长链非编码RNA与多囊卵巢综合征关系的研究进展

许啸虎，郑翠红，周俪姗

长链非编码RNA （long non-coding RNA，lncRNA）是指长度超过200个核苷酸，而不参与蛋白质编码功能的一类RNA。尽管目前已鉴定出的数千个lncRNA中只有少数有功能，但是这些lncRNA却是人类疾病和生长发育的关键调节因子。可以说lncRNA的发现极大地改变了我们对人类遗传学的理解，其活性改变与许多生物学过程，如生长发育、细胞增殖、分化和凋亡息息相关，也对多种疾病，如糖尿病、心血管、神经系统疾病和肿瘤疾病等产生重要影响。越来越多的证据也表明，lncRNA与女性生殖系统疾病密切相关，在各种妇科肿瘤包括宫颈肿瘤、子宫内膜肿瘤和卵巢肿瘤等的发病机制中发挥作用[1-2]。此外，还发现lncRNA与一些不良妊娠结局，如自然流产、先兆子痫和胎膜早破有关[3-4]。而多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是育龄妇女无排卵性不孕的常见原因，在世界范围内患病率约为8%～13%[5]。PCOS特征为无排卵或稀发排卵、高雄激素血症和卵巢多囊样改变，同时罹患不孕、胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）和2型糖尿病、心血管疾病和子宫内膜癌的风险增加。虽然PCOS的病因仍未完全明确，但大多数研究者认为PCOS是多因素致病，其中遗传因素在其发生和发展中起关键作用[6]。本文就近年来lncRNA与PCOS的关系作一综述，希望能为PCOS的诊断和治疗研究提供新的思路。

1 多种lncRNA在PCOS中存在差异表达

近年来关于lncRNA与PCOS关系的报道日益增多，这些研究表明lncRNA的过度表达或缺失与PCOS有关。Fu等[7]对来曲唑诱导的PCOS大鼠和正常大鼠卵巢组织mRNA和lncRNA的表达进行测序比较，共检测到2 147个mRNA和158个lncRNA的差异表达。进一步通过实时定量聚合酶链反应（quantitative real -time polymerase chain reaction，qRT-PCR）分析确认了其中8个表达差异有统计学意 义 的lncRNA：lncRNA Abcf2 -004、Cd36 -005、Col6a3 -201 和RT1 -CE5 -002、RT1 -M3 -1 -002、Urgcp-002、Grik2-001和Adgrv1-003，提示这些异常表达的lncRNA可能参与了PCOS的发病。Liu等[8]使用基因芯片技术比较了7例PCOS患者和7例健康女性的卵巢颗粒细胞（granulosa cells，GCs）中lncRNA的表达。发现在PCOS患者中共有862个lncRNA与非PCOS女性相比表达存在差异，其中692个表达上调，170个下调。Huang等[9]同样利用基因芯片技术比较了接受体外受精（in vitro fertilization，IVF）治疗的35例PCOS 患者和35 例非PCOS 患者的卵丘细胞（cumulus cells，CCs）中lncRNA的差异，发现PCOS患者和非PCOS患者的卵丘细胞中共有623个lncRNA和260个mRNA表达不同，其中有620个lncRNA在PCOS患者中呈现高表达，3个呈现低表达。并且大多数差异表达的lncRNA是由2号染色体转录，说明位于2号染色体上的基因可能与PCOS发生发展有着密切关系，也反映了在PCOS发病机制中遗传因素的重要性。

2 LncRNA与PCOS性激素分泌的关系

高雄激素血症是PCOS的重要特征之一，然而对PCOS患者的lncRNA参与雄激素过多分泌的分子机制尚不清楚。Che等[10]发现并鉴定了一个位于染色体15q25上的新的lncRNA（lnc-ZSCAN2-5:15），并将其命名为HUPCOS，他们将KGN细胞（人卵巢颗粒细胞瘤细胞）作为研究对象，采用基因芯片技术比较了PCOS和非PCOS女性卵巢颗粒细胞中的HUPCOS的表达，发现在PCOS患者颗粒细胞中HUPCOS显著升高，并且与其卵泡液中睾酮浓度呈正相关。而抑制HUPCOS的表达可以使芳香化酶的表达增加，促进了雄激素向雌激素的转化，降低了雄激素分泌。提示HUPCOS可能通过抑制芳香化酶的表达，导致PCOS患者卵泡液中的雄激素浓度升高。

