徐若翔，尹徳，張瑋，黃伊里，鄒海超，符曉倩

微小RNA(microRNA，miRNA)是一類小分子非編碼RNA，廣泛存在于多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome,PCOS)患者的外周血和組織液中，影響PCOS代謝紊亂的發(fā)病及進展，其通過與靶基因信使RNA(messenger RNA,mRNA)的特定位點結(jié)合，抑制該基因編碼蛋白的合成或誘導(dǎo)mRNA的降解，從而參與基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[1]。miRNA能夠調(diào)節(jié)人體近1/3的基因，廣泛參與細胞生長、發(fā)育、分化、凋亡及細胞周期調(diào)控等活動，在生理、發(fā)育和控制基因轉(zhuǎn)錄后表達的過程中扮演著至關(guān)重要的角色[2]，近年來其在代謝紊亂中的作用也逐漸顯現(xiàn)。PCOS是育齡期女性常見的內(nèi)分泌及代謝紊亂性疾病，全球育齡期女性 PCOS 的患病率約為10%[3]，并且呈逐年上升趨勢，其主要的臨床特征為高雄激素血癥、慢性無排卵、卵巢多囊樣改變，常伴有胰島素抵抗(insulin resistance,IR)、肥胖、輕度慢性炎癥等[4]。PCOS的病因復(fù)雜，其發(fā)生與代謝紊亂在一定程度上和miRNA表達水平變化密切相關(guān)。本文綜述了近年來關(guān)于miRNA在PCOS代謝紊亂致病機制方面的研究進展，以分析其在未來疾病診斷、治療中的應(yīng)用潛力。

1 PCOS與糖脂代謝

IR是PCOS患者發(fā)生代謝紊亂的主要表現(xiàn)。IR可以降低胰島素對糖代謝的作用，造成高胰島素血癥和慢性高血糖[5]。研究發(fā)現(xiàn)，IR與月經(jīng)周期的長短、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)的高低、高雄激素癥及多囊卵巢的發(fā)生有相關(guān)性[6]，并更易發(fā)生于PCOS患者。主要原因是胰島素受體和胰島素受體底物-1絲氨酸磷酸化增加和酪氨酸磷酸化減少，導(dǎo)致胰島素信號通路失活，進而改變了經(jīng)典胰島素靶細胞(如脂肪細胞、骨骼肌)和卵巢的糖代謝途徑。同時，IR與高睪酮和低性激素結(jié)合球蛋白濃度密切相關(guān)[7]，也是導(dǎo)致PCOS高雄激素血癥的因素之一。

脂質(zhì)代謝異常在PCOS患者中也占有較大比例。PCOS患者的平均甘油三酯水平高于非PCOS女性，高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平較低，非高密度脂蛋白膽固醇水平較高[8]。肥胖和IR加重了動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生[9]，同時肥胖與月經(jīng)周期、IR及高雄激素體征呈明顯的相關(guān)性[10]。既往研究認為，過氧化物酶增殖物激活受體-γ(peroxisome proliferator-activated receptors γ,PPAR-γ)基因的一些突變是導(dǎo)致PCOS肥胖發(fā)病的主要機制[11]，它促進脂肪生成，改變飲食行為(主要與高雄性激素與食欲增加有關(guān))[12]。

但是，以上理論不能完全解釋PCOS的所有代謝問題。近年來隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)miRNAs參與包括2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)、不孕癥、動脈粥樣硬化、子宮內(nèi)膜異位癥、腫瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展，其在PCOS代謝紊亂中的作用受到關(guān)注。在眾多已被分類的miRNA中，通過影響代謝途徑參與PCOS發(fā)病的主要有以下4種： miR-27、miR-21、miR-29a和miR-141-3p。

2 miR-27參與PCOS發(fā)病相關(guān)機制

Mourelatos Z等[13]于2002年首次從HeLa細胞中檢測到miR-27，它包含miR-27a和miR-27b兩個亞型。miR-27不僅與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)[14]，在激素代謝、肥胖、胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程中也扮演著重要角色。

2.1 miR-27對糖代謝的影響

miR-27可能通過抑制叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O1(forkhead frame transcription factor O1,FOXO1)和PPAR-γ等調(diào)控因子介導(dǎo)IR，調(diào)節(jié)血糖濃度，影響糖代謝。

