微小RNA在多囊卵巢綜合征發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

楊東霞 申儒霞 李紅梅 霍玉霞 楊新鳴

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome PCOS)是婦科疾病中一種的常見(jiàn)生殖內(nèi)分泌疾病，其特征為持續(xù)性無(wú)排卵或稀發(fā)排卵，雙側(cè)或單側(cè)卵巢多囊樣改變，黃體生成素/卵泡刺激素(luteinizing hormone/follicle stimulating hormone,LH/FSH)的比值大于2～3[1]。常伴有胰島素抵抗以及肥胖。多囊卵巢綜合征病理生理機(jī)制十分復(fù)雜，研究發(fā)現(xiàn)PCOS的發(fā)生與多種因素有關(guān)，但是對(duì)PCOS的發(fā)病機(jī)制仍沒(méi)有確切的了解。miRNA是一種內(nèi)源性的，非編碼的由20～24個(gè)核苷酸組成的高度保守的單鏈的RNA，具有十分重要的調(diào)節(jié)功能[2]，它可以通過(guò)與靶RNA的3′端非翻譯區(qū)結(jié)合，通過(guò)協(xié)助翻譯抑制或者指導(dǎo)靶RNA的切割來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)。在調(diào)節(jié)與代謝、炎癥與繁殖相關(guān)的各種細(xì)胞功能的基因表達(dá)中具有重要的作用。研究表明miRNA在卵泡的發(fā)育中有著重要的作用[4]，許多母本轉(zhuǎn)錄物的更新都與miRNA有關(guān)，miRNA的降解可能是卵母細(xì)胞完成有絲分裂所必須的。miRNA在許多細(xì)胞與組織中都有重要的作用，其功能已得到了廣泛的報(bào)道[5-7]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)miRNA的異常表達(dá)可能與PCOS的發(fā)生有關(guān)，本文對(duì)miRNA與PCOS的關(guān)系及其機(jī)制展開(kāi)綜述。

一、血液中與PCOS相關(guān)的miRNA

miRNA大量存在于血清中，對(duì)核酸酶活性具有穩(wěn)定性并且易于檢測(cè)[8]，因此miRNA在血清中能相對(duì)穩(wěn)定地存在。Xiong等人的研究發(fā)現(xiàn)[9]，PCOS患者血清中miR-23a、miR-23b的表達(dá)明顯低于健康女性，并且在PCOS患者中miR-23a與BMI呈正相關(guān)，血清中的miRNA的異常表達(dá)可能與PCOS的發(fā)生密切相關(guān)。Long等人[10]的一項(xiàng)研究結(jié)果也表明miRNA的異常表達(dá)與PCOS的發(fā)生密切相關(guān)。該實(shí)驗(yàn)在收集到的68名PCOS患者與68名健康女性中各隨機(jī)抽取5名年齡與BMI相匹配的女性，收集這10名研究對(duì)象的血清并通過(guò)這兩組之間的芯片分析來(lái)識(shí)別差異的miRNA。通過(guò)比較后選擇了8種(即miR-222，miR-16，miR-19a，miR-106b，miR-30c，miR-146a，miR-24，miR-186)顯著上調(diào)與1種(即miR-320)顯著下降的miRNA進(jìn)行進(jìn)一步研究。在研究的第二階段對(duì)68名PCOS患者和68名健康女性的血清進(jìn)行了定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-qPCR)，來(lái)驗(yàn)證最初篩選的miRNA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與健康女性相比，PCOS患者的血清中上述9種中的3種(即miR-222，miR-146a，miR-30c)顯著上升，此外Long等人還通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)miR-222與血清胰島素呈正相關(guān)。Ortega等人的研究[11]同樣發(fā)現(xiàn)miR-222表達(dá)水平的異常與2型糖尿病與胰島素敏感性的異常密切相關(guān)，由此可見(jiàn)miRNA的異常表達(dá)不僅參與了PCOS的發(fā)生還與PCOS并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。并且該研究還通過(guò)進(jìn)一步的生物信息學(xué)分析表明miR-222，miR-146a和miR-30可能是通過(guò)靶向的基因與轉(zhuǎn)移，細(xì)胞周期，凋亡和內(nèi)分泌途徑等信號(hào)途徑參與了PCOS的發(fā)生。不僅如此以往的研究同樣表明[12]miRNA可直接通過(guò)靶向信使RNA和/或通過(guò)干擾表觀基因組抑制其翻譯為蛋白質(zhì)，當(dāng)miRNA的表達(dá)異常時(shí)其調(diào)節(jié)靶向信使RNA的能力以及協(xié)助翻譯抑制的能力增強(qiáng)或減弱，進(jìn)而導(dǎo)致了PCOS的發(fā)生。

