不同来源外泌体中微小RNA 在子痫前期的研究进展

何豆豆，孙晓彤，张慧芳，张春阳

子痫前期（pre-eclampsia，PE）是妊娠期常见并发症，发生率约为3%～8%[1]，重度PE 患者一般还伴有肾脏等多脏器系统的损害，是造成孕产妇及胎儿不良围生结局的主要原因。PE 的病因和发病机制尚不清楚[2]。目前大多数学者认为PE 发生可能与滋养细胞侵袭异常有关，进而导致母体血管内皮功能障碍、慢性胎盘灌注不良等病理过程，最终出现高血压、胎儿生长受限及其他不良围生结局。因此，目前大部分研究都认为PE 是胎盘源性疾病，而且临床除终止妊娠外尚无特异性治疗方法[3]。所以从新的领域探索并明确PE 的发病机制及治疗靶点，改善其不良围生结局非常必要。“外泌体”一词在20 世纪80 年代末首次出现，用来描述多泡体中形成的小膜泡[4]。而近年越来越多的研究表明外泌体及其内含的微小RNA（microRNA，miRNA）在细胞间的信息传递中起着重要作用，为阐释疾病的发病机制提供了新的可能，并且其还可以作为生物标志物以及治疗工具发挥潜在临床应用价值。现综述不同来源外泌体miRNA 在PE 中的作用。

1 外泌体

外泌体的形成始于细胞内陷形成的早期胞内体，进一步内陷形成多泡体，最终多泡体与细胞膜融合向细胞外分泌膜性囊泡，该膜性囊泡即为外泌体。其在机体中广泛存在，如血液、淋巴液、唾液、乳汁、羊水和泪液等中均可检测到。外泌体直径约40～100 nm，其内包含多种物质，如核酸、蛋白质、脂类、长链非编码RNA 和miRNA 等调节分子[5]。一些外泌体会以旁分泌、自分泌等方式释放其内容物局限作用于邻近的靶细胞，而有些外泌体则可以进入体液循环以到达远处靶细胞附近，随后通过多种途径进入靶细胞。例如外泌体的跨膜蛋白可以直接与靶细胞上的受体相互作用，然后通过内吞作用进入细胞[6]，也可以直接与靶细胞的质膜融合，并将其内容物传递到细胞中发挥相应调控作用[7]。而且外泌体作为最小的细胞外囊泡，具有所有囊泡类的一个共同特征——脂质双层膜，这使得外泌体及其内容物不容易受到细胞或循环中其他物质的影响[8]。妊娠期外泌体的研究主要包括：证明胎儿和母体之间物质交换，在胎盘植入及母胎免疫耐受建立中的作用，以及对血管生成和内皮细胞迁移的调节[3]。有研究表明孕妇外周血中的外泌体浓度约为未妊娠女性的20 倍，正常孕妇外周血血浆中的外泌体含量会随着妊娠进展而增加，在足月时达到最大浓度[9]。并且妊娠早期（妊娠6 周）即可在母体外周血中检测到胎盘来源的外泌体，其可以调节母体血管系统及免疫系统等的生理性变化以适应妊娠状态。一旦调节过程出现异常，则可导致妊娠期出现各种并发症，如PE 和妊娠期糖尿病等。

2 miRNA

miRNA 是调节基因表达的非编码单链小RNA。在人类基因组中，已经发现超过2 000 个miRNA 可以调控超过1/3 的人类基因[10]。据估计，60%人类基因的表达是由miRNA 调控的，并且研究发现外泌体的miRNA 谱通常和亲本细胞（产生该外泌体细胞）的miRNA 谱并不相同，这表明miRNA 被包装到外泌体中是一个有选择性的过程，miRNA 进入外泌体可能是通过某种受控的途径[11]，但该途径尚不明晰，有待进一步研究。研究表明，外泌体的磷脂双分子层膜性结构可以有效保护其内的miRNA[12]，因此被远距离运输的miRNA 才能够抵抗运输过程中RNA 酶的降解，稳定进入靶细胞发挥一定作用，并且外泌体这种特殊的结构也使得miRNA 能够在外周血或其他体液中更稳定地被检出，较好地体现了其作为潜在生物学标志物的价值。

