miRNA和lncRNA及相关信号转导通路对滋养细胞浸润功能的影响及其机制

唐希阳，史安平，赵首捷，朱晓明

滋养细胞浸润过浅，只有蜕膜层血管重铸，而螺旋小动脉重铸不足使胎盘血流量减少，会导致胚胎着床期、胎盘形成期、晚孕期，一系列过程发生生理病理改变，造成子痫前期（PE）的发生。滋养细胞浸润过度则会在胎盘形成水泡状组织，细胞滋养细胞和合体滋养细胞成片状高度增生，广泛侵入子宫肌层造成出血坏死，最终形成葡萄胎和绒癌。所以研究滋养细胞的浸润功能在一定意义上对PE和滋养细胞肿瘤的治疗有意义。近年研究发现，多种因素能够导致滋养细胞浸润功能发生改变，包括基质金属蛋白酶（MMP）家族、RNA家族、白细胞介素、半乳凝素、细胞信号通路等，其中非编码RNA（non-coding RNA），如微小 RNA（microRNA，miRNA）和长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）及其相关信号转导通路在调控滋养细胞浸润功能中的作用引起了广泛关注。关于非编码RNA在浸润过程中的作用及机制有许多研究和假说，这些研究常用的滋养层细胞包括 JAR、BeWo、JEG3、HTR8细胞系。现阐述近年非编码RNA及其相关信号转导通路对滋养细胞浸润功能所产生的影响及机制。

1 非编码RNA

非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA，包括rRNA、tRNA、核内小 RNA（snRNA）、核仁小 RNA（snoRNA）和miRNA等多种已知功能的RNA，还包括未知功能的RNA。这些RNA都能从基因组转录而来，但是不翻译蛋白，在RNA水平上就能行使各自的生物学功能。miRNA、lncRNA两大家族是非编码RNA的重要组成成分，参与调控滋养细胞浸润功能。miRNA长约22个碱基，其中lin-4是最早被确认的miRNA。lin-4能够通过碱基配对结合到靶mRNA lin-14 的 3’非翻译区（3’UTR），抑制 lin-14的翻译，但不影响lin-14的转录，关于miRNA抑制mRNA翻译的机制暂不清楚。lncRNA是一类转录长度超过200个核苷酸的RNA分子，不直接参与基因编码和蛋白质合成，但可在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因的表达，目前lncRNA的种类、数量、功能都不明确。近年发现miRNA和lncRNA可调节滋养细胞的细胞学行为，在这些调控过程中，这两种非编码RNA介导的调控机制对于PE和绒癌发病机制的解释具有重要意义。

2 miRNA及其相关信号通路对滋养细胞的影响及机制

2.1 促进滋养细胞浸润和迁移的miRNA目前对于能够促进滋养细胞浸润功能的miRNA研究结果较少，miR-21和miR-141是其中研究最为透彻的两种。

miR-21作用于第10号染色体上磷酸酶和张力蛋白同源缺失的基因（PTEN）和细胞凋亡4基因（PDCD4），前者能更好地促进HTR8/SVneo细胞的浸润，后者只与JEG3细胞有关。过表达miR-21能增强JEG3和HTR8/SVneo细胞系的复制、迁移和浸润，miR-21通过PTEN/蛋白激酶 B（AKT）通路影响滋养细胞的浸润。对于PTEN/AKT通路来说，AKT与miR-21的关系可表现为：受到抑制的miR-21能够促进表皮生长因子（EGF）介导的AKT磷酸化过程，而AKT磷酸化过程又能负反馈作用于miR-21使其表达增加。而PTEN与miR-21的关系可表现为：PTEN能够通过使磷脂酰肌醇3,4,5-三羟甲基氨基甲烷磷酸盐（PIP3）去磷酸化，抑制AKT的磷酸化过程，进而抑制miR-21的表达，也就是说PTEN与miR-21的表达呈负相关。同时发现，PTEN会增强JEG3细胞系中半胱氨酸天冬氨酸酶3（caspase-3）的表达，介导细胞凋亡。抑制miR-21可以增加JEG3细胞系PDCD4的表达和HTR8/SVneo细胞系中PTEN的表达，因此通过调控滋养细胞的生长和凋亡等细胞进程，miR-21可导致滋养细胞浸润、复制等功能异常，导致胎盘功能紊乱[1]。

miR-141可由细胞外产生并作用于细胞内，抑制miR-141表达使JEG-3和HTR-8/SVneo细胞浸润功能减退，过表达miR-141增加HTR-8/SVneo细胞系的浸润能力，miR-141能促进滋养层细胞的浸润功能，但造成这种差异的机制为不同细胞系对细胞因子的刺激应答不同[2]。