內(nèi)皮素(endothelin，ET)是內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的一種生物活性肽，參與腫瘤生長(zhǎng)，并誘導(dǎo)腫瘤的有絲分裂[13]，在已經(jīng)鑒定出的三種類型的ET(即ET-1、ET-2、ET-3)中，ET-1是最有效的生物分子[14-15]，研究發(fā)現(xiàn)與年齡無(wú)明顯差異的健康女性相比，PCOS患者的血漿中ET-1的水平明顯高于對(duì)照組。Rashad等人則在以往的研究基礎(chǔ)上通過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者中miRNA-320的表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組，并且血清miRNA-320表達(dá)水平與ET-1之間存在顯著的負(fù)相關(guān)[16]。miRNA-320可能是通過(guò)其靶ET-1起作用來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。并且可能通過(guò)IRS-1調(diào)節(jié)ERK1 / 2信號(hào)通路和卵泡成熟所涉及的控制通路來(lái)抑制PCOS患者的胰島素抵抗[17]。當(dāng)miRNA -320表達(dá)水平下降時(shí)，其調(diào)節(jié)基因表達(dá)的能力下降，導(dǎo)致胰島素的敏感性下降與卵泡的成熟障礙，進(jìn)而導(dǎo)致PCOS及其并發(fā)癥的發(fā)生。

血液的獲取相對(duì)容易并且對(duì)人體沒(méi)有創(chuàng)傷，因此血液中miRNA的研究與測(cè)定更加的便利，血液中miRNA的測(cè)定將來(lái)或許能成為診斷PCOS的新方法與手段。

二、卵泡液中與PCOS相關(guān)的miRNA

卵泡液是由穿過(guò)血濾屏障的血漿成分，顆粒細(xì)胞和卵泡膜細(xì)胞的分泌物所組成，卵泡液中不僅含有FSH、LH、雄激素與雌激素等激素，還包含生長(zhǎng)因子、抗凋亡因子以及氨基酸、核苷酸和蛋白質(zhì)，是卵母細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟的重要的微環(huán)境。有時(shí)血清miRNA的分析不一定反映出卵巢局部的變化，原因是來(lái)自PCOS婦女的卵巢組織中存在并在卵巢組織中差異表達(dá)的大多數(shù)miRNA沒(méi)有釋放到血液中，因此PCOS患者血清中一部分miRNA的表達(dá)并沒(méi)有改變，所以PCOS患者卵泡液中差異表達(dá)的miRNA較血清中差異表達(dá)的miRNA種類與數(shù)量更多。研究發(fā)現(xiàn)與正常女性相比，PCOS患者卵泡液中許多miRNA的表達(dá)有明顯的差異性。Hossain等人用PCOS的大鼠模型與正常大鼠的卵泡液進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，PCOS大鼠模型的卵泡液中346種潛在的miRNA中有24%( 79種)的表達(dá)有明顯的差異[18]。Sang等人的一項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)[19]與健康女性相比，PCOS患者卵泡液中miR-24的表達(dá)顯著升高，并且與健康女性相比PCOS患者不僅血清中miR-320的表達(dá)顯著下降，卵泡液中miR-320的表達(dá)水平也同樣顯著低于健康女性。Roth等人的研究也同樣發(fā)現(xiàn)與健康女性相比，PCOS患者卵泡液中miRNA的表達(dá)具有明顯的差異[20]，該研究將PCOS患者卵泡液中的miRNA與健康女性進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，PCOS患者卵泡液的樣品之中有29種miRNA的表達(dá)有顯著的差異。而在這29種miRNA中5種miRNA(即：miR-9、miR-18b、 miR-32、miR-34c和miR-135a)的表達(dá)顯著升高，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這些miRNA與IL8，SYT1和IRS2的mRNA表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，從而表明其是一種抑制作用模式。Roth和Sang還通過(guò)深入的研究發(fā)現(xiàn)，在卵泡液中發(fā)現(xiàn)的miRNA表達(dá)譜的靶基因預(yù)測(cè)提示miRNA的表達(dá)可能是參與了生殖途徑、生殖衰老、碳水化合物代謝、類固醇合成、細(xì)胞生長(zhǎng)、β細(xì)胞功能、胰島素信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞通訊的途徑[19-20]，當(dāng)miRNA的表達(dá)異常時(shí)導(dǎo)致生殖與代謝功能的絮亂，進(jìn)而誘導(dǎo)了PCOS的發(fā)生。對(duì)卵泡液中的miRNA的研究可能為今后改善PCOS患者卵泡的健康和/或恢復(fù)排卵功能障礙提供新的研究方向。

