LncRNA 在妊娠及胎盤疾病中的作用

胡雪梅，張繼學*，李文清，呂銀鳳

(1 蘭州大學第二醫院婦產科，蘭州730000，2 甘肅省白銀市婦幼保健院，白銀 730900）

近年來，隨著生育政策的改變，女性生育二胎三胎的需求增加，同時孕產婦的生育高齡、高危因素也隨著增加，妊娠及胎盤相關疾病越來越多，病種多樣，機制復雜，嚴重影響母兒健康。為了減少妊娠期相關疾病的發生，需要深入探索相關機制。長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA, LncRNA）定義為超過200 個核苷酸的非編碼RNA 分子，缺乏長閱讀框架，位于細胞質或者細胞核中，在表觀遺傳學、轉錄及轉錄后等多種水平調控基因表達，在多種生理、病理過程中起重要的調節作用[1]。本文總結了LncRNA 在妊娠及胎盤相關疾病中的相關機制及研究進展。

1 LncRNA 的特點

2002 年LncRNA 首次在小鼠中被發現，在人類基因組中，有7000 ～23000 條LncRNA，特點是跨物種的初級序列，保守性差和組織特異性高[2]。根據其起源的基因組位點，LncRNA 分為外顯子、內含子、增強子、基因間和啟動子。LncRNA 沒有長閱讀框，但具有mRNA 樣的結構，其啟動子可以結合轉錄因子完成轉錄后修飾，包括添加poly-A 尾部、RNA 編輯和選擇性剪接等[3]。

2 LncRNA 的作用機制

近年來，研究發現LncRNA 可以通過多種機制調節細胞過程。在細胞核中，LncRNA 通過充當轉錄信號或增強子來調節基因表達；在細胞質中，LncRNA 可以增加或減少mRNA 的穩定性，或與蛋白質相互作用形成核糖核蛋白復合物[4]。LncRNA還廣泛參與基因組調節，如染色質修飾、轉錄激活和干擾等過程，從而調控細胞生長、分化和凋亡，以及個體的生長發育等生命活動[5,6]。有大量研究證實，LncRNA 與胚胎進化發育、物質代謝以及腫瘤等都有著密切的關系[7]。LncRNA 的作用方式大致如下[8,9]：①LncRNA 在上游啟動子區，抑制 RNA 聚合酶Ⅱ而影響基因表達，或者介導染色質重構和組蛋白修飾，促進下游基因的表達；②下游效應器可以與同一LncRNA 分子結合，實現不同信號通路之間的信息交換和整合；③LncRNA 與編碼蛋白結合，形成互補雙鏈，阻斷連接位點的識別和信號通路，產生不同的轉錄形式；④LncRNA 可以招募染色質修飾酶，與相應基因結合，或在核酸內切酶（Dicer enzyme, Dicer 酶）作用下產生小干擾RNA（small interfering RNAs,siRNAs）調節基因的表達；⑤LncRNA 是微小RNA（microRNA，miRNA）、非編碼小RNA（Piwi-interfering RNA），piRNA 的前體分子，是小分子RNA。LncRNA 和miRNA 可以同時轉錄，并加工生成特異性的miRNA 調控靶基因的表達發揮功能；⑥能結合特殊的蛋白伴侶，調節蛋白活性，或形成核酸蛋白質復合體，改變蛋白的胞質定位。LncRNA 已成為現代遺傳學、多種疾病發病機制的研究熱點。近些年研究發現小核仁RNA 宿主基因14（small nucleolar RNA host gene 14，SNHGl4）、Opa 相互作用蛋白5 反義 RNA 1（Opainteracting protein 5 antisense RNA 1, OIP5-AS1）、母系表達基因3（Maternally expressed 3，MEG3）和肺癌轉移相關轉錄本1（Metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1 ,MALAT1）等在妊娠中表達異?；蚺cmiRNA 結合，或發生甲基化改變而引起妊娠期相關疾病的發生。

3 LncRNA 與妊娠相關疾病

LncRNA 與miRNA 結合，或通過多條信號通路來調節妊娠期免疫功能，促進炎癥反應和影響糖酵解等機制參與子癇前期、妊娠期糖尿病等疾病的發生發展。

3.1 LncRNA 與miRNA 參與妊娠疾病

miRNA 是核苷酸長約22～24 的非編碼RNA，在轉錄后水平調節基因表達。目前確定的所有miRNA中有一半主要來自蛋白質編碼基因的內含子和少數外顯子轉錄。LncRNA 是miRNA、piRNA 的前體分子，二者共同參與妊娠相關疾病的發生.