在血糖正常人群中，Setyowati KD等[15]的研究發(fā)現(xiàn)miR-27a的表達與空腹血糖水平具有很強的正相關(guān)關(guān)系，提示其可能在早期高血糖癥中扮演了重要角色。然而，在高血糖合并肥胖型IR患者中，miR-27a表達與血糖水平呈負相關(guān)[4]。由于核轉(zhuǎn)錄因子FOXO1在胰島β細胞中高表達并參與調(diào)控胰島β細胞多種生理功能，而miR-27a可以抑制FOXO1 mRNA表達，上調(diào)胰島素合成分泌相關(guān)蛋白PDX1-GLUT2/GPR40 mRNA及相關(guān)蛋白水平，從而促進胰島β細胞胰島素合成分泌增加[10]。結(jié)果提示，miR-27a可以促進肥胖型IR患者胰島β細胞分泌胰島素，從而使血糖濃度降低[4]。PPAR-γ是miR-27a的直接靶點[16]，研究發(fā)現(xiàn)，miR-27a通過靶向PPAR-γ影響磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol 3-kinase regulatory,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)通路進而負向調(diào)節(jié)GLUT4表達，或通過抑制胰島素信號通路中胰島素受體底物1(insulin receptor substrate 1,IRS1)、AKT的磷酸化[17]，最終升高細胞外血糖濃度，介導(dǎo)3T3-L1細胞IR發(fā)生。這與上文提到的miR-27a在肥胖型IR患者中的調(diào)控效果相反，提示miR-27a對機體血糖調(diào)節(jié)表現(xiàn)雙相作用。

作為代謝綜合征的重要組成部分，T2DM的特征是持續(xù)性高血糖。在T2DM大鼠或糖尿病患者脂肪組織中miR-27a表達量均上調(diào)[18]。同時，Krentowska A等[19]研究指出，PCOS患者血清miR-27a水平的變化與糖代謝受損相關(guān)，可作為PCOS患者葡萄糖代謝紊亂的潛在生物標志物。

以上結(jié)果提示，miR-27對于血糖水平表現(xiàn)出雙向調(diào)節(jié)作用，在IR、T2DM以及代謝紊亂的發(fā)生、發(fā)展過程的不同階段，可能發(fā)揮了完全不同的作用，參與糖代謝進程。其表達量可能與體內(nèi)胰島素和血脂水平相關(guān)，具體機制有待進一步研究。

2.2 miR-27對脂代謝的影響

多項研究提示，miR-27可通過抑制PPAR-γ、cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cyclic AMP response-element binding protein,CREB)和 CCAAT/增強子結(jié)合蛋白α(CCAAT enhancer-binding protein alpha，C/EBPα)等抑制脂肪細胞分化以及脂類的合成和轉(zhuǎn)運，最終對PCOS的發(fā)病與進展產(chǎn)生保護作用。

miR-27對脂肪細胞分化有著負向調(diào)控作用。Schachner-Nedherer AL等[20]研究結(jié)果表明，miR-27a在3T3-L1脂肪前體細胞中表現(xiàn)出明顯的抗脂肪生成作用。Zhu Y等[21]發(fā)現(xiàn)，miR-27通過抑制CREB從而抑制3T3-L1脂肪前體細胞向脂肪細胞分化。這種抑制作用可以改善PCOS小鼠卵巢功能，增加小鼠排卵前卵泡數(shù)量，可能對PCOS有緩解和治療作用[22]。

此外，PPAR-γ作為脂肪代謝的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，在人體中起著調(diào)控脂肪細胞分化、脂肪酸代謝和膽固醇代謝的重要作用。過表達的miR-27可通過靶向調(diào)節(jié)抑制PPAR-γ和C/EBPα的基因和蛋白的表達水平抑制脂肪細胞生成[23]。鄭燕[24]在關(guān)于PCOS患者的研究中發(fā)現(xiàn)，PCOS組的外周血單個核細胞中PPAR-γ mRNA的表達水平均顯著低于對照組，并認為外周血單個核細胞PPAR-γ表達下調(diào)可能促進PCOS患者高胰島素血癥和高雄激素血癥的發(fā)生，而高胰島素和高雄激素可以在脂肪干細胞水平影響脂肪內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)作用下，降低PPAR-γ的表達量[22]。

綜上，miR-27表達對于脂肪細胞數(shù)量和脂肪合成有抑制作用，然而脂肪細胞的減少對于PCOS的發(fā)病機制影響結(jié)果并不統(tǒng)一，與卵巢內(nèi)成熟卵泡數(shù)量、體內(nèi)胰島素、雄激素水平有密切關(guān)系，具體機制有待進一步研究。

