長鏈非編碼RNA導致多囊卵巢綜合征發(fā)生機制的進展

郭家煜，王婷，陳歡歡，陳圓輝，張翠蓮，4*

(1.鄭州大學人民醫(yī)院，鄭州 450003；2.河南省人民醫(yī)院，鄭州 450003；3.河南省生殖醫(yī)學工程國際聯合實驗室，鄭州 450003；4.河南大學人民醫(yī)院，鄭州 450003)

多囊卵巢綜合征(PCOS)是育齡婦女常見的內分泌疾病，約占無排卵性不孕癥的80%[1]，臨床表現為稀發(fā)排卵或無排卵、卵巢多囊樣改變、高雄激素血癥、肥胖以及胰島素抵抗等。PCOS的確切病因尚不清楚。大多數研究認為，PCOS的發(fā)生發(fā)展是多因素共同作用的結果，而遺傳因素在其中起著關鍵作用[2]。既往許多研究報道了PCOS患者的組織(即卵泡膜細胞、卵巢、卵母細胞和卵丘細胞)基因表達譜。與PCOS相關的基因涉及胰島素受體信號通路、類固醇生物合成和促性腺激素分泌調節(jié)等[3]。然而，這些基因的調控機制目前尚未完全闡明。近年來的研究表明，非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)在PCOS的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)是由200多個核苷酸組成的ncRNAs中的一個亞類，在多種人類疾病的發(fā)病機制中起著重要作用[4]。到目前為止，已有文獻證明，隨著PCOS發(fā)生，某些 lncRNAs的表達水平會發(fā)生變化[5]，這表明lncRNAs參與PCOS的發(fā)病過程。同時也有一些研究已經證明lncRNAs可能在PCOS相關疾病中發(fā)揮作用，包括2型糖尿病(T2D)、肥胖[6]和心臟病[7]。本文根據近年來國內外的相關研究報道，對lncRNAs在PCOS發(fā)生發(fā)展中的作用及潛在的臨床意義進行綜述。

一、lncRNAs參與PCOS細胞發(fā)育與增殖

1.PCOS卵母細胞發(fā)育相關的lncRNAs的研究：研究表明，超過80%的PCOS患者合并卵泡發(fā)育障礙[1]。其關鍵特征為卵泡發(fā)育或排卵障礙，表現為卵泡發(fā)育的各階段都有很多的生長卵泡，但是最終不能形成成熟優(yōu)勢卵泡。盡管PCOS的臨床和生化體征具有典型的異質性，但大多數研究認為卵泡發(fā)育障礙是PCOS的共同特征。因此，研究PCOS卵母細胞發(fā)育過程中的異常調控機制具有重要意義。

Huang等[3]研究發(fā)現，Prader-Willi區(qū)域非蛋白編碼RNA2(lncRNA PWRN2) 在睪丸中表達且在精子生成過程的減數分裂后表達上調；lncRNA PWRN2在PCOS患者卵丘細胞中也存在表達上調，而卵母細胞成熟在MI(第一次減數分裂恢復)和MⅡ(第二次減數分裂恢復)階段有兩個減數分裂恢復過程，推測lncRNA PWRN2可能與PCOS卵母細胞成熟有關；進一步實驗驗證發(fā)現，lncRNA PWNR2通過減少miR-92b-3p與TMEM120B靶結合，在PCOS卵母細胞成熟過程中發(fā)揮重要作用。

lncRNA TUG1是一種高度保守表達的長鏈非編碼RNA，主要定位于細胞核，具有多種生物學功能。Li等[8]研究發(fā)現，與對照組相比，PCOS患者顆粒細胞中的lncRNA TUG1水平顯著升高且與竇卵泡計數的增加呈正比；lncRNA TUG1基因敲除可抑制KGN細胞增殖，促進MAPKs通路依賴的凋亡和p21依賴的自噬。因此，PCOS顆粒細胞中l(wèi)ncRNA TUG1表達的增加可能會導致卵泡的過度激活和生長，破壞優(yōu)勢卵泡的選擇。

