circRNA与子痫前期相关机制的研究进展

陈园园 周红梅 高艺敏 王利平

子痫前期是临床常见的一种妊娠综合征，其临床表现为高血压等多系统器官功能紊乱，并可引起胎儿畸形、宫内生长受限等，其发病原因主要为胎盘缺氧及炎性因子释放等，其发病机制主要为胎盘滋养细胞侵袭引起的胎盘低灌注，还可能为胎盘灌注不良所致的炎性因子等局部微环境介质释放。环状RNA(circular RNA，circRNA)在人体、动物及植物中广泛存在，其结构具有特异性与保守性，随着信息技术的发展，越来越多的circRNA被发现，子痫前期与正常妊娠孕妇体内存在大量具有差异性表达的circRNAs，表明circRNA在子痫前期形成及发展过程中可能发挥重要调控作用，并可能作为早期预测及评估的重要指标。本研究将circRNA在子痫前期发病机制中的研究进展进行综述。

1 circRNA 的形成及特征

circRNA与线性RNA不同，其具有闭合环状结构，主要类型分为外显子环状RNA、内含子环状RNA、外显子-内含子环状RNA，其中外显子环状RNA是通过前体mRNA的供体外显子3’端与受体外显子5’端以共价键方式结合形成环状[1]。circRNA的特征：(1)稳定性：3’端与5’端形成共价闭环结构，其结构稳定性高于线性RNA[2]；(2)普遍性与稳定性：circRNA在人类体内广泛存在，是较为普通的非编码RNA分子[3]；(3)特异性：circRNA在组织及发育阶段具有差异性表达，并可能成为多种疾病潜在的诊断标志物[4]；(4)保守性：circRNA在不同物种间具有保守性，其在血液、尿液中可被检测[5]。circRNA本身的生物学特征被认为是血液、尿液等检查的合适生物标志物，还可能作为多种疾病预测的潜在生物标记物。

2 circRNA 的生物学功能

circRNA含有微小RNA(microRNA，miRNA)的反应元件，其可竞争性结合miRNA而降低其表达，circRNA可充当miRNA的海绵分子而吸附miRNA，还可发挥竞争性内源RNA的作用而调控miRNA的靶基因表达，miRNA与mRNA 3’端非翻译区结合，circRNA包含miRNA的结合位点，并可通过竞争miRNA而间接调控mRNA的翻译[6]。circRNA可调节蛋白质的功能，部分miRNA海绵含有特定的RBP结合位点，RBP与mRNA靶点竞争，circRNA可结合部分蛋白质而充当调节蛋白质之间相互作用的支架[7]。circRNA可调节亲本基因表达，调节线性剪接[8,9]。少部分circRNA含有开放阅读框，其可被翻译成一种新功能蛋白，并可参与肿瘤等疾病发生过程[10]。