2.2 抑制滋养层细胞浸润和迁移的miRNA文献报道大部分miRNA对滋养细胞产生抑制作用，现对最新的几种miRNA进行综述。

miR-181a-5p能抑制滋养细胞的浸润和迁移，胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白2（IGF2BP2）对miR-181a-5p起抑制作用，阻断IGF2BP2对miR-181a-5p的抑制作用，可抑制滋养细胞浸润和迁移功能[3]。miR-519d-3p抑制HTR-8/SVneo细胞的浸润能力，机制可能为miR-519d-3p作用于MMP-2，减少滋养细胞浸润[4]。miR-let-7d可迅速抑制上皮间质转化（EMT）过程中的转录过程，同时通过抑制翻译过程中的相关靶基因，抑制EMT的逆转录，而抑制miR-let-7d则会导致增殖细胞核抗原（PCNA）的表达增加，意味着抑制miR-let-7d可以保证滋养细胞浸润功能的正常[5]。PE患者的滋养细胞miR-362-3p表达量升高但Pax3表达量下降，低氧条件下HTR-8/SVneo细胞的存活、浸润和迁移均受抑制[6]。miR-520g通过转录后调控和抑制翻译影响MMP-2，而不是直接影响其mRNA功能，MMP-2减少会抑制滋养细胞浸润，导致PE的病理性改变[7]。miR-30a-3p直接调控胰岛素样生长因子1（IGF-1）的表达，过表达miR-30a-3p抑制HTR-8/SVneo细胞中IGF-1的表达并促进细胞凋亡，同时调控JEG3细胞系的浸润功能[8]。miR-218直接作用于肌动蛋白骨架蛋白 1（LASP1）基因，过表达 miR-218抑制mRNA水平和蛋白水平的LASP1表达，miR-218会同时抑制LASP1基因的3’UTR。miR-218通过影响LASP1抑制滋养细胞的浸润功能[9]。miR-144通过PTEN调控滋养细胞的复制、迁移、浸润能力，影响PE的发生[10]。实验发现肿瘤坏死因子α（TNF-α）能增加miR-134的表达而抑制人血小板膜糖蛋白1（ITGB1）基因的表达，miR-134通过下调ITGB1抑制滋养细胞的浸润功能[11]。

2.3 miRNA相关信号通路

2.3.1 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路过表达miR-210抑制滋养细胞的浸润功能。MAPK信号通路能调控滋养细胞在子宫和胎盘之间的浸润。脂多糖（LPS）通过MAPK通路抑制滋养细胞浸润，LPS能同时激活小鼠巨噬细胞表达miR-210，因此在滋养细胞浸润功能的调节过程中，miR-210是多种刺激因子（如低氧和炎症）共同作用的靶点。另外，低氧和LPS均能激活滋养细胞的细胞外调节蛋白激酶（ERK）/MAPK通路，表明miR-210能够上调MAPK通路的表达，激活该通路的同时抑制滋养细胞的浸润[12]。

2.3.2 其他与miRNA相关的信号通路内皮型一氧化氮合酶/一氧化氮（eNOS/NO）通路能保证滋养细胞的功能正常，而miR-155能够使该通路中eNOS/NO表达减少，影响滋养细胞的浸润功能，导致PE的病理改变[13]。miR-193b-3p能够抑制HTR-8/SVneo细胞系的浸润和迁移能力，同时还可以通过结合转化生长因子β2（TGF-β2）调节该细胞系的浸润迁移能力，所以异常的miR-193b-3p或者TGF-β2都会抑制滋养细胞的功能，从而介导PE的发生[14]。

3 LncRNA及其相关信号通路对滋养细胞的影响及机制

对lncRNA在PE发生和滋养细胞浸润的研究较少，国内外许多研究通过定量聚合酶链反应（PCR）检测PE患者体内lncRNA的表达含量，探讨lncRNA的表达对滋养细胞浸润功能的影响，发现lncRNA可以通过调控免疫和细胞周期等对滋养细胞功能产生影响。

3.1 LncRNA对滋养层细胞浸润功能的影响及机制

3.1.1LncRNA RPAIN（NR_027683.1） 过表达RPAIN可抑制滋养层细胞的浸润能力，抑制补体蛋白C1q的表达，而C1q的过表达会增加滋养层细胞的浸润能力。机制可能为补体蛋白C1q结合蛋白（C1qbp）启动子受多种转录因子 [如SP1、人锌指蛋白32（ZNF32）和Tbx1]的影响，而RPAIN可以招募转录因子到C1qbp启动子以阻止其表达。异常的RPAIN表达对C1q介导的滋养细胞浸润产生异常调控。RPAIN过表达导致一些传统信号通路 [如PCNA/Ki67和Caspase-3/B淋巴细胞瘤2蛋白（Bcl-2）]和一些蛋白（如MMP-2、MMP-9）表达量改变，进而影响滋养层细胞的复制、凋亡和浸润功能，总之RPAIN表达量增加会促进C1q调控滋养层细胞浸润和凋亡的能力，促进PE发生[15]。

3.1.2 其他lncRNA抑制NR_027457的表达，发现HTR-8/SVneo细胞的复制、迁移、浸润功能均受到抑制；抑制G36948的表达发现与前者作用正好相反，其具体机制尚不清楚。实验中只是发现这两种lncRNA会影响滋养层细胞，但仍需更多的实验探究其具体机制[16]。减少内源性转化生长因子β（TGF-β）活化lncRNA（lncRNA-ATB）的表达可抑制滋养细胞HTR-8/SVneo的复制、迁移、浸润、血管形成等功能，通过调节这些功能影响PE的发生[17]。