和大多数lncRNA一样，lncRNA HCG26主要分布于细胞核中，其与代谢综合征密切相关。为了解lncRNA HCG26与PCOS的关系，Liu等[8]用qRT-PCR检测了接受IVF或胞浆内单精子注射（ICSI）治疗的53例PCOS患者和50 例非PCOS患者颗粒细胞中HCG26的表达，结果显示其在PCOS患者中显著上升，并与窦卵泡数量呈正相关。而在KGN细胞中敲除HCG26能够明显抑制细胞增殖和细胞周期进程，增加芳香酶基因的表达和雌二醇的产生，说明lncRNA HCG26很可能参与PCOS的发展。

另一个与PCOS 患者性激素分泌相关的是lncRNA SRA，其是一种能调节各种转录因子同时也能够增强激素相关受体（如雌激素受体α和雄激素受体）基因表达的RNA，在PCOS患者外周血白细胞中表达升高，提示lncRNA SRA可能与PCOS有关。为进一步探索lncRNA SRA在PCOS中的作用，Li等[11]首先从小鼠卵巢分离出颗粒细胞，并通过慢病毒转染的方法在该细胞系中过表达SRA，通过实时聚合酶链反应（real-time PCR）、细胞增殖（cell counting kit-8，CCK-8）检测、流式细胞术、Hoechst染色和蛋白质印迹技术进行检测，评估了SRA对颗粒细胞的影响。结果显示SRA高表达能够刺激颗粒细胞的生长，表现为细胞周期蛋白Cyclin B、Cyclin E和Cyclin D1的增加，并通过上调B淋巴细胞瘤2（BCL2）和下调Bcl-2相关X蛋白（Bax）、半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶3（Caspase3）和多腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）的表达来抑制细胞凋亡。此外，雌二醇和孕酮的含量以及它们合成的关键酶（如CYP19A1和CYP11A1）的表达随着SRA的过度表达而上调，表明SRA异常升高可能是诱发PCOS的一个危险因素。另一项研究则采用慢病毒转染技术沉默PCOS 小鼠卵巢中lncRNA SRA的表达，发现可以改善PCOS小鼠的胰岛素释放，减轻卵巢损伤，减少血管生成因子的产生；还可以抑制脱氢表雄酮（DHEA）诱导的PCOS小鼠的卵巢初级颗粒细胞中肿瘤坏死因子α（TNF-α）等炎症因子的产生和核因子κB（NF-κB）的核易位[12]。因此，lncRNA SRA在PCOS的发展中起着重要的作用，可能作为PCOS药物治疗的靶点。

3 LncRNA与PCOS胰岛素抵抗的关系

PCOS患者存在内分泌和代谢异常，其中大约70%的PCOS妇女存在IR，表现为体质量增加、体质量指数（BMI）升高、代偿性高胰岛素血症，这也增加了罹患2型糖尿病、心血管疾病和其他代谢功能障碍疾病的风险。LncRNA GAS5是新近发现的肿瘤抑制因子，在多种癌症（如乳腺癌、前列腺癌、肺癌和结肠直肠癌）中发挥肿瘤抑制作用。最近发现lncRNA GAS5还可以影响肌肉细胞中的葡萄糖代谢、糖异生过程和肝脏葡萄糖输出，与2型糖尿病发病密切相关[13]。但是研究者对其在PCOS-IR中的作用知之甚少。Lin等[14]为此收集了30例非PCOS患者和46例PCOS患者的血清样本，测量与IR相关的炎性因子白细胞介素18（IL-18）和GAS5的表达，结果显示PCOSIR患者血清中IL-18浓度显著升高，而GAS5表达降低。相关性分析表明胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）与GAS5表达呈负相关，与IL-18浓度呈正相关，说明lncRNA GAS5可能参与了PCOS患者IR的发展。