三、顆粒細(xì)胞中與PCOS相關(guān)的miRNA

顆粒細(xì)胞是分泌雌激素的主要部位，顆粒細(xì)胞不僅可以分泌雌激素還能分泌類固醇與生長(zhǎng)激素，故顆粒細(xì)胞在卵母細(xì)胞的發(fā)育與維持卵母細(xì)胞微環(huán)境中起重要作用。顆粒細(xì)胞的功能異?？蓪?dǎo)致PCOS患者卵泡發(fā)育的異常[21]。研究顯示miRNA與原始卵泡的形成、卵泡募集和選擇、卵泡閉鎖、卵母細(xì)胞-卵丘細(xì)胞相互作用和顆粒細(xì)胞的功能密切相關(guān)[22]。Jiang等人在一項(xiàng)動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)[23]，與非PCOS對(duì)照組小鼠相比PCOS小鼠模擬組的卵巢組織中miR-324-3p的表達(dá)明顯降低，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)用miR-324-3p模擬物感染顆粒細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)顆粒細(xì)胞的凋亡率顯著提高并且增殖得到明顯的抑制，該實(shí)驗(yàn)還通過(guò)Western印跡檢測(cè)miR-324-3p模擬物轉(zhuǎn)染后WNT2B的表達(dá)水平，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)miR-324-3p模擬物轉(zhuǎn)染后WNT2B的表達(dá)水平顯著降低，miR-324-3p可能是通過(guò)直接靶向WNT2B對(duì)顆粒細(xì)胞發(fā)揮作用。該實(shí)驗(yàn)表明miR-324-3p的表達(dá)下降使的WNT2B的表達(dá)水平也有所下降，使其不能發(fā)揮正常的生理功能，進(jìn)而造成顆粒細(xì)胞的功能異常，導(dǎo)致卵泡的發(fā)育和成熟障礙。由此我們推測(cè)miR-324-3p在卵巢顆粒細(xì)胞中的異常表達(dá)可能誘導(dǎo)了PCOS的發(fā)生。除此之外Hou等人對(duì)PCOS患者與非PCOS患者的研究中發(fā)現(xiàn)[24]mir-3188和mir-3135b在PCOS患者顆粒細(xì)胞中的表達(dá)顯著提高，該實(shí)驗(yàn)還表明miR-3135b的表達(dá)水平與卵母細(xì)胞數(shù)，受精率和卵裂率密切相關(guān)，mir-3135b可通過(guò)調(diào)控靶基因參與卵母細(xì)胞的發(fā)育和成熟，當(dāng)mir-3135b的表達(dá)異常時(shí)隨之對(duì)靶基因的調(diào)控異常，致使卵母細(xì)胞的發(fā)育與成熟障礙，從而導(dǎo)致PCOS的發(fā)生。He等人同樣在顆粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了異常表達(dá)的miRNA，研究發(fā)現(xiàn)在年齡與BMI無(wú)明顯差異的PCOS女性與非PCOS女性中，PCOS患者顆粒細(xì)胞中的miR-200c和miR-141的表達(dá)顯著升高[25]。在一項(xiàng)大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，miR-141在顆粒細(xì)胞中可能是通過(guò)靶向DAPK1來(lái)抑制顆粒細(xì)胞的凋亡[26]，進(jìn)一步佐證了顆粒細(xì)胞中miR-141的異常表達(dá)可能與PCOS的發(fā)生有關(guān)。不僅如此miR-200c和miR-141還能調(diào)控多項(xiàng)信號(hào)通路(如PI3K與Wnt通路)，其中Wnt通路在細(xì)胞的增殖起著重要的作用，而PI3K通路則與代謝異常(如胰島素抵抗)密切相關(guān)[27-28]。而PCOS正是以卵泡的異常增殖與代謝異常為主要特征，因此我們推測(cè)miRNA的異常表達(dá)不僅與PCOS的發(fā)生有關(guān)還與PCOS的并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)?；陬w粒細(xì)胞中異常表達(dá)的miRNA我們得知顆粒細(xì)胞中異常表達(dá)的miRNA與PCOS的發(fā)病有關(guān)，但其具體的分子機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

