长链非编码RNA与胎儿生长受限的关系研究进展

2022-03-15冷芹张碧黎于威威张雪芹

中国计划生育和妇产科 2022年10期

冷芹，张碧黎，于威威，张雪芹

胎儿生长受限(fetal growth restriction，FGR)是指估测的胎儿体重小于同孕龄第10百分位的小于孕龄儿，这说明胎儿未达到宫内生长发育潜能，可导致更高的围产期发病率和死亡率以及长期健康缺陷风险。作为一种妊娠并发症，其发生率在3%～7%[1]，是围产期新生儿死亡的第二大原因，占死产婴儿的30%。也可导致早产、神经和呼吸系统疾病[2]以及出生后低体温、低血糖、肺出血和出血性脑病等问题。在成年期，它也被怀疑是肥胖、2型糖尿病和心血管疾病发展的重要因素[3]。FGR病因复杂，影响胎儿生长的因素包括母亲营养供应、胎盘转运和胎儿遗传潜能等，母体因素包括年龄、体质量、种族、母亲心脏容量和营养状况；胎盘因素包括胎盘重量低、血管形成异常、梗死、炎症和感染；胎儿因素包括胎儿异常、先天性代谢异常和染色体异常等[4]。

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是不编码蛋白质的长度超过200个核苷酸的RNA转录序列[5]，它们本身就是功能单位，亚细胞定位对其功能至关重要。数以万计的lncRNA被发现，且它们几乎涉及所有细胞活动。本文主要对lncRNA进行简要介绍，并概述与FGR相关的lncRNA在疾病发生发展中的作用，为FGR的病理生理提供新的研究方向，以期对疾病的预防和治疗提供理论依据。

1 lncRNA概述

在细胞中能够转录翻译的信使RNA(mRNA)占极少数，剩下的大多由基因组转录而来却不翻译的非编码RNA，按其大小又分为lncRNA和短链非编码RNA，而在数量上大部分为lncRNA。它曾被学者认为是“转录噪音、垃圾RNA”，因为lncRNA几乎没有编码蛋白质的潜力，或者在一个非常低的水平表达，但现在的研究认为lncRNA在许多细胞过程中发挥着至关重要的作用，包括细胞周期的分化和代谢以及疾病的发生[6]。最近的证据也表明lncRNA在病毒感染中起作用[7]。在过去十年中，以lncRNA为中心的研究大量涌现，发现它可以通过不同的作用机制发挥作用。例如，lncRNA可以通过与DNA、RNA和/或蛋白质相互作用来调节转录、表观遗传修饰、蛋白质/RNA稳定性、翻译和翻译后修饰[8]。lncRNA也被证明与信号受体直接相互作用[9]。lncRNA与一系列分子相互作用的能力强调了解lncRNA定位和局部相互作用是预测其功能的关键。

LncRNA根据在基因组上的位置分为：反义lncRNA、内含子lncRNA、基因间lncRNA和非翻译区lncRNA。它没有编码蛋白质的功能，但其在某些区域内保守性极高，具有高度保守的二级结构，且在特定的细胞表达，具有组织、细胞特异性，目前认为lncRNA主要在表观修饰水平、转录水平和转录后水平对基因表达进行调控[8]。因其调控机制非常复杂，至今尚未完全明确，主要有以下几个方面：① 通过在蛋白编码基因上与转录因子互相作用，影响下游基因的修饰表达；② 通过抑制RNA聚合酶II影响其与靶基因结合，促进或抑制靶基因的转录，影响下游基因表达；③ 通过与蛋白编码基因的转录本形成互补双链，进而干扰mRNA的剪切，从而影响靶基因的表达；④ 通过与蛋白编码基因形成顺式作用元件来调控基因的表达水平；⑤ 通过结合到特定蛋白质上，改变该蛋白的胞质定位、影响组蛋白的表达；⑥ 与蛋白质形成核酸蛋白质复合体，影响蛋白重塑及构象改变；⑦ 作为小分子RNA，如miRNA、piRNA的前体分子被加工进一步成熟[10]。

2 lncRNA与FGR

胎儿生长不良与遗传性基因、表观遗传变异以及早期着床和胎盘相关的改变有关，这对维持胎儿的营养供应至关重要。FGR被认为是胎盘缺血性疾病，即胎盘形成过程缺陷和因滋养层浸润减少造成的螺旋动脉不完全重塑导致胎盘功能不全。在胎盘缺血性疾病中，滋养层侵入子宫螺旋动脉的能力受损会导致血流受阻、胎盘损伤、缺氧、急性动脉粥样硬化、免疫改变和氧化应激，从而导致细胞功能受损、促炎因子释放细胞因子，内质网蛋白质合成的选择性抑制和细胞凋亡[11]。许多人类研究和动物模型也证明FGR与低氧血症、胎盘转运能力受损、血管生成改变、胰岛素样生长因子活性失调、凋亡水平增加、自噬和糖皮质激素作用，以及炎症反应增加、免疫系统功能失衡有关[12]。

