微小RNA在多囊卵巢综合征发病机制中的研究进展

杨东霞 申儒霞 李红梅 霍玉霞 杨新鸣

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome PCOS)是妇科疾病中一种的常见生殖内分泌疾病，其特征为持续性无排卵或稀发排卵，双侧或单侧卵巢多囊样改变，黄体生成素/卵泡刺激素(luteinizing hormone/follicle stimulating hormone,LH/FSH)的比值大于2～3[1]。常伴有胰岛素抵抗以及肥胖。多囊卵巢综合征病理生理机制十分复杂，研究发现PCOS的发生与多种因素有关，但是对PCOS的发病机制仍没有确切的了解。miRNA是一种内源性的，非编码的由20～24个核苷酸组成的高度保守的单链的RNA，具有十分重要的调节功能[2]，它可以通过与靶RNA的3′端非翻译区结合，通过协助翻译抑制或者指导靶RNA的切割来调节转录后的基因表达。在调节与代谢、炎症与繁殖相关的各种细胞功能的基因表达中具有重要的作用。研究表明miRNA在卵泡的发育中有着重要的作用[4]，许多母本转录物的更新都与miRNA有关，miRNA的降解可能是卵母细胞完成有丝分裂所必须的。miRNA在许多细胞与组织中都有重要的作用，其功能已得到了广泛的报道[5-7]。近年来研究发现miRNA的异常表达可能与PCOS的发生有关，本文对miRNA与PCOS的关系及其机制展开综述。

一、血液中与PCOS相关的miRNA

miRNA大量存在于血清中，对核酸酶活性具有稳定性并且易于检测[8]，因此miRNA在血清中能相对稳定地存在。Xiong等人的研究发现[9]，PCOS患者血清中miR-23a、miR-23b的表达明显低于健康女性，并且在PCOS患者中miR-23a与BMI呈正相关，血清中的miRNA的异常表达可能与PCOS的发生密切相关。Long等人[10]的一项研究结果也表明miRNA的异常表达与PCOS的发生密切相关。该实验在收集到的68名PCOS患者与68名健康女性中各随机抽取5名年龄与BMI相匹配的女性，收集这10名研究对象的血清并通过这两组之间的芯片分析来识别差异的miRNA。通过比较后选择了8种(即miR-222，miR-16，miR-19a，miR-106b，miR-30c，miR-146a，miR-24，miR-186)显著上调与1种(即miR-320)显著下降的miRNA进行进一步研究。在研究的第二阶段对68名PCOS患者和68名健康女性的血清进行了定量逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)，来验证最初筛选的miRNA，结果发现与健康女性相比，PCOS患者的血清中上述9种中的3种(即miR-222，miR-146a，miR-30c)显著上升，此外Long等人还通过回归分析发现miR-222与血清胰岛素呈正相关。Ortega等人的研究[11]同样发现miR-222表达水平的异常与2型糖尿病与胰岛素敏感性的异常密切相关，由此可见miRNA的异常表达不仅参与了PCOS的发生还与PCOS并发症的发生密切相关。并且该研究还通过进一步的生物信息学分析表明miR-222，miR-146a和miR-30可能是通过靶向的基因与转移，细胞周期，凋亡和内分泌途径等信号途径参与了PCOS的发生。不仅如此以往的研究同样表明[12]miRNA可直接通过靶向信使RNA和/或通过干扰表观基因组抑制其翻译为蛋白质，当miRNA的表达异常时其调节靶向信使RNA的能力以及协助翻译抑制的能力增强或减弱，进而导致了PCOS的发生。

内皮素(endothelin，ET)是内皮细胞产生的一种生物活性肽，参与肿瘤生长，并诱导肿瘤的有丝分裂[13]，在已经鉴定出的三种类型的ET(即ET-1、ET-2、ET-3)中，ET-1是最有效的生物分子[14-15]，研究发现与年龄无明显差异的健康女性相比，PCOS患者的血浆中ET-1的水平明显高于对照组。Rashad等人则在以往的研究基础上通过进一步的研究发现PCOS患者中miRNA-320的表达水平明显低于对照组，并且血清miRNA-320表达水平与ET-1之间存在显着的负相关[16]。miRNA-320可能是通过其靶ET-1起作用来调节基因的表达。并且可能通过IRS-1调节ERK1 / 2信号通路和卵泡成熟所涉及的控制通路来抑制PCOS患者的胰岛素抵抗[17]。当miRNA -320表达水平下降时，其调节基因表达的能力下降，导致胰岛素的敏感性下降与卵泡的成熟障碍，进而导致PCOS及其并发症的发生。

