LncRNA 在妊娠及胎盘疾病中的作用

胡雪梅，张继学*，李文清，吕银凤

(1 兰州大学第二医院妇产科，兰州730000，2 甘肃省白银市妇幼保健院，白银 730900）

近年来，随着生育政策的改变，女性生育二胎三胎的需求增加，同时孕产妇的生育高龄、高危因素也随着增加，妊娠及胎盘相关疾病越来越多，病种多样，机制复杂，严重影响母儿健康。为了减少妊娠期相关疾病的发生，需要深入探索相关机制。长链非编码 RNA（long non-coding RNA, LncRNA）定义为超过200 个核苷酸的非编码RNA 分子，缺乏长阅读框架，位于细胞质或者细胞核中，在表观遗传学、转录及转录后等多种水平调控基因表达，在多种生理、病理过程中起重要的调节作用[1]。本文总结了LncRNA 在妊娠及胎盘相关疾病中的相关机制及研究进展。

1 LncRNA 的特点

2002 年LncRNA 首次在小鼠中被发现，在人类基因组中，有7000 ～23000 条LncRNA，特点是跨物种的初级序列，保守性差和组织特异性高[2]。根据其起源的基因组位点，LncRNA 分为外显子、内含子、增强子、基因间和启动子。LncRNA 没有长阅读框，但具有mRNA 样的结构，其启动子可以结合转录因子完成转录后修饰，包括添加poly-A 尾部、RNA 编辑和选择性剪接等[3]。

2 LncRNA 的作用机制

近年来，研究发现LncRNA 可以通过多种机制调节细胞过程。在细胞核中，LncRNA 通过充当转录信号或增强子来调节基因表达；在细胞质中，LncRNA 可以增加或减少mRNA 的稳定性，或与蛋白质相互作用形成核糖核蛋白复合物[4]。LncRNA还广泛参与基因组调节，如染色质修饰、转录激活和干扰等过程，从而调控细胞生长、分化和凋亡，以及个体的生长发育等生命活动[5,6]。有大量研究证实，LncRNA 与胚胎进化发育、物质代谢以及肿瘤等都有着密切的关系[7]。LncRNA 的作用方式大致如下[8,9]：①LncRNA 在上游启动子区，抑制 RNA 聚合酶Ⅱ而影响基因表达，或者介导染色质重构和组蛋白修饰，促进下游基因的表达；②下游效应器可以与同一LncRNA 分子结合，实现不同信号通路之间的信息交换和整合；③LncRNA 与编码蛋白结合，形成互补双链，阻断连接位点的识别和信号通路，产生不同的转录形式；④LncRNA 可以招募染色质修饰酶，与相应基因结合，或在核酸内切酶（Dicer enzyme, Dicer 酶）作用下产生小干扰RNA（small interfering RNAs,siRNAs）调节基因的表达；⑤LncRNA 是微小RNA（microRNA，miRNA）、非编码小RNA（Piwi-interfering RNA），piRNA 的前体分子，是小分子RNA。LncRNA 和miRNA 可以同时转录，并加工生成特异性的miRNA 调控靶基因的表达发挥功能；⑥能结合特殊的蛋白伴侣，调节蛋白活性，或形成核酸蛋白质复合体，改变蛋白的胞质定位。LncRNA 已成为现代遗传学、多种疾病发病机制的研究热点。近些年研究发现小核仁RNA 宿主基因14（small nucleolar RNA host gene 14，SNHGl4）、Opa 相互作用蛋白5 反义 RNA 1（Opainteracting protein 5 antisense RNA 1, OIP5-AS1）、母系表达基因3（Maternally expressed 3，MEG3）和肺癌转移相关转录本1（Metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1 ,MALAT1）等在妊娠中表达异常或与miRNA 结合，或发生甲基化改变而引起妊娠期相关疾病的发生。

3 LncRNA 与妊娠相关疾病

LncRNA 与miRNA 结合，或通过多条信号通路来调节妊娠期免疫功能，促进炎症反应和影响糖酵解等机制参与子痫前期、妊娠期糖尿病等疾病的发生发展。

3.1 LncRNA 与miRNA 参与妊娠疾病

miRNA 是核苷酸长约22～24 的非编码RNA，在转录后水平调节基因表达。目前确定的所有miRNA中有一半主要来自蛋白质编码基因的内含子和少数外显子转录。LncRNA 是miRNA、piRNA 的前体分子，二者共同参与妊娠相关疾病的发生.