3 miR-21參與PCOS發(fā)病相關(guān)機制

miR-21由其初級轉(zhuǎn)錄物pri-miR-21加工成熟而來，與多種疾病密切相關(guān)。近年來國內(nèi)外研究者對miR-21進行了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)miR-21不僅在腫瘤的發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵性的作用，也可通過調(diào)控人體代謝通路，參與疾病發(fā)生。

3.1 miR-21對糖代謝的影響

miR-21在高血糖患者的血清中明顯升高，同時參與了PCOS患者代謝紊亂。La Sala L等[25]在糖耐量減低和T2DM受試者中觀察到miR-21明顯上調(diào)，認為miR-21與糖尿病前期狀態(tài)相關(guān)，是糖尿病早期重要的預(yù)測因子。白愛紅等[26]對PCOS患者外周血清miR-21與肥胖、糖脂代謝指標的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，miR-21與BMI、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、IR指數(shù)(HOMA-IR)均存在顯著正相關(guān)，提示miR-21可能參與了糖代謝異常的進程。然而，Ghorbani S等[27]在T2DM患者與健康組對照研究中發(fā)現(xiàn)，miR-21與BMI、腰圍、胰島素和HOMA-IR水平之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系，提示miR-21水平可能對肥胖及其相關(guān)的代謝特征(如高胰島素血癥)等起到保護作用。這些研究結(jié)果存在差異可能與入組人群的基礎(chǔ)疾病不同(PCOS和T2DM)有關(guān)。此外，體液中的miRNA可依靠細胞外囊泡(外泌體、微粒體和凋亡膜泡)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)以及RNA結(jié)合蛋白等多種載體運輸。故相同體液(如血清)中miRNA的來源不同可能是引起結(jié)果差異的另一個原因。因此，需要進行額外的研究來區(qū)分游離miRNA和膜包裹miRNA，以保證結(jié)果的嚴謹性。

總而言之，以上結(jié)果仍然提示miR-21參與了PCOS糖代謝異常和肥胖的發(fā)生。未來期待更多更深入的機制研究，以明確miR-21在糖代謝中的作用。

3.2 miR-21對脂代謝的影響

miR-21可通過調(diào)控FOXO1相關(guān)通路和靶基因脂肪酸延長酶5(elongation of very long chain fatty acid enzyme 5,ELOVL5)的表達，影響脂質(zhì)代謝和PCOS發(fā)病。

FOXO1是人體重要的轉(zhuǎn)錄因子，與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)，是調(diào)控脂肪干細胞生長分化通路的重要組成部分[28]，調(diào)控細胞內(nèi)脂滴的合成和生長。AKT已被證實是FOXO1最重要的調(diào)控因子之一，可誘導(dǎo)其磷酸化和降解[29]。Lin Z等[30]研究表明，外周血中被抑制的miR-21-3p靶向調(diào)控AKT和細胞周期依賴性激酶2(cyclin dependent kinase 2,CDK2)，使其表達水平下調(diào)，使腎小管上皮細胞內(nèi)FOXO1總水平和核內(nèi)FOXO1(nuclei-FOXO1)水平顯著降低，磷酸化的FOXO1(p-FOXO1)水平顯著升高，從而促進甘油三酯的合成，即通過對AKT/CDK2-FOXO1通路的調(diào)控影響脂質(zhì)代謝。同時，在卵巢中FOXO1作為一個重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子參與PCOS發(fā)病[31]。肥胖PCOS患者中，囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)和FOXO1表達水平在顆粒細胞中降低[32]，CFTR基因沉默，使得FOXO1表達減少，進而減少糖異生，促進脂肪生成[33]。這些結(jié)果提示，外周血中miR-21通過FOXO1相關(guān)通路的調(diào)控影響脂質(zhì)代謝，可能是PCOS的發(fā)病因素之一。

在牛組織中，bta-miR-21-3p在乳脂率高的牛乳腺上皮細胞中顯著上調(diào)[34]，并可能通過抑制ELOVL5 mRNA和蛋白質(zhì)表達促進甘油三酯生成[35]；在人類體液中，miR-21的表達水平在高血脂患者血清中顯著上調(diào)[36]，與血清脂質(zhì)、炎癥指標呈正相關(guān)。這些結(jié)果提示miR-21-3p促進甘油三酯合成，參與脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)，可能與血脂升高相關(guān)。

