表观遗传学在多囊卵巢综合征发病机制中的研究*

陈亦凡，陆欣怡，高 倩，杨卫霞，孙晓莉**

（1 南通大学医学院，南通 226001；南通大学附属医院2 生殖医学中心，3 儿科）

多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是一种复杂的内分泌与代谢紊乱性综合征，是可遗传基因易感性及环境危险因素共同作用的结果。流行病学调查[1]显示国内PCOS 患病率占不孕人群的1/3 左右，各人种发病率在5%～10%之间，其发病因素常与种族、遗传、低性激素结合球蛋白、高游离甲状腺激素指数、高胰岛素血症、不孕、肥胖等有关。表观遗传学是一种非DNA 变异导致的基因表达水平改变的可遗传现象。表观遗传学在PCOS 的发病机制中也发挥了重要作用，包括DNA 甲基化、组蛋白修饰、X 染色体失活、基因组印迹、长链非编码RNA、微小RNA 等。现针对表观遗传学与PCOS 的关系作一综述。

1 DNA 甲基化与PCOS

DNA 甲基化是表观遗传现象的一种，是调节基因组功能的一种手段。在不改变基因型的情况下产生可遗传的新表型。

DNA 甲基化的异常，可能促进PCOS 的发展。患有PCOS 的女性外周血、卵巢、骨骼肌、下丘脑等组织中的DNA 甲基化发生了改变。患有PCOS 的妇女所生子女的生殖代谢相关基因也发生了DNA 甲基化。S.LI 等[2]发现PCOS 患者全血中有52 个位点发生甲基化变化，这些位点与免疫、炎症及月经周期和性激素活性等临床表现有关。X.X.WANG 等[3]通过基因本体分析和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）数据库分析等手段发现PCOS 卵巢与正常卵巢在全基因组DNA 甲基化和基因表达模式之间存在差异。N.E.H.MIMOUNI 等[4]利用甲基化DNA 免疫沉淀结合深度测序，发现PCOS 特征在动物模型中的传递是通过改变DNA 甲基化环境来实现的。M.SALEHI JAHROMI等[5]的研究显示，在孕期暴露于大量雄激素的雌性大鼠会通过DNA 甲基化模式改变，进而表观基因组改变，从而导致PCOS 的发生。P.CUI 等[6]发现下丘脑DNA 甲基化可能会促进大鼠PCOS 的发生发展。J.X.PAN 等[7]对比了PCOS 患者和正常组的颗粒细胞的DNA 甲基化水平，发现DNA 甲基化的异常、脂代谢的异常等在PCOS 的发病机制中起重要作用。与健康女性相比，患有PCOS 的女性具有更高的PPARGCIA 启动子甲基化率，而这可能是PCOS 和其导致的代谢异常的机制之一。L.LAMBERTINI 等[8]发现与健康女性相比，PCOS 患者的脐带血甲基化水平也有变化。因此，这些非编码RNA 的低甲基化或高甲基化状态有可能是PCOS 患者卵巢功能缺陷的原因之一。Z.MAO 等[9]研究结果显示DNA 甲基化的高低可以抑制或激活微小RNA 的转录，可见DNA甲基化参与了微小RNA 表达的调控。2013 年，P.WANG 等[10]更是发现了绒毛膜促性腺激素受体的低甲基化与PCOS 的无排卵密切相关。胰岛素抵抗是PCOS 的一个重要的病理特征，与其有关的抗苗勒氏激素受体和胰岛素受体基因的DNA 甲基化水平与PCOS 的发生密切相关。更重要的是，R.ZHAO 等[11]使用多组学对PCOS 患者颗粒细胞的分子异常进行分析，发现了共有890 个差异甲基化区域相关基因在PCOS 患者和对照组间差异表达，这些都证明了DNA 甲基化与PCOS 发生发展的密切关系。

2 组蛋白修饰与PCOS

组蛋白是真核生物细胞核中染色体中与DNA结合存在的碱性蛋白，DNA 和组蛋白共同组成了核小体。组蛋白修饰不仅可以调节转录，而且还可以影响DNA 修复、复制和细胞状态的改变。相关酶可以作用于组蛋白从而使其发生甲基化、磷酸化、乙酰化等修饰。

E.HOSSEINI 等[12]观察到PCOS 患者存在明显的H3K9 及启动子的低甲基化，可能与PCOS 患者卵巢刺激过程中芳香化酶转录增强有关，同时也说明了组蛋白修饰与DNA 甲基化存在一定的关联。D.A.SAMSAMI 等[13]发现，与患有不明原因不孕症和健康者相比，PCOS 患者具有更高的抗dsDNA 和抗组蛋白抗体水平。这些研究表明，组蛋白修饰可能参与了PCOS 的发生发展。

3 X 染色体失活与PCOS

X 染色体失活属于一种剂量补偿的方式。因为雌性与雄性哺乳动物的X 染色体数目不等，所以两者的X 染色体剂量存在差异。通过使雌性哺乳动物细胞中两条X 染色体中的一条功能被抑制从而平衡X 染色体剂量的方式称为是X 染色体失活。