3.2 lncRNA相关信号通路对滋养层细胞浸润功能的影响及机制

3.2.1 分离缺陷基因6/泛素连接酶1/Rho蛋白A（Par6/Smurf1/RhoA）通路H19是一种在胎盘组织中显著减少的lncRNA。减少H19的表达导致绒毛外滋养细胞（EVT）的迁移和浸润能力降低，这种现象与发生胎儿生长受限（FGR）时的EVT表现出的现象相一致。敲除H19，EVT细胞表达的Ⅲ型TGF-β受体（TβR3）减少，发生FGR的胎盘其TβR3表达量同样会减少，进而导致非典型的TGF-β通路受损，从而降低EVT的浸润和迁移能力。具体机制为H19表达量减少导致 TβR3介导的 Par6/Smurf1/RhoA通路的激活，导致TGF-β信号通路衰减，降低滋养细胞浸润和迁移的功能，而受损的TGF-β通路会通过间变性淋巴瘤激酶5（ALK-5）和ALK-1导致FGR发生，这种H19/TβR3功能紊乱所导致信号通路的功能紊乱也许是FGR发生的分子机制之一[18]。

3.2.2 Caspase-3/Caspase-9通路过表达LINC00261导致滋养层细胞复制减少，使其细胞周期固定在G0/G1期，还会抑制滋养细胞的浸润和迁移。通过Caspase-3/Caspase-9通路，LINC00261能抑制JEG-3 63.6%的浸润能力、抑制JAR 72%的浸润能力，LINC00261产生这些作用的具体机制及其作用靶点仍然不清楚，需要更多的实验去探究[19]。

4 其他研究较少的相关通路及其已发现的作用机制

滋养细胞的浸润和迁移功能与肿瘤细胞相似，两者能够共享一系列的信号通路，包括Janus激酶-信号转导与转录激活因子（JAK-STAT）通路、MAPKs通路、磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）-AKT通路等，但关于这些通路的研究还相对较少[20]。研究较少的还有以下调控通路，这些通路与前文所述调控通路存有共同调控因子，同时两者还能对滋养细胞浸润功能产生相似影响，这些通路也可能参与非编码RNA对滋养细胞浸润功能的调控，但具体机制尚不清楚。

低氧刺激下，缺氧诱导因子（HIF）信号通路调控组蛋白去甲基化酶KDM3A的表达，而KDM3A能够作用于该通路中HIF的表观遗传学靶点MMP-12，MMP-12是抑制HIF-KDM3A通路的重要因子，HIF-KDM3A-MMP-12通路参与调控滋养细胞的浸润功能[21]。

TGF-β/Smad3通路使TGF-β1能够激活JEG3细胞的Smads信号通路，在Smad3的作用下，促进MMP-2/MMP-9 的表达[22]。趋化因子受体 2（CXCR2）/AKT通路使CXCR2通过活化AKT影响MMP-2/MMP-9的表达[23]，重组人骨形态发生蛋白2（BMP2）通过非典型ALK2/3/4/Smad2/3/Smad4通路上调神经型钙黏蛋白（N-cadherin）[24]，三者均能提升滋养细胞的浸润能力。

BMAL1基因通过SP1-DNA甲基转移酶1/DAB2相互作用蛋白（SP1-DNMT1/DAB2IP）通路诱导SP1的产生，进而促进DNMT1和DAB2IP的表达，最终达到促进滋养细胞浸润和迁移功能提升的目的[25]。

抑制Notch信号通路中某一组分，会导致妊娠功能紊乱，发生PE和FGR。异常的信号通路会导致滋养细胞功能的紊乱进而导致妊娠疾病的发生[26]。硒半胱氨酸插入结合蛋白2（SECISBP2）减少导致PI3K/AKT通路和ERK通路去活化，对滋养细胞的浸润功能造成负面影响[27]。蜕膜基质细胞（DSC）能调控滋养细胞的浸润功能，但是至今对其机制仍然了解不多，天然免疫胞浆蛋白1（NOD1）影响DSC与滋养细胞之间的相互作用。DSC产生的白细胞介素8（IL-8）通过NOD1/c-Jun氨基末端激酶（JNK）通路提升滋养细胞的浸润能力[28]。叉头框蛋白C2（FOXC2）过表达会促进滋养细胞的黏附和浸润功能，FOXC2通过EMT介导的Hedgehog（Hh）通路提升滋养细胞的浸润功能[29]。敲除转录相关酸性卷曲蛋白3（TACC3）能抑制PI3K/AKT通路对HTR-8/SVneo细胞的浸润和迁移功能[30]。

5 展望

上述研究表明miRNA、lncRNA和细胞信号通路三者能够通过调节其他分子调控滋养细胞浸润功能，三者在互相联系的同时又能独立对滋养细胞浸润功能进行调控，同时还有很多其他因素在影响着滋养细胞的浸润功能，而滋养细胞功能紊乱与多种妊娠并发症和滋养细胞肿瘤的发生有关，因此对三者个体和整体进行研究对PE、FGR和滋养细胞肿瘤等疾病的诊治有重要的临床意义。