长链非编码RNA导致多囊卵巢综合征发生机制的进展

郭家煜，王婷，陈欢欢，陈圆辉，张翠莲，4*

(1.郑州大学人民医院，郑州 450003；2.河南省人民医院，郑州 450003；3.河南省生殖医学工程国际联合实验室，郑州 450003；4.河南大学人民医院，郑州 450003)

多囊卵巢综合征(PCOS)是育龄妇女常见的内分泌疾病，约占无排卵性不孕症的80%[1]，临床表现为稀发排卵或无排卵、卵巢多囊样改变、高雄激素血症、肥胖以及胰岛素抵抗等。PCOS的确切病因尚不清楚。大多数研究认为，PCOS的发生发展是多因素共同作用的结果，而遗传因素在其中起着关键作用[2]。既往许多研究报道了PCOS患者的组织(即卵泡膜细胞、卵巢、卵母细胞和卵丘细胞)基因表达谱。与PCOS相关的基因涉及胰岛素受体信号通路、类固醇生物合成和促性腺激素分泌调节等[3]。然而，这些基因的调控机制目前尚未完全阐明。近年来的研究表明，非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)在PCOS的发生发展中发挥着重要的作用。

长链非编码RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)是由200多个核苷酸组成的ncRNAs中的一个亚类，在多种人类疾病的发病机制中起着重要作用[4]。到目前为止，已有文献证明，随着PCOS发生，某些 lncRNAs的表达水平会发生变化[5]，这表明lncRNAs参与PCOS的发病过程。同时也有一些研究已经证明lncRNAs可能在PCOS相关疾病中发挥作用，包括2型糖尿病(T2D)、肥胖[6]和心脏病[7]。本文根据近年来国内外的相关研究报道，对lncRNAs在PCOS发生发展中的作用及潜在的临床意义进行综述。

一、lncRNAs参与PCOS细胞发育与增殖

1.PCOS卵母细胞发育相关的lncRNAs的研究：研究表明，超过80%的PCOS患者合并卵泡发育障碍[1]。其关键特征为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。尽管PCOS的临床和生化体征具有典型的异质性，但大多数研究认为卵泡发育障碍是PCOS的共同特征。因此，研究PCOS卵母细胞发育过程中的异常调控机制具有重要意义。

Huang等[3]研究发现，Prader-Willi区域非蛋白编码RNA2(lncRNA PWRN2) 在睾丸中表达且在精子生成过程的减数分裂后表达上调；lncRNA PWRN2在PCOS患者卵丘细胞中也存在表达上调，而卵母细胞成熟在MI(第一次减数分裂恢复)和MⅡ(第二次减数分裂恢复)阶段有两个减数分裂恢复过程，推测lncRNA PWRN2可能与PCOS卵母细胞成熟有关；进一步实验验证发现，lncRNA PWNR2通过减少miR-92b-3p与TMEM120B靶结合，在PCOS卵母细胞成熟过程中发挥重要作用。

lncRNA TUG1是一种高度保守表达的长链非编码RNA，主要定位于细胞核，具有多种生物学功能。Li等[8]研究发现，与对照组相比，PCOS患者颗粒细胞中的lncRNA TUG1水平显著升高且与窦卵泡计数的增加呈正比；lncRNA TUG1基因敲除可抑制KGN细胞增殖，促进MAPKs通路依赖的凋亡和p21依赖的自噬。因此，PCOS颗粒细胞中lncRNA TUG1表达的增加可能会导致卵泡的过度激活和生长，破坏优势卵泡的选择。

2.PCOS卵巢颗粒细胞增殖凋亡相关lncRNAs的研究：卵泡中的颗粒细胞为卵母细胞的发育提供营养和生长因子，对卵泡发育和排卵至关重要。因此，颗粒细胞增殖受抑和异常凋亡被认为是卵泡成熟异常的关键因素，这可能在PCOS的发病机制中起重要作用[9]。

多项研究检测了PCOS患者颗粒细胞的lncRNAs表达水平[3，5，10-11]。Huang等[3]研究表明，在PCOS颗粒细胞中，620个lncRNA表达上调，只有3个lncRNA表达下调。Liu等[10]发现，在PCOS颗粒细胞中，692个lncRNA表达上调，170个lncRNA表达下调。以上数据表明，lncRNAs在PCOS中的上调表达比下调表达更为常见，探究异常表达的lncRNA在颗粒细胞中的作用有助于了解PCOS的发病机制。

