宗菁 盧丹
【摘? 要】本綜述著重介紹了microRNA (miRNA)在妊娠期糖尿?。℅DM)中的作用。miRNA是短而穩(wěn)定的RNA序列,可以通過干擾信使RNA的翻譯來抑制蛋白質合成,發(fā)揮調控功能。它們已被證實與患有GDM婦女的血漿和胎盤失調,以及妊娠和分娩相關結果密切關聯(lián)。目前,miRNA對GDM的早期篩查意義尚不明確,仍需要進一步的實驗探究。
【關鍵詞】microRNA;妊娠期糖尿病;細胞外囊泡
【中圖分類號】R714?????? 【文獻標識碼】A????? 【文章編號】1004-7484(2020)09-0295-01
妊娠糖尿病是妊娠期母體特有的疾病。孕婦在妊娠前血糖正常,孕期血糖升高,該變化可能引起母體及胎兒的風險升高。在過去20年中,孕婦妊娠期糖尿病的發(fā)病率呈持續(xù)上升趨勢。妊娠期糖尿病的特征是進行性胰島素不敏感,并通過代償性的胰島素分泌增加來補償。GDM就發(fā)生在那些無法通過產生足夠的胰島素來補償胰島素敏感性的婦女中。此外,妊娠期糖尿病對母體及胎兒均會產生不良影響。對胎兒的影響主要表現(xiàn)為:胎兒畸形、巨大兒、肩難產、高胰島素血癥或低血糖癥、高膽紅素血癥。這些胎兒成年后發(fā)展為2型糖尿病和動脈粥樣硬化等新陳代謝疾病的風險增加,并且肥胖的風險也明顯升高。盡管目前的治療方法(飲食結構調整或胰島素治療)可有效預防或改善GDM的短期后果,但尚不清楚是否可以預防長期后果。
microRNA (miRNA)是內源性、非編碼、單鏈RNA,其序列約為22個核苷酸。作為基因表達的重要調節(jié)劑,miRNA通過與特定靶向mRNA的3'-非翻譯區(qū)(3-untranslated region , 3'-UTR)結合,在生物過程中介導蛋白質編碼基因的轉錄后調控。除此之外,miRNA也可以與目標mRNA結合,促進蛋白質合成,或調節(jié)基因轉錄,維持核轉錄本穩(wěn)定性和其他剪接事件,然后再重新導入細胞核。最重要的是,miRNA還可以輸出到細胞外空間,并通過局部作用在細胞間通訊中發(fā)揮作用(如旁分泌或自分泌)或遠處(內分泌或外分泌),其方式如同激素的分泌。實際上,miRNA幾乎存在于所有生物體液中,包括血漿,它們與各種載體(如脂蛋白、RNA結合蛋白、微囊泡)結合,顯示出高水平的穩(wěn)定性,充分證明了它們作為生物標志物的潛在作用。
本綜述將描述miRNA生物學的基礎知識,并將重點放在miRNA在GDM患者中的表達情況,評估m(xù)iRNA在母體代謝和胎兒發(fā)育中的潛在作用。
1. miRNA和GDM
越來越多的研究對miRNA和GDM之間的聯(lián)系進行了不同的闡述。例如,與孕周相近的對照組相比,GDM婦女的miR-29a和miR-222顯著降低。另一項研究中,GDM患者的外周血單核細胞中miR-1268和miR-181a的水平明顯降低,miR-181a被認為與脂肪組織功能障礙、肥胖相關疾病的發(fā)生有關。miRNA可能參與了GDM的發(fā)生,并在其他妊娠期并發(fā)癥中發(fā)揮作用,甚至一定程度上影響子代健康。
2.miRNA的作用機制
miRNA是短的單鏈RNA,長度約為20至24個核苷酸,從DNA轉錄而未翻譯成蛋白質。它們是mRNA轉化為蛋白質的有力且特異的抑制劑。在修飾染色質結構和維持基因組穩(wěn)定中也起著關鍵作用,并且可以調節(jié)各種生理和病理過程,例如細胞生長、分化、增殖、凋亡和代謝。
懷孕期間,miRNA在胎盤功能中起關鍵作用,其在胎盤中的表達受環(huán)境因素(例如缺氧,信號傳導途徑和表觀遺傳修飾)的調節(jié)。miRNA不僅在局部胎盤中具有重要作用,還能作為包裝的細胞外囊泡從胎盤合體滋養(yǎng)層細胞輸出到母體循環(huán)中。細胞外囊泡是膜結合的、納米級(<300 nm)的囊泡,能夠特異性地與信號分子包裝在一起,并從胎盤釋放到母體血液中。它們包含胎盤特異性蛋白和miRNA,因此可以與母體來源的外泌體區(qū)分開。
細胞外囊泡調節(jié)近端和遠端靶細胞的活性,包括翻譯活性、血管生成、增殖、代謝和凋亡。這樣,細胞外囊泡實現(xiàn)了信號跨多個系統(tǒng)、甚至遠距離進行細胞間通信。妊娠期間,胎盤從妊娠開始的第6周就釋放外泌體(直徑40-120 nm的細胞外囊泡亞型)到母體循環(huán)中,并且其在母體血漿中的濃度在妊娠期間逐漸增加。
