鄭妙艷 石文琦 張美琳 單春艷

1天津醫(yī)科大學(xué)代謝病醫(yī)院糖尿病腎病科，國家衛(wèi)生健康委員會激素與發(fā)育重點實驗室(天津醫(yī)科大學(xué))，天津市代謝性疾病重點實驗室，天津醫(yī)科大學(xué)代謝病醫(yī)院內(nèi)分泌研究所 300070; 2天津醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 300070

妊娠糖尿病(GDM)是指在妊娠中、晚期首次出現(xiàn)或發(fā)病的不同程度的糖耐量異常[1]。在妊娠中、晚期，為了給胎兒提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，孕婦胰島素抵抗生理性增強(qiáng)以維持血糖穩(wěn)態(tài)。GDM以糖耐量降低和血糖升高為特征，β細(xì)胞對外周胰島素抵抗的適應(yīng)不良可能是其主要病理生理機(jī)制。目前推薦在妊娠24～28周進(jìn)行75 g口服葡萄糖耐量試驗篩查和診斷GDM，而妊娠中、晚期已出現(xiàn)極高的妊娠相關(guān)不良事件發(fā)生率，如先兆子癇、早產(chǎn)、胎兒低血糖、呼吸窘迫綜合征、子代糖尿病等。所以需要尋找一些生物標(biāo)志物早期預(yù)測GDM或精確監(jiān)控GDM的狀況，以改善GDM不良妊娠結(jié)局。研究發(fā)現(xiàn)，microRNA(miRNA)可以作為早期診斷GDM的潛在生物標(biāo)志物[2]。深入研究miRNA的功能，可以增加對GDM及其并發(fā)癥的病因?qū)W和病理生理學(xué)的了解。本文對近幾年來GDM患者胎盤、循環(huán)miRNA方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA概述

miRNA是一種長度約19～24個核苷酸的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA片段，其生物發(fā)生的過程為：首先，在細(xì)胞核內(nèi)，miRNA基因間區(qū)域和啟動子在RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ作用下進(jìn)一步加工，轉(zhuǎn)錄生成含60～70個核苷酸長發(fā)夾結(jié)構(gòu)的初級miRNA；隨后，后者主動轉(zhuǎn)運至細(xì)胞質(zhì)，在核糖核酸酶Ⅲ Dicer作用下分裂形成兩條雙鏈RNA，其中主鏈編碼Argonaute蛋白1-4，形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體。成熟的miRNA引導(dǎo)RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體與目標(biāo)mRNA分子3′非編碼區(qū)域互補(bǔ)配對，負(fù)反饋抑制目標(biāo)mRNA的翻譯或者特異性地切割目標(biāo)mRNA，從而實現(xiàn)對靶基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控[3]。

miRNA還可被動或主動分泌至細(xì)胞外液。細(xì)胞死亡或凋亡后miRNA多以無囊泡的形式或凋亡小體被動釋放；主動轉(zhuǎn)運則通過囊泡、外泌體或高密度脂蛋白、低密度脂蛋白主動分泌。miRNA以脂質(zhì)囊泡作為載體或與結(jié)合蛋白質(zhì)形成復(fù)合體，可保護(hù)其免受RNA酶和其他RNA降解劑的降解，從而使miRNA在細(xì)胞外穩(wěn)定存在[4]。循環(huán)miRNA容易檢測，所以可作為很多不同疾病(包括糖尿病)公認(rèn)的診斷、預(yù)后、治療的生物標(biāo)志物。

2 GDM胎盤miRNA

人類胎盤中有500種以上miRNA表達(dá)，可分為胎盤特異性、胎盤相關(guān)性和胎盤衍生性循環(huán)miRNA三大類[5]。胎盤特異性miRNA在胎盤組織中特異表達(dá)，主要與細(xì)胞增殖、凋亡、遷移及滋養(yǎng)層血管生成有關(guān)，在妊娠早期胎盤形成過程起調(diào)節(jié)作用。最近，Ding等[6]對16例GDM和對照組的胎盤進(jìn)行測序分析，并用定量PCR法對差異表達(dá)的miRNA進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)GDM胎盤共表達(dá)281個mRNA和32個miRNA，其生物學(xué)關(guān)系與細(xì)胞發(fā)育、功能和器官形態(tài)有關(guān)。其中，miRNA-138-5p通過靶向轉(zhuǎn)導(dǎo)素β樣蛋白(TBL1X)的3′-非翻譯區(qū)，顯著抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞遷移和增殖，并且miRNA-138-5p和TBL1X的異常表達(dá)與胎盤重量顯著相關(guān)。