3.1.1 LncRNA 與先兆子癇

先兆子癇（preeclampsia，PE）是導致孕產婦和圍產兒死亡的主要原因之一，妊娠20 周后出現高血壓（≥140/90mmHg）和/或蛋白尿，常常累及母體臟器功能受損[10，11]。LncRNA SNHG14通過競爭性結合微小RNA-330-5p（microRNA-330-5p，miR-330-5p）發揮功能，在PE 病程進展過程中，SNHG14 可作為PE治療過程中的檢測分子[12]。還有研究發現LncRNA SNHG16 在PE 患者胎盤中表達下調，SNHG16 可作為微小RNA-218-5p（microRNA-218-5p，miR-218-5p）的競爭性內源RNA（competing endogenous RNAs, ceRNA），直接靶向 LIM 蛋白亞家族的細胞骨架支架蛋白（LIM And SH3 Protein1, LASP1），miR-218-5p缺失和LASP1上調均可拮抗SNHG16對HTR-8/SVneo 細胞功能的影響，因此SNHG16 通過miR-218-5p/LASP1軸參與PE病程進展[13]。核旁叢組裝轉錄本1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1,NEAT1）可以通過上調miR-411-5p 和抑制磷酸酯酶與張力蛋白同源物（Phosphatase and tensin homolog,PTEN）的表達，干擾滋養層細胞增殖、遷移和侵襲，緩解PE 的發展[14]。最近有報道睪丸發育相關基因1（testis developmental related gene 1, TDRG1）在PE 胎盤中異常下調，雙熒光素酶報告基因檢測證實TDRG1 可與miR-214-5p 結合，敲低miR-214-5p 可促進滋養細胞活力，TDRG1 通過負調控miR-214-5p的表達促進滋養細胞活力和侵襲，有助于更好地理解PE 的發病機制，為TDRG1 靶向的診斷和治療提供新的思路，TDRG1 在未來可能被用作治療PE 的策略[15]。以上研究表明LncRNA 結合miRNA 可以參與PE 的發生、發展及治療。

3.1.2 LncRNA 與妊娠期糖尿病

妊娠期糖尿?。╣estational diabetes mellitus,GDM）是常見的妊娠并發癥，如果孕期血糖控制不理想，會對母兒造成不良的影響。有研究發現LncRNA OIP5-AS1 在GDM 患者血清中表達降低，OIP5-AS1 結合miR-137-3p 后參與果蠅Zeste 基因增強子的人類同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）通路可在高糖誘導的妊娠滋養細胞中發揮作用[16]。GDM 孕婦血清中HOXA 遠端轉錄本（HOXA transcript at the distal tip，HOTTIP）及miR-21 表達上調，LncRNA-HOTTIP 可以作為GDM 診斷及不良妊娠結局的預測因子[17]。還有研究顯示X 染色體失活特異性轉錄本（X inactive specific transcript，XIST）過表達，影響miR-497-5p/FOXO1 通路，參與GDM的發生，提出XIST 可作為GDM 患者的一種有效的診斷標志物[18]。由此可見，LncRNA 與miRNA 結合后在GDM 的預測、發生和診斷中有一定的價值。

3.1.3 LncRNA 與復發性流產

復發性流產是同一性伴侶連續3 次或3 次以上的自然流產，滋養細胞功能受損與其發病機制有關，但其中50%原因不明。最近的研究表明，LncRNA與miRNA 相互作用調控子宮內膜蛋白的生成，從而控制粘附能力。生長阻滯特異性轉錄因子5（growth arrest-special transcript 5, GAS5)已被發現是一種免疫反應調節劑，與自身免疫性疾病相關，GAS5 在復發性流產患者中過表達，并與血漿和滋養層中TNFα 蛋白水平呈正相關，通過與miR-140-5p 結合導致Th1 偏態而導致流產發生[19]。通過微陣列分析，LncRNA 在非植入胚胎的原代人子宮內膜上皮細胞中的表達有顯著變化，有9 個LncRNA 表達上調，12個LncRNA 表達下調，增加最多的是磷酸酶和張力蛋白同系物假基因1（Phosphatase and tensin homolog pseudogene1，PTENP1），與miR-590-3p 過表達導致子宮內膜粘連受損。由此表明，LncRNA 與miRNA相互作用后可以調控胚胎著床，并引起免疫失衡而參與復發性流產的發生[20]。

