非編碼RNA在子宮腺肌病發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

王思睿,段華

子宮腺肌病(adenomyosis，ADS)是一種以子宮內(nèi)膜腺體和間質(zhì)向子宮肌層不規(guī)則浸潤(rùn)為病理特征的婦科良性疾病[1]。ADS好發(fā)于育齡期婦女，發(fā)病率約為7%～23%，其主要臨床表現(xiàn)為漸進(jìn)性痛經(jīng)、月經(jīng)失調(diào)、子宮增大和生育力低下[2-3]，嚴(yán)重影響女性健康和生活質(zhì)量。目前ADS的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，多年來最被廣為接受的是子宮內(nèi)膜基底層內(nèi)陷學(xué)說[4]，此外還有干細(xì)胞化生學(xué)說、炎癥刺激學(xué)說、免疫學(xué)說等[3,5]。近年來隨著分子生物學(xué)技術(shù)的更迭進(jìn)步，ADS發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究在基因遺傳和表觀遺傳方面取得了重大突破。而非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)作為表觀遺傳研究的重要組成部分，可通過調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，在ADS子宮內(nèi)膜及肌層細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等過程中發(fā)揮重要作用，進(jìn)而影響ADS的發(fā)生發(fā)展。本文就ncRNA在ADS的病因機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述。

1 ncRNA概述及分類

長(zhǎng)期以來，編碼蛋白的RNA一直是研究生長(zhǎng)、發(fā)育及疾病調(diào)控的重點(diǎn)，但隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)人類基因組中只有不到10%的基因負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)的合成[6]，而那些由DNA轉(zhuǎn)錄生成，卻不翻譯成蛋白質(zhì)的一部分功能性RNA，即ncRNA，廣泛存在于細(xì)胞中，并且在機(jī)體內(nèi)通過發(fā)揮基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、染色質(zhì)重塑和表觀遺傳修飾等重要作用，參與諸多生理、病理過程。

ncRNA分為管家ncRNA[如轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transfer RNA，tRNA)和核糖體RNA(ribosomal RNA，rRNA)]以及調(diào)節(jié)ncRNA。調(diào)節(jié)ncRNA包括微小RNA(microRNA，miRNA)、長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)和環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)等[7]。miRNA是一種長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的內(nèi)源性ncRNA，廣泛存在于真核生物體內(nèi)。miRNA可直接靶向結(jié)合基因的啟動(dòng)子調(diào)節(jié)基因表達(dá)，或通過與靶信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)的非蛋白翻譯區(qū)(3’UTR)結(jié)合，誘導(dǎo)靶mRNA的降解或翻譯抑制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控[8]。lncRNA是一類長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸的ncRNA，根據(jù)在細(xì)胞內(nèi)的不同定位，lncRNA可發(fā)揮不同的作用[9]。胞質(zhì)內(nèi)的lncRNA主要通過調(diào)節(jié)靶mRNA的降解或翻譯、或競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA發(fā)揮內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)作用，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)；而胞核內(nèi)的lncRNA主要通過控制特定基因的表觀遺傳狀態(tài)、直接參加轉(zhuǎn)錄調(diào)控、參與可變剪接、或構(gòu)成核結(jié)構(gòu)域等分子作用機(jī)制發(fā)揮調(diào)控作用[10]。circRNA與傳統(tǒng)的線性RNA不同，是一類不具有5’帽子和3’多聚A尾的共價(jià)閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)circRNA是一類高豐度、種類多、時(shí)空特異性表達(dá)、序列高度保守的分子，尤其共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)可保護(hù)其免受核酸外切酶剪切，穩(wěn)定性較線性RNA更高[11]。隨著研究不斷深入，circRNA參與遺傳或表觀遺傳調(diào)控的分子生物學(xué)功能也逐漸明晰，包括競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA、調(diào)控轉(zhuǎn)錄及可變剪接、與RNA結(jié)合蛋白相互作用等[12]。雖然ncRNA缺乏編碼蛋白的能力，但其不僅可在各種細(xì)胞生命活動(dòng)中發(fā)揮重要的生理性調(diào)節(jié)作用，其異常表達(dá)及調(diào)控亦是眾多疾病致病過程的重要環(huán)節(jié)。