LncRNA H19是一种能够调节多种转录因子之间相互作用的lncRNA，在基因转录、核糖核酸代谢和肿瘤发育中发挥着重要作用。其还与子宫内膜异位症和男性不育有关，在胰岛组织中的表达下调可能是IR的潜在机制，那么lncRNA H19是否与PCOS的发病机制有关值得进一步研究。Qin等[15]使用qRTPCR检测了20例PCOS患者和20例健康女性外周血白细胞中lncRNA H19的表达，以探索lncRNA H19和PCOS内分泌紊乱的潜在关系，发现PCOS患者H19的表达显著高于健康女性，并且其过高表达与PCOS显著相关。此外，H19高表达也与空腹血糖水平呈正相关，然而与总睾酮或IR均无显著相关性。这表明lncRNA H19可能是PCOS内分泌和代谢紊乱的早期阶段一种有用的生物标志物。

4 LncRNA与PCOS卵泡发育和排卵障碍的关系

卵泡的正常发育和卵子的顺利排出是一个受多种因素影响的复杂过程，也是影响妊娠的主要原因。PCOS约占无排卵性不孕症病例的75%以上，其关键特征即是卵泡发育或排卵障碍，表现为卵泡发育的各阶段都有很多的生长卵泡，但是最终不能形成成熟优势卵泡。虽然其潜在的分子机制仍不清楚，但是近年来对于lncRNA在卵泡发育和排卵障碍中作用的研究逐渐增多。

LncRNA PWRN2最初是在睾丸组织中发现的，在精子生成的减数分裂阶段后其表达上调，因此与男性生殖能力有关。但Huang 等[16]发现lncRNA PWRN2在PCOS患者卵丘细胞中的表达相当于健康人群的3.11倍，为了进一步明确PWRN2在PCOS中的分子机制，他们采用qRT-PCR检测卵丘细胞中PWRN2的表达水平，并通过3个微阵列数据库构建了一个PWRN2介导的PWRN2/miR-92b/TMEM120B竞争性内源RNA （competing endogenous RNA，ceRNA）网络，以研究其在PCOS卵母细胞成熟中的潜在作用机制。TMEM120B的升高能够促进脂肪细胞分化和代谢并诱导肥胖，并且已被证明与受精失败的卵母细胞发育异常有关，而微小RNA-92b-3p（miR-92b-3p）能够与TMEM120B mRNA直接结合并抑制TMEM120B表达。该研究结果显示PCOS患者未成熟卵母细胞PWRN2的转录水平高于其在成熟阶段卵母细胞中的表达，说明PWNR2可能与PCOS卵母细胞成熟相关。PWNR2可以降低miR-92b-3p对TMEM120B的靶向结合能力进而导致TMEM120B表达增加，可能是PCOS卵母细胞异常发育的分子机制。

5 LncRNA与PCOS卵巢颗粒细胞增殖和凋亡的关系

生殖细胞的增殖和分化是卵巢发育的必要过程，颗粒细胞在卵母细胞发育过程中作用明显，为卵母细胞提供所必需的营养和生长因子。而PCOS患者卵泡周围的颗粒细胞层显示闭锁、退化和肥大的迹象，提示颗粒细胞存在异常增殖或凋亡，这将导致PCOS的卵泡发育和排卵障碍。

LncRNA既然是发育、分化、细胞增殖和凋亡的关键调节因子，因此可以推测与细胞周期相关的lncRNA在卵巢颗粒细胞发育中起着重要作用。比如lncRNA GAS5的上调可以导致细胞周期停滞，已经被证实参与多种疾病相关的细胞凋亡和增殖，其可能在颗粒细胞增殖中也发挥同样作用进而参与PCOS的发展[14]。

LncRNA BANCR是一种在恶性肿瘤中研究比较充分的lncRNA，但是其与PCOS的关系尚不清楚。Yang等[17]运用逆转录聚合酶链反应（reverse transcriptionpolymerase chain reaction，RT-PCR）检测了PCOS患者和非PCOS患者IVF过程中颗粒细胞中BANCR的表达。结果显示，与非PCOS患者相比，PCOS患者颗粒细胞中BANCR的表达水平显著增高。随后用胰岛素分别干预颗粒细胞和KGN细胞，发现BANCR的表达显著提高。而在KGN细胞中通过转染过表达BANCR，分别检测促凋亡因子Bax和p53的表达水平，发现两者的表达水平显著提高，可以说明BANCR通过上调Bax和p53来促进PCOS卵巢颗粒细胞凋亡，进而参与PCOS的发展。

