miRNA在多囊卵巢综合征发病中的作用机制研究进展

张攀，孙艳美,张萍萍，张宁，苗绘，李亚丽

(河北省人民医院，石家庄 050071)

多囊卵巢综合征(PCOS)是青春期、育龄期及绝经过渡期女性最常见的一种生殖功能障碍与代谢异常并存的内分泌紊乱综合征，是引起无排卵性不孕的主要原因，其主要临床特点是无排卵、高雄激素血症、胰岛素抵抗(IR)，在女性人群中患病率为5%～22%，在育龄期女性中发病率可达15%，约占无排卵性不孕症的75%。PCOS不仅可以引起女性生殖功能障碍和内分泌代谢紊乱，还可增加2型糖尿病、心血管疾病的患病风险[1]，引起肥胖、代谢综合症、妊娠期糖尿病、子宫内膜癌等合并症，这些合并症将进一步损害生育能力并影响患病女性的心理健康。由于PCOS的临床表现的复杂性和高度异质性，其确切病因及发病机制目前并不清楚，许多病因学因素被假定，包括基因突变、遗传因素、内分泌失衡、环境及营养因素等。微小RNA(miRNAs)是内源性非编码小分子RNA，作为转录后调控的关键，在正常或病理条件下的细胞和组织中起着最基本的作用，可以调控多种生物过程，包括细胞增殖、发育、分化、死亡，DNA修复、免疫功能等，参与了多种疾病的发生发展过程。研究表明，有一半以上的miRNAs位于癌相关基因组区域，提示miRNAs的异常表达在肿瘤的发生发展过程中可能起重要作用，包括肝癌、肺癌、食管癌等[2]。此外研究发现一些miRNAs的异常表达还与心血管疾病、子宫内膜异位症、PCOS等相关。现将与PCOS有关的miRNAs及其作用机制做一综述。

1 与PCOS相关的miRNAs

miRNAs是由19～25个核苷酸组成，高度保守的内源性非编码小分子RNA，其表达具有时空特异性，通过对靶基因mRNA的3′非编码区(3′UTR)的碱基配对，使mRNA降解或翻译抑制，从而对基因表达进行调控。miRNAs大量存在于血清、卵泡液等组织中并可自由传播，在卵巢激素的生成、卵泡发育及闭锁过程中发挥重要作用[1]，而激素水平及卵泡发育的异常是PCOS的主要临床特征[2]。Yang等[3]研究发现一些miRNAs通过靶向作用于TGF-β受体2，及对TGF-β/Smad信号转导通路的作用参与并启动了始基卵泡的生成；Maalouf等[4]研究发现一些miRNAs对原始卵泡的形成和维持起重要作用。miRNAs可能通过调节颗粒细胞的增殖、凋亡对卵泡发育产生影响。此外研究表明miRNAs的异常表达也参与了胰岛素抵抗(IR)，PCOS患者的IR率达到50%～70%，且IR又被认为是PCOS发病机理的核心。miRNAs可能通过对胰岛素信号通路中的关键性蛋白丝裂原活化蛋白激酶、胰岛素样生长因子1、胰岛素受体底物、蛋白激酶B和促性腺激素释放激素进行调控，从而使通路异常，导致IR[5]，进而促进PCOS的发生和发展。目前研究发现，miR-320a、miR-145、miR-483、miR-93在PCOS 女性中表达异常，推测这些miRNAs可能与PCOS的发病机制相关。