四、脂肪組織中的miRNA

胰島素抵抗(insulin resistance，IR)雖然不是PCOS的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但I(xiàn)R卻是PCOS患者的普遍特征，PCOS患者中IR的發(fā)生率高達(dá)70 %[29]，導(dǎo)致代償性高胰島素血癥與2型糖尿病、心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加[30]。研究發(fā)現(xiàn)IR引起的高胰島素血癥會(huì)引起卵泡的停滯[31-32],可能與PCOS患者的卵泡成熟障礙有關(guān)，但是高胰島素血癥引起的卵泡阻滯的機(jī)制尚未明確。Chen等人在PCOS患者的原代脂肪細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)[33]，miR-93在PCOS患者脂肪組織中的表達(dá)顯著升高。該研究表明胰島素主要依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白同工型4(glucose transporter isoform，GLUT4)發(fā)揮作用，GLUT4的水平與胰島素敏感性呈正相關(guān)。并且還通過(guò)miR-93的過(guò)表達(dá)和敲除研究預(yù)測(cè)miR-93靶向GLUT4，過(guò)表達(dá)的miR-93會(huì)抑制GLUT4的表達(dá)導(dǎo)致胰島素的敏感性下降。Wu等人同樣研究發(fā)現(xiàn)[34]，在脂肪組織中，PCOS患者與非PCOS而有IR的女性中發(fā)現(xiàn)miR-93的表達(dá)顯著升高。并且該研究進(jìn)一步表明，過(guò)表達(dá)的miR-93直接抑制GLUT4的表達(dá)，損害葡萄糖代謝和胰島素敏感性，因而導(dǎo)致了IR的發(fā)生。此外，在糖尿病小鼠模型的脂肪組織中也發(fā)現(xiàn)miR-29旁系同源物上調(diào)，并且與小鼠衍生的3T3-L1脂肪細(xì)胞樣細(xì)胞系中的胰島素抵抗增加有關(guān)。Qin等研究發(fā)現(xiàn)在Dicer缺陷型3T3-L1細(xì)胞的分化以及與脂肪分化相關(guān)的miR-223和標(biāo)記基因的表達(dá)顯著降低，IR可能是PCOS患者脂肪組織中Dicer蛋白水平降低的原因而miR-223是Dicer調(diào)控的脂肪分化的關(guān)鍵因素[35]?；蛟S將來(lái)隨著對(duì)miRNA的深入研究能為胰島素抵抗與2型糖尿病的治療提供新的治療方案，減輕患者的病痛。

多囊卵巢綜合征嚴(yán)重危害女性生殖健康，PCOS的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，不僅與婦科學(xué)有關(guān)，并且與內(nèi)分泌學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都有密切的聯(lián)系。目前為止，PCOS的發(fā)病機(jī)制尚不明確，多種miRNA的異常表達(dá)均與PCOS的發(fā)病有關(guān)，隨著對(duì)miRNA的深入研究，相信在不久的將來(lái)我們能找到更多關(guān)于miRNA在PCOS發(fā)病中作用的證據(jù)，這或許會(huì)在將來(lái)為PCOS的診斷提供新的思路，也許將來(lái)我們能在miRNA方面找到治療PCOS及其并發(fā)癥的新方法，為廣大PCOS患者帶來(lái)福音。