Liu等[12]研究发现，PCOS患者卵泡液和卵巢颗粒细胞中lncRNA PVT1表达均上调，抑制PVT1可促进PCOS卵巢颗粒细胞增殖、减缓凋亡。Wu等[13]研究发现，lnc-OC1在PCOS患者颗粒细胞中的表达量明显高于非PCOS患者，而lnc-OC1基因敲除可抑制KGN细胞活力，促进KGN细胞凋亡。Geng等[14]研究发现，lnc-MAP3K13-7：1在PCOS患者颗粒细胞中高表达。lnc-MAP3K13-7：1通过与DNA甲基转移酶1(DNMT1)结合诱导其依赖性降解，从而抑制细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1A(CDKN1A)启动子的DNA甲基化，进而抑制颗粒细胞增殖。这揭示了一种新颖且重要的机制，通过该机制，lnc-MAP3K13-7：1通过与DNMT1相互作用调节 CDKN1A表达并抑制颗粒细胞增殖。

以上研究表明了lncRNAs在卵泡发育和排卵障碍中的关键作用，为PCOS卵母细胞异常发育提供了分子机制。同时lncRNAs还是颗粒细胞增殖和凋亡的关键因子，颗粒细胞的异常增殖和凋亡将进一步导致PCOS的卵泡发育受限和排卵障碍(表1)。

表1 lncRNAs参与PCOS细胞发育与增殖

二、lncRNAs参与PCOS个体内分泌代谢与调节

1.PCOS胰岛素抵抗相关lncRNAs的研究：胰岛素抵抗作为PCOS的一个临床特征，是指胰岛素调节葡萄糖摄取、产生和/或脂解代谢作用的能力下降，进而导致胰岛素需求量增加才能达到特定的新陈代谢[15]。胰岛素抵抗和代偿性高胰岛素血症导致PCOS的高雄激素血症和排卵障碍[16]，主要是因为胰岛素促进了垂体、卵巢、肾上腺和肝脏的雄激素分泌[17]。

Lin等[18]研究发现，血清lncRNA GAS5的下调可能导致PCOS患者的胰岛素抵抗。Li等[19]通过实验发现，lncRNA SRA的沉默改变了PCOS小鼠的胰岛素释放，减轻了卵巢损伤并减少了血管生成因子的产生。Zhao等[20]发现在PCOS患者颗粒细胞中，lnc RP11-151A6.4表达水平和PCOS患者的胰岛素抵抗评估的稳态模型(HOMA-IR)成正相关，推测可能在PCOS患者的胰岛素抵抗、雄激素过剩和脂肪功能障碍中发挥重要作用。Huang等[21]研究表明，lnc-CCNL1-3：1在PCOS颗粒细胞中高表达；过表达的CCNL与转录因子FOXO1相互作用，破坏线粒体功能，最终促进PCOS颗粒细胞凋亡和胰岛素抵抗。以上发现提示了lnc-CCNL1-3：1作为PCOS的潜在治疗靶点，并为探索PCOS发病的分子机制提供了新的视角。

2.PCOS雄激素升高相关lncRNAs的研究：雄激素升高是PCOS的一个重要特征，但其潜在的分子机制尚不清楚。

Liu等[22]研究发现，一种调节雄激素受体(AR)活性的新颖lncRNA CTBP1-AS在PCOS患者外周血中表达升高，且其表达水平与患者血睾酮(TT)浓度呈正相关，推测CTBP1-AS异常表达可能是PCOS的独立危险因素，并且是PCOS患者血清睾酮水平变化的预测因素。Che等[23]在PCOS患者颗粒细胞中发现了一种新的lncRNA(lnc-ZSCAN2-5：15)，将其命名为HUPCOS，证实LncRNA HUPCOS通过与蛋白RBPMS相互作用抑制芳香化酶的表达，并在调节颗粒细胞雄激素合成中发挥重要作用，为PCOS患者提供了新的治疗靶点。

3.PCOS雌激素代谢相关lncRNAs的研究：随着卵泡的生长，卵泡中雌二醇(E2)的合成逐渐增加。同时，E2参与控制卵泡转化，包括卵泡刺激素受体(FSHR)表达的增加和黄体生成素受体(LHR)的获得，使卵泡能够经历其循环募集过程并成为可选择卵泡群组的一部分[24]。Liu等[12]研究发现，PCOS患者颗粒细胞中的lnc PVT1可能通过miR-17-5p靶向作用于PTEN进而影响E2、孕酮(P4)的分泌。Zhu等[25]研究发现，lncRNA ZFAS1在PCOS卵巢颗粒细胞中升高，低表达lncRNA ZFAS1可增加P4和E2分泌，促进颗粒细胞增殖，并抑制其凋亡。

PCOS与广泛的内分泌和代谢异常有关，包括胰岛素抵抗、高雄激素血症、糖脂代谢紊乱、超重和高血压。这些特征是代谢综合征的组成部分，同时也与PCOS妇女的长期发病率和死亡率增加密切相关。以上研究提示lncRNAs参与PCOS个体内分泌代谢与调节环节，为研究PCOS发病机制提供了新的思路。