血液的获取相对容易并且对人体没有创伤，因此血液中miRNA的研究与测定更加的便利，血液中miRNA的测定将来或许能成为诊断PCOS的新方法与手段。

二、卵泡液中与PCOS相关的miRNA

卵泡液是由穿过血滤屏障的血浆成分，颗粒细胞和卵泡膜细胞的分泌物所组成，卵泡液中不仅含有FSH、LH、雄激素与雌激素等激素，还包含生长因子、抗凋亡因子以及氨基酸、核苷酸和蛋白质，是卵母细胞生长、发育、成熟的重要的微环境。有时血清miRNA的分析不一定反映出卵巢局部的变化，原因是来自PCOS妇女的卵巢组织中存在并在卵巢组织中差异表达的大多数miRNA没有释放到血液中，因此PCOS患者血清中一部分miRNA的表达并没有改变，所以PCOS患者卵泡液中差异表达的miRNA较血清中差异表达的miRNA种类与数量更多。研究发现与正常女性相比，PCOS患者卵泡液中许多miRNA的表达有明显的差异性。Hossain等人用PCOS的大鼠模型与正常大鼠的卵泡液进行研究后发现，PCOS大鼠模型的卵泡液中346种潜在的miRNA中有24%( 79种)的表达有明显的差异[18]。Sang等人的一项研究结果发现[19]与健康女性相比，PCOS患者卵泡液中miR-24的表达显著升高，并且与健康女性相比PCOS患者不仅血清中miR-320的表达显著下降，卵泡液中miR-320的表达水平也同样显著低于健康女性。Roth等人的研究也同样发现与健康女性相比，PCOS患者卵泡液中miRNA的表达具有明显的差异[20]，该研究将PCOS患者卵泡液中的miRNA与健康女性进行比较后发现，PCOS患者卵泡液的样品之中有29种miRNA的表达有显着的差异。而在这29种miRNA中5种miRNA(即：miR-9、miR-18b、 miR-32、miR-34c和miR-135a)的表达显著升高，进一步研究发现这些miRNA与IL8，SYT1和IRS2的mRNA表达呈负相关，从而表明其是一种抑制作用模式。Roth和Sang还通过深入的研究发现，在卵泡液中发现的miRNA表达谱的靶基因预测提示miRNA的表达可能是参与了生殖途径、生殖衰老、碳水化合物代谢、类固醇合成、细胞生长、β细胞功能、胰岛素信号传导和细胞通讯的途径[19-20]，当miRNA的表达异常时导致生殖与代谢功能的絮乱，进而诱导了PCOS的发生。对卵泡液中的miRNA的研究可能为今后改善PCOS患者卵泡的健康和/或恢复排卵功能障碍提供新的研究方向。

