微小RNA在多囊卵巢綜合征發(fā)病機制中的研究進展

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生殖內(nèi)分泌疾病，其特征為持續(xù)性無排卵或稀發(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PCOS的發(fā)病機制仍沒有確切的了解。miRNA是一種內(nèi)源性的，非編碼的由20～24個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]，它可以通過與靶RNA的3′端非翻譯區(qū)結(jié)合，通過協(xié)助翻譯抑制或者指導(dǎo)靶RNA的切割來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后的基因表達。在調(diào)節(jié)與代謝、炎癥與繁殖相關(guān)的各種細胞功能的基因表達中具有重要的作用。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胞完成有絲分裂所必須的。miRNA在許多細胞與組織中都有重要的作用，其功能已得到了廣泛的報道[5-7]。近年來研究發(fā)現(xiàn)miRNA的異常表達可能與PCOS的發(fā)生有關(guān)，本文對miRNA與PCOS的關(guān)系及其機制展開綜述。

一、血液中與PCOS相關(guān)的miRNA

miRNA大量存在于血清中，對核酸酶活性具有穩(wěn)定性并且易于檢測[8]，因此miRNA在血清中能相對穩(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的異常表達可能與PCOS的發(fā)生密切相關(guān)。Long等人[10]的一項研究結(jié)果也表明miRNA的異常表達與PCOS的發(fā)生密切相關(guān)。該實驗在收集到的68名PCOS患者與68名健康女性中各隨機抽取5名年齡與BMI相匹配的女性，收集這10名研究對象的血清并通過這兩組之間的芯片分析來識別差異的miRNA。通過比較后選擇了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進行進一步研究。在研究的第二階段對68名PCOS患者和68名健康女性的血清進行了定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-qPCR)，來驗證最初篩選的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miRNA的異常表達不僅參與了PCOS的發(fā)生還與PCOS并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。并且該研究還通過進一步的生物信息學(xué)分析表明miR-222，miR-146a和miR-30可能是通過靶向的基因與轉(zhuǎn)移，細胞周期，凋亡和內(nèi)分泌途徑等信號途徑參與了PCOS的發(fā)生。不僅如此以往的研究同樣表明[12]miRNA可直接通過靶向信使RNA和/或通過干擾表觀基因組抑制其翻譯為蛋白質(zhì)，當(dāng)miRNA的表達異常時其調(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或減弱，進而導(dǎo)致了PCOS的發(fā)生。

內(nèi)皮素(endothelin，ET)是內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的一種生物活性肽，參與腫瘤生長，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的水平明顯高于對照組。Rashad等人則在以往的研究基礎(chǔ)上通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者中miRNA-320的表達水平明顯低于對照組，并且血清miRNA-320表達水平與ET-1之間存在顯著的負相關(guān)[16]。miRNA-320可能是通過其靶ET-1起作用來調(diào)節(jié)基因的表達。并且可能通過IRS-1調(diào)節(jié)ERK1 / 2信號通路和卵泡成熟所涉及的控制通路來抑制PCOS患者的胰島素抵抗[17]。當(dāng)miRNA -320表達水平下降時，其調(diào)節(jié)基因表達的能力下降，導(dǎo)致胰島素的敏感性下降與卵泡的成熟障礙，進而導(dǎo)致PCOS及其并發(fā)癥的發(fā)生。

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

二、卵泡液中與PCOS相關(guān)的miRNA

卵泡液是由穿過血濾屏障的血漿成分，顆粒細胞和卵泡膜細胞的分泌物所組成，卵泡液中不僅含有FSH、LH、雄激素與雌激素等激素，還包含生長因子、抗凋亡因子以及氨基酸、核苷酸和蛋白質(zhì)，是卵母細胞生長、發(fā)育、成熟的重要的微環(huán)境。有時血清miRNA的分析不一定反映出卵巢局部的變化，原因是來自PCOS婦女的卵巢組織中存在并在卵巢組織中差異表達的大多數(shù)miRNA沒有釋放到血液中，因此PCOS患者血清中一部分miRNA的表達并沒有改變，所以PCOS患者卵泡液中差異表達的miRNA較血清中差異表達的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)的表達有明顯的差異[18]。Sang等人的一項研究結(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的表達顯著下降，卵泡液中miR-320的表達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)的表達顯著升高，進一步研究發(fā)現(xiàn)這些miRNA與IL8，SYT1和IRS2的mRNA表達呈負相關(guān)，從而表明其是一種抑制作用模式。Roth和Sang還通過深入的研究發(fā)現(xiàn)，在卵泡液中發(fā)現(xiàn)的miRNA表達譜的靶基因預(yù)測提示miRNA的表達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、細胞生長、β細胞功能、胰島素信號傳導(dǎo)和細胞通訊的途徑[19-20]，當(dāng)miRNA的表達異常時導(dǎo)致生殖與代謝功能的絮亂，進而誘導(dǎo)了PCOS的發(fā)生。對卵泡液中的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、顆粒細胞中與PCOS相關(guān)的miRNA

