表觀遺傳學在多囊卵巢綜合征發(fā)病機制中的研究*

陳亦凡，陸欣怡，高 倩，楊衛(wèi)霞，孫曉莉**

（1 南通大學醫(yī)學院，南通 226001；南通大學附屬醫(yī)院2 生殖醫(yī)學中心，3 兒科）

多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）是一種復雜的內分泌與代謝紊亂性綜合征，是可遺傳基因易感性及環(huán)境危險因素共同作用的結果。流行病學調查[1]顯示國內PCOS 患病率占不孕人群的1/3 左右，各人種發(fā)病率在5%～10%之間，其發(fā)病因素常與種族、遺傳、低性激素結合球蛋白、高游離甲狀腺激素指數(shù)、高胰島素血癥、不孕、肥胖等有關。表觀遺傳學是一種非DNA 變異導致的基因表達水平改變的可遺傳現(xiàn)象。表觀遺傳學在PCOS 的發(fā)病機制中也發(fā)揮了重要作用，包括DNA 甲基化、組蛋白修飾、X 染色體失活、基因組印跡、長鏈非編碼RNA、微小RNA 等?，F(xiàn)針對表觀遺傳學與PCOS 的關系作一綜述。

1 DNA 甲基化與PCOS

DNA 甲基化是表觀遺傳現(xiàn)象的一種，是調節(jié)基因組功能的一種手段。在不改變基因型的情況下產生可遺傳的新表型。

DNA 甲基化的異常，可能促進PCOS 的發(fā)展?；加蠵COS 的女性外周血、卵巢、骨骼肌、下丘腦等組織中的DNA 甲基化發(fā)生了改變?；加蠵COS 的婦女所生子女的生殖代謝相關基因也發(fā)生了DNA 甲基化。S.LI 等[2]發(fā)現(xiàn)PCOS 患者全血中有52 個位點發(fā)生甲基化變化，這些位點與免疫、炎癥及月經周期和性激素活性等臨床表現(xiàn)有關。X.X.WANG 等[3]通過基因本體分析和京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）數(shù)據庫分析等手段發(fā)現(xiàn)PCOS 卵巢與正常卵巢在全基因組DNA 甲基化和基因表達模式之間存在差異。N.E.H.MIMOUNI 等[4]利用甲基化DNA 免疫沉淀結合深度測序，發(fā)現(xiàn)PCOS 特征在動物模型中的傳遞是通過改變DNA 甲基化環(huán)境來實現(xiàn)的。M.SALEHI JAHROMI等[5]的研究顯示，在孕期暴露于大量雄激素的雌性大鼠會通過DNA 甲基化模式改變，進而表觀基因組改變，從而導致PCOS 的發(fā)生。P.CUI 等[6]發(fā)現(xiàn)下丘腦DNA 甲基化可能會促進大鼠PCOS 的發(fā)生發(fā)展。J.X.PAN 等[7]對比了PCOS 患者和正常組的顆粒細胞的DNA 甲基化水平，發(fā)現(xiàn)DNA 甲基化的異常、脂代謝的異常等在PCOS 的發(fā)病機制中起重要作用。與健康女性相比，患有PCOS 的女性具有更高的PPARGCIA 啟動子甲基化率，而這可能是PCOS 和其導致的代謝異常的機制之一。L.LAMBERTINI 等[8]發(fā)現(xiàn)與健康女性相比，PCOS 患者的臍帶血甲基化水平也有變化。因此，這些非編碼RNA 的低甲基化或高甲基化狀態(tài)有可能是PCOS 患者卵巢功能缺陷的原因之一。Z.MAO 等[9]研究結果顯示DNA 甲基化的高低可以抑制或激活微小RNA 的轉錄，可見DNA甲基化參與了微小RNA 表達的調控。2013 年，P.WANG 等[10]更是發(fā)現(xiàn)了絨毛膜促性腺激素受體的低甲基化與PCOS 的無排卵密切相關。胰島素抵抗是PCOS 的一個重要的病理特征，與其有關的抗苗勒氏激素受體和胰島素受體基因的DNA 甲基化水平與PCOS 的發(fā)生密切相關。更重要的是，R.ZHAO 等[11]使用多組學對PCOS 患者顆粒細胞的分子異常進行分析，發(fā)現(xiàn)了共有890 個差異甲基化區(qū)域相關基因在PCOS 患者和對照組間差異表達，這些都證明了DNA 甲基化與PCOS 發(fā)生發(fā)展的密切關系。