在婦科領(lǐng)域，ncRNA的異常表達(dá)被報(bào)道與卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌等婦科惡性腫瘤的發(fā)生及進(jìn)展密切相關(guān)，也可能參與誘導(dǎo)包括子宮內(nèi)膜異位癥、ADS等良性疾病的致病過程。目前，關(guān)于ncRNA在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制的研究更為深入，但在ADS中的研究尚處于起步階段，主要集中于對(duì)ADS子宮內(nèi)膜和內(nèi)膜肌層交界區(qū)細(xì)胞的功能調(diào)控，以及ADS患者相關(guān)臨床表現(xiàn)的機(jī)制研究。

2 ncRNA對(duì)ADS細(xì)胞的功能調(diào)控

2.1 ncRNA參與調(diào)控ADS細(xì)胞侵襲、遷移及EMT過程

目前，ADS最被廣為接受的發(fā)病機(jī)制假說為子宮內(nèi)膜基底層內(nèi)陷學(xué)說，認(rèn)為子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的異常侵襲、遷移是ADS子宮內(nèi)膜浸潤(rùn)肌層和異位增殖的基礎(chǔ)[4]。?；撬嵘险{(diào)基因1(taurine-upregulated gene 1,TUG1)是位于22q12.2染色體上的非蛋白編碼基因，在小鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞中被牛磺酸上調(diào)。研究表明，TUG1在各種人類癌癥中表達(dá)上調(diào)，并具有促進(jìn)細(xì)胞侵襲和遷移的能力[13]。經(jīng)檢測(cè)TUG1在ADS子宮異位內(nèi)膜組織及上皮細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，并可通過招募EZH2到金屬蛋白酶組織抑制劑2 (tissue inhibitor of metalloproteinases 2,TIMP2)的啟動(dòng)子區(qū)域?qū)ζ浣M蛋白甲基化進(jìn)行調(diào)控，增強(qiáng)子宮異位內(nèi)膜上皮細(xì)胞的侵襲和遷移功能[14]。另外，近期一項(xiàng)研究對(duì)circRNA在ADS中發(fā)揮調(diào)控作用的具體機(jī)制進(jìn)行了探索，研究發(fā)現(xiàn)，在ADS在位及異位內(nèi)膜中均表達(dá)上調(diào)的circPVT1能夠通過“分子海綿”作用調(diào)控miR-145/talin1軸，增強(qiáng)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的侵襲、遷移能力[15]。

EMT是指上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞表型的特殊細(xì)胞生物學(xué)過程，目前認(rèn)為其在ADS的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。其特征是細(xì)胞間黏附喪失和運(yùn)動(dòng)性增加，與細(xì)胞的侵襲、遷移能力密切相關(guān)[16]。研究表明，miR-10b在ADS子宮在位及異位內(nèi)膜中顯著下調(diào)，而細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-10b可上調(diào)鈣黏蛋白E(E-cadherin)的表達(dá)，并通過PI3K-AKT通路抑制EMT過程，顯著抑制細(xì)胞的侵襲與遷移，是ADS發(fā)病過程中的保護(hù)性因子[17]；同樣，在ADS子宮內(nèi)膜組織及上皮細(xì)胞中下調(diào)的miR-145-5p，可通過靶向結(jié)合踝蛋白talin1，激活典型的Wnt/β-catenin通路，誘導(dǎo)ADS子宮在位及異位內(nèi)膜上皮細(xì)胞發(fā)生EMT，并增強(qiáng)其侵襲、遷移能力，以此參與ADS的發(fā)生發(fā)展[18]。

