miRNA对哺乳动物卵巢的作用

李众

卵巢是雌性动物的生殖器官，主要作用为卵泡的发育、成熟、排卵以及激素的合成和分泌，从而维持动物正常生理和生殖功能。卵巢发挥正常功能和卵泡生长发育是复杂的多因素调控的过程。miRNA是一类长约21～24个核苷酸的内源性非编码小RNA，一般通过作用于靶基因mRNA的3非翻译区引起靶mRNA降解或者翻译受阻，从而在转录后参与基因的表达调控。许多miRNA高度保守，其表达具有组织特异性，它可以调控细胞的增殖、分化、代谢等一系列生物过程。miRNA的成熟需要三个中间体，pri-miRNA、pre-miRNA、miRNA/miRNA复合体。首先，RNA聚合酶II转录生成pri-miRNA;其次，RNA酶III Drosha连同RNA结合蛋白DGCR8识别并切割pri-miRNA生成pre-miRNA;最后，pre-miRNA被Exportin5转运至细胞质，在细胞质内被RNA酶III Dicer进一步切割，生成成熟的miRNA。因此，Dicer是合成miRNA必不可少的酶。近年来，大量研究表明，miRNA广泛参与卵泡的发育、成熟以及卵巢激素合成和分泌等多种生物学过程，能够维持卵巢的正常生长发育及其功能的发挥。

1.卵巢中miRNA的研究 多种miRNA都可在卵巢组织中表达。目前，利用基因芯片和克隆技术，已经检测出卵巢中上百种miRNA的表达。其中Let-7家族在卵巢组织中的表达量较高。研究发现，mmu-miR-672、mmu-miR-322、mmu-miR-503和mmu-miR-465家族是伴X染色体miRNA中表达量最丰富的，其中mmu-miR-503、mmu-miR-672和mmu-miR-465优先在卵巢中表达。Dicer1基因编码生成RNaseIII，这是合成miRNA所必需的。Lacey J等人将小鼠颗粒细胞系Dicer基因敲除后，这些小鼠失去了生育能力，证明了miRNA对雌性生殖必不可少。Otsuka等人利用基因捕获方法降低了Dicer1的表达量，制成了Dicer1d/d雌性小鼠，然后将野生小鼠卵巢植入Dicer1d/d雌性小鼠体内可以得到后代;然而将Dicer1d/d雌性小鼠卵巢植入野生小鼠体内则无法妊娠，说明这种生育缺陷源于卵巢。进一步研究发现，Dicer1d/d雌性小鼠可以排卵并受精，但其血清孕酮浓度、LH受体的表达量、细胞色素量、催乳素受体的表达量等都出现了下降。

2.miRNA对卵泡发育的影响 哺乳动物卵泡的发育是一个高度复杂且受到精密调控的过程，需要在基因表达以及信息传递等方面保持精准。颗粒细胞在卵母细胞的生长发育过程中起营养作用，并促进卵母细胞的成熟。颗粒细胞和膜细胞的相互作用是卵泡发育和维持正常功能的重要条件。miRNA在此生理过程中起到了重要的作用。实验证明，在不同发育阶段的小鼠卵泡颗粒细胞和卵母细胞中存在miR-383的表达，其通过靶向使RBMS1（单链结合蛋白1）或部分使c-Myc（RBMS1的下游基因）失活来促进雌激素的生成;此外，在各级卵泡的颗粒细胞和卵母细胞中，存在miR-320的表达，在颗粒细胞中miR-320通过靶向使SF-1（类固醇生成因子1）和E2F1失活，可以显著抑制颗粒细胞增殖和雌激素的生成，因此miR-320的表达与卵泡的发育呈负相关。Donadeu FX等人报道，在卵泡发育过程中，miR-224、miR-378和miR-383调控芳香化酶的表达;此外miR-21可以提高排卵期卵泡细胞的成活率。Guijun Yan报道，miR-145参与了卵泡生成过程，通过靶向抑制活化素受体IB（ACVRIB）的表达，进而抑制颗粒细胞的增殖。

3.miRNA对卵母细胞成熟的影响 卵母细胞成熟根据形态学分类可分为GV期、MI期以及MII期。卵母细胞未经过这些减数分裂过程则无法成熟并且不具备受精能力。Yong Jin Kim等人报道，miRNA可以调控卵母细胞的成熟率，并且在MI期和MII期，mmu-let-7b、mmu-let-7c、mmu-miR-27a和mmu-miR-322的相对表达量差异显著，其中MII期颗粒细胞中mmu-miR-27a和mmu-miR-322的表达量显著下降。这些结果说明，与MI期卵母细胞相比，这些miRNA的候选目标RNA对MII期卵母细胞的影响更显著。这与之前的研究，let-7、miR-27a是细胞周期信号通路的调节因子;miR-322能够调节卵巢发育、卵泡生成以及细胞分化的结果相符合。MII期卵母细胞中miR21的表达量与GV期相比增长约4倍;此外，在卵母细胞体外成熟过程中，抑制miR21的表达，则卵母细胞成熟率从55.4±3.6%下降到33.7±3.6%。

4.miRNA对卵巢性腺激素的影响 卵巢雌激素和孕酮的分泌对各种雌性生殖活动，例如排卵、受精以及胚胎着床等都起着至关重要的作用。研究表明，miRNA可以通过与卵巢性腺激素之间的相互作用，进而调节雌性生殖活动。Hossain MM等人报道，多种miRNA与哺乳动物性腺体细胞的功能调节有关，能够调节颗粒细胞或卵丘细胞中类固醇激素的合成。Anyi Dai等人报道，Foxl2表达于颗粒细胞内并调节类固醇生成;而miR-133b参与了FSH诱导的雌激素生成。但miR-133b能够下调Foxl2在颗粒细胞中的表达，从而抑制Foxl2促进雌激素的合成作用。Yao N等人报道，体外培养小鼠颗粒细胞并暴漏于FSH环境中12小时后，17种miRNA表达上升，14种miRNA表达下降。Stephanie Fiedler等人报道，排卵期LH/hCG峰可以使多种miRNA表达量上升，其中颗粒细胞壁中的miR-132和miR-212表达量显著升高。

5.miRNA对卵泡闭锁的影响 卵泡闭锁是指卵巢中只有少量的卵泡能够发育成优势卵泡并成熟排卵，在卵泡发育的不同时期，超过99.9%卵巢卵泡都会出现退化。颗粒细胞的凋亡是导致卵泡闭锁的重要原因。目前，鲜见miRNA对卵泡闭锁影响的报道。猪卵巢中表达的miRNA超过400种，其中23个表达差异的miRNA与卵泡闭锁有关。其中miR-26b在卵泡闭锁过程中表达量上升，并增加了DNA链断裂的数量，其通过靶向抑制共济失调毛细血管扩张突变基因（ATM），促进颗粒细胞凋亡进而导致卵泡闭锁。

此外，miRNA在人类女性卵巢病理变化方面也起着重要的调控作用。一系列研究都证实了miRNA可能通过调控癌基因或抑癌基因的表达来启动卵巢癌的发生。例如，提高let-7在细胞内的表达水平，则有可能达到治疗卵巢癌的目的;在卵巢早衰女性血浆中，10个miRNA的表达显著上升，而let-7c和miR-144的表达显著下降。因此，了解miRNA的具体调控机制对畜牧业生产和女性生殖健康都有着重大意义。但目前对miRNA的研究还只是冰山一角，缺乏系统的、宏观的研究，许多奥秘还鲜为人知，需要人们进一步探索。