3 circRNA 与妊娠疾病的研究进展

circRNA具有一定组织、时序与疾病特异性，其不易被降解而且在体内稳定存在，circRNA可作为临床诊断标志物并可能是未来疾病诊断及治疗的潜在靶点，circRNA相关研究多集中于肿瘤形成与发展过程，早期妊娠中滋养层细胞向子宫蜕膜浸润是维持妊娠正常的关键，而滋养层细胞侵袭与肿瘤细胞生物学行为相似，滋养层细胞迁移及侵袭可能造成不良妊娠结局[11-14]。circPAPPA下调表达通过miR-384/STAT3途径抑制滋养细胞的增殖和侵袭[15]。circZDHHC20通过miR-144/GRHL2轴抑制滋养细胞中的增殖、迁移和侵袭[16]。circRNA-SETD2/miR-519a/PTEN轴通过调节滋养细胞增殖而影响胎儿出生体重[17]。circ_0085296通过调节miR-144/上皮型钙黏蛋白(E-cadherin)轴而抑制滋养层细胞的增殖、侵袭和迁移[18]。circ-0005243下调表达通过β-catenin和NF-κB途径诱导滋养细胞功能异常和炎症[19]。circ-0000848通过竞争性结合miR-6768-5p促进滋养层细胞迁移和侵袭并抑制细胞凋亡[20]。circ-ZUFSP通过充当miR-203的海绵分子而调节STOX1表达从而调节滋养细胞的迁移和侵袭[21]。circRNA-0054633在妊娠糖尿病中高表达，并且与糖基化指数密切相关[22]。根据GO和KEGG分析显示，circRNA可能参与糖尿病并发症中晚期糖基化终末产物受体(AGE-RAGE)的信号通路，可能参与妊娠期糖尿病的发生过程，qRT-PCR证实circ-5824，circ-3636和circ-0395的表达与RNA-seq分析一致，它们的表达水平降低，可为进一步探究与妊娠期糖尿病相关的circRNA提供新方向[23]。circRNA在妊娠期糖尿病患者的胎盘绒毛中异常表达，并在妊娠期糖尿病的发展中发挥潜在作用[24]。研究表明，与健康孕妇的胎盘相比，妊娠期糖尿病患者胎盘中circRNA表达差异，并为探索妊娠期糖尿病的致病机制提供了新的研究见解[25]。颗粒细胞对卵母细胞发育过程发挥重要作用，改变基因表达可影响卵母细胞发育微环境，研究表明卵母细胞circRNA表达异常，其中circRNA-103829、circRNA-103827等在患者中表达上调，其中circRNA-101889表达下调，其表达量与患者高质量胚胎数密切相关[26]。研究显示ANKRD20A9O位点与汉族人群寿命密切相关，若部分基因异常表达可影响生理与遗传[27-29]。部分circRNA异常表达与胚胎发育密切相关[30，31]。女性生殖性相关疾病中卵巢上皮性肿瘤占据23%异常，研究表明circRNA在不同肿瘤中表达量具有差异性，部分circRNA在卵巢肿瘤中表达异常，并可作为miRNA的海绵分子从而参与肿瘤发生发展过程[32]。同时女性不孕与circRNA异常表达密切相关，研究表明多囊卵巢综合征患者中筛选出4个表达差异明显的circRNA，并发现其可结合miRNA表达[33]。Che等[33]共鉴定出1 032个circRNA在多囊卵巢综合征卵丘细胞中差异表达，包括311个circRNA增加和721个circRNA减少，进一步的分析表明，异常表达的circRNA具有miRNA结合位点，并且某些microRNA与多囊卵巢综合征相关，GO和KEGG的生物途径分析表明异常表达的circRNA及其靶向基因可能与多囊卵巢综合征相关，为寻找多囊卵巢综合征患者的关键诊断和治疗分子生物标志物提供了新线索[34]。研究表明，在多囊卵巢综合征和对照中分别预测到总共4 258和7 395个候选circRNA，2组之间circRNA的表达方式存在差异，在患有多囊卵巢综合征的女性中，有四个circRNA被上调，而有23个被下调，GO分析表明，27种差异表达的circRNA主要分布在生物过程途径中，特别是在涉及炎症，增殖和与血管内皮生长因子相关的信号传导途径中，qRT-PCR证实患有多囊卵巢综合征的circ-0001577明显上调，而circ-0020093则下调表达[35]。circPUM1通过充当miR-760的海绵分子而促进多囊卵巢综合征的进展[36]。circ-0023942可抑制多囊卵巢综合征卵巢颗粒细胞的增殖[37]。circ-0118530表达下调通过充过miR-136海绵分子而减轻多囊卵巢综合征卵巢颗粒细胞损伤[38]。circPSMC3通过充当miR-296-3p的海绵分子而调节PTEN表达从而缓解多囊卵巢综合征症状[39]。Wang等[40]共鉴定到146个上调的circRNA和148个下调的circRNA，ceRNA网络包括48个miRNA和296个mRNA，功能分析显示MAPK、PI3K-AKT信号通路与子宫内膜异位症的发生和发展有关，circRNA在子宫内膜异位症中差异表达，这可能是该病发病机制的候选因素，并被认为是未来有希望的治疗靶点。子宫内膜异位症是一种常见的妇科疾病，并具有类似肿瘤的生物学行为，circRNA在癌症的发展中起着重要的作用，但circRNA在子宫内膜异位症中的功能研究相对较少，研究发现，与对照子宫内膜相比，异位子宫内膜中circ-0067301的表达水平降低，而miR-141-5p的表达水平升高，敲低circ-0067301可促进细胞的增殖和迁移，circ-0067301可充当miR-141-5p的海绵分子从而参与子宫内膜异位症发生及发展过程[41]。circ-0061140下调表达通过抑制Notch2表达而减弱异位子宫内膜细胞的增殖、迁移和侵袭[42]。雌激素通过circ-0004712/miR-148a-3p海绵功能诱导子宫内膜异位症的上皮-间质转化[43]。circRNA在子宫内膜异位症发生及发展过程中可发挥重要调控作用，并可能作为子宫内膜异位症诊断及治疗的潜在靶点[44,45]。