2.PCOS卵巢顆粒細胞增殖凋亡相關lncRNAs的研究：卵泡中的顆粒細胞為卵母細胞的發(fā)育提供營養(yǎng)和生長因子，對卵泡發(fā)育和排卵至關重要。因此，顆粒細胞增殖受抑和異常凋亡被認為是卵泡成熟異常的關鍵因素，這可能在PCOS的發(fā)病機制中起重要作用[9]。

多項研究檢測了PCOS患者顆粒細胞的lncRNAs表達水平[3，5，10-11]。Huang等[3]研究表明，在PCOS顆粒細胞中，620個lncRNA表達上調，只有3個lncRNA表達下調。Liu等[10]發(fā)現，在PCOS顆粒細胞中，692個lncRNA表達上調，170個lncRNA表達下調。以上數據表明，lncRNAs在PCOS中的上調表達比下調表達更為常見，探究異常表達的lncRNA在顆粒細胞中的作用有助于了解PCOS的發(fā)病機制。

Liu等[12]研究發(fā)現，PCOS患者卵泡液和卵巢顆粒細胞中l(wèi)ncRNA PVT1表達均上調，抑制PVT1可促進PCOS卵巢顆粒細胞增殖、減緩凋亡。Wu等[13]研究發(fā)現，lnc-OC1在PCOS患者顆粒細胞中的表達量明顯高于非PCOS患者，而lnc-OC1基因敲除可抑制KGN細胞活力，促進KGN細胞凋亡。Geng等[14]研究發(fā)現，lnc-MAP3K13-7：1在PCOS患者顆粒細胞中高表達。lnc-MAP3K13-7：1通過與DNA甲基轉移酶1(DNMT1)結合誘導其依賴性降解，從而抑制細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1A(CDKN1A)啟動子的DNA甲基化，進而抑制顆粒細胞增殖。這揭示了一種新穎且重要的機制，通過該機制，lnc-MAP3K13-7：1通過與DNMT1相互作用調節(jié) CDKN1A表達并抑制顆粒細胞增殖。

以上研究表明了lncRNAs在卵泡發(fā)育和排卵障礙中的關鍵作用，為PCOS卵母細胞異常發(fā)育提供了分子機制。同時lncRNAs還是顆粒細胞增殖和凋亡的關鍵因子，顆粒細胞的異常增殖和凋亡將進一步導致PCOS的卵泡發(fā)育受限和排卵障礙(表1)。

表1 lncRNAs參與PCOS細胞發(fā)育與增殖

二、lncRNAs參與PCOS個體內分泌代謝與調節(jié)

1.PCOS胰島素抵抗相關lncRNAs的研究：胰島素抵抗作為PCOS的一個臨床特征，是指胰島素調節(jié)葡萄糖攝取、產生和/或脂解代謝作用的能力下降，進而導致胰島素需求量增加才能達到特定的新陳代謝[15]。胰島素抵抗和代償性高胰島素血癥導致PCOS的高雄激素血癥和排卵障礙[16]，主要是因為胰島素促進了垂體、卵巢、腎上腺和肝臟的雄激素分泌[17]。

Lin等[18]研究發(fā)現，血清lncRNA GAS5的下調可能導致PCOS患者的胰島素抵抗。Li等[19]通過實驗發(fā)現，lncRNA SRA的沉默改變了PCOS小鼠的胰島素釋放，減輕了卵巢損傷并減少了血管生成因子的產生。Zhao等[20]發(fā)現在PCOS患者顆粒細胞中，lnc RP11-151A6.4表達水平和PCOS患者的胰島素抵抗評估的穩(wěn)態(tài)模型(HOMA-IR)成正相關，推測可能在PCOS患者的胰島素抵抗、雄激素過剩和脂肪功能障礙中發(fā)揮重要作用。Huang等[21]研究表明，lnc-CCNL1-3：1在PCOS顆粒細胞中高表達；過表達的CCNL與轉錄因子FOXO1相互作用，破壞線粒體功能，最終促進PCOS顆粒細胞凋亡和胰島素抵抗。以上發(fā)現提示了lnc-CCNL1-3：1作為PCOS的潛在治療靶點，并為探索PCOS發(fā)病的分子機制提供了新的視角。

