不同來源外泌體中微小RNA 在子癇前期的研究進展

何豆豆，孫曉彤，張慧芳，張春陽

子癇前期（pre-eclampsia，PE）是妊娠期常見并發(fā)癥，發(fā)生率約為3%～8%[1]，重度PE 患者一般還伴有腎臟等多臟器系統(tǒng)的損害，是造成孕產婦及胎兒不良圍生結局的主要原因。PE 的病因和發(fā)病機制尚不清楚[2]。目前大多數學者認為PE 發(fā)生可能與滋養(yǎng)細胞侵襲異常有關，進而導致母體血管內皮功能障礙、慢性胎盤灌注不良等病理過程，最終出現(xiàn)高血壓、胎兒生長受限及其他不良圍生結局。因此，目前大部分研究都認為PE 是胎盤源性疾病，而且臨床除終止妊娠外尚無特異性治療方法[3]。所以從新的領域探索并明確PE 的發(fā)病機制及治療靶點，改善其不良圍生結局非常必要?！巴饷隗w”一詞在20 世紀80 年代末首次出現(xiàn)，用來描述多泡體中形成的小膜泡[4]。而近年越來越多的研究表明外泌體及其內含的微小RNA（microRNA，miRNA）在細胞間的信息傳遞中起著重要作用，為闡釋疾病的發(fā)病機制提供了新的可能，并且其還可以作為生物標志物以及治療工具發(fā)揮潛在臨床應用價值?，F(xiàn)綜述不同來源外泌體miRNA 在PE 中的作用。

1 外泌體

外泌體的形成始于細胞內陷形成的早期胞內體，進一步內陷形成多泡體，最終多泡體與細胞膜融合向細胞外分泌膜性囊泡，該膜性囊泡即為外泌體。其在機體中廣泛存在，如血液、淋巴液、唾液、乳汁、羊水和淚液等中均可檢測到。外泌體直徑約40～100 nm，其內包含多種物質，如核酸、蛋白質、脂類、長鏈非編碼RNA 和miRNA 等調節(jié)分子[5]。一些外泌體會以旁分泌、自分泌等方式釋放其內容物局限作用于鄰近的靶細胞，而有些外泌體則可以進入體液循環(huán)以到達遠處靶細胞附近，隨后通過多種途徑進入靶細胞。例如外泌體的跨膜蛋白可以直接與靶細胞上的受體相互作用，然后通過內吞作用進入細胞[6]，也可以直接與靶細胞的質膜融合，并將其內容物傳遞到細胞中發(fā)揮相應調控作用[7]。而且外泌體作為最小的細胞外囊泡，具有所有囊泡類的一個共同特征——脂質雙層膜，這使得外泌體及其內容物不容易受到細胞或循環(huán)中其他物質的影響[8]。妊娠期外泌體的研究主要包括：證明胎兒和母體之間物質交換，在胎盤植入及母胎免疫耐受建立中的作用，以及對血管生成和內皮細胞遷移的調節(jié)[3]。有研究表明孕婦外周血中的外泌體濃度約為未妊娠女性的20 倍，正常孕婦外周血血漿中的外泌體含量會隨著妊娠進展而增加，在足月時達到最大濃度[9]。并且妊娠早期（妊娠6 周）即可在母體外周血中檢測到胎盤來源的外泌體，其可以調節(jié)母體血管系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)等的生理性變化以適應妊娠狀態(tài)。一旦調節(jié)過程出現(xiàn)異常，則可導致妊娠期出現(xiàn)各種并發(fā)癥，如PE 和妊娠期糖尿病等。

2 miRNA

miRNA 是調節(jié)基因表達的非編碼單鏈小RNA。在人類基因組中，已經發(fā)現(xiàn)超過2 000 個miRNA 可以調控超過1/3 的人類基因[10]。據估計，60%人類基因的表達是由miRNA 調控的，并且研究發(fā)現(xiàn)外泌體的miRNA 譜通常和親本細胞（產生該外泌體細胞）的miRNA 譜并不相同，這表明miRNA 被包裝到外泌體中是一個有選擇性的過程，miRNA 進入外泌體可能是通過某種受控的途徑[11]，但該途徑尚不明晰，有待進一步研究。研究表明，外泌體的磷脂雙分子層膜性結構可以有效保護其內的miRNA[12]，因此被遠距離運輸的miRNA 才能夠抵抗運輸過程中RNA 酶的降解，穩(wěn)定進入靶細胞發(fā)揮一定作用，并且外泌體這種特殊的結構也使得miRNA 能夠在外周血或其他體液中更穩(wěn)定地被檢出，較好地體現(xiàn)了其作為潛在生物學標志物的價值。

