miRNA對哺乳動物卵巢的作用

李眾

卵巢是雌性動物的生殖器官，主要作用為卵泡的發育、成熟、排卵以及激素的合成和分泌，從而維持動物正常生理和生殖功能。卵巢發揮正常功能和卵泡生長發育是復雜的多因素調控的過程。miRNA是一類長約21～24個核苷酸的內源性非編碼小RNA，一般通過作用于靶基因mRNA的3非翻譯區引起靶mRNA降解或者翻譯受阻，從而在轉錄后參與基因的表達調控。許多miRNA高度保守，其表達具有組織特異性，它可以調控細胞的增殖、分化、代謝等一系列生物過程。miRNA的成熟需要三個中間體，pri-miRNA、pre-miRNA、miRNA/miRNA復合體。首先，RNA聚合酶II轉錄生成pri-miRNA;其次，RNA酶III Drosha連同RNA結合蛋白DGCR8識別并切割pri-miRNA生成pre-miRNA;最后，pre-miRNA被Exportin5轉運至細胞質，在細胞質內被RNA酶III Dicer進一步切割，生成成熟的miRNA。因此，Dicer是合成miRNA必不可少的酶。近年來，大量研究表明，miRNA廣泛參與卵泡的發育、成熟以及卵巢激素合成和分泌等多種生物學過程，能夠維持卵巢的正常生長發育及其功能的發揮。

1.卵巢中miRNA的研究 多種miRNA都可在卵巢組織中表達。目前，利用基因芯片和克隆技術，已經檢測出卵巢中上百種miRNA的表達。其中Let-7家族在卵巢組織中的表達量較高。研究發現，mmu-miR-672、mmu-miR-322、mmu-miR-503和mmu-miR-465家族是伴X染色體miRNA中表達量最豐富的，其中mmu-miR-503、mmu-miR-672和mmu-miR-465優先在卵巢中表達。Dicer1基因編碼生成RNaseIII，這是合成miRNA所必需的。Lacey J等人將小鼠顆粒細胞系Dicer基因敲除后，這些小鼠失去了生育能力，證明了miRNA對雌性生殖必不可少。Otsuka等人利用基因捕獲方法降低了Dicer1的表達量，制成了Dicer1d/d雌性小鼠，然后將野生小鼠卵巢植入Dicer1d/d雌性小鼠體內可以得到后代;然而將Dicer1d/d雌性小鼠卵巢植入野生小鼠體內則無法妊娠，說明這種生育缺陷源于卵巢。進一步研究發現，Dicer1d/d雌性小鼠可以排卵并受精，但其血清孕酮濃度、LH受體的表達量、細胞色素量、催乳素受體的表達量等都出現了下降。

2.miRNA對卵泡發育的影響 哺乳動物卵泡的發育是一個高度復雜且受到精密調控的過程，需要在基因表達以及信息傳遞等方面保持精準。顆粒細胞在卵母細胞的生長發育過程中起營養作用，并促進卵母細胞的成熟。顆粒細胞和膜細胞的相互作用是卵泡發育和維持正常功能的重要條件。miRNA在此生理過程中起到了重要的作用。實驗證明，在不同發育階段的小鼠卵泡顆粒細胞和卵母細胞中存在miR-383的表達，其通過靶向使RBMS1（單鏈結合蛋白1）或部分使c-Myc（RBMS1的下游基因）失活來促進雌激素的生成;此外，在各級卵泡的顆粒細胞和卵母細胞中，