2 miRNAs在PCOS发病中的作用机制

2.1 miR-320a miR-320a是多种肿瘤的抑制基因，其异常性表达多与恶性肿瘤相关[6]。在女性生殖系统中miR-320a表达水平与卵母细胞发育情况紧密相关，其表达水平的正常维持是卵母细胞发育的必要条件，具有较多成熟卵母细胞患者的卵泡液中miR-320a水平更高[7]。有学者研究发现PCOS患者血清中miR-320a表达下调，卵丘细胞(CCs)中miR-320a表达明显下调，颗粒细胞中miR-320a的表达呈上调趋势，而miR-320a在卵泡液中的表达存在争议，一些学者研究发现miR-320a在PCOS卵泡液中表达上调，而Sang等[8]发现miR-320a在PCOS卵泡液中表达下调。CCs和卵泡液是雌激素合成的主要场所，miR-320a在CCs中富集。Zhang等[9]检测了几种类固醇激素合成酶的表达，发现miR-320a抑制仅仅损害CYP11A1和CYP19A1表达，其直接针对Runx2的3′UTR通过调节Runx2/CYP11A1(CYP19A1)级联反应来增强CCS的类固醇激素生成，推测miR-320a/Runx2/CYP11A1(CYP19A1)的级联反应缺陷是PCOS患者CCs中雌激素合成缺乏的可能机制。此外miR-320a可靶向作用于转录因子E2F1和SF-1抑制雌激素的合成及颗粒细胞的增殖，促进睾酮和孕酮的产生。miR-320a不仅可以影响PCOS相关激素分泌和颗粒细胞增殖，还可以影响胰岛素敏感性[10]。有研究推测miR-320a可能通过胰岛素PI3K信号通路降低胰岛素敏感性[11]。此外，miR-320a的表达还受到其他因素的影响。卵泡刺激素使miR-320a表达下调；miR-383具有增强miR-320a表达并增强其抑制颗粒细胞增殖的作用[10]。

2.2 miR-145 miR-145作为一种肿瘤抑制基因，可以下调各种肿瘤如肝癌、胃癌、乳腺癌等发生[12]，然而miR-145在人类卵母细胞的周围颗粒细胞(GCs)中的具体作用仍没有报道。GCs是局部合成雌激素的主要场所，可以刺激卵泡生长，并提供内分泌信号到其他组织。最近研究发现PCOS女性存在GCs功能障碍[13]。Cai等[14]发现患有PCOS女性卵泡液分离GCs中miR-145的表达降低，且GCs中miR-145表达抑制细胞存活率和DNA合成水平，促进GCS细胞凋亡。

miR-145抑制细胞增殖的潜在机制与靶向抑制胰岛素受体底物(IRS1)表达有关，IRS1是IRS家族的主要成员，在癌症中介导细胞增殖和胰岛素代谢的过程[15]。在PCOS患者，GCs细胞 IRS1基因是miR-145的靶基因，miR-145抑制IRS1蛋白表达。miR-145及其靶基因IRS1共同调节PCOS患者GCs细胞增殖。最近的研究表明，PCOS患者IRS1可以通过PI3K/AKT和MAPK/ERK两条信号通路，调节细胞代谢及调亡，前者主要参与细胞代谢过程中的胰岛素调节，后者主要是与细胞的生长、分化凋亡有关[16]。miR-145通过靶向抑制IRS1的表达抑制细胞增殖，从而抑制PCOS患者GCS的MAPK/ERK信号通路。然而高浓度的胰岛素下调miR-145表达，上调IRS1表达，并促进细胞增殖。有趣的是，MAPK/ERK信号通路对PI3K信号通路的具有负反馈效应，导致PCOS患者IR的形成。这些研究表明miR-145表达不仅抑制GC增殖，也可能改善PCOS患者的IR。

2.3 miR-483 miR-483是一种在多种真核生物中存在的mi RNAs，多用于肝癌、软骨癌、缺血性心脏病的诊断[17]。miR-483-5p是人卵泡液中含量最多的一种miRNA，可以调节孕酮水平、影响卵巢的功能。研究发现miR-483-5p在PCOS患者卵丘颗粒细胞、卵泡液中均表现为高表达，其通过Notch信号和MAPK通路靶向调控Notch3和MAPK3，在PCOS疾病发展中存在抑制作用[18]。此外研究发现miR-483-5p可以促进PCOS患者的GCs细胞的增殖，且在降低IR方面发挥重要作用[19]。miR-483-3p位于胰岛素样生长因子2基因的第二内含子内，研究表明，miR-483-3p与人类多种肿瘤相关[20]。最近研究发现PCOS患者卵丘细胞miR-483-3p表达与正常对照组相比是下降的。Xiang等[21]报道miR-483-3p可能通过靶向作用IGF1抑制人卵巢颗粒细胞(KGN细胞)增殖从而阻滞细胞周期。IGF1是胰岛素相关肽，参与IR的发生发展[22]。双荧光素酶报告基因分析表明IGF1是miR-483直接靶基因，推测IGF1是miR-483抑制 KGN细胞增殖的关键，其可以促进KGN细胞增殖，并通过miR-483反向抑制细胞活力。IGF1及miR-483都可被胰岛素调控，对KGN细胞进行胰岛素治疗可以抑制miR-483表达，提高IGF-1，诱导细胞增殖。此外，CCNB1、CCND1和CDK2是3个与细胞周期阻滞相关的重要的调控因子，miR-483可以对这些因子的表达进行调控，诱导细胞周期阻滞，从而进一步抑制KGN细胞增殖[21]。