胎盤相關(guān)性miRNA在妊娠過程中以不同形式在胎盤及其他組織中廣泛表達(dá)。Cai等[5]最近發(fā)現(xiàn)，妊娠早期至晚期胎盤中存在191種不同表達(dá)的miRNA：妊娠早期，主要存在與腫瘤形成、血管生成、抗凋亡相關(guān)的miRNA；妊娠后期，主要存在與細(xì)胞分化、抗腫瘤相關(guān)的miRNA。許多研究證明，胎盤特異性miRNA和胎盤相關(guān)性miRNA在妊娠并發(fā)癥如妊娠失敗、先兆子癇、宮內(nèi)發(fā)育遲緩、早產(chǎn)以及GDM中表達(dá)失調(diào)，提示其在這些疾病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用[7]。較早的研究發(fā)現(xiàn)，胎盤特異性miRNA-518d在非糖尿病以及GDM孕婦妊娠37～40周的胎盤中均過度表達(dá)，隨后發(fā)現(xiàn)miRNA-518可特異性調(diào)控GDM患者過氧化物酶體增殖物活化受體-α基因和蛋白的表達(dá)，過氧化物酶體增殖物活化受體-α在胎盤中的表達(dá)與miRNA-518d呈負(fù)相關(guān)[8]。GDM患者妊娠晚期的胎盤內(nèi)皮細(xì)胞中miRNA-221和miRNA-222表達(dá)明顯高于正常妊娠者，并靶向抑制組織間黏附因子1蛋白種類，可能抑制白細(xì)胞從血液向胎盤遷移，進(jìn)而加重GDM患者高血糖導(dǎo)致的炎性反應(yīng)[9]。

胎盤衍生性循環(huán)miRNA主要通過合胞體滋養(yǎng)層，由外泌體等攜帶釋放進(jìn)入母體循環(huán)系統(tǒng)，其在血液中容易監(jiān)測，可反映胎盤特異性和胎盤相關(guān)性miRNA的表達(dá)，進(jìn)而反映妊娠期生理和病理情況。近期發(fā)現(xiàn)，miRNA-503在GDM患者胎盤及外周血中均上調(diào)；動物實驗發(fā)現(xiàn)，小鼠β細(xì)胞系INS-1中miRNA-503中過度表達(dá)會使細(xì)胞增生和胰島素分泌降低，同時促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果提示GDM期間，胎盤和β細(xì)胞間可能存在以miRNA為基礎(chǔ)的特殊交流[10]。

3 循環(huán)miRNA與GDM

3.1 循環(huán)miRNA與β細(xì)胞功能 循環(huán)miRNA與β細(xì)胞的功能和調(diào)節(jié)相關(guān)，在糖尿病發(fā)病機(jī)制中起重要作用。早期研究主要關(guān)注循環(huán)miRNA在1型和2型糖尿病中的表達(dá)，只有少部分關(guān)于循環(huán)血清/血漿miRNA在GDM期間的表達(dá)及診斷作用的研究。

2011年，Zhao等[11]發(fā)表了第一篇研究循環(huán)miRNA與GDM相關(guān)的報道。研究者通過TaqMan miRNA陣列微流控卡對24例GDM和24名非GDM妊娠16～19周孕婦的血清進(jìn)行對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與非糖尿病受試者相比，GDM患者血清中3種miRNA(miRNA-29a、miRNA-132和miRNA-222)下調(diào)。miRNA-29a靶基因Insig1可能參與血糖穩(wěn)態(tài)的基因如磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2的表達(dá)[12]。此外，近來研究證明，miRNA-29a和miRNA-222均直接和(或)間接調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4，而后者在血糖控制和胰島素誘導(dǎo)肌肉和脂肪組織攝取葡萄糖的過程中起關(guān)鍵作用[13]。因此，循環(huán)miRNA介導(dǎo)并靶向胰島素敏感組織的交聯(lián)效應(yīng)假說，對于理解GDM發(fā)病機(jī)制的分子線索尤為重要。

Zhu等[14]使用測序法對10例GDM和10名非GDM妊娠16～19周孕婦的血漿中miRNA的表達(dá)進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)GDM患者血漿中5種miRNA(miRNA-16-5p、miRNA-17-5p、miRNA-19a-3p、miRNA-19b-3p和miRNA-20a-5p)上調(diào)。這些miRNA主要與胰島素分泌相關(guān)的一些通路，如絲裂原活化蛋白激酶信號通路、胰島素信號通路、轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路有關(guān)。然而，Cao等[15]對85例GDM患者和72名非GDM者的研究發(fā)現(xiàn)，GDM患者僅miRNA-16-5p、miRNA-17-5p和miRNA-20a-5p在妊娠期間表達(dá)上調(diào)，并沒有檢測到miRNA-19a-3p和miRNA-19b-3p的表達(dá)有顯著差異。據(jù)報道，2型糖尿病患者中miRNA-16-5p的靶基因(泛素連接酶4A、Smad家族蛋白1、表皮生長因子受體、肌動蛋白β、核糖體RNA加工蛋白12和發(fā)育蛋白2)均下調(diào)[16]。另外，胰島素受體底物1和2也是miRNA-16-5p的靶基因，一方面可調(diào)節(jié)胰島素樣生長因子-1和胰島素敏感組織胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，另一方面胰島素受體底物1和2可使調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的Wnt/β-catenin信號增強(qiáng)，而該信號通路調(diào)節(jié)障礙已證實可以引起癌癥、肥胖和糖尿病[17]。然而，miRNA-16-5p在紅細(xì)胞中高度表達(dá)，溶血時miRNA-16-5p表達(dá)可能上調(diào)，因此以循環(huán)中miRNA-16-5p表達(dá)水平來監(jiān)測GDM進(jìn)展可能出現(xiàn)誤導(dǎo)，故尚不能作為一種可靠的生物標(biāo)志物。最近在南非人群中進(jìn)行的研究中卻發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，GDM患者的miRNA-20a-5p明顯下降，并且miRNA-20a-5p連同一個或多個糖尿病危險因素可能是GDM的重要預(yù)測因子[18]。