2.2 ncRNA參與調(diào)控ADS細(xì)胞增殖、凋亡功能

MIR22HG是一類經(jīng)典的lncRNA，在諸多惡性腫瘤中表達(dá)下調(diào)，可經(jīng)由Wnt/β-catenin、Notch、STAT3等多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)，發(fā)揮其抑癌作用[19]。ADS作為一種表現(xiàn)出一定惡性生物學(xué)行為的疾病，已有研究表明MIR22HG在ADS中表達(dá)顯著下調(diào)，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)MIR22HG可通過對(duì)miR-2861去甲基化的調(diào)控，介導(dǎo)其與信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3和基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2的靶向結(jié)合，抑制子宮內(nèi)膜細(xì)胞的增殖功能[20]。另有研究表明位于18q21.31號(hào)染色體上全長(zhǎng)2.6 kb的Linc-ROR亦可在ADS中發(fā)揮調(diào)控作用，經(jīng)檢測(cè)，Linc-ROR在ADS子宮異位內(nèi)膜中表達(dá)上調(diào)，并可以通過激活PI3K-AKT通路促進(jìn)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞增殖，介導(dǎo)ADS的發(fā)生發(fā)展[21]。

另外，miRNA可調(diào)控子宮內(nèi)膜肌層交界區(qū)(endometrial-myometrial interface，EMI)，也稱子宮結(jié)合帶(junction zone，JZ)的平滑肌細(xì)胞增殖功能。有研究表示，let-7作為一種在分化細(xì)胞中高表達(dá)，在過度增殖細(xì)胞中低表達(dá)的miRNA，因其對(duì)細(xì)胞增殖與分化的調(diào)節(jié)作用，在癌癥中常與預(yù)后不良相關(guān)[22]。證據(jù)顯示，let-7a在ADS子宮EMI平滑肌細(xì)胞中顯著下調(diào)，其表達(dá)降低可抑制Hippo通路激活，從而增強(qiáng)EMI平滑肌細(xì)胞的增殖并抑制其凋亡[23]。而在ADS中，EMI作為子宮內(nèi)膜與肌層間的“屏障”，其功能受損促進(jìn)了子宮內(nèi)膜向肌層的侵襲及異位種植，而EMI中平滑肌細(xì)胞的異常增殖活動(dòng)可導(dǎo)致ADS子宮收縮異常，進(jìn)一步破壞EMI屏障，在ADS的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用[24]。

2.3 ncRNA參與調(diào)控ADS細(xì)胞血管生成

血管生成是ADS發(fā)生過程中的一個(gè)重要組成部分，因?yàn)楫愇蛔訉m內(nèi)膜的定植需要血液供應(yīng)來維持其生存和生長(zhǎng)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是最關(guān)鍵的血管生成因子之一，能夠特異性作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，以促進(jìn)新生血管的形成[25]。研究發(fā)現(xiàn)在ADS患者子宮內(nèi)膜中，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子家族成員VEGFA表達(dá)顯著上調(diào)[26]，而miR-205-5p可通過直接靶向結(jié)合VEGFA調(diào)控血管生成過程[27]。另外，有研究表明talin1可通過調(diào)控血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子家族成員VEGFB增強(qiáng)ADS子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞體外血管生成能力[28]，而miR-145-5p可調(diào)控talin1在ADS中的表達(dá)[18]。因此，ncRNA可能參與調(diào)控ADS異位內(nèi)膜血管生成過程。

2.4 ncRNA參與調(diào)控ADS細(xì)胞炎癥因子表達(dá)

近年研究發(fā)現(xiàn)ADS患者體內(nèi)的炎癥相關(guān)細(xì)胞因子的異常表達(dá)可能與ADS的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在ADS子宮內(nèi)膜中，白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6、IL-8，腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α，以及Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)均可介導(dǎo)ADS發(fā)生發(fā)展中的炎癥途徑[29-30]。Liang N等[31]的研究表明，lncRNA H19/miR-17/TLR4作用軸可通過上調(diào)TNF-α、IL-6、IL-8、IL-17和IL-1β的表達(dá)介導(dǎo)ADS子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，影響ADS的發(fā)生發(fā)展。