三、颗粒细胞中与PCOS相关的miRNA

颗粒细胞是分泌雌激素的主要部位，颗粒细胞不仅可以分泌雌激素还能分泌类固醇与生长激素，故颗粒细胞在卵母细胞的发育与维持卵母细胞微环境中起重要作用。颗粒细胞的功能异常可导致PCOS患者卵泡发育的异常[21]。研究显示miRNA与原始卵泡的形成、卵泡募集和选择、卵泡闭锁、卵母细胞-卵丘细胞相互作用和颗粒细胞的功能密切相关[22]。Jiang等人在一项动物研究中发现[23]，与非PCOS对照组小鼠相比PCOS小鼠模拟组的卵巢组织中miR-324-3p的表达明显降低，通过体外实验用miR-324-3p模拟物感染颗粒细胞，发现颗粒细胞的凋亡率显著提高并且增殖得到明显的抑制，该实验还通过Western印迹检测miR-324-3p模拟物转染后WNT2B的表达水平，结果表明，经过miR-324-3p模拟物转染后WNT2B的表达水平显著降低，miR-324-3p可能是通过直接靶向WNT2B对颗粒细胞发挥作用。该实验表明miR-324-3p的表达下降使的WNT2B的表达水平也有所下降，使其不能发挥正常的生理功能，进而造成颗粒细胞的功能异常，导致卵泡的发育和成熟障碍。由此我们推测miR-324-3p在卵巢颗粒细胞中的异常表达可能诱导了PCOS的发生。除此之外Hou等人对PCOS患者与非PCOS患者的研究中发现[24]mir-3188和mir-3135b在PCOS患者颗粒细胞中的表达显著提高，该实验还表明miR-3135b的表达水平与卵母细胞数，受精率和卵裂率密切相关，mir-3135b可通过调控靶基因参与卵母细胞的发育和成熟，当mir-3135b的表达异常时随之对靶基因的调控异常，致使卵母细胞的发育与成熟障碍，从而导致PCOS的发生。He等人同样在颗粒细胞中发现了异常表达的miRNA，研究发现在年龄与BMI无明显差异的PCOS女性与非PCOS女性中，PCOS患者颗粒细胞中的miR-200c和miR-141的表达显著升高[25]。在一项大鼠的研究中发现，miR-141在颗粒细胞中可能是通过靶向DAPK1来抑制颗粒细胞的凋亡[26]，进一步佐证了颗粒细胞中miR-141的异常表达可能与PCOS的发生有关。不仅如此miR-200c和miR-141还能调控多项信号通路(如PI3K与Wnt通路)，其中Wnt通路在细胞的增殖起着重要的作用，而PI3K通路则与代谢异常(如胰岛素抵抗)密切相关[27-28]。而PCOS正是以卵泡的异常增殖与代谢异常为主要特征，因此我们推测miRNA的异常表达不仅与PCOS的发生有关还与PCOS的并发症的发生密切相关。基于颗粒细胞中异常表达的miRNA我们得知颗粒细胞中异常表达的miRNA与PCOS的发病有关，但其具体的分子机制仍有待进一步研究。

四、脂肪组织中的miRNA

胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)虽然不是PCOS的诊断标准，但IR却是PCOS患者的普遍特征，PCOS患者中IR的发生率高达70 %[29]，导致代偿性高胰岛素血症与2型糖尿病、心血管疾病的风险增加[30]。研究发现IR引起的高胰岛素血症会引起卵泡的停滞[31-32],可能与PCOS患者的卵泡成熟障碍有关，但是高胰岛素血症引起的卵泡阻滞的机制尚未明确。Chen等人在PCOS患者的原代脂肪细胞的研究中发现[33]，miR-93在PCOS患者脂肪组织中的表达显著升高。该研究表明胰岛素主要依赖葡萄糖转运蛋白同工型4(glucose transporter isoform，GLUT4)发挥作用，GLUT4的水平与胰岛素敏感性呈正相关。并且还通过miR-93的过表达和敲除研究预测miR-93靶向GLUT4，过表达的miR-93会抑制GLUT4的表达导致胰岛素的敏感性下降。Wu等人同样研究发现[34]，在脂肪组织中，PCOS患者与非PCOS而有IR的女性中发现miR-93的表达显著升高。并且该研究进一步表明，过表达的miR-93直接抑制GLUT4的表达，损害葡萄糖代谢和胰岛素敏感性，因而导致了IR的发生。此外，在糖尿病小鼠模型的脂肪组织中也发现miR-29旁系同源物上调，并且与小鼠衍生的3T3-L1脂肪细胞样细胞系中的胰岛素抵抗增加有关。Qin等研究发现在Dicer缺陷型3T3-L1细胞的分化以及与脂肪分化相关的miR-223和标记基因的表达显著降低，IR可能是PCOS患者脂肪组织中Dicer蛋白水平降低的原因而miR-223是Dicer调控的脂肪分化的关键因素[35]。或许将来随着对miRNA的深入研究能为胰岛素抵抗与2型糖尿病的治疗提供新的治疗方案，减轻患者的病痛。

多囊卵巢综合征严重危害女性生殖健康，PCOS的发病机制十分复杂，不仅与妇科学有关，并且与内分泌学等多个领域都有密切的联系。目前为止，PCOS的发病机制尚不明确，多种miRNA的异常表达均与PCOS的发病有关，随着对miRNA的深入研究，相信在不久的将来我们能找到更多关于miRNA在PCOS发病中作用的证据，这或许会在将来为PCOS的诊断提供新的思路，也许将来我们能在miRNA方面找到治疗PCOS及其并发症的新方法，为广大PCOS患者带来福音。