4 miR-29a參與PCOS發(fā)病相關(guān)機制

miR-29a在PCOS患者卵泡液[37]和血清[38]中的表達均顯著降低，這使得miR-29a可能成為PCOS診斷和治療的生物標志物。研究表明，miR-29a可能通過參與糖代謝和脂代謝影響PCOS的發(fā)生和進展。

4.1 miR-29a對糖代謝的影響

miR-29a可能通過調(diào)控PI3K/AKT通路調(diào)節(jié)胰島素信號調(diào)節(jié)因子[39]，提示miR-29參與調(diào)節(jié)糖代謝。Kurtz CL等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在IR動物模型中，肝內(nèi)的miR-29a、miR-29b、miR-29c上調(diào)，使用胰島素增敏藥物吡格列酮治療，能下調(diào)上述因子的水平；miR-29下調(diào)肝臟中FOXA2基因，F(xiàn)OXA2轉(zhuǎn)錄激活HMGCS2，后者被miR-29直接抑制。由此解釋了IR動物模型中miR-29a顯著上升，但經(jīng)過吡格列酮治療后恢復(fù)正常的部分原因。該項研究揭示了miR-29作為肝臟代謝途徑中潛在關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑的作用。Udesen PB等[41]發(fā)現(xiàn)，使用二甲雙胍治療后，PCOS患者miR-29a水平降低，表明miR-29a與高血糖相關(guān)。

然而，另一些研究表明，miR-29a對于PCOS疾病的影響可能并不通過糖代謝實現(xiàn)。對于診斷不足一年的早期PCOS患者，血清miR-29a與正常人相比無統(tǒng)計學(xué)差異[38]；PCOS患者接受改善IR治療后，miR-29a的表達亦無明顯差異，但觀察到miR-29a的表達水平與促性腺激素水平呈負相關(guān)[42]，提示miR-29a可能抑制促性腺激素的合成，但不參與病理性胰島素信號傳導(dǎo)。

目前的IR動物模型和臨床研究結(jié)果尚不能明確miR-29a表達差異與血糖水平之間的關(guān)系。先前關(guān)于miR-29a與糖代謝的研究，絕大多數(shù)在動物模型上完成，鮮有臨床數(shù)據(jù)支撐。miR-29a是糖代謝紊亂和IR的原因還是結(jié)果，目前仍缺乏深入的機制研究。雖然miR-29a參與PCOS發(fā)病的機制可能和激素水平、糖代謝等都有一定關(guān)系，但動物模型與PCOS患者的臨床研究結(jié)果缺乏一致性，有待進一步優(yōu)化實驗方案，進行深入研究。

4.2 miR-29a對脂代謝的影響

miR-29a與PCOS患者的脂代謝紊亂密切相關(guān)。PCOS患者miR-29a與HDL-C和HDL的表達呈顯著正相關(guān)，與LDL呈負相關(guān)，表明miR-29a可能參與了肝臟脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)[37-38]。Swiderska E等[39]發(fā)現(xiàn)miR-29a幾乎參與了脂肪合成的各個過程。Kurtz CL等[40]研究發(fā)現(xiàn)，miR-29a可以充當(dāng)前饋負調(diào)節(jié)劑，微調(diào) FOXA2 介導(dǎo)的肝臟脂代謝基因的調(diào)節(jié)。這些結(jié)果提示，miR-29a對于脂類代謝起到了保護作用，這種作用在PCOS的發(fā)生和發(fā)展過程中有可能起到保護作用，但具體機制有待進一步的研究。

5 miR-141-3p參與PCOS發(fā)病相關(guān)機制

miRNA-141-3p是miR-200家族成員。有研究報道，miR-141-3p在多種惡性腫瘤中存在異常表達，包括乳腺癌、結(jié)直腸癌、膀胱癌和腎透明細胞癌等[43]。同時，miR-141-3p在PCOS患者中表達下調(diào)，對PCOS有較高的診斷價值，并與糖脂代謝有關(guān)[44]。

5.1 miR-141-3p對糖代謝的影響

miR-141-3p通過靶向調(diào)節(jié)磷酸酶和緊張素同源物(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)水平在PCOS肥胖患者的糖代謝中發(fā)揮作用[44]，PTEN在PCOS患者血清中高表達，并與miR-141-3p呈負相關(guān)。PTEN的高表達抑制了AKT和PI3K的磷酸化，同時增加IRS1的磷酸化，從而降低糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)的磷酸化水平，減少糖原的合成[45]。

