiāng)ncRNA在非GDM巨大兒胎盤中有顯著差異表達(dá)，可能與非GDM巨大兒的發(fā)生有關(guān)，然而具體的作用機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

2.4lncRNA與早產(chǎn) 早產(chǎn)是指妊娠達(dá)到28周但不足37周的分娩者[36]。大約三分之一的早產(chǎn)是由未足月胎膜早破引起的。LUO等[37]用未足月胎膜早破患者胎盤進(jìn)行微陣列分析，分別與足月分娩、早產(chǎn)和足月胎膜早破組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)分別有1 968、1 954、1 050個(gè)lncRNA差異性表達(dá)；早產(chǎn)與足月分娩和足月胎膜早破組的胎盤進(jìn)行比較，差異性表達(dá)的lncRNA分別為449、3 024個(gè)。此外，上述研究進(jìn)一步分析了差異性表達(dá)的lncRNA的代謝途徑及其功能，發(fā)現(xiàn)感染和炎性反應(yīng)途徑、細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用、細(xì)胞凋亡、肌動蛋白細(xì)胞骨架和平滑肌收縮是lncRNA參與未足月胎膜早破發(fā)生、發(fā)展的主要致病機(jī)制，影響早產(chǎn)的發(fā)生。此外，LUO等[38]還進(jìn)一步探究了早產(chǎn)和胎膜早破胎盤中差異性表達(dá)的lncRNA之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)他們具有重疊的編碼位點(diǎn)，但是這些失調(diào)的lncRNA的詳細(xì)調(diào)控機(jī)制尚不清楚。目前關(guān)于lncRNA與早產(chǎn)發(fā)生的關(guān)系研究報(bào)道極少，有待今后進(jìn)一步研究。

3 研究展望

雖然近年來國內(nèi)外關(guān)于胎盤lncRNA與妊娠相關(guān)疾病和不良妊娠結(jié)局的研究報(bào)道在不斷增加，但主要集中在其與子癇前期發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系研究，包括胎盤lncRNA的差異性表達(dá)分析、細(xì)胞水平上lncRNA與子癇前期發(fā)病機(jī)制的研究等，而對GDM、FGR、巨大兒、早產(chǎn)的研究則相對較少，且主要是通過高通量測序分析胎盤中l(wèi)ncRNA差異性表達(dá)，而對疾病發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的具體機(jī)制研究尚有待進(jìn)一步完善和豐富。另外，不論是子癇前期還是GDM、FGR、巨大兒、早產(chǎn)等的研究，都主要關(guān)注在人類胎盤組織和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究，在未來有待通過動物模型進(jìn)一步深入研究和證實(shí)相關(guān)的分子調(diào)控機(jī)制。此外，lncRNA在疾病發(fā)生、發(fā)展中通常是和miRNA共同作用去調(diào)控靶基因的mRNA表達(dá)，因此，積極開展妊娠相關(guān)的lncRNA和miRNA與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究，不僅可為妊娠相關(guān)疾病和不良妊娠結(jié)局的發(fā)病機(jī)制提供新線索，也可為未來從分子水平上開展臨床早期診斷、預(yù)防和干預(yù)提供新思路。