環(huán)狀RNA與妊娠相關疾病

高倩倩，馮曉玲

環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）是真核生物中具有組織特異性和細胞特異性表達模式的共價閉合的內(nèi)源性生物分子，其生物發(fā)生受特定的順式作用元件和反式作用因子調(diào)控。circRNA是一類無5'帽子和3'PolyA尾巴的非編碼RNA，此種結構使其難以被RNA外切酶和分支酶降解[1]。circRNA可作為微小RNA（microRNA，miRNA）海綿調(diào)節(jié)miRNA的功能，作為轉(zhuǎn)錄或翻譯調(diào)節(jié)因子影響蛋白質(zhì)表達，并與蛋白質(zhì)相互作用調(diào)節(jié)基因表達，一些circRNA還具有編碼蛋白質(zhì)的潛力[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)circRNA在子宮內(nèi)膜和胎盤中大量表達，并且與子癇前期、復發(fā)性流產(chǎn)（recurrent spontaneous abortion，RSA）、妊娠期糖尿?。╣estational diabetes mellitus，GDM）和妊娠期高血壓等關系密切。綜述circRNA在妊娠期疾病中的研究進展，以期為臨床診斷、治療及未來研究提供參考。

1 circRNA概述

1.1 起源1976年Sanger等[3]首次在植物病毒中發(fā)現(xiàn)了單鏈共價閉合circRNA分子，此后其一直被認為是異常剪接的產(chǎn)物[4]。然而，隨著高通量測序技術的發(fā)展，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)circRNA在生命活動中發(fā)揮重要作用。根據(jù)基因組來源和序列組成的不同，circRNA分為4種類型：由外顯子衍生的外顯子circRNA、由內(nèi)含子衍生的內(nèi)含子circRNA、同時包含外顯子和內(nèi)含子的外顯子-內(nèi)含子circRNA和基因間circRNA[5]。

1.2 作用機制①競爭性內(nèi)源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）機 制：circRNA可 作 為ceRNA借助堿基互補配對與miRNA競爭性結合，同時削弱miRNA對靶基因表達的抑制作用，因此也稱為miRNA海綿[6]，這種ceRNA機制是目前研究的熱點，circRNA可通過該機制參與炎癥、自噬和脂肪形成等過程，如肥胖者內(nèi)臟組織中顯著表達的circRNA SAMD4A（circSAMD4A）可充當miR-138-5p海綿，上調(diào)果蠅zeste基因增強子的表達，從而促進脂肪形成；ciRS-133/miR-133/PR結構域蛋白16機制參與脂肪細胞褐變[7]；circ-0004904/miR-570/人類泛素蛋白12分子網(wǎng)絡參與子癇前期自噬等[8]。這一復雜網(wǎng)絡在疾病過程中起關鍵作用，未來需要更多研究揭示更多靶點。②參與基因轉(zhuǎn)錄：研究發(fā)現(xiàn)，circRNA在細胞核中通過與上游啟動子、RNA聚合酶Ⅱ和其他轉(zhuǎn)錄機制蛋白相互作用來調(diào)節(jié)親本基因的轉(zhuǎn)錄[7]。③參與細胞活動：circRNA可與RNA結合蛋白結合調(diào)控細胞增殖、分化、運動、凋亡和衰老等。研究證明circRNA和RNA結合蛋白的相互作用在多種疾病中發(fā)揮重要的作用，如自身免疫性疾病[9]和膀胱癌[10]等。在膀胱癌中，circRNA可影響腫瘤相關因子P53的表達[10]。④參與蛋白質(zhì)翻譯：有學者通過核糖體印跡法發(fā)現(xiàn)circRNA能與核糖體相結合，證實circRNA具有翻譯潛能[11]。由于circRNA沒有5'帽子結構，不能進行帽依賴性翻譯，只能依賴非帽性翻譯（capindependent）。研究發(fā)現(xiàn)circRNA的翻譯可通過兩種方式驅(qū)動，即核糖體內(nèi)部入口位點和借助N6-甲基腺嘌呤修飾，然而當核糖體內(nèi)部進入位點突變后，部分可翻譯的circRNA失去編碼功能[4]。⑤參與DNA甲基化：甲基胞嘧啶雙加氧酶1（ten-eleventranslocation 1，TET1）是DNA羥化酶家族成員；白血病病毒整合基因1（Friend leukaemia integration-1，F(xiàn)LI1）是ETS（E26 transformation specific proto-oncogene）轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，F(xiàn)LI1的主要功能是識別靶啟動子上的特異性DNA序列。有研究發(fā)現(xiàn)，外顯子circRNA FECR1可順式結合FLI1啟動子，招募TET1去甲基化酶，從而參與DNA甲基化[12]。