4 子痫前期发病机制研究进展

血管内皮生长因子(VEGF)、可溶性fms酪氨酸激酶1(sFlt-1)与子痫前期发生密切相关，VEGF属于一种二聚体糖蛋白，其主要包括：胎盘生长因子(PIGF)、VEGF-A、VEGF-B等，妊娠期间胎盘、子宫内膜等均可产生VEGF，其可调节血管内皮细胞增殖及促进血管生成，研究表明VEGF水平升高可影响胎盘绒毛的灌注从而增加血管通透性进而参与子痫前期的形成[46]。子痫前期妊娠女性胎盘缺氧导致滋养层细胞侵袭从而影响胎盘绒毛血管生成，氧化应激可促进胎盘细胞凋亡，而胎盘细胞凋亡是促进子痫前期形成的重要原因，胎盘血管内皮细胞释放的炎性因子主要包括：炎性细胞因子、活性氧自由基、凝血素、内皮素1等[47]。妊娠是一种母胎之间的免疫耐受半同种移植反应，母体与胎儿之间的免疫失衡可导致子痫前期等一系列妊娠期疾病，甚至造成早产等[48]。B细胞可通过调控树突状细胞分泌细胞因子而影响Th1与Th17分化从而调控Th1/Th2与Th17/Treg，一旦失衡可引起子痫前期等妊娠相关疾病，树突状细胞可作为抗原呈递细胞，其在妊娠中可发挥重要作用[49]。miRNA是一类长度约22 nt的内源性非编码单链小RNA分子，其可通过一系列酶的修饰剪切后以碱基互补配对的形式与mRNA的3’端非转录区结合形成稳定性结构，进而抑制靶基因表达，miRNA在多种疾病发生及发展过程中均发挥重要调控作用，微小RNA-371-3(microRNA-371-3，miR-371-3)位于19号染色体，其在滋养层细胞中呈高表达，随着妊娠时间的延长而明显升高[50]。既往研究表明，子痫前期妊娠女性胎盘中miRNA表达异常并可能以外体形成运输至循环体液进而参与疾病发生发展，miRNA可作为预测子痫前期、心血管疾病等多种疾病的潜在生物标记物[51]。微小RNA-210(microRNA-210，miR-210)与微小RNA-155(microRNA-155，miR-155)在子痫前期发生发展过程中可发挥重要调控作用，miR-210可靶向同源型A9(HOXA9)与酪氨酸蛋白激酶A3(EFNA3)而抑制滋养层细胞迁移及侵袭，并可重塑血管，促进子痫前期发生[52]。微小RNA-139-5p(microRNA-139-5p，miR-139-5p)可靶向调控sFlt-1而促进子痫前期妊娠妇女滋养层细胞增殖及侵袭[53]。微小RNA-30b(microRNA-30b，miR-30b)可调控基质重建相关蛋白5(MXRA5)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径从而诱导胎盘滋养层细胞凋亡[54,55]。综上所述，miRNA在子痫前期形成过程中可发挥重要调控作用，并可影响滋养层细胞增殖、迁移及侵袭，并可能作为诊断子痫前期的潜在生物学标记物。