由于人類滋養(yǎng)層細胞產生的miRNA可以通過外泌體介導的途徑分泌到母體血漿或血清中,它們有潛力作為妊娠疾病的生物標志物,例如GDM,其中胎盤通過釋放炎癥因子和脂肪因子在胰島素抵抗的增強中發(fā)揮作用,可能揭示了通過外泌體傳遞信號的潛在機制途徑。基于血漿miRNA圖譜的無創(chuàng)生物標志物的實用性,值得進一步評估和優(yōu)化,這一令人振奮的新研究領域應優(yōu)先考慮。
3. miRNA對GDM子代的影響
GDM對胎兒的影響也很大,可能引起胎兒畸形、巨大兒或胎兒生長受限、新生兒胎肺發(fā)育不全,甚至引起子代成年后肥胖及代謝性疾病。
在分娩巨大兒的GDM患者中,發(fā)現(xiàn)了9個差異表達的miRNA,分別是:miR-508- 3p被上調,而miR-27a,miR-9,miR-137,miR-92a,miR-33a,miR-30d,miR-362-5p和miR-502-5p被下調。涉及到多種受影響的miRNA,可能是因為它們源自不同的靶組織,從而影響了miRNA的表達。這些發(fā)現(xiàn)提示miRNA可以作為早期干預和診斷的靶標,從而有效預防巨大兒的發(fā)生。
已有實驗證明,GDM婦女的嬰兒即使在出生時體重正常,在1個月大時就降低了靜息能量消耗和脂肪氧化。使用微陣列分析和文獻綜述鑒定了miRNA,并通過定量PCR(qPCR)進行了驗證,通過體外轉染實驗研究探索了miRNA對靶蛋白表達的影響,共發(fā)現(xiàn)7種miRNA參與這些調節(jié)作用。可以推測,miRNA可能參與并影響GDM婦女的后代,可能使后代在成年后易患代謝性疾病。當然,這需要進一步的隨訪觀察和研究。
4. miRNA的治療前景
GDM是一種常見的孕期疾病,會導致不良母兒結局風險增加。隨著生信技術的不斷發(fā)展,通過對GEO數(shù)據(jù)庫的分析,miRNA靶標信息顯示,GDM中,miRNA大部分被上調,miR-145-5p和miR-875-5p靶向的基因最多。他們和IL6、GCG、APOB和A1B的靶向基因被確定為調節(jié)網絡的關鍵組成。這些候選miRNA可以提供對GDM潛在機制的更深入了解,并且可以成為GDM發(fā)展和進步的重要組成部分。
胰島素抵抗和胰島β細胞功能失調與糖尿病密切相關,通常為2型糖尿病。Tang XW等探索了miR-335-5p通過下調GDM小鼠中的VASH1表達來激活TGF-β信號通路,從而改善胰島素抵抗和胰島β細胞的分泌。miR-222是雌激素誘導的GDM胰島素抵抗中雌激素受體α表達的潛在調節(jié)劑,可能是GDM的候選生物標志物和治療靶標。
GDM是一種典型的代謝性疾病,患有GDM的患者罹患心血管疾病的風險更高。據(jù)報道,多種miRNA參與了心肌損傷的調控。通過生物信息學分析手段,發(fā)現(xiàn)miR-873有望靶向胰島素樣生長因子結合蛋白2(IGFBP2),而熒光素酶測定法進一步證實了這一點。通過靶向IGFBP2抑制miR-873可能通過激活PI3K / AKT / mTOR軸來調節(jié)GDM大鼠的胰島素抵抗并減少心肌損傷,從而提供了阻止GDM進程的潛在手段。
5. 展望
妊娠期糖尿病在世界各地的患病率不斷增加,并且與后代肥胖和糖尿病等代謝性疾病的風險增加有關,這些疾病將會嚴重影響當代和后代的健康。根據(jù)世界衛(wèi)生組織,它現(xiàn)在已成為國際關注的一部分,目前需要結合當代醫(yī)學使用創(chuàng)新策略來解決。GDM患者的miRNA表達情況引起了人們的極大興趣,它們可能成為新的、特異性的生物標記物,擴大我們對GDM病理生理學的理解,在診斷和治療上發(fā)揮作用。但考慮到妊娠是一個極為復雜的生理狀態(tài),不同孕周時期具有不同的臨床特點,各類相關研究的實施仍需要縝密的思維和全方位的計劃,充分考慮孕周、年齡、BMI等混雜因素的影響。
作者簡介:
宗菁(1992-),女,漢,江蘇宜興,本科,住院醫(yī)師,研究方向:婦產科。
通訊作者:
盧丹,女,漢,江蘇靖江,博士,主任醫(yī)師,研究方向:婦產科。