3 不同來源外泌體及其攜帶miRNA 在PE 的研究進展

3.1 胎盤來源外泌體Wang 等[13]發(fā)現(xiàn)胎盤來源外泌體中miR-15a-5p 過表達可以下調靶基因周期蛋白依賴性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1），再通過介導磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）通路抑制大鼠PE 的進展。部分胎盤來源外泌體中的miRNA 還參與抗血管緊張素Ⅱ1 型受體自身抗體的產生，進而導致PE 的發(fā)生。張濤等[14]證明PE 患者胎盤來源外泌體中的miR-155 表達上調，而抑制miR-155 可增加血管緊張素Ⅱ1 型受體表達，增強血管緊張素Ⅱ誘導的磷酸化細胞外信號調節(jié)激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）的活化。隨著對于胎盤來源外泌體中miRNA 調節(jié)通路的不斷驗證及整合，有可能使PE 的發(fā)病機制不斷明晰，并可能為PE 相關miRNA 靶向治療及早期診斷提供強有力的依據。

關于PE 患者產后較高的心腦血管疾病發(fā)生率，有研究發(fā)現(xiàn)miR-499a-5p 上調可能與此有關[15]。因此，miRNA 生物標志物在識別具有心腦血管疾病高風險的PE 患者方面也具有一定的價值，有待進一步深入探究。在早發(fā)型和晚發(fā)型PE 的發(fā)病機制方面，Pillay 等[16]證明了胎盤源性外泌體在早發(fā)型PE 中顯著增多，在晚發(fā)型PE 中顯著減少，這提示了胎盤在早發(fā)型PE 發(fā)病中可能具有關鍵作用，而晚發(fā)型PE的發(fā)病機制有可能與胎盤組織相關變化的相關性較弱。關于胎盤來源外泌體中miRNA 在PE 的早期診斷方面，Salomon 等[17]研究發(fā)現(xiàn)PE 患者血漿中胎盤來源外泌體的miR-486-1-5p 和miR-486-2-5p 水平升高，認為它們是具有預測潛力的miRNA。大部分研究認為這些PE 相關的miRNA 之間，聯(lián)合預測價值比單一預測價值要高，且建議聯(lián)合母體因素及其他生物標志物，如子宮動脈血流、妊娠相關血漿蛋白A 和胎盤生長因子等，以便能夠更準確地預測和預防PE 的發(fā)生。

3.2 臍帶血來源外泌體既往研究表明，miRNA 與胚胎發(fā)育的相關基因存在一定的靶向性。Jia 等[18]發(fā)現(xiàn)PE 患者母體外周血來源外泌體和臍帶血來源外泌體均可顯著促進臍靜脈內皮細胞增殖、遷移和血管形成。其中臍帶血來源外泌體特異性miRNA（miR-134 和miR-296-5p）可靶向性別決定區(qū)Y 框蛋白2（sex-determining region Y-box 2，Sox2）的編碼序列、Nanog 同源框蛋白（Nanog homeobox protein，Nanog）和八聚體結合轉錄因子4（octamer-binding transcription factor 4，Oct4），調節(jié)胚胎干細胞的多能性。由此推測，臍帶血來源外泌體中miRNA 與胚胎發(fā)育過程有關，如神經系統(tǒng)發(fā)育，未來還需要進一步明確臍帶血來源外泌體中miRNA 在介導胚胎發(fā)育中的作用，為PE 患者不良圍生結局的發(fā)生及預防提供有力依據。Zhao 等[19]研究發(fā)現(xiàn)PE 患者胎盤組織中血管內皮生長因子A 表達下調，同時發(fā)現(xiàn)臍帶血來源外泌體中的miR-125a-5p 可以通過抑制滋養(yǎng)層細胞遷移和臍靜脈內皮細胞的血管生成降低血管內皮生長因子A 表達。因此，臍帶血來源外泌體中的相關miRNA 除了與胚胎發(fā)育有關之外，還可能在導致PE 患者滋養(yǎng)層細胞功能障礙中發(fā)揮重要作用。故認為臍帶血來源外泌體為闡釋PE 的發(fā)病機制提供了新的可能。