3.1.1 LncRNA 与先兆子痫

先兆子痫（preeclampsia，PE）是导致孕产妇和围产儿死亡的主要原因之一，妊娠20 周后出现高血压（≥140/90mmHg）和/或蛋白尿，常常累及母体脏器功能受损[10，11]。LncRNA SNHG14通过竞争性结合微小RNA-330-5p（microRNA-330-5p，miR-330-5p）发挥功能，在PE 病程进展过程中，SNHG14 可作为PE治疗过程中的检测分子[12]。还有研究发现LncRNA SNHG16 在PE 患者胎盘中表达下调，SNHG16 可作为微小RNA-218-5p（microRNA-218-5p，miR-218-5p）的竞争性内源RNA（competing endogenous RNAs, ceRNA），直接靶向 LIM 蛋白亚家族的细胞骨架支架蛋白（LIM And SH3 Protein1, LASP1），miR-218-5p缺失和LASP1上调均可拮抗SNHG16对HTR-8/SVneo 细胞功能的影响，因此SNHG16 通过miR-218-5p/LASP1轴参与PE病程进展[13]。核旁丛组装转录本1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1,NEAT1）可以通过上调miR-411-5p 和抑制磷酸酯酶与张力蛋白同源物（Phosphatase and tensin homolog,PTEN）的表达，干扰滋养层细胞增殖、迁移和侵袭，缓解PE 的发展[14]。最近有报道睾丸发育相关基因1（testis developmental related gene 1, TDRG1）在PE 胎盘中异常下调，双荧光素酶报告基因检测证实TDRG1 可与miR-214-5p 结合，敲低miR-214-5p 可促进滋养细胞活力，TDRG1 通过负调控miR-214-5p的表达促进滋养细胞活力和侵袭，有助于更好地理解PE 的发病机制，为TDRG1 靶向的诊断和治疗提供新的思路，TDRG1 在未来可能被用作治疗PE 的策略[15]。以上研究表明LncRNA 结合miRNA 可以参与PE 的发生、发展及治疗。

3.1.2 LncRNA 与妊娠期糖尿病

妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus,GDM）是常见的妊娠并发症，如果孕期血糖控制不理想，会对母儿造成不良的影响。有研究发现LncRNA OIP5-AS1 在GDM 患者血清中表达降低，OIP5-AS1 结合miR-137-3p 后参与果蝇Zeste 基因增强子的人类同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）通路可在高糖诱导的妊娠滋养细胞中发挥作用[16]。GDM 孕妇血清中HOXA 远端转录本（HOXA transcript at the distal tip，HOTTIP）及miR-21 表达上调，LncRNA-HOTTIP 可以作为GDM 诊断及不良妊娠结局的预测因子[17]。还有研究显示X 染色体失活特异性转录本（X inactive specific transcript，XIST）过表达，影响miR-497-5p/FOXO1 通路，参与GDM的发生，提出XIST 可作为GDM 患者的一种有效的诊断标志物[18]。由此可见，LncRNA 与miRNA 结合后在GDM 的预测、发生和诊断中有一定的价值。

3.1.3 LncRNA 与复发性流产

复发性流产是同一性伴侣连续3 次或3 次以上的自然流产，滋养细胞功能受损与其发病机制有关，但其中50%原因不明。最近的研究表明，LncRNA与miRNA 相互作用调控子宫内膜蛋白的生成，从而控制粘附能力。生长阻滞特异性转录因子5（growth arrest-special transcript 5, GAS5)已被发现是一种免疫反应调节剂，与自身免疫性疾病相关，GAS5 在复发性流产患者中过表达，并与血浆和滋养层中TNFα 蛋白水平呈正相关，通过与miR-140-5p 结合导致Th1 偏态而导致流产发生[19]。通过微阵列分析，LncRNA 在非植入胚胎的原代人子宫内膜上皮细胞中的表达有显著变化，有9 个LncRNA 表达上调，12个LncRNA 表达下调，增加最多的是磷酸酶和张力蛋白同系物假基因1（Phosphatase and tensin homolog pseudogene1，PTENP1），与miR-590-3p 过表达导致子宫内膜粘连受损。由此表明，LncRNA 与miRNA相互作用后可以调控胚胎着床，并引起免疫失衡而参与复发性流产的发生[20]。