2 circRNA與妊娠相關疾病

2.1 circRNA與子癇前期子癇前期常表現(xiàn)為滋養(yǎng)層細胞功能障礙和炎癥，甚至導致妊娠丟失。研究表明，circRNA與子癇前期密切相關。有研究發(fā)現(xiàn)子癇前期患者臍帶血中存在差異表達的circRNA，其中143個顯著上調(diào)、161個顯著下調(diào)[13]。研究還發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0004904和hsa_circ_0001855聯(lián)合妊娠相關血漿蛋白A可能是子癇前期有前景的生物標志物[14]。

2.1.1 調(diào)控上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）Zhang等[15]比較了70例子癇前期患者和43例健康妊娠者的胎盤組織，發(fā)現(xiàn)來源于同源結構域相互作用蛋白激酶3（homeodomaininteracting protein kinases3，HIPK3）的circHIPK3在子癇前期患者胎盤組織中表達下調(diào)，進一步沉默其表達后發(fā)現(xiàn)滋養(yǎng)層細胞的遷移、侵襲和增殖能力受到抑制，提示circHIPK3可參與滋養(yǎng)細胞侵襲過程。另有學者發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠胎盤相比，子癇前期患者胎盤中hsa_circ_0026552表達上調(diào)，上調(diào)的hsa_circ_0026552通過攜帶miR-331-3p緩解其對轉(zhuǎn)化生長因子β受體1（transforming growth factorβ receptor 1，TGFβR1）的抑制，從而調(diào)控EMT相關下游基因表達，調(diào)控人絨毛外滋養(yǎng)細胞（HTR-8/SVneo）的增殖、遷移和侵襲能力，影響子癇前期的進展，提示hsa_circ_0026552/miR-331-3p/TGFβR1分子網(wǎng)絡機制在子癇前期中發(fā)揮重要作用[16]。另有研究通過微陣列技術發(fā)現(xiàn)了一種在子癇前期患者胎盤組織中高度表達的circRNA，即來源于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的circVRK1（vaccinia-related kinase 1），其作為miR-221-3p海綿調(diào)控磷酸酶蛋白和張力蛋白同系物的表達，進而抑制滋養(yǎng)層細胞遷移、侵襲和EMT，該研究還發(fā)現(xiàn)下調(diào)circVRK1抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路的激活，推測circVRK1/miR-221-3p/磷酸酶及張力蛋白同源物基因軸可通過抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路調(diào)控滋養(yǎng)細胞侵襲[17]?？梢?，circRNA通過充當miRNA海綿參與子癇前期的發(fā)生發(fā)展，為其治療提供了新靶點。

2.1.2 調(diào)控胎盤微血管形成形成正常的胎盤血管是胎盤血液灌注充足的前提，否則會導致胎盤缺血缺氧，引發(fā)子癇前期等不良結局?？扇苄匝軆?nèi)皮生長因子受體1（soluble vascular endothelial growth factor receptor 1，sVEGFR-1）是一種血管新生抑制因子，可誘導血管生成障礙。有研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者胎盤中來源于三羧基攜帶蛋白1（sideroflexin 1，SFXN1）高表達的circSFXN1可與sFlt-1相互作用，調(diào)控滋養(yǎng)細胞行為，如血管生成和滋養(yǎng)細胞侵襲[18]。但由于該研究樣本量較少，未來需要進一步研究發(fā)掘circSFXN1/sFlt-1在子癇前期中的分子網(wǎng)絡機制及治療潛力。此外，miR-576-5p過表達可促進胎盤滋養(yǎng)細胞血管生成。Zou等[19]通過研究正常妊娠孕婦（30例）和子癇前期患者（30例）的胎盤組織發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者胎盤組織中miR-576-5p低表達和circ_0037078高表達，同時敲低circ_0037078基因可通過海綿化miR-576-5p降低白細胞介素1受體輔助蛋白（interleukin-1 receptor accessory protein，IL1RAP）的表達，從而促進滋養(yǎng)細胞侵襲、遷移和血管生成。另有研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)circ_0111277基因可促進滋養(yǎng)細胞的血管生成和細胞活力、遷移和侵襲等，下調(diào)circ_0111277可部分調(diào)節(jié)miR-424-5p和T細胞活化核因子5表達，促進滋養(yǎng)細胞的細胞生長和轉(zhuǎn)移，這為子癇前期臨床治療提供了潛在的circRNA靶向方式[20]。