5 circRNA 与子痫前期早期诊断中的研究进展

circRNA属于一种新型内源性转录物，其可参与细胞分化、增殖及凋亡等多种生物学过程，其具有稳定性、普遍性、稳定性及保守性等特征，并可能作为子痫前期潜在生物学标记物。研究表明，对子痫前期患者与健康孕妇血液中的circRNA表达进行鉴定，结果显示子痫前期患者血液中circ-101222的表达水平明显升高，circRNA可通过充当miRNA的海绵分子而发挥作用，通过生物信息学分析显示circ-101222与miR-181存在结合位点，并可调控miR-181的表达，而miR-181在子痫前期发生过程中可发挥重要调控作用[56,57]。推测circ-101222可能通过负向调控miR-181的表达从而参与子痫前期发生过程。进一步研究发现circ-0001855与circ-0004904在子痫前期患者中的表达水平升高，PAPP-A的表达水平明显升高，生物信息学分析显示circ-0001855与circ-0004904均可竞争性结合miR-138-5p、miR-623、miR-134-3p、miR-29a-5p，而上述miRNA均可靶向结合PAPP-A，并可负向调控PAPP-A的表达及活性，已有报道指出miR-29a-5p在子痫前期发病过程中发挥重要调控作用[58]。推测circ-0001855与circ-0004904均可能充当miRNA的海绵分子而减弱其对靶基因PAPP-A的抑制作用进而参与子痫前期发生过程，还可能作为子痫前期诊断的潜在分子标记物。采集的胎盘组织样本、GEO数据库与正常组织相比，子痫前期中jak-stat信号通路被激活，miR-100-5p表达下调，LIF表达上调，hsa-circ-0088196与miR-100-5p表达呈负相关，并可能结合miR-100-5p[59]。表明hsa-circ-0088196在子痫前期中呈高表达，并可能作为诊断子痫前期的潜在生物学标记物，其作用机制可能与负向调控miR-100-5p有关。鉴定重度子痫前期和正常孕妇女性胎盘中的circRNA表达谱，共检测到18 631个circRNA，其中，有180个circRNA差异表达，包括94个上调circRNA和86个下调circRNA，选取其中几个circRNA进行分析，包括hsa-circ-0007611、hsa-circ-0011460、hsa-circ-0002888、hsa-circ-0007445、hsa-circ-0017068、hsa-circ-0012737，进一步分析发现hsa-circ-0011460与溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员2A1(SLCO2A1，PGT)在重度子痫前期胎盘中的表达水平均明显升高，RIP实验证实hsa-circ-0011460直接靶向PGT[60]。表明hsa-circ-0011460与其宿主基因PGT直接相互作用，hsa-circ-0011460可能作为重度子痫前期诊断及治疗的潜在靶标。重度子痫前期中hsa-circ-0001438、hsa-circ-0001326和hsa-circ-32340的表达上调，其可调节miRNA及mRNA的表达[61]。表明circRNA表达谱的变化可能与重度子痫前期的发病机制有关，并可能充当生物标志物。子痫前期的病因和发病机制尚不清楚，并且尚无理想的早期临床生物标志物来预测子痫前期，使用微阵列分析人类正常和子痫前期胎盘中差异表达的circRNA，结果显示hsa-circ-0036877，hsa-circ-0036878，hsa-circ-0055724，hsa-circ-0049730、hsa-circ-0036474在子痫前期中异常表达，其中hsa-circ-0036877可作为竞争性内源性RNA而参与子痫前期发生过程，并可能作为子痫前期早期潜在的新型生物标记[62]。同时相关研究发现circRNA在子痫前期中异常表达，并可能参与子痫前期发生及发展过程，还可能作为早期诊断子痫前期的潜在生物学标记物[63-65]。