3.2 LncRNA 影响胎盘滋养细胞功能与产科疾病

LncRNA 通过多条信号通路来调节妊娠期免疫功能，以及影响胎盘和免疫功能，导致一系列如子痫前期、胎儿生长受限等妊娠相关疾病的发生。

3.2.1 LncRNA 与先兆子痫

特异性LncRNA 的上调和下调也会影响胎盘滋养层细胞的增殖、凋亡和侵袭迁移，尽管大多数LncRNA 的完整生物学作用尚不清楚，但它们在与PE 相关的表观遗传学和转录机制调控中的作用已明确。有实验证实循环中的几种LncRNA 为PE的潜在生物标志物，全血中LncRNA BC030099、AF085938、G36948 和AK002210 的水平能够很好地区分先兆子痫患者和健康孕妇[12]。还有研究采用组织分化诱导非蛋白编码RNA（Terminal differentiation-induced non-coding RNA, TINCR）获得功能的方法检测HTR-8/Svneo 细胞的增殖、迁移和侵袭能力，LncRNA TINCR 下调可激活Wnt/β-catenin 通路，促进HTR-8/Svneo 细胞的增殖、侵袭和迁移，而且LncRNA TINCR 在先兆子痫患者胎盘组织中出现高表达[21]。生长阻滞非蛋白编码RNA1（growth arrest associated lncRNA1，GASAL1）在PE 胎盘组织和滋养层细胞系中明显下调，上调GASAL1 可显著抑制HTR-8/SVneo 和JAR 细胞的增殖和侵袭，增强细胞凋亡；GASAL1 与丝氨酸/精氨酸剪接因子1（SRSF1）之间通过mTOR 信号通路调控滋养层细胞的增殖、侵袭和凋亡能力[22]。此外，脑细胞质RNA1（brain cytoplasmic RNA 1，BCYRN1）在轻、重度PE 胎盘中的表达低于正常胎盘组织，PE 患者的BCYRN1 的表达与收缩压和24 小时尿蛋白呈负相关；在HTR-8/Svneo 细胞中，过表达的BCYRN1可增加滋养细胞活力，并通过激活Wnt/β-catenin 通路延缓PE 的发生[23]。以上研究说明，LncRNA 通过不同信号通路影响胎盘滋养细胞的增殖、迁移和侵袭能力，而且循环中的几种LncRNA 亦是预测PE的潜在生物标志物。

3.2.2 LncRNA 与胎儿生长受限

胎儿生长受限（fetal growth restriction，FGR）定义为受病理因素（母体、胎儿、胎盘疾病）影响，胎儿生长未达到其应有的遗传潜能，多表现为胎儿超声估测体重或腹围低于相应胎龄第10 百分位。FGR是围产儿死亡的主要原因，与胎盘功能障碍有关。有研究比较了FGR 和正常妊娠胎盘基因的表达谱，与正常妊娠相比，FGR 样本中133 个LncRNA 中有36 个上调，98 个下调，且蛋白修饰和JAK-STAT 级联调控在FGR 胎盘中有过多的表现[24]。还有研究利用生物信息学分析检测了23137 个FGR 的胎盘LncRNA，在女性FGR 的胎儿胎盘中鉴定出5 个差异表达的LncRNAs，且主要影响胎盘血管功能；在男性胎儿胎盘中鉴定出有33 个包含了新的和176 个已知的LncRNAs，主要影响孕妇以及胎盘的免疫过程[25]。这些研究表明LncRNA 通过影响胎盘功能而影响胎儿生长发育。

3.2.3 LncRNA 与羊水过少

羊水过少的病因亦不明确，与胎儿畸形，胎盘功能减退等有关。而众多研究发现LncRNA 在胎盘部位滋养细胞中表达异常，从而影响妊娠期的羊水量，羊水过少孕妇中的胎膜研究发现，有801 个LncRNA和367 个miRNA 表达差异;这些结果可能为产前检测出羊水过少孕妇的生物预防提供了潜在靶点，并为临床羊水过少的生物治疗提供了可靠的依据[26]。

3.3 LncRNA 与感染、炎症和产科疾病

早产发生的病因仍不明确，可能与感染，免疫异常，宫腔过度扩张有关。研究发现LncRNA SNHG29在早产的孕妇胎盘中过表达，高水平的SNHG29 能促进体内促炎因子生成，而促炎因子释放的增加可能对自发性早产的病理生理有重要关系[27]。胎膜早破是产科常见疾病，其发生与感染亦有相关，有关LncRNA 在足月胎膜早破、未足月胎膜早破孕妇胎盘细胞中变化的研究发现，在未足月胎膜早破孕妇的胎盘微阵列检测到1954、776、1050 个LncRNAs，与足月胎膜早破、早产有显著差异，LncRNA 可能参与感染和炎症反应，从而诱发了胎膜早破的致病过程[28]。

3.4 LncRNA 与其他机制和产科疾病

最近有研究对胎盘LncRNA 进行转录组分析发现，早发重度先兆子痫有383 个差异表达的LncRNA，而且抑制素β 亚基 A-AS1 （Inhibin subunit beta A Gene-AS1，INHBA-AS1）通过抑制转录因子CENPB 与TRAF1 启动子的结合来影响滋养细胞的侵袭和迁移，从而说明LncRNA 可以结合下游的转录因子参与先兆子痫的发生[29]。还有研究证实LncRNA 参与自噬机制而引起妊娠相关疾病,研究发现在胎儿生长受限胎盘组织和HTR-8/Svneo 细胞中，LncRNA H19 通过与miR-18a-5p 靶向作用调控滋养细胞的增殖、侵袭和自噬[30]。 由此看出，LncRNA引起妊娠相关疾病，机制是多样的，复杂的。

4 展望

近年来 LncRNA 的研究成为了热点，在多种肿瘤中表达异常，作用机制复杂多样。同时，亦有证据表明LncRNA 在子痫前期和妊娠期糖尿病等妊娠相关疾病的发生发展中发挥重大作用，而且在循环血液中具有稳定性，为妊娠期相关疾病的诊断和治疗提供了新的基础。