3 ncRNA與ADS患者臨床表現(xiàn)的相關(guān)性

3.1 ncRNA與ADS患者痛經(jīng)的相關(guān)性

漸進(jìn)性痛經(jīng)是ADS患者的典型臨床表現(xiàn)，已成為許多患者選擇子宮切除術(shù)的重要原因，目前關(guān)于ADS痛經(jīng)的機(jī)制主要包括：局部前列腺素水平升高，縮宮素受體表達(dá)異常，炎性因子異常分泌，子宮EMI區(qū)結(jié)構(gòu)功能異常等[29]。研究表明，在ADS肌層中過表達(dá)的縮宮素受體可導(dǎo)致子宮肌層收縮亢進(jìn)加重ADS患者的痛經(jīng)[32]，而miR-24可參與調(diào)節(jié)縮宮素的表達(dá)水平[33]，這說明miRNA可能與ADS患者的痛經(jīng)存在關(guān)聯(lián)。此外，近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ADS患者的子宮EMI平滑肌細(xì)胞中存在miRNAlet-7a的低表達(dá)，且let-7a的表達(dá)水平與患者的痛經(jīng)視覺模擬評(píng)分(VAS)呈負(fù)相關(guān)(P<0.001)[34]。這一結(jié)果進(jìn)一步說明了miRNA與ADS患者的痛經(jīng)程度有相關(guān)性，可能參與了ADS的痛經(jīng)調(diào)控過程。

3.2 ncRNA與ADS患者不孕的相關(guān)性

ADS中有20%以上的患者合并不孕[3]，并且ADS與輔助生殖技術(shù)(assisted reproductive technology,ART)術(shù)后的不良妊娠結(jié)局相關(guān)[35]，而子宮內(nèi)膜功能失調(diào)(如子宮內(nèi)膜容受性降低或蛻膜化受損)被認(rèn)為是阻礙ADS患者成功妊娠的主要因素。蛻膜化是指子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞(endometrial stromal cells,ESCs)在月經(jīng)黃體中期轉(zhuǎn)化為特殊的蛻膜間質(zhì)細(xì)胞(decidual stromal cells,DSCs)，以泌乳素(prolactin，PRL)、胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白-1(insulin-like growth factor binding protein-1,IGFBP-1)等為特征性標(biāo)志物，為胚胎植入和胎盤發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)和免疫豁免基質(zhì)，并對(duì)婦女的子宮內(nèi)膜容受性發(fā)揮控制作用[36-37]。近期有研究表明,miR-21在體外的ESCs中過表達(dá)后，可通過靶向下調(diào)KLF12，并上調(diào)NR4A1的表達(dá)，顯著增強(qiáng)PRL及IGFBP-1的分泌，促使正常ESCs形態(tài)改變，誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白絲(F-actin)紊亂，增強(qiáng)子宮內(nèi)膜蛻膜化。研究進(jìn)一步檢測(cè)到在ADS子宮內(nèi)膜組織及ESCs中，miR-21表達(dá)降低，蛻膜泌乳素(dPRL)分泌較正常子宮DSCs減少，而使用miR-21轉(zhuǎn)染人ADS子宮的DSCs后，KLF12顯著下調(diào)，PRL、IGFBP-1分泌增加，dPRL恢復(fù)正常分泌水平，表明miR-21的過表達(dá)可在體外逆轉(zhuǎn)ADS造成的子宮內(nèi)膜蛻膜化受損[38]。

此外，有研究表示lncRNA ENST00000433673在ADS患者子宮內(nèi)膜組織及上皮細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，通過對(duì)下游靶mRNA的預(yù)測(cè)和功能注釋，發(fā)現(xiàn)此lncRNA可以介導(dǎo)整合素ITGAL的上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子ICAM1的表達(dá)和胚胎的黏附，從而影響ADS患者的胚胎植入過程[9]。