PCOS 中卵巢形态的改变可能与雄激素受体（androgen receptor，AR）的分子调节有关，因为雄激素需与AR 结合才能发挥生理作用，而AR 基因位于X染色体（Xq11～12），AR 活性与AR 基因外显子1 的CAG 和GGN 重复序列编码有关。T.HICKEY 等[14]发现位于X 染色体上的AR CAG 重复多态性及其差异甲基化对PCOS 的表现有一定影响，CAG 的长度变化可能会影响PCOS 发生，PCOS 患者的平均CAG序列重复长度较短、而且CAG 重复长度越短、月经过少发生率越高。但C.YUAN 等[15]研究发现PCOS患者与对照组的X 染色体失活模式没有明显差异，CAG 的重复序列也未发现与PCOS 的发生相关。这些相反的观点表明X 染色体失活所影响的AR 基因的变异可一定程度导致相关的雄激素代谢异常，而高雄激素血症正是PCOS 患者重要的临床特点。

4 基因组印迹与PCOS

基因组印迹又称遗传印迹，是一种主要在哺乳动物中发生的特殊遗传现象，也是一种改变亲本基因表达的表观遗传机制。基因组印迹将基因的表达限制在两个亲本染色体之中，比如，在母系遗传的染色体上活跃的印迹基因在所有男性和女性的母系染色体上都是活跃的，而在父系染色体上是沉默的。基因组印迹的异常表达会导致多种疾病的发生。

DNA 甲基化是基因组印迹产生的主要机制。胎儿时暴露于过量的雄激素会影响印迹基因，从而导致成年后的基因表达发生变化，PCOS 风险上升。M.MANTI 等[16]用小鼠卵巢过表达神经生长因子制造了对胎儿不良的母体生长环境，发现母体宫内环境的异常会改变胎儿的表观基因组，基因组印迹也会随之改变，最终造成了成年后小鼠的生殖和代谢功能障碍等类似于PCOS 的症状。PCOS 的发生机制也与基因组印迹存在着一定的联系，但目前所得到的有关基因组印迹在PCOS 发生发展中作用的证据并不是直接证据，只能通过DNA 甲基化间接地推断，因此更深层次的机制仍需进一步探究。

5 微小RNA 与PCOS

微小RNA 是一种来自于内源基因的长度为20～25 个核苷酸的非编码RNA 分子，它们在不同的组织环境中参与基因表达的调控，在PCOS 中，微小RNA 与长链非编码RNA 有时会产生联合作用。

T.HE 等[17]通过检测90例PCOS 患者和70例对照组颗粒细胞中miR-200b 的表达，证明了miR-200b 和miR-200c 通过靶向磷酸酶和张力蛋白同源物抑制KGN 细胞的增殖，这可能为PCOS 中的颗粒细胞的异常增殖提供新的证据。A.E.BUTLER 等[18]研究了PCOS 患者于正常人卵泡液中微小RNA 的表达，发现微小RNA 的表达与排卵功能障碍、炎症、游离雄激素指数升高等指标有关，有12 种微小RNA 参与了生殖途径和炎症。X.M.HAN 等[19]发现微小RNA-486-5p 下调影响了卵巢颗粒细胞的增殖，从而抑制了PCOS 的发生和发展，因此微小RNA-486-5p 具有促进PCOS 发展的作用。Y.WEI 等[20]发现miR-135a 可能通过血管内皮生长因子C 信号传导促进PCOS 患者中颗粒细胞的凋亡和DNA 损伤反应。在PCOS 发生发展过程中，微小RNA 还可以与DNA 甲基化发生相互作用，Z.MAO 等[9]发现了PCOS 患者卵巢颗粒细胞中丰富的微小RNA，微小RNA 启动子的异常甲基化也会参与调控靶基因的表达。

6 长链非编码RNA 与PCOS

长链非编码RNA 是指长度＞200 个核苷酸，而没有明显的蛋白质编码作用的RNA。长链非编码RNA 数量繁多，功能多样，已被证实在人体多个组织中表达，并且在人体的发育和疾病中起到一定的作用，是许多生物学过程的关键调节因子。

L.WANG 等[21]通过RNA 测序发现PCOS 组和非PCOS 组卵泡液外泌体中共有1 866 个差异表达的长链非编码RNA，其中上调1 253 个，下调613 个，表明长链非编码RNA 在PCOS 的发病机制中起重要作用，可能是PCOS 诊断和治疗的潜在靶点。X.GENG等[22]研究发现调节DNA 甲基化的长链非编码RNA可抑制DNA 甲基转移化酶1 的表达，从而抑制p21基因的表达，继而抑制颗粒细胞的增殖。除此之外，在许多研究中也发现了各种长链非编码RNA 与PCOS 的密切关系，因此某些长链非编码RNA 可能成为未来PCOS 诊断的潜在标志物。X.HUANG 等[23]发现与正常妇女相比，PCOS 患者卵丘细胞中的长链非编码RNA 表达异常，提示PCOS 患者中差异表达的长链非编码RNA 可能与PCOS 的发生有关，并影响卵母细胞的发育。胰岛素抵抗和雄激素增多是PCOS 患者的特征，J.ZHAO 等[24]经过筛选研究发现长链非编码RNARP11-151A6.4 可能是导致PCOS患者胰岛素抵抗、雄激素过剩等功能障碍的重要介质。Q.CHE 等[25]利用基因芯片技术和人颗粒细胞系KGN 研究发现PCOS 患者颗粒细胞中的长链非编码RNA 表达上调，会抑制芳香化酶的表达，阻止雄激素向雌激素的转化，导致卵泡液中雄激素过剩。这些研究证明了长链非编码RNA 在PCOS 的发生发展之中起到了重要作用。

7 结语与展望

表观遗传学以不同的方式独立地或共同地作用于人体，直接或间接地影响PCOS 的发生，初步揭示了PCOS 的部分表观遗传学发病机制，但PCOS 的深层次的发病机制、相应的预防和干预措施仍需要进一步探究。