3 不同来源外泌体及其携带miRNA 在PE 的研究进展

3.1 胎盘来源外泌体Wang 等[13]发现胎盘来源外泌体中miR-15a-5p 过表达可以下调靶基因周期蛋白依赖性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1），再通过介导磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）通路抑制大鼠PE 的进展。部分胎盘来源外泌体中的miRNA 还参与抗血管紧张素Ⅱ1 型受体自身抗体的产生，进而导致PE 的发生。张涛等[14]证明PE 患者胎盘来源外泌体中的miR-155 表达上调，而抑制miR-155 可增加血管紧张素Ⅱ1 型受体表达，增强血管紧张素Ⅱ诱导的磷酸化细胞外信号调节激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）的活化。随着对于胎盘来源外泌体中miRNA 调节通路的不断验证及整合，有可能使PE 的发病机制不断明晰，并可能为PE 相关miRNA 靶向治疗及早期诊断提供强有力的依据。

关于PE 患者产后较高的心脑血管疾病发生率，有研究发现miR-499a-5p 上调可能与此有关[15]。因此，miRNA 生物标志物在识别具有心脑血管疾病高风险的PE 患者方面也具有一定的价值，有待进一步深入探究。在早发型和晚发型PE 的发病机制方面，Pillay 等[16]证明了胎盘源性外泌体在早发型PE 中显著增多，在晚发型PE 中显著减少，这提示了胎盘在早发型PE 发病中可能具有关键作用，而晚发型PE的发病机制有可能与胎盘组织相关变化的相关性较弱。关于胎盘来源外泌体中miRNA 在PE 的早期诊断方面，Salomon 等[17]研究发现PE 患者血浆中胎盘来源外泌体的miR-486-1-5p 和miR-486-2-5p 水平升高，认为它们是具有预测潜力的miRNA。大部分研究认为这些PE 相关的miRNA 之间，联合预测价值比单一预测价值要高，且建议联合母体因素及其他生物标志物，如子宫动脉血流、妊娠相关血浆蛋白A 和胎盘生长因子等，以便能够更准确地预测和预防PE 的发生。

3.2 脐带血来源外泌体既往研究表明，miRNA 与胚胎发育的相关基因存在一定的靶向性。Jia 等[18]发现PE 患者母体外周血来源外泌体和脐带血来源外泌体均可显著促进脐静脉内皮细胞增殖、迁移和血管形成。其中脐带血来源外泌体特异性miRNA（miR-134 和miR-296-5p）可靶向性别决定区Y 框蛋白2（sex-determining region Y-box 2，Sox2）的编码序列、Nanog 同源框蛋白（Nanog homeobox protein，Nanog）和八聚体结合转录因子4（octamer-binding transcription factor 4，Oct4），调节胚胎干细胞的多能性。由此推测，脐带血来源外泌体中miRNA 与胚胎发育过程有关，如神经系统发育，未来还需要进一步明确脐带血来源外泌体中miRNA 在介导胚胎发育中的作用，为PE 患者不良围生结局的发生及预防提供有力依据。Zhao 等[19]研究发现PE 患者胎盘组织中血管内皮生长因子A 表达下调，同时发现脐带血来源外泌体中的miR-125a-5p 可以通过抑制滋养层细胞迁移和脐静脉内皮细胞的血管生成降低血管内皮生长因子A 表达。因此，脐带血来源外泌体中的相关miRNA 除了与胚胎发育有关之外，还可能在导致PE 患者滋养层细胞功能障碍中发挥重要作用。故认为脐带血来源外泌体为阐释PE 的发病机制提供了新的可能。