LncRNA HCP5主要通过对靶向miRNA的调节作用，影响这些miRNA下游分子的表达和功能，其在包括胶质母细胞瘤、甲状腺癌、宫颈癌和结肠直肠癌在内的多种癌症发展中发挥关键作用。PCOS患者的HCP5表达水平高于非PCOS妇女，但是其在PCOS的潜在功能和调控机制尚不清楚[8]。胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）是KGN细胞增殖的正调节因子，能够影响卵巢发育并增加雄激素的产生。MiR-27a-3p的过表达可以通过抑制SMAD5的表达，来抑制KGN细胞的增殖并促进其凋亡[18]。研究发现HCP5可以通过和miR-27a-3p的竞争性相互作用上调IGF-1的表达，促进颗粒细胞增殖，进而参与PCOS的发展。因此，HCP5/miR-27a-3p/IGF-1通路可能成为今后PCOS治疗的潜在靶点[19]。而在另一项研究中则报道HOTAIR通过竞争性结合miR-130a上调IGF-1的表达，进而引起内分泌紊乱和颗粒细胞凋亡[20]。

LncRNA LINC-01572:28是另一个在睾丸中高表达的lncRNA。Zhao等[21]研究发现在PCOS妇女的黄体化颗粒细胞（luteinized granulosa cells，hLGCs）中，LINC-01572:28和p27蛋白表达升高，并且LINC-01572:28表达与基础睾酮水平呈正相关，其过度表达阻碍了细胞周期G1/S的转换并抑制细胞增殖。这种作用可能是通过与SKP2的竞争性结合阻碍了SKP2和p27之间的相互作用，导致p27积累后反过来诱导细胞周期停滞，从而抑制颗粒细胞增殖。

LncRNA SRLR是一种在肾细胞癌中新近发现的癌基因，然而在其他疾病中的功能仍不清楚。Li等[22]对比了48例健康女性和52例PCOS患者血浆中SRLR和IL-6的水平，发现PCOS患者血浆中的SRLR和IL-6显著升高，并且SRLR蛋白的水平与IL-6的表达呈正相关。而SRLR的过度表达促进了KGN细胞的凋亡，说明其可能通过调节KGN细胞的凋亡和炎症反应参与PCOS的发展。

6 LncRNA与PCOS肥胖的关系

众所周知，肥胖和PCOS有着密切的联系，在PCOS的发生发展中起着至关重要的作用。LncRNA SRA是由Sra1基因编码的类固醇受体核糖核酸激活剂，能够调节多种转录因子表达，并增强性激素受体的转录活性。LncRNA SRA参与增殖、凋亡、脂肪生成、性激素合成和胰岛素信号传导等多种生物学过程[11,23]。为了了解lncRNA SRA是否与PCOS有关，Liu等[23]对比了23例PCOS患者和17例健康女性外周血白细胞中SRA水平，并分析了其与PCOS多项内分泌指标的相关性。发现在PCOS妇女中，外周血白细胞的SRA表达显著高于健康人群，并且与BMI呈正相关，提示lncRNA SRA的表达与PCOS合并肥胖有潜在联系，可能部分地促进了PCOS的发展。

7 结语与展望

综上所述，尽管起初lncRNA被认为是人类基因组中转录的“噪音”，但是随着生命科学研究技术的日渐成熟，越来越多的lncRNA及其相关功能得到了更好地认识。如今已经证实lncRNA的表达和功能障碍与PCOS密切相关，在性激素分泌、IR、卵泡发育、颗粒细胞增殖与凋亡中发挥作用，几乎参与了PCOS发生发展的各个环节，很可能成为今后PCOS诊断与治疗的靶点。虽然近年来相关的研究取得一定进展，但是我们也应看到其中存在的一些不足之处。首先，相对于lncRNA在肿瘤中的研究，其在妇科生殖领域特别是PCOS仍处于起步阶段，已经确认的与PCOS相关的lncRNA仍相对较少；其次，对于与PCOS相关的lncRNA 的功能与具体作用机制仍未完全阐明。除此之外，针对PCOS相关lncRNA 作为靶点的辅助诊断或药物治疗的研究很少，这些都需要今后更深入的挖掘，以共同促进PCOS诊治水平的提高。