6 circRNA 在子痫前期发病机制中的研究进展

滋养层细胞向子宫内膜和脉管系统的迁移和侵袭是人类胎盘发育的关键步骤，子痫前期是一种破坏性的多系统综合征，其特征是滋养层细胞浸润和狭窄螺旋动脉未转化。采用定量实时荧光定量PCR技术检测70例子痫前期女性和43例健康妊娠对照者胎盘组织中circHIPK3的表达，通过敲低siRNA和过表达质粒转染了滋养层细胞系(HTR-8/SVneo)中circHIPK3对滋养层细胞迁移、侵袭、增殖、管形成及凋亡的影响，结果显示与健康怀孕对照组相比，子痫前期中circHIPK3的表达水平明显降低，沉默circHIPK3可明显抑制HTR8/SVneo细胞的迁移、侵袭、增殖及管形成能力，而circHIPK3过表达可明显促进HTR8/SVneo细胞的迁移、侵袭及管形成能力[66]。表明circHIPK3的异常表达可能通过调节滋养层细胞增殖、迁移及侵袭等生物学行为而导致子痫前期的发展。上皮-间质转化(EMT)调控的细胞迁移和侵袭功能异常可参与子痫前期的发病过程，与正常妊娠胎盘相比，circTNRC18在子痫前期胎盘中上调表达，circTNRC18可负调控滋养层细胞迁移和EMT，circTNRC18可充当miR-762的海绵分子而抑制其表达，并可提高EMT相关转录因子Grhl2的表达水平，子痫前期胎盘中miR-762的表达水平降低，并可促进滋养层细胞迁移及EMT，Grhl2在子痫前期胎盘中高度表达，circ-TNRC18可靶向结合miR-762而减弱其对Grhl2的抑制作用从而促进滋养层细胞迁移及EMT[67]。表明circTNRC18/miR-762/Grhl2分子轴在滋养层细胞迁移和EMT中起关键作用，circTNRC18/miR-762/Grhl2分子轴可能是子痫前期潜在的治疗靶标。circ-0063517与B型内皮素受体(ETBR)在子痫前期中下调表达，而miR-31-5p的表达水平明显升高， circ-0063517过表达或抑制miR-31-5p表达可促进血管内皮细胞的生长、迁移及血管生成，敲低circ-0063517可抑制ETBR、VEGFA、VEGFR2的表达，circ-0063517可充当miR-31-5p的海绵分子而调节ETBR的表达，circ-0063517可通过促进ETBR表达而促进血管生成[68]。表明circ-0063517/miR-31-5p/ETBR分子轴可调节血管生成从而参与子痫前期发生过程。circRNA锌指DHHC型棕榈酰转移酶20(circZDHHC20)在子痫前期胎盘中表达水平升高，而miR-144的表达水平降低，circZDHHC20可充当miR-144的海绵分子而发挥作用，circZDHHC20过表达可抑制滋养层细胞的增殖，迁移和侵袭，而敲低其表达可发挥相反的作用，miR-144可介导circZDHHC20对滋养层细胞行为的调节过程，miR-144可靶向结合类颗粒状2(grainyhead-like 2，GRHL2)并可负向调控其表达，circZDHHC20通过充当miR-144的海绵分子而调节GRHL2表达[69]。表明circZDHHC20高表达可通过充当miR-144的海绵分子而上调GRHL2的表达从而抑制滋养层细胞增殖、迁移及侵袭，为进一步揭示子痫前期发病机制提供了新的方向。hsa-circ-0111277/miR-494-3p/HTRA1/Notch-1分子轴促进并调节滋养层细胞的迁移和侵袭，为探索子痫前期的新治疗方法提供了新方向[70]。circPAPPA在子痫前期胎盘和血浆样品中表达水平降低，敲除circPAPPA可抑制HTR8-S/Vneo滋养层细胞的增殖及侵袭，miR-384与circPAPPA存在结合位点，circPAPPA可靶向结合miR-384并可负向调控其表达，进一步研究发现miR-384可靶向结合编码信号转导和转录激活因子3(STAT3)，miR-384过表达可抑制细胞增殖和侵袭，circPAPPA可充当miR-384的海绵分子而调控STAT3的表达[71]。表明敲除circPAPPA可通过调控miR-384/STAT3分子轴而抑制滋养层细胞增殖及侵袭，可为进一步揭示子痫前期发病机制奠定实验基础，还可为子痫前期治疗提供潜在分子靶点。miR-17可参与胎盘组织血管生成过程，并可靶向ephrin-B2/Eph-B4受体(EPHB4)而参与子痫前期发生过程，进一步研究显示多种circRNA均包含有miR-17的结合位点[72]。由此推测circRNA可通过靶向结合miR-17而参与子痫前期发生及发展过程。子痫前期胎盘组织中存在300多个差异性表达的circRNA，其中circ-0014736、circ-0015382在子痫前期胎盘组织中表达水平升高，而circ-0007121的表达水平明显降低，其可通过调控蛋白结合、缺氧反应等从而参与子痫前期发生及发展过程，并可能成为子痫前期诊断及治疗的潜在靶点[73]。综上所述，circRNA在子痫前期中异常表达，并可通过充当miRNA的海绵分子而调节其靶基因表达进而参与子痫前期发生及发展过程，还可能作为子痫前期治疗的潜在靶点。

子痫前期已严重威胁母婴健康，目前关于子痫前期发病机制尚未完全阐明，随着生物技术的发展，circRNA在子痫前期中的功能作用已受到重视，circRNA可充当miRNA的海绵分子而调控细胞增殖、分化等多种生物学过程进而参与多种疾病发生发展过程。但circRNA在子痫前期发病机制中的研究相对较少，而子痫前期患者胎盘组织及血浆中circRNA可通过与miRNA结合而减弱其对靶mRNA的抑制作用从而调节mRNA的表达，circRNA/miRNA/mRNA分子轴可能是参与子痫前期发病机制的重要途径。但circRNA是否可通过与RNA相关蛋白结合等方式参与子痫前期发生及发展过程尚需进一步探究。circRNA本身具有组织特异性与稳定性，其可能作为子痫前期诊断及治疗的潜在分子标记物。随着深入研究circRNA在子痫前期发病机制中的作用，有可能出现针对circRNA为靶点的治疗方法。