三、lncRNAs 参与PCOS远期病变

PCOS患者有较低的妊娠率和较高的自发流产率，表明其子宫内膜容受性下降[26-27]。由于大多数PCOS患者是无排卵或少排卵的，在缺乏孕酮调节情况下，雌激素持续刺激子宫内膜，导致内膜容受性降低，长远来看促进了子宫内膜增生甚至癌症的发生发展。此外，PCOS患者通常有胰岛素抵抗和肥胖。局部子宫内膜的胰岛素水平影响子宫内膜的发育和容受性。胰岛素抵抗可引起高血糖，进一步加重高雄激素血症，是子宫内膜癌发生的高危因素。因此PCOS患者患子宫内膜增生和发展为子宫内膜癌的风险明显更高[28]。这些不良的子宫内膜结局与PCOS的代谢异常有关，包括胰岛素抵抗、高雄激素血症和肥胖，以及复杂的基因改变[29]。

越来越多的研究显示，有少量lncRNAs与PCOS和各种子宫内膜疾病相关。激素受体RNA激活因子(lncRNA SRA)和新型雄激素受体调节剂lncRNA CTBP1-AS在PCOS患者外周血白细胞中的表达显著升高，提示调控激素受体的基因可能在PCOS相关子宫内膜疾病中发挥作用[22，30-31]。然而，这些功能失调和潜在机制尚不清楚。Zhang等[32]研究发现，lncRNA CD36-005在PCOS模型大鼠子宫内膜高表达，并通过构建高表达细胞模型发现过表达CD36-005可增强大鼠原代子宫内膜间质细胞的增殖活性，同时在CD36-005过表达的原代子宫内膜间质细胞中共鉴定出55个潜在靶向mRNA；进一步分析发现，这些差异表达的mRNA可能参与调控间质细胞增殖和蜕膜化的各种生化途径，以及一些子宫内膜异常的发病机制。这为进一步研究CD36-005在子宫内膜中的分子功能及机制奠定了基础。

综上所述，lncRNAs参与了PCOS个体内分泌异常代谢过程，进而影响PCOS患者远期病变，因此深入探究LncRNAs的分子功能更有助于理解PCOS发病机制和提高PCOS患者生存质量。

四、lncRNA-miRNA-基因网络

最初lncRNAs被认为是基因组转录的 “噪音”，但近年来越来越多研究表明，lncRNAs与人类多种疾病的发生发展有关，如癌症和生殖系统疾病[33-34]。lncRNAs作为一种竞争性内源性RNA(Competing endogenous RNA，ceRNA)，常通过与微小RNAs(miRNAs)、信使RNAs(mRNAs)甚至蛋白质相互作用，发挥重要的分子功能[35]。

Fu等[36]在来曲唑诱导的PCOS大鼠模型中构建了lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络，并通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)对其进行了验证。Chen等[37]基于PCOS中的ceRNA机制鉴定了一个新的lncRNA-miRNA-mRNA网络，挖掘出一些可能参与PCOS发生发展的新基因和非编码RNA，包括CD163、MRC1、VSIG4、CCL2、CCR2、SPP1、hsa-miR-3135b、hsa-miR-4649-3p、hsa-miR-1231、hsa-miR-3609 和 hsa-miR-4433b-3p。Ma等[38]通过数据库检索及超几何测试构建一个PCOS相关的lncRNA-mRNA网络(PCLMN)，使用拓扑分析确定了3个均在所有三个中心性测量的前10位基因列表中的lncRNA(LINC00667、AC073172.1和 H19)，并探索了它们的亚细胞定位，而功能模块分析确定了4个与生殖激素相关的转录因子(ER-α、PRA、PRB和AR)作为其表达的潜在调节因子，且PCMLN中的关键lncRNA与炎症、氧化应激和细胞凋亡相关的过程和途径显著相关。

根据上述研究也能发现不同lncRNA-miRNA-基因网络通常参与PCOS中卵母细胞的成熟、颗粒细胞的增殖与凋亡以及内分泌代谢与调节，如lncRNA PWRNA2通过减少miR-92b-3p与TMEM120B靶结合的可能性，从而在PCOS卵母细胞核成熟过程中发挥重要作用[3]；lncRNA PVT1可能通过miR-17-5p靶向作用于PTEN进而影响卵巢颗粒细胞的增殖与凋亡以及E2、P4的分泌[12]。PCLMN的提出更进一步解释了PCOS的发病机制。

五、总结与讨论

综上所述，lncRNAs在PCOS的发生发展及远期病变中起着重要的作用，主要集中在参与卵泡的成熟，影响颗粒细胞的增殖和凋亡，以及内分泌代谢过程包括胰岛素抵抗、生殖激素的产生等。同时，根据生物信息学的相关研究，lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络的提出，更进一步解释了PCOS患者中表观遗传信息的改变和与信号通路有关的发病机制。但由于lncRNAs在PCOS中差异表达的种类繁多且通常做为一个上游信号发挥调节作用，其功能和机制还需进一步探索。