2.4 miR-93 miR-93是miRNAs的内含子，它的转录是集中在高度保守的微小染色体MCM7的第13区内含子[23]。研究发现miR-93表达在PCOS患者脂肪组织中存在异常，同时发现IR的脂肪细胞含有差异性表达的miRNA谱[24]。Wu等[25]的一项研究发现miR-93在PCOS和IR非PCOS女性的脂肪组织中的表达增高，但其宿主基因MCM7在PCOS患者中的表达变化却和miR-93不一致，MCM7在这些个体脂肪组织表达均下调，且在PCOS并IR的女性中表达更低。miR-93过度表达直接抑制葡萄糖转运蛋白4表达，降低葡萄糖代谢和胰岛素敏感性，从而加重PCOS患者的IR[24]。类似于miR-93的表达，其它MCM7内含子区域内miR家族成员的表达(miR-25和miR-106b)与MCM7表达也不平行。miR-25、miR-106b只在IR女性脂肪组织中过度表达，无论是否是PCOS状态。但是miR-25在PCOS合并 IR的女性脂肪组织中表达更高。miR-25/93/106b与宿主基因MCM7的差异性表达的可能机制包括不同转录的稳定性、转录后miRNA的调控，或miRNA内含子宿主基因的独立表达[26]。之前报道小鼠成骨细胞miR-93单个启动子区是在miR-93转录起始位点上游(TSS)的特异性锌指蛋白转录因子7，是骨矿化的关键调节因子[27]。这些miRNAs每一个都具有自己的启动子，Monteys等[28]研究发现一个独立的TSS及TSS附近的miR-25、miR-93、miR-106b有不同的转录因子结合位点，进一步支持了这一假设。此外MCM7蛋白的表达与体内空腹血糖呈负相关，因此细胞外循环血糖对脂肪组织中miR-25/93/106b及MCM7的不一致表达起到了重要作用。这就进一步说明这些miRNAs可能有自己独特的管理机制，在PCOS和/或IR女性表现为功能失调或异常。

RNA结合蛋白(RBPs)可以控制miRNA的生物合成、定位、活性和降解，因此对miRNA的表达有影响[26]。RBPs通常针对单个miRNA家族，起到具体的、合理的、尚未确定的作用，RBPs在miR-25/93/106b及MCM7不一致的表达中可能发挥作用，具体机制还需进一步研究。

综上所述，PCOS是一个多因子高度异质性的综合征。miRNAs在卵泡发育和维持生育能力方面扮演着重要角色。使用高通量分析研究PCOS患者的miRNAs发现似乎miRNAs表达没有重叠。这种不一致再一次强调，PCOS是一个多因子和异质性的综合征，因此识别不同的miRNAs并研究它们对PCOS疾病发生发展的作用机制对于了解PCOS的复杂表观遗传调控机制是非常必要的。血清及卵泡液中miR-320的差异表达使miR-320可能作为新的生物标记物，为PCOS的诊治提供新的思路。然而miR-320在PCOS患者卵泡液、颗粒细胞中的差异性表达仍存在争议，这些存在矛盾的结果可能是因为研究个体及实验方法的不同，因此对miR-320在PCOS中的表达及具体作用机制有待进一步研究。研究认为miR-145是改善PCOS患者GCS功能障碍的一个新的有前途的分子靶点，然而miR-145调节IR的精确机制值得进一步研究。研究表明miRNA-483-5p在PCOS疾病发展中存在抑制作用，miR-483-3p被证明可能通过抑制胰岛素样生长因子1抑制KGN细胞增殖和阻滞细胞周期，这意味着miR-483可以作为新的诊断PCOS的潜在生物标志物，并为PCOS的治疗提供新思路。此外，miR-25/93/106b在IR和/或PCOS发展中扮演着一个重要角色，但需要进一步的研究确定miR-25/93/106b对PCOS疾病的发展是否有促进作用及RBPs在这个过程中是否参加。通过对这些miRNAs的目标基因及作用通路的研究，将有助于更好地了解miRNAs在PCOS发病机制中的作用。

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