顆粒細胞是分泌雌激素的主要部位，顆粒細胞不僅可以分泌雌激素還能分泌類固醇與生長激素，故顆粒細胞在卵母細胞的發(fā)育與維持卵母細胞微環(huán)境中起重要作用。顆粒細胞的功能異常可導(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、卵母細胞-卵丘細胞相互作用和顆粒細胞的功能密切相關(guān)[22]。Jiang等人在一項動物研究中發(fā)現(xiàn)[23]，與非PCOS對照組小鼠相比PCOS小鼠模擬組的卵巢組織中miR-324-3p的表達明顯降低，通過體外實驗用miR-324-3p模擬物感染顆粒細胞，發(fā)現(xiàn)顆粒細胞的凋亡率顯著提高并且增殖得到明顯的抑制，該實驗還通過Western印跡檢測miR-324-3p模擬物轉(zhuǎn)染后WNT2B的表達水平，結(jié)果表明，經(jīng)過miR-324-3p模擬物轉(zhuǎn)染后WNT2B的表達水平顯著降低，miR-324-3p可能是通過直接靶向WNT2B對顆粒細胞發(fā)揮作用。該實驗表明miR-324-3p的表達下降使的WNT2B的表達水平也有所下降，使其不能發(fā)揮正常的生理功能，進而造成顆粒細胞的功能異常，導(dǎo)致卵泡的發(fā)育和成熟障礙。由此我們推測miR-324-3p在卵巢顆粒細胞中的異常表達可能誘導(dǎo)了PCOS的發(fā)生。除此之外Hou等人對PCOS患者與非PCOS患者的研究中發(fā)現(xiàn)[24]mir-3188和mir-3135b在PCOS患者顆粒細胞中的表達顯著提高，該實驗還表明miR-3135b的表達水平與卵母細胞數(shù)，受精率和卵裂率密切相關(guān)，mir-3135b可通過調(diào)控靶基因參與卵母細胞的發(fā)育和成熟，當(dāng)mir-3135b的表達異常時隨之對靶基因的調(diào)控異常，致使卵母細胞的發(fā)育與成熟障礙，從而導(dǎo)致PCOS的發(fā)生。He等人同樣在顆粒細胞中發(fā)現(xiàn)了異常表達的miRNA，研究發(fā)現(xiàn)在年齡與BMI無明顯差異的PCOS女性與非PCOS女性中，PCOS患者顆粒細胞中的miR-200c和miR-141的表達顯著升高[25]。在一項大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，miR-141在顆粒細胞中可能是通過靶向DAPK1來抑制顆粒細胞的凋亡[26]，進一步佐證了顆粒細胞中miR-141的異常表達可能與PCOS的發(fā)生有關(guān)。不僅如此miR-200c和miR-141還能調(diào)控多項信號通路(如PI3K與Wnt通路)，其中Wnt通路在細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miRNA的異常表達不僅與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粒細胞中異常表達的miRNA我們得知顆粒細胞中異常表達的miRNA與PCOS的發(fā)病有關(guān)，但其具體的分子機制仍有待進一步研究。

四、脂肪組織中的miRNA

胰島素抵抗(insulin resistance，IR)雖然不是PCOS的診斷標準，但IR卻是PCOS患者的普遍特征，PCOS患者中IR的發(fā)生率高達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)險增加[30]。研究發(fā)現(xiàn)IR引起的高胰島素血癥會引起卵泡的停滯[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制尚未明確。Chen等人在PCOS患者的原代脂肪細胞的研究中發(fā)現(xiàn)[33]，miR-93在PCOS患者脂肪組織中的表達顯著升高。該研究表明胰島素主要依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白同工型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miR-93的過表達和敲除研究預(yù)測miR-93靶向GLUT4，過表達的miR-93會抑制GLUT4的表達導(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的表達顯著升高。并且該研究進一步表明，過表達的miR-93直接抑制GLUT4的表達，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脂肪細胞樣細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細胞的分化以及與脂肪分化相關(guān)的miR-223和標記基因的表達顯著降低，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將來隨著對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。

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