4 ncRNA在ADS診斷與治療中的應(yīng)用前景

ncRNA具備穩(wěn)定且組織特異性表達(dá)的特點(diǎn)，這種表達(dá)使得ncRNA在作為疾病的診斷標(biāo)志物方面具有良好的前景。由于ADS缺乏分子或基因標(biāo)志物的診斷方法，故積極尋找有效的診斷標(biāo)志物對(duì)于ADS的早期診斷具有重要意義。近期一項(xiàng)研究討論了miRNA在ADS中可能發(fā)揮的診斷效能，研究選取33例ADS患者及30例健康女性的子宮內(nèi)膜標(biāo)本，對(duì)miRNA表達(dá)譜進(jìn)行分析，應(yīng)用雙尾RT-PCR法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)9種差異表達(dá)的miRNA，對(duì)這63例樣本進(jìn)行受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線分析發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的miRNA診斷效能較低。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)將一個(gè)表達(dá)上調(diào)的miRNA和一個(gè)表達(dá)下調(diào)的miRNA組成“互惠對(duì)”可顯著提高其對(duì)ADS的診斷效能，ROC分析曲線下面積(AUC)為0.74-0.77，敏感性65%～74%，特異性72%～86%，其中miR-181b/miR-10b的“互惠對(duì)”表達(dá)準(zhǔn)確性最高，提示ncRNA有望為ADS的早期微創(chuàng)診斷提供一種新的方向[39]。另外，一項(xiàng)專利成果顯示，血清中的循環(huán)miRNA可作為輔助診斷試劑盒用于ADS的分子篩查和早期無(wú)創(chuàng)診斷[40]。該研究通過高通量測(cè)序?qū)DS和正常對(duì)照組患者血清中的循環(huán)miRNA表達(dá)譜進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)miR-22-3p、miR-182-5p和miR-103a-3p在ADS患者血清中顯著升高，研究進(jìn)一步繪制了這3種miRNA的ROC曲線，分析顯示miR-22-3p、miR-182-5p和miR-103a-3p的AUC分別為0.900(95%CI：0.839-0.961)，0.844(95%CI：0.766-0.921)和0.828(95%CI：0.747-0.909)，表明這些miRNA具有診斷ADS的潛力，可作為ADS的分子診斷標(biāo)志物[41]。

在治療方面，隨著轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的不斷深入，ncRNA對(duì)疾病的治療潛力逐漸顯露。研究發(fā)現(xiàn)，利用納米技術(shù)將miRNA模擬物(miR mimics)導(dǎo)入癌灶中，可發(fā)揮其抑癌作用和調(diào)節(jié)腫瘤耐藥性的功能，達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)的目的，目前利用ncRNA對(duì)各類癌癥進(jìn)行靶向治療的研究已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[42]。而在ADS中，雖然眾多研究已表明ncRNA在調(diào)控ADS子宮內(nèi)膜及EMI細(xì)胞功能方面發(fā)揮了重大作用，并一定程度影響ADS的臨床表現(xiàn)，有望成為一種有效的ADS治療手段，但目前研究主要集中于基礎(chǔ)體外實(shí)驗(yàn)，未來仍需要進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)來證實(shí)。

5 總結(jié)與展望

隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，我們對(duì)疾病機(jī)制的認(rèn)識(shí)逐漸深入到基因和表觀遺傳層面。而ncRNA作為表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域中的關(guān)鍵研究方向之一，在包括腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)病變等疾病中均發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。ADS作為一種常見但是臨床治療頗為棘手的婦科疾病，尋找其發(fā)病機(jī)制，并進(jìn)一步為其診治提供新的靶點(diǎn)，是婦科疾病研究中的重要一環(huán)?，F(xiàn)今已有越來越多ncRNA與ADS的關(guān)聯(lián)逐漸被發(fā)現(xiàn)。相信隨著新一代測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用、生物信息學(xué)的不斷發(fā)展以及研究手段的多樣化，ncRNA在ADS發(fā)生發(fā)展過程中的功能和作用機(jī)制將進(jìn)一步被揭示，未來有望發(fā)現(xiàn)調(diào)控ADS發(fā)生發(fā)展過程的關(guān)鍵分子，為ADS的病因機(jī)制研究和分子靶向治療提供新的切入點(diǎn)。