5.2 miR-141-3p對脂代謝的影響

肥胖是PCOS的危險因素。miR-141-3p可能通過PI3K信號通路影響PCOS的發(fā)生發(fā)展[46]。PI3K-AKT信號可以通過調(diào)節(jié)蛋白激酶A的磷酸化抑制脂肪細胞脂解作用。此外，PKA還與脂肪細胞分化有關(guān)。當(dāng)使用PI3K-AKT信號通路的抑制劑wortmannin時，AKT的磷酸化和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1減少，脂肪細胞分化程度降低，甘油三酯和脂肪酸的合成被顯著抑制。以上分析表明，當(dāng)PI3K-AKT信號通路被抑制時，脂肪細胞分化的程度降低[47]。

6 其他miRNA對糖脂代謝的影響

糖代謝方面，多項研究關(guān)注miRNAs對GLUT4表達水平的調(diào)節(jié)，認為后者是介導(dǎo)IR發(fā)生的重要因素。miR-320已被證實在PCOS女性卵泡液中大量存在，通過抑制GLUT4表達,降低3T3-L1脂肪細胞對胰島素的敏感性[48]。在PCOS女性脂肪組織中，miR-93可靶向下調(diào)GLUT4表達；抑制miR-93活性可促進GLUT4表達，該結(jié)果提示miR-93通過調(diào)節(jié)GLUT4表達參與IR的發(fā)生[49]。miR-33b-5p在IR性PCOS大鼠的卵巢組織中過表達，通過靶向抑制高遷移率蛋白A2來抑制GLUT4的產(chǎn)生[50]。這些研究結(jié)果表明，多種miRNAs通過抑制GLUT4的表達，在PCOS患者IR的發(fā)生中起重要作用。此外，miRNAs還能調(diào)控胰島素信號通路中多種蛋白的表達水平，其中PI3K-AKT信號通路受到廣泛關(guān)注。miR-194、miR-193b和miR-122可以靶向PI3K-AKT通路，并在糖耐量受損的PCOS患者中明顯上調(diào)[51]；miR-143抑制AKT激酶活性，miR-126、miR-1和miR-19a激活PI3K表達，從而影響細胞對葡萄糖攝取能力[52]。

脂質(zhì)代謝方面，miR-33已被證明可抑制ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A1 (ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)表達，升高HDL- C的水平并促進膽固醇在肝臟代謝[53-54]。同時miR-33調(diào)控參與反向膽固醇轉(zhuǎn)運(RCT)的基因，如ABCG1、ABCB11等[55]，還可以通過調(diào)節(jié)線粒體功能基因ATP的產(chǎn)生影響巨噬細胞膽固醇外排能力[56]。此外，miR-33還被證明可以通過靶向N-乙基馬來酰亞胺敏感因子來限制肝臟分泌VLDL。miR-30c通過調(diào)節(jié)膽固醇生物合成和VLDL-C分泌控制LDL-C生成，也可通過靶向微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)移酶蛋白來降低Apo B[57]。在雞組織中，miR-223通過靶向GPAM抑制脂肪細胞分化[58]，均可影響脂質(zhì)代謝。miR-23a/b和 miR-103在PCOS患者中與BMI呈正相關(guān)[59-60]。其中miR-103靶向抑制膜蛋白CD90表達，進而促進人類和小鼠細胞中的脂肪生成[61]。此后研究發(fā)現(xiàn)，PCOS患者中miR-103的表達明顯高于未患PCOS的女性[59]。

綜上，這些發(fā)現(xiàn)表明多種miRNA與IR、糖代謝異常、肥胖和血脂異常之間存在很強的相關(guān)性，提示其作為PCOS代謝方面治療靶點的潛力。

7 總結(jié)與展望

綜上所述，miR-21、miR-27、miR-29a和miR-141-3p的表達與PCOS的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系，其異常表達可能參與PCOS的代謝紊亂。然而，目前很多研究僅停留在miRNA和代謝紊亂現(xiàn)象的相關(guān)性研究，不同研究之間存在標本取材差異、樣本量少、數(shù)據(jù)一致性差等問題，使得相關(guān)研究重復(fù)性較低，結(jié)果存在爭議，因此迫切需要以miRNA具體作用通路為重點的作用機制研究，以期為PCOS的預(yù)防、診斷和治療提供新的思路和依據(jù)。