2.1.3 調(diào)節(jié)自噬細胞自噬與滋養(yǎng)細胞功能、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、蛋白質(zhì)平衡及炎癥反應密切相關，胎盤自噬失調(diào)可導致子癇前期的發(fā)生。作為自噬相關蛋白，人類泛素蛋白12可影響自噬體形成及功能。有研究發(fā)現(xiàn)，circ_0004904在子癇前期患者胎盤組織中高表達，其與miR-570相互作用調(diào)節(jié)人類泛素蛋白12的水平，從而影響胎盤自噬穩(wěn)態(tài)，導致子癇前期的發(fā)生[8]。但目前關于circRNA參與子癇前期自噬的相關研究較少，未來需要進一步的探索。

2.2 circRNA與RSA目前研究已證明circRNA與RSA關系密切。有研究使用circRNA芯片檢測RSA患者（35例）和正常妊娠婦女（35例）絨毛組織中circRNA的表達水平，發(fā)現(xiàn)與正常對照組相比，RSA患者存在8種差異顯著的circRNA，分別為hsa_circRNA_104948、104547、101319、104938、102116、100709、102424和103102。這些差異表達基因可能導致miR-520f低表達，從而引起下游靶基因如白血病抑制因子（Leukemia inhibitory factor，LIF）和人類白細胞抗原-DPB1（human leukocyte antigen-DPB1，HLA-DPB1）高表達，抑制細胞黏附等免疫通路，在RSA中發(fā)揮重要作用[21]。另有研究分析了早期RSA患者蛻膜組織中circRNA的表達譜，與正常妊娠婦女相比，早期RSA患者存在123個差異表達的circRNA，其中78個上調(diào)，45個下調(diào)[22]。

2.2.1 抑制炎癥短小桿菌同源物1（pumilio homolog 1，PUM1）相關circPUM1是circRNA的一種，Zhu等[23]的體外研究發(fā)現(xiàn)，circPUM1可抑制RSA的發(fā)生，其主要通過3種途徑保護滋養(yǎng)層細胞功能，同時抑制炎癥的發(fā)生。一是抑制腫瘤壞死因子α、白細胞介素6（interleukin-6，IL-6）和IL-8等促炎癥因子的表達，促炎癥因子下調(diào)可緩解RSA滋養(yǎng)細胞的炎癥反應，抑制RSA的發(fā)生；二是circPUM1與miR-30a-5p相互作用抑制滋養(yǎng)細胞促炎分泌；三是通過miR-30a-5p調(diào)控炎癥抑制因子JUNB原癌基因（Jun B proto oncogene）的表達，抑制RSA中的滋養(yǎng)細胞功能障礙和炎癥，從而保護妊娠進程。