2 組蛋白修飾與PCOS

組蛋白是真核生物細胞核中染色體中與DNA結合存在的堿性蛋白，DNA 和組蛋白共同組成了核小體。組蛋白修飾不僅可以調節(jié)轉錄，而且還可以影響DNA 修復、復制和細胞狀態(tài)的改變。相關酶可以作用于組蛋白從而使其發(fā)生甲基化、磷酸化、乙酰化等修飾。

E.HOSSEINI 等[12]觀察到PCOS 患者存在明顯的H3K9 及啟動子的低甲基化，可能與PCOS 患者卵巢刺激過程中芳香化酶轉錄增強有關，同時也說明了組蛋白修飾與DNA 甲基化存在一定的關聯(lián)。D.A.SAMSAMI 等[13]發(fā)現(xiàn)，與患有不明原因不孕癥和健康者相比，PCOS 患者具有更高的抗dsDNA 和抗組蛋白抗體水平。這些研究表明，組蛋白修飾可能參與了PCOS 的發(fā)生發(fā)展。

3 X 染色體失活與PCOS

X 染色體失活屬于一種劑量補償?shù)姆绞?。因為雌性與雄性哺乳動物的X 染色體數(shù)目不等，所以兩者的X 染色體劑量存在差異。通過使雌性哺乳動物細胞中兩條X 染色體中的一條功能被抑制從而平衡X 染色體劑量的方式稱為是X 染色體失活。

PCOS 中卵巢形態(tài)的改變可能與雄激素受體（androgen receptor，AR）的分子調節(jié)有關，因為雄激素需與AR 結合才能發(fā)揮生理作用，而AR 基因位于X染色體（Xq11～12），AR 活性與AR 基因外顯子1 的CAG 和GGN 重復序列編碼有關。T.HICKEY 等[14]發(fā)現(xiàn)位于X 染色體上的AR CAG 重復多態(tài)性及其差異甲基化對PCOS 的表現(xiàn)有一定影響，CAG 的長度變化可能會影響PCOS 發(fā)生，PCOS 患者的平均CAG序列重復長度較短、而且CAG 重復長度越短、月經過少發(fā)生率越高。但C.YUAN 等[15]研究發(fā)現(xiàn)PCOS患者與對照組的X 染色體失活模式沒有明顯差異，CAG 的重復序列也未發(fā)現(xiàn)與PCOS 的發(fā)生相關。這些相反的觀點表明X 染色體失活所影響的AR 基因的變異可一定程度導致相關的雄激素代謝異常，而高雄激素血癥正是PCOS 患者重要的臨床特點。

4 基因組印跡與PCOS

基因組印跡又稱遺傳印跡，是一種主要在哺乳動物中發(fā)生的特殊遺傳現(xiàn)象，也是一種改變親本基因表達的表觀遺傳機制。基因組印跡將基因的表達限制在兩個親本染色體之中，比如，在母系遺傳的染色體上活躍的印跡基因在所有男性和女性的母系染色體上都是活躍的，而在父系染色體上是沉默的?；蚪M印跡的異常表達會導致多種疾病的發(fā)生。

DNA 甲基化是基因組印跡產生的主要機制。胎兒時暴露于過量的雄激素會影響印跡基因，從而導致成年后的基因表達發(fā)生變化，PCOS 風險上升。M.MANTI 等[16]用小鼠卵巢過表達神經生長因子制造了對胎兒不良的母體生長環(huán)境，發(fā)現(xiàn)母體宮內環(huán)境的異常會改變胎兒的表觀基因組，基因組印跡也會隨之改變，最終造成了成年后小鼠的生殖和代謝功能障礙等類似于PCOS 的癥狀。PCOS 的發(fā)生機制也與基因組印跡存在著一定的聯(lián)系，但目前所得到的有關基因組印跡在PCOS 發(fā)生發(fā)展中作用的證據并不是直接證據，只能通過DNA 甲基化間接地推斷，因此更深層次的機制仍需進一步探究。