3.3 母体外周血来源外泌体大部分PE 患者外周血来源外泌体的miRNA 都上调[20]，例如miRNA-134在PE 患者中过表达，可通过抑制滋养层细胞的浸润及靶向整合素β1（integrin β1）参与PE 的发病机制。Li 等[21]研究发现，妊娠早期PE 患者外周血血浆来源外泌体中miR-153-3p 和miR-325-3p 水平是健康孕妇的2 倍。Zou 等[22]的研究发现PE 患者外周血来源外泌体中miR-210、miR-136、miR-494 和miR-495 的水平升高。这些差异性表达的miRNA 都可以做为PE 患者早期诊断的生物标志物，且均通过抑制滋养层细胞的增殖和侵袭导致PE 发生。然而，同一miRNA 也可能通过多种途径调控PE 的发生和发展。Luo 等[23]研究表明，过表达的miR-210 可通过下调钾离子通道调节因子1 抑制滋养层细胞侵袭，从而促进PE 的发生。Ishibashi 等[24]发现过表达的miR-210 可以下调17β-羟基类固醇脱氢酶1（17 betahydroxysteroid dehydrogenase 1，HSD17B1），而母体外周血血浆及胎盘组织中HSD17B1 水平的显著降低则可预示PE 的发生。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 的调控，参与PE 的发生[25]，EFNA3 是血管化和细胞迁移的关键调控因子，而HOXA9 在血管生成中发挥重要作用。而miR-210的表达与缺氧诱导因子1 有关，因此以上通路或相关调控靶点的表达可能又受到缺氧诱导因子1 的控制。Shen 等[26]发现PE 患者外周血血清来源外泌体中miR-155 水平高于健康孕妇，进一步研究显示其可抑制人脐静脉内皮细胞中一氧化氮合酶的表达。Hromadnikova 等[27]还发现胎儿生长受限或PE 患者妊娠早期的外周血血浆来源外泌体中也可以检测到19 号染色体上的miRNA 簇中的miR-517-5p、miR-520a-5p 和miR-525-5p 水平下降，进一步研究发现这些差异表达的miRNA 与晚发型PE 相关。提示部分外周血来源外泌体的miRNA 表达降低与PE 的发病类型有关，因此进一步明确与PE 类型相关的miRNA 种类及来源也是未来重要的研究方向之一。

3.4 间充质干细胞来源外泌体间充质干细胞来源的外泌体可能有助于治疗PE 患者的胎盘血管功能障碍和慢性炎症。据报道，其可以降低促炎细胞因子的水平，刺激调节性T 细胞活性，从而促进转化生长因子β 和白细胞介素10 的产生，抑制促炎反应[28]。Huang 等[29]发现人脐带间充质干细胞来源的外泌体通过上调miR-18b-3p 靶向瘦素，抑制PE 大鼠胎盘组织中炎性因子的含量，减少滋养层细胞凋亡，从而抑制PE 的发生。而在滋养层细胞增殖、迁移方面，Wang 等[30]发现人脐带间充质干细胞来源外泌体中的miR-133b 可刺激滋养层细胞增殖、迁移和侵袭，在PE 患者中具有良好的靶向治疗作用。Cui 等[31]的研究则验证了人脐带间充质干细胞来源外泌体中的miR-101 过表达，并且可以被转运至滋养层细胞中，通过靶向负性调控溴结构域蛋白4（bromodomaincontaining protein 4，BRD4）的表达，抑制核因子κB/CXC 趋化因子配体11（CXC-chemokine ligand 11，CXCL11）轴促进滋养层细胞的增殖和迁移，降低母体血压和24 h 尿蛋白，从而改善PE。以上实验性研究充分证明了间充质干细胞来源外泌体中的部分miRNA 可以通过特定的调控通路发挥靶向治疗PE的作用，为未来PE 的治疗提供新的研究方向。

4 结语与展望

随着近些年来国内外关于PE 相关外泌体中miRNA 谱的研究逐渐增多，不同来源外泌体中miRNA 参与PE 发生、发展的相关机制也越来越清晰，为明确PE 的发病机制及治疗预防提供了一个崭新的视角。但是这些与PE 相关的差异性miRNA 的种类却不尽相同，这可能是由于研究的地域、人种、实验设施及条件等各方面的差异导致的。因此未来仍需要进行高质量的多中心研究进一步明确PE 患者不同来源外泌体的miRNA 谱。另外，PE 相关外泌体研究主要集中在胎盘及外周血来源外泌体，这可能与PE 与胎盘关系密切、外周血具有临床易获取的特性有关，但外泌体来源广泛，目前已知多种来源的外泌体及其内容物均可能参与PE 的发病机制，也可作为预测PE 发病的标志物及潜在靶向治疗方式。而如何进一步细化分离及鉴定外泌体来源仍有待进一步研究。间充质干细胞来源外泌体及其内含的miRNA 已被证明对于PE 有一定的治疗作用，但还需进一步明确其分子调控机制，为PE 的药物研发提供依据。