2.2.2 調(diào)控滋養(yǎng)細胞EMTRSA的重要病理生理機制包括胎盤植入過淺、滋養(yǎng)細胞遷移和侵襲受損、胎盤微血管形成障礙等。已知滋養(yǎng)細胞EMT異常參與RSA的進程[23]。S100A11與細胞凋亡、遷移、侵襲和EMT密切相關。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-143-3p通過負向調(diào)節(jié)S100A11損害滋養(yǎng)細胞功能，而circRNA叉頭盒P1（circFOXP1）通過與miR-143-3p競爭性結合促進S100A11的表達，進而促進EMT相關的侵襲，由此提示circFOXP1/miR-143-3p/S100A11軸在滋養(yǎng)細胞的遷移和EMT中起重要作用[24]。與此相似，鸛頭框1（storkhead box 1，STOX1）通過調(diào)控滋養(yǎng)層細胞功能參與RSA進程。Li等[25]研究發(fā)現(xiàn)，RSA小鼠胎盤組織中circ-ZUFSP和STOX1低表達，而miR-203高表達，進一步用靶程序預測發(fā)現(xiàn)circ-ZUFSP可與miR-203競爭性結合，調(diào)控STOX1的表達，進而影響滋養(yǎng)層細胞增殖和遷移，提示circ-ZUFSP/miR-203/STOX1軸參與RSA的發(fā)生發(fā)展。隨著研究不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)circRNA-0050703在不明原因RSA胎盤絨毛中表達下調(diào)，抑制滋養(yǎng)細胞凋亡，其作用的發(fā)揮主要是通過ceRNA機 制 實 現(xiàn) 的：circRNA-0050703可 作 為miR-760海綿，作用于HIST1H2BE mRNA的3'非翻譯區(qū)，消除miR-760對HIST1H2BE的抑制，進而保護滋養(yǎng)層細胞免于凋亡[26]。以上研究結果可能為RSA的臨床診斷和潛在的臨床治療方式提供了新的方向。

2.3 circRNA與GDMGDM是一種在妊娠期發(fā)生的葡萄糖耐量異常的疾病，目前研究已發(fā)現(xiàn)GDM患者胎盤存在異常表達的circRNA。Tang等[27]分析GDM患者胎盤樣本中的全轉(zhuǎn)錄表達譜發(fā)現(xiàn)了114個差異表達的circRNA，其中55個表達上調(diào)，59個表達下調(diào)。另有研究比較了孕早、孕中及孕晚期GDM患者（n分別為24、58、46）與正常糖耐量孕婦（n分別為43、56、47）血漿外泌體中hsa_circRNA_0039480的表達，發(fā)現(xiàn)hsa_circRNA_0039480在不同分期GDM患者中均高表達，且在孕中期與口服葡萄糖耐量試驗后0，1，2 h葡萄糖水平呈正相關；同時在妊娠前三個月，hsa_circRNA_0039480有顯著診斷價值（曲線下面積分別為0.704、0.898和0.698），提示hsa_circRNA_0039480可作為妊娠早期GDM的診斷標志物。

該研究還分析了3例GDM患者分娩前后48 h的血漿外泌體表達譜，發(fā)現(xiàn)分娩前GDM組hsa_circRNA_0039480表達顯著高于分娩后，提示hsa_circRNA_0039480在GDM不同妊娠階段的潛在作用[28]。因此，未來有必要進一步實驗探索hsa_circRNA_0039480在GDM發(fā)病機制中的具體生物學作用。

2.3.1 參與調(diào)控胰島素抵抗和β細胞功能障礙近年研究發(fā)現(xiàn)，circRNA參與胰島素抵抗和β細胞功能障礙。研究證明來源于人類乙酰輔酶A羧化酶1（acetyl-CoA carboxylase 1，ACC1）的circRNA，即circACC1，可在代謝應激條件下激活維持能量穩(wěn)態(tài)的信號通路——磷酸腺苷依賴的蛋白激酶信號通路，以促進細胞脂肪酸β氧化和糖酵解[29]。另有研究發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_0054633可能參與了胰島素抵抗中葡萄糖的攝取和利用[30]。這些結果說明，circRNA與GDM的病理生理密切相關，然而目前的研究只說明circRNA在GDM中異常表達，需要進一步的基礎研究揭示circRNA參與GDM的分子機制。

2.3.2 介導炎癥研究表明，炎癥與GDM的發(fā)生發(fā)展密切相關。核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）參與免疫調(diào)控和炎癥細胞增殖等過程。Wang等[31]在體外實驗中敲低hsa_circ_0005243發(fā)現(xiàn)，一方面TGF-α和IL-6水平升高，且隨妊娠時間增加，hsa_circ_0005243下調(diào)促進了巨噬細胞增長，進一步加重炎癥；另一方面，hsa_circ_0005243下調(diào)使β-連環(huán)蛋白表達下調(diào)，NF-κB表達上調(diào)，從而干預GDM的發(fā)展，為GDM治療提供了新的靶點。另有研究發(fā)現(xiàn)circ_0001578在GDM孕婦胎盤絨毛組織中異常表達，下調(diào)的circ_0001578通過NF-κB和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路參與胎盤滋養(yǎng)層細胞炎癥反應，誘發(fā)細胞炎癥因子釋放，參與GDM的發(fā)生發(fā)展[32]。