一項前瞻性對照隊列研究中，檢測了36例GDM和80名非GDM妊娠7～23周女性血漿中10種在妊娠及其并發(fā)癥中起關(guān)鍵作用和(或)與2型糖尿病相關(guān)的miRNA，發(fā)現(xiàn)較高水平的miRNA-155-5p和miRNA-21-3p與GDM呈正相關(guān)，miRNA-21-3p和miRNA-210-3p僅與超重/肥胖GDM特異性相關(guān)，而與正常體重或偏瘦的GDM無明顯相關(guān)。另外，有6種miRNA(miRNA-155-5p、miRNA-21-3p、miRNA-146b-5p、miRNA-223-3p、miRNA-517-5p和miRNA-29a-3p)水平僅與孕男性胎兒的GDM患者相關(guān)[19]。

最近研究發(fā)現(xiàn)，GDM患者miRNA-657表達(dá)明顯增加，白細(xì)胞介素(IL)-37的表達(dá)降低，二者呈負(fù)相關(guān)；體外研究中，miRNA-657可以靶向調(diào)節(jié)IL-37，增強(qiáng)單核巨噬細(xì)胞的增殖，并可促進(jìn)脂多糖誘導(dǎo)的IL-6和腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生和核因子-κB的激活，而當(dāng)外源重組IL-37被用于細(xì)胞時這種作用被抑制。提示miRNA-657失調(diào)可能通過IL-37/核因子-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)GDM發(fā)病[20]。

3.2 循環(huán)miRNA與GDM相關(guān)并發(fā)癥 為了探討GDM與循環(huán)miRNA改變對胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育之間的潛在相關(guān)性，Lamadrid-Romero等[21]對12個胎兒神經(jīng)發(fā)育相關(guān)miRNA(miRNA-183-5p、miRNA-200b-3p、miRNA-9-5p、miRNA-17-5p、miRNA-30b-5p、miRNA-30c-5p、miRNA-124-3p、miRNA-125b-5p、miRNA-128-3P、has-191-5P、miRNA-1290和miRNA-137)表達(dá)進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)與妊娠早期相比，妊娠中期女性血清中miRNA-193-5p、miRNA-200b-3p和miRNA-125-5p表達(dá)水平較高，與GDM無關(guān)；而miRNA-137在妊娠晚期的水平高于妊娠前期，揭示了這些與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的miRNA存在時間差異性。此外，與對照組相比，GDM患者在妊娠早期miRNA-183-5p、miRNA-200b-3p、miRNA-125-5p和miRNA-1290水平較高，提示這組患者胎兒神經(jīng)分化和細(xì)胞增殖可能發(fā)生改變。先前的研究表明，miRNA-183和miRNA-200基因家族調(diào)節(jié)人膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞的細(xì)胞增殖，并參與果蠅視葉中神經(jīng)上皮細(xì)胞增殖和成神經(jīng)細(xì)胞生成之間的平衡[22-23]。此外，miRNA-200可抑制Sox2的表達(dá)，降低小鼠中腦/后腦區(qū)域神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和多能性，強(qiáng)烈提示其在GDM時過度表達(dá)可能損害胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。因此，Lamadrid-Romero等[21]報道，妊娠早期GDM患者中這些miRNA水平增加，表明胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中細(xì)胞增殖減少和神經(jīng)元分化增加，證實了先前在小鼠中的研究結(jié)果。另外，這些與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的miRNA可以在孕婦血清中檢測到，這可能反映胎兒在懷孕期間的生理或病理生長。然而在GDM過程中，循環(huán)miRNA的這種改變究竟是神經(jīng)損傷的原因還是結(jié)果，還有待進(jìn)一步研究。

總之，與正常妊娠者相比，無論是胎盤miRNA還是循環(huán)miRNA在GDM患者中均存在差異表達(dá)。這些差異表達(dá)的miRNA影響胰島素分泌和轉(zhuǎn)運通路、炎性反應(yīng)、胎兒神經(jīng)元分化等相關(guān)基因的表達(dá)，可能參與GDM以及相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生和進(jìn)展。循環(huán)中miRNA相對穩(wěn)定，取材方便，易于分析，目前已篩選出一些可作為GDM的候選生物標(biāo)志物。但由于標(biāo)本種類(血清或血漿)、樣品處理方法、數(shù)據(jù)分析方法、種族差異等原因，各研究數(shù)據(jù)重復(fù)性和特異性相對較低。因此，制定全球公認(rèn)和標(biāo)準(zhǔn)化的操作程序來分析循環(huán)miRNA是很有必要的[24]。