2.PCOS雄激素升高相關lncRNAs的研究：雄激素升高是PCOS的一個重要特征，但其潛在的分子機制尚不清楚。

Liu等[22]研究發(fā)現，一種調節(jié)雄激素受體(AR)活性的新穎lncRNA CTBP1-AS在PCOS患者外周血中表達升高，且其表達水平與患者血睪酮(TT)濃度呈正相關，推測CTBP1-AS異常表達可能是PCOS的獨立危險因素，并且是PCOS患者血清睪酮水平變化的預測因素。Che等[23]在PCOS患者顆粒細胞中發(fā)現了一種新的lncRNA(lnc-ZSCAN2-5：15)，將其命名為HUPCOS，證實LncRNA HUPCOS通過與蛋白RBPMS相互作用抑制芳香化酶的表達，并在調節(jié)顆粒細胞雄激素合成中發(fā)揮重要作用，為PCOS患者提供了新的治療靶點。

3.PCOS雌激素代謝相關lncRNAs的研究：隨著卵泡的生長，卵泡中雌二醇(E2)的合成逐漸增加。同時，E2參與控制卵泡轉化，包括卵泡刺激素受體(FSHR)表達的增加和黃體生成素受體(LHR)的獲得，使卵泡能夠經歷其循環(huán)募集過程并成為可選擇卵泡群組的一部分[24]。Liu等[12]研究發(fā)現，PCOS患者顆粒細胞中的lnc PVT1可能通過miR-17-5p靶向作用于PTEN進而影響E2、孕酮(P4)的分泌。Zhu等[25]研究發(fā)現，lncRNA ZFAS1在PCOS卵巢顆粒細胞中升高，低表達lncRNA ZFAS1可增加P4和E2分泌，促進顆粒細胞增殖，并抑制其凋亡。

PCOS與廣泛的內分泌和代謝異常有關，包括胰島素抵抗、高雄激素血癥、糖脂代謝紊亂、超重和高血壓。這些特征是代謝綜合征的組成部分，同時也與PCOS婦女的長期發(fā)病率和死亡率增加密切相關。以上研究提示lncRNAs參與PCOS個體內分泌代謝與調節(jié)環(huán)節(jié)，為研究PCOS發(fā)病機制提供了新的思路。

三、lncRNAs 參與PCOS遠期病變

PCOS患者有較低的妊娠率和較高的自發(fā)流產率，表明其子宮內膜容受性下降[26-27]。由于大多數PCOS患者是無排卵或少排卵的，在缺乏孕酮調節(jié)情況下，雌激素持續(xù)刺激子宮內膜，導致內膜容受性降低，長遠來看促進了子宮內膜增生甚至癌癥的發(fā)生發(fā)展。此外，PCOS患者通常有胰島素抵抗和肥胖。局部子宮內膜的胰島素水平影響子宮內膜的發(fā)育和容受性。胰島素抵抗可引起高血糖，進一步加重高雄激素血癥，是子宮內膜癌發(fā)生的高危因素。因此PCOS患者患子宮內膜增生和發(fā)展為子宮內膜癌的風險明顯更高[28]。這些不良的子宮內膜結局與PCOS的代謝異常有關，包括胰島素抵抗、高雄激素血癥和肥胖，以及復雜的基因改變[29]。