3.3 母體外周血來源外泌體大部分PE 患者外周血來源外泌體的miRNA 都上調[20]，例如miRNA-134在PE 患者中過表達，可通過抑制滋養(yǎng)層細胞的浸潤及靶向整合素β1（integrin β1）參與PE 的發(fā)病機制。Li 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，妊娠早期PE 患者外周血血漿來源外泌體中miR-153-3p 和miR-325-3p 水平是健康孕婦的2 倍。Zou 等[22]的研究發(fā)現(xiàn)PE 患者外周血來源外泌體中miR-210、miR-136、miR-494 和miR-495 的水平升高。這些差異性表達的miRNA 都可以做為PE 患者早期診斷的生物標志物，且均通過抑制滋養(yǎng)層細胞的增殖和侵襲導致PE 發(fā)生。然而，同一miRNA 也可能通過多種途徑調控PE 的發(fā)生和發(fā)展。Luo 等[23]研究表明，過表達的miR-210 可通過下調鉀離子通道調節(jié)因子1 抑制滋養(yǎng)層細胞侵襲，從而促進PE 的發(fā)生。Ishibashi 等[24]發(fā)現(xiàn)過表達的miR-210 可以下調17β-羥基類固醇脫氫酶1（17 betahydroxysteroid dehydrogenase 1，HSD17B1），而母體外周血血漿及胎盤組織中HSD17B1 水平的顯著降低則可預示PE 的發(fā)生。肝配蛋白A3（Ephrin A3，EFNA3）和同源框基因A9（homeobox A9，HOXA9）等靶基因也受到miR-210 的調控，參與PE 的發(fā)生[25]，EFNA3 是血管化和細胞遷移的關鍵調控因子，而HOXA9 在血管生成中發(fā)揮重要作用。而miR-210的表達與缺氧誘導因子1 有關，因此以上通路或相關調控靶點的表達可能又受到缺氧誘導因子1 的控制。Shen 等[26]發(fā)現(xiàn)PE 患者外周血血清來源外泌體中miR-155 水平高于健康孕婦，進一步研究顯示其可抑制人臍靜脈內皮細胞中一氧化氮合酶的表達。Hromadnikova 等[27]還發(fā)現(xiàn)胎兒生長受限或PE 患者妊娠早期的外周血血漿來源外泌體中也可以檢測到19 號染色體上的miRNA 簇中的miR-517-5p、miR-520a-5p 和miR-525-5p 水平下降，進一步研究發(fā)現(xiàn)這些差異表達的miRNA 與晚發(fā)型PE 相關。提示部分外周血來源外泌體的miRNA 表達降低與PE 的發(fā)病類型有關，因此進一步明確與PE 類型相關的miRNA 種類及來源也是未來重要的研究方向之一。

3.4 間充質干細胞來源外泌體間充質干細胞來源的外泌體可能有助于治療PE 患者的胎盤血管功能障礙和慢性炎癥。據報道，其可以降低促炎細胞因子的水平，刺激調節(jié)性T 細胞活性，從而促進轉化生長因子β 和白細胞介素10 的產生，抑制促炎反應[28]。Huang 等[29]發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質干細胞來源的外泌體通過上調miR-18b-3p 靶向瘦素，抑制PE 大鼠胎盤組織中炎性因子的含量，減少滋養(yǎng)層細胞凋亡，從而抑制PE 的發(fā)生。而在滋養(yǎng)層細胞增殖、遷移方面，Wang 等[30]發(fā)現(xiàn)人臍帶間充質干細胞來源外泌體中的miR-133b 可刺激滋養(yǎng)層細胞增殖、遷移和侵襲，在PE 患者中具有良好的靶向治療作用。Cui 等[31]的研究則驗證了人臍帶間充質干細胞來源外泌體中的miR-101 過表達，并且可以被轉運至滋養(yǎng)層細胞中，通過靶向負性調控溴結構域蛋白4（bromodomaincontaining protein 4，BRD4）的表達，抑制核因子κB/CXC 趨化因子配體11（CXC-chemokine ligand 11，CXCL11）軸促進滋養(yǎng)層細胞的增殖和遷移，降低母體血壓和24 h 尿蛋白，從而改善PE。以上實驗性研究充分證明了間充質干細胞來源外泌體中的部分miRNA 可以通過特定的調控通路發(fā)揮靶向治療PE的作用，為未來PE 的治療提供新的研究方向。

4 結語與展望

隨著近些年來國內外關于PE 相關外泌體中miRNA 譜的研究逐漸增多，不同來源外泌體中miRNA 參與PE 發(fā)生、發(fā)展的相關機制也越來越清晰，為明確PE 的發(fā)病機制及治療預防提供了一個嶄新的視角。但是這些與PE 相關的差異性miRNA 的種類卻不盡相同，這可能是由于研究的地域、人種、實驗設施及條件等各方面的差異導致的。因此未來仍需要進行高質量的多中心研究進一步明確PE 患者不同來源外泌體的miRNA 譜。另外，PE 相關外泌體研究主要集中在胎盤及外周血來源外泌體，這可能與PE 與胎盤關系密切、外周血具有臨床易獲取的特性有關，但外泌體來源廣泛，目前已知多種來源的外泌體及其內容物均可能參與PE 的發(fā)病機制，也可作為預測PE 發(fā)病的標志物及潛在靶向治療方式。而如何進一步細化分離及鑒定外泌體來源仍有待進一步研究。間充質干細胞來源外泌體及其內含的miRNA 已被證明對于PE 有一定的治療作用，但還需進一步明確其分子調控機制，為PE 的藥物研發(fā)提供依據。