2.3.3 介導滋養(yǎng)細胞生長遷移胎盤是GDM的靶器官，母親GDM狀態(tài)會影響胎盤結構，導致其功能改變，進而導致流產(chǎn)或胎兒畸形。滋養(yǎng)細胞的正常功能對胎盤發(fā)育至關重要。有研究發(fā)現(xiàn)，circRNA參與介導GDM胎盤組織滋養(yǎng)細胞的生長和遷移，該研究揭示circRNA-多核糖核苷酸核苷轉(zhuǎn)移酶1（circRNA polyribonucleotide nucleotidyltransferase 1，circ-PNPT1）通過充當miR-889-3p海綿上調(diào)p21活化激酶1（p21-Activated kinase 1，PAK1），逆轉(zhuǎn)高糖誘導的滋養(yǎng)細胞生長和轉(zhuǎn)移抑制，抑制miR-889-3p表達后，circ-PNPT1對高糖誘導的滋養(yǎng)細胞功能障礙的抑制作用被降低[33]，即circ-PNPT1通過miR-889-3p/PAK1調(diào)節(jié)高糖誘導的滋養(yǎng)細胞增殖遷移，從而影響胎盤發(fā)育，參與GDM的進展。

2.4 circRNA與妊娠期高血壓妊娠20周后，收縮壓和（或）舒張壓≥140/90 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）即可定義為妊娠期高血壓，是妊娠期嚴重的并發(fā)癥之一，可引起母嬰的不良結局。已知胎盤滋養(yǎng)層細胞具有交換、內(nèi)分泌和屏障功能，研究證明circRNA與滋養(yǎng)層細胞功能障礙密切相關，推測circRNA可能與妊娠期高血壓有關。王健等[34]收集了6例妊娠期高血壓和6例健康孕產(chǎn)婦的胎盤組織樣本，通過高通量測序檢測circRNA的表達水平，發(fā)現(xiàn)較正常妊娠組，妊娠期高血壓組發(fā)現(xiàn)43個差異表達的circRNA，其中20個下調(diào)，23個上調(diào)；富集分析顯示，酪氨酸激酶-信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活子信號通路的富集存在顯著差異，提示circRNA可能通過該信號通路參與妊娠期高血壓的發(fā)生發(fā)展。另有研究發(fā)現(xiàn)，酪氨酸激酶-信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活子信號通路能夠調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子、血管緊張素Ⅱ的局部合成[35]。推測circRNA可通過該信號通路影響血管內(nèi)皮生長因子、血管緊張素Ⅱ表達，進而參與調(diào)控妊娠期高血壓的發(fā)生發(fā)展。

3 結語

circRNA作為一種特殊結構的非編碼RNA，通過調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細胞EMT、介導炎癥、調(diào)控胎盤微血管形成參與調(diào)控多種妊娠期疾病，其中circRNA-miRNA-RNA網(wǎng)絡發(fā)揮重要作用。目前多項研究揭示circRNA可作為子癇前期和GDM診斷的血清標志物，部分研究揭示circRNA參與妊娠期疾病的相關途徑，但較多研究只揭示了circRNA在病理妊娠中的異常表達，研究尚表淺，還需進一步基礎實驗探究circRNA參與妊娠期疾病的分子機制。另外，通過干預circRNA的表達治療妊娠相關疾病的臨床試驗較少，未來需要進一步探索驗證circRNA對妊娠期疾病的治療作用?？傊?，circRNA為妊娠期疾病的病理機制、早期診斷、預后和治療的進一步研究提供了新思路，也為開發(fā)臨床藥物提供了新方向，隨著未來研究的深入，circRNA也將在生殖領域有著更廣泛的應用。