越來越多的研究顯示，有少量lncRNAs與PCOS和各種子宮內膜疾病相關。激素受體RNA激活因子(lncRNA SRA)和新型雄激素受體調節(jié)劑lncRNA CTBP1-AS在PCOS患者外周血白細胞中的表達顯著升高，提示調控激素受體的基因可能在PCOS相關子宮內膜疾病中發(fā)揮作用[22，30-31]。然而，這些功能失調和潛在機制尚不清楚。Zhang等[32]研究發(fā)現，lncRNA CD36-005在PCOS模型大鼠子宮內膜高表達，并通過構建高表達細胞模型發(fā)現過表達CD36-005可增強大鼠原代子宮內膜間質細胞的增殖活性，同時在CD36-005過表達的原代子宮內膜間質細胞中共鑒定出55個潛在靶向mRNA；進一步分析發(fā)現，這些差異表達的mRNA可能參與調控間質細胞增殖和蛻膜化的各種生化途徑，以及一些子宮內膜異常的發(fā)病機制。這為進一步研究CD36-005在子宮內膜中的分子功能及機制奠定了基礎。

綜上所述，lncRNAs參與了PCOS個體內分泌異常代謝過程，進而影響PCOS患者遠期病變，因此深入探究LncRNAs的分子功能更有助于理解PCOS發(fā)病機制和提高PCOS患者生存質量。

四、lncRNA-miRNA-基因網絡

最初lncRNAs被認為是基因組轉錄的 “噪音”，但近年來越來越多研究表明，lncRNAs與人類多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關，如癌癥和生殖系統(tǒng)疾病[33-34]。lncRNAs作為一種競爭性內源性RNA(Competing endogenous RNA，ceRNA)，常通過與微小RNAs(miRNAs)、信使RNAs(mRNAs)甚至蛋白質相互作用，發(fā)揮重要的分子功能[35]。

Fu等[36]在來曲唑誘導的PCOS大鼠模型中構建了lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA網絡，并通過定量實時聚合酶鏈反應(qRT-PCR)對其進行了驗證。Chen等[37]基于PCOS中的ceRNA機制鑒定了一個新的lncRNA-miRNA-mRNA網絡，挖掘出一些可能參與PCOS發(fā)生發(fā)展的新基因和非編碼RNA，包括CD163、MRC1、VSIG4、CCL2、CCR2、SPP1、hsa-miR-3135b、hsa-miR-4649-3p、hsa-miR-1231、hsa-miR-3609 和 hsa-miR-4433b-3p。Ma等[38]通過數據庫檢索及超幾何測試構建一個PCOS相關的lncRNA-mRNA網絡(PCLMN)，使用拓撲分析確定了3個均在所有三個中心性測量的前10位基因列表中的lncRNA(LINC00667、AC073172.1和 H19)，并探索了它們的亞細胞定位，而功能模塊分析確定了4個與生殖激素相關的轉錄因子(ER-α、PRA、PRB和AR)作為其表達的潛在調節(jié)因子，且PCMLN中的關鍵lncRNA與炎癥、氧化應激和細胞凋亡相關的過程和途徑顯著相關。

根據上述研究也能發(fā)現不同lncRNA-miRNA-基因網絡通常參與PCOS中卵母細胞的成熟、顆粒細胞的增殖與凋亡以及內分泌代謝與調節(jié)，如lncRNA PWRNA2通過減少miR-92b-3p與TMEM120B靶結合的可能性，從而在PCOS卵母細胞核成熟過程中發(fā)揮重要作用[3]；lncRNA PVT1可能通過miR-17-5p靶向作用于PTEN進而影響卵巢顆粒細胞的增殖與凋亡以及E2、P4的分泌[12]。PCLMN的提出更進一步解釋了PCOS的發(fā)病機制。

五、總結與討論

綜上所述，lncRNAs在PCOS的發(fā)生發(fā)展及遠期病變中起著重要的作用，主要集中在參與卵泡的成熟，影響顆粒細胞的增殖和凋亡，以及內分泌代謝過程包括胰島素抵抗、生殖激素的產生等。同時，根據生物信息學的相關研究，lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA網絡的提出，更進一步解釋了PCOS患者中表觀遺傳信息的改變和與信號通路有關的發(fā)病機制。但由于lncRNAs在PCOS中差異表達的種類繁多且通常做為一個上游信號發(fā)揮調節(jié)作用，其功能和機制還需進一步探索。