5 微小RNA 與PCOS

微小RNA 是一種來自于內源基因的長度為20～25 個核苷酸的非編碼RNA 分子，它們在不同的組織環(huán)境中參與基因表達的調控，在PCOS 中，微小RNA 與長鏈非編碼RNA 有時會產生聯(lián)合作用。

T.HE 等[17]通過檢測90例PCOS 患者和70例對照組顆粒細胞中miR-200b 的表達，證明了miR-200b 和miR-200c 通過靶向磷酸酶和張力蛋白同源物抑制KGN 細胞的增殖，這可能為PCOS 中的顆粒細胞的異常增殖提供新的證據。A.E.BUTLER 等[18]研究了PCOS 患者于正常人卵泡液中微小RNA 的表達，發(fā)現(xiàn)微小RNA 的表達與排卵功能障礙、炎癥、游離雄激素指數(shù)升高等指標有關，有12 種微小RNA 參與了生殖途徑和炎癥。X.M.HAN 等[19]發(fā)現(xiàn)微小RNA-486-5p 下調影響了卵巢顆粒細胞的增殖，從而抑制了PCOS 的發(fā)生和發(fā)展，因此微小RNA-486-5p 具有促進PCOS 發(fā)展的作用。Y.WEI 等[20]發(fā)現(xiàn)miR-135a 可能通過血管內皮生長因子C 信號傳導促進PCOS 患者中顆粒細胞的凋亡和DNA 損傷反應。在PCOS 發(fā)生發(fā)展過程中，微小RNA 還可以與DNA 甲基化發(fā)生相互作用，Z.MAO 等[9]發(fā)現(xiàn)了PCOS 患者卵巢顆粒細胞中豐富的微小RNA，微小RNA 啟動子的異常甲基化也會參與調控靶基因的表達。

6 長鏈非編碼RNA 與PCOS

長鏈非編碼RNA 是指長度＞200 個核苷酸，而沒有明顯的蛋白質編碼作用的RNA。長鏈非編碼RNA 數(shù)量繁多，功能多樣，已被證實在人體多個組織中表達，并且在人體的發(fā)育和疾病中起到一定的作用，是許多生物學過程的關鍵調節(jié)因子。

L.WANG 等[21]通過RNA 測序發(fā)現(xiàn)PCOS 組和非PCOS 組卵泡液外泌體中共有1 866 個差異表達的長鏈非編碼RNA，其中上調1 253 個，下調613 個，表明長鏈非編碼RNA 在PCOS 的發(fā)病機制中起重要作用，可能是PCOS 診斷和治療的潛在靶點。X.GENG等[22]研究發(fā)現(xiàn)調節(jié)DNA 甲基化的長鏈非編碼RNA可抑制DNA 甲基轉移化酶1 的表達，從而抑制p21基因的表達，繼而抑制顆粒細胞的增殖。除此之外，在許多研究中也發(fā)現(xiàn)了各種長鏈非編碼RNA 與PCOS 的密切關系，因此某些長鏈非編碼RNA 可能成為未來PCOS 診斷的潛在標志物。X.HUANG 等[23]發(fā)現(xiàn)與正常婦女相比，PCOS 患者卵丘細胞中的長鏈非編碼RNA 表達異常，提示PCOS 患者中差異表達的長鏈非編碼RNA 可能與PCOS 的發(fā)生有關，并影響卵母細胞的發(fā)育。胰島素抵抗和雄激素增多是PCOS 患者的特征，J.ZHAO 等[24]經過篩選研究發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNARP11-151A6.4 可能是導致PCOS患者胰島素抵抗、雄激素過剩等功能障礙的重要介質。Q.CHE 等[25]利用基因芯片技術和人顆粒細胞系KGN 研究發(fā)現(xiàn)PCOS 患者顆粒細胞中的長鏈非編碼RNA 表達上調，會抑制芳香化酶的表達，阻止雄激素向雌激素的轉化，導致卵泡液中雄激素過剩。這些研究證明了長鏈非編碼RNA 在PCOS 的發(fā)生發(fā)展之中起到了重要作用。

7 結語與展望

表觀遺傳學以不同的方式獨立地或共同地作用于人體，直接或間接地影響PCOS 的發(fā)生，初步揭示了PCOS 的部分表觀遺傳學發(fā)病機制，但PCOS 的深層次的發(fā)病機制、相應的預防和干預措施仍需要進一步探究。