LncRNA在包括血管生成、细胞凋亡、细胞增殖和迁移、炎症和配子发生等许多生理方面具有基本的调节作用，因此它们表达的改变可能参与FGR或其他妊娠并发症的发病机制。随着基因测序技术的应用，目前在胎盘组织中已经确定了多种RNA。He XJ等[13]的微阵列研究报告了738个lncRNA在子痫前期胎盘与正常胎盘中的差异表达，其中包括许多脂质代谢和血管生成相关的lncRNA。Medina-bastidas D等[14]通过研究子痫前期、FGR孕妇胎盘中mRNA、lncRNA基因谱表达，解释了部分lncRNA在胎盘缺血性疾病中的作用，lncRNA异常表达导致蛋白质合成的选择性抑制和细胞增殖的减少。Gremlich S等[15]的研究表明，与正常胎盘相比，FGR胎儿胎盘部分的lncRNA核旁小斑组装转录本1(NEAT1)表达更高。lncRNA可以通过多种途径在FGR发生发展过程中发挥作用。

3 FGR相关的lncRNA

3.1 lncRNA核旁斑组装转录本1

LncRNA NEAT1的作用在不同种类的实体肿瘤中得到证实，包括肺癌、食管癌、结直肠癌和肝细胞癌，它的异常上调影响患者的生存。在正常人类妊娠过程中胎盘滋养层细胞的增殖、侵袭、血管生成和免疫耐受和肿瘤发生有相同的特征，因此肿瘤领域研究的lncRNA提示可能与胎盘发育及疾病发生密切相关。另外，NEAT1在急性早幼粒细胞白血病中表达降低，从而增强白细胞分化。Gremlich S等[15]对比了FGR胎盘和正常胎盘，发现FGR胎盘NEAT1表达更高，其高表达影响了mRNA的剪切定位，导致绒毛滋养层细胞核中重要mRNA的滞留增加，使胎盘形成障碍，从而导致FGR发生。而Azari I等[16]发现病例组和对照组之间NEAT1表达没有显著差异，可能是由于样本量、种族、入组年龄不同所致。

3.2 lncRNA H19

H19基因是编码2600 核苷酸的lncRNA。一些研究表明H19在胎盘滋养层中大量表达，且与一些围产期并发症有关。Gonzales RP等[17]通过对FGR大鼠建模的研究发现，子代肝脏中lncRNA H19表达降低，甲基化水平升高，当给予饮食治疗后，lncRNA H19甲基化表达可被逆转，FGR表现也减轻。Zuckerwise L等[18]研究发现FGR胎盘中H19表达下调，且特异性敲除滋养层细胞中的H19可以抑制滋养层细胞侵袭，使胎盘着床功能异常导致FGR。胎盘组织中的H19通过影响胰岛素样生长因子2(IGF-2)蛋白的表达发挥作用，H19-IGF-2基因印迹或表观遗传调节的改变，可以导致胎盘功能和胎儿生长的改变[19]。Tsunoda YH等[20]通过对妊娠34周后的FGR胎盘与正常胎盘对比，发现H19在FGR胎盘的表达明显减少，且对滋养层细胞以及绒毛内皮细胞的发育起着重要作用，进而调节胎儿生长。

3.3 其他相关lncRNA

Azari I等[16]的研究还发现了PANDA、TUG1、MALAT1 3种lncRNA。PANDA是由p53依赖模式下的DNA损伤触发的lncRNA，具有抗凋亡作用，Alejandre AA等[21]报告了FGR胎盘的衰老增加，FGR中与衰老相关的异染色质病灶的比例高于对照组。TUG1在细胞增殖、癌细胞迁移和通过调节基质金属蛋白酶、内皮细胞粘附素、TGF-β和TGF-β受体的表达诱导上皮间充质转化中发挥重要作用，TGF-β信号传导在某些IUGR诱导的病理条件中的作用已被证实[22]。MALAT1已被证明参与了滋养层细胞增殖、细胞周期、凋亡、迁移和侵袭的调节，并且在最初的胎盘形成时其下调有助于预防子痫前期，进而预防FGR的发生[23]。