3.2 LncRNA 影響胎盤滋養細胞功能與產科疾病

LncRNA 通過多條信號通路來調節妊娠期免疫功能，以及影響胎盤和免疫功能，導致一系列如子癇前期、胎兒生長受限等妊娠相關疾病的發生。

3.2.1 LncRNA 與先兆子癇

特異性LncRNA 的上調和下調也會影響胎盤滋養層細胞的增殖、凋亡和侵襲遷移，盡管大多數LncRNA 的完整生物學作用尚不清楚，但它們在與PE 相關的表觀遺傳學和轉錄機制調控中的作用已明確。有實驗證實循環中的幾種LncRNA 為PE的潛在生物標志物，全血中LncRNA BC030099、AF085938、G36948 和AK002210 的水平能夠很好地區分先兆子癇患者和健康孕婦[12]。還有研究采用組織分化誘導非蛋白編碼RNA（Terminal differentiation-induced non-coding RNA, TINCR）獲得功能的方法檢測HTR-8/Svneo 細胞的增殖、遷移和侵襲能力，LncRNA TINCR 下調可激活Wnt/β-catenin 通路，促進HTR-8/Svneo 細胞的增殖、侵襲和遷移，而且LncRNA TINCR 在先兆子癇患者胎盤組織中出現高表達[21]。生長阻滯非蛋白編碼RNA1（growth arrest associated lncRNA1，GASAL1）在PE 胎盤組織和滋養層細胞系中明顯下調，上調GASAL1 可顯著抑制HTR-8/SVneo 和JAR 細胞的增殖和侵襲，增強細胞凋亡；GASAL1 與絲氨酸/精氨酸剪接因子1（SRSF1）之間通過mTOR 信號通路調控滋養層細胞的增殖、侵襲和凋亡能力[22]。此外，腦細胞質RNA1（brain cytoplasmic RNA 1，BCYRN1）在輕、重度PE 胎盤中的表達低于正常胎盤組織，PE 患者的BCYRN1 的表達與收縮壓和24 小時尿蛋白呈負相關；在HTR-8/Svneo 細胞中，過表達的BCYRN1可增加滋養細胞活力，并通過激活Wnt/β-catenin 通路延緩PE 的發生[23]。以上研究說明，LncRNA 通過不同信號通路影響胎盤滋養細胞的增殖、遷移和侵襲能力，而且循環中的幾種LncRNA 亦是預測PE的潛在生物標志物。

3.2.2 LncRNA 與胎兒生長受限

胎兒生長受限（fetal growth restriction，FGR）定義為受病理因素（母體、胎兒、胎盤疾?。┯绊?，胎兒生長未達到其應有的遺傳潛能，多表現為胎兒超聲估測體重或腹圍低于相應胎齡第10 百分位。FGR是圍產兒死亡的主要原因，與胎盤功能障礙有關。有研究比較了FGR 和正常妊娠胎盤基因的表達譜，與正常妊娠相比，FGR 樣本中133 個LncRNA 中有36 個上調，98 個下調，且蛋白修飾和JAK-STAT 級聯調控在FGR 胎盤中有過多的表現[24]。還有研究利用生物信息學分析檢測了23137 個FGR 的胎盤LncRNA，在女性FGR 的胎兒胎盤中鑒定出5 個差異表達的LncRNAs，且主要影響胎盤血管功能；在男性胎兒胎盤中鑒定出有33 個包含了新的和176 個已知的LncRNAs，主要影響孕婦以及胎盤的免疫過程[25]。這些研究表明LncRNA 通過影響胎盤功能而影響胎兒生長發育。

3.2.3 LncRNA 與羊水過少

羊水過少的病因亦不明確，與胎兒畸形，胎盤功能減退等有關。而眾多研究發現LncRNA 在胎盤部位滋養細胞中表達異常，從而影響妊娠期的羊水量，羊水過少孕婦中的胎膜研究發現，有801 個LncRNA和367 個miRNA 表達差異;這些結果可能為產前檢測出羊水過少孕婦的生物預防提供了潛在靶點，并為臨床羊水過少的生物治療提供了可靠的依據[26]。

3.3 LncRNA 與感染、炎癥和產科疾病

早產發生的病因仍不明確，可能與感染，免疫異常，宮腔過度擴張有關。研究發現LncRNA SNHG29在早產的孕婦胎盤中過表達，高水平的SNHG29 能促進體內促炎因子生成，而促炎因子釋放的增加可能對自發性早產的病理生理有重要關系[27]。胎膜早破是產科常見疾病，其發生與感染亦有相關，有關LncRNA 在足月胎膜早破、未足月胎膜早破孕婦胎盤細胞中變化的研究發現，在未足月胎膜早破孕婦的胎盤微陣列檢測到1954、776、1050 個LncRNAs，與足月胎膜早破、早產有顯著差異，LncRNA 可能參與感染和炎癥反應，從而誘發了胎膜早破的致病過程[28]。

3.4 LncRNA 與其他機制和產科疾病

最近有研究對胎盤LncRNA 進行轉錄組分析發現，早發重度先兆子癇有383 個差異表達的LncRNA，而且抑制素β 亞基 A-AS1 （Inhibin subunit beta A Gene-AS1，INHBA-AS1）通過抑制轉錄因子CENPB 與TRAF1 啟動子的結合來影響滋養細胞的侵襲和遷移，從而說明LncRNA 可以結合下游的轉錄因子參與先兆子癇的發生[29]。還有研究證實LncRNA 參與自噬機制而引起妊娠相關疾病,研究發現在胎兒生長受限胎盤組織和HTR-8/Svneo 細胞中，LncRNA H19 通過與miR-18a-5p 靶向作用調控滋養細胞的增殖、侵襲和自噬[30]。 由此看出，LncRNA引起妊娠相關疾病，機制是多樣的，復雜的。

4 展望

近年來 LncRNA 的研究成為了熱點，在多種腫瘤中表達異常，作用機制復雜多樣。同時，亦有證據表明LncRNA 在子癇前期和妊娠期糖尿病等妊娠相關疾病的發生發展中發揮重大作用，而且在循環血液中具有穩定性，為妊娠期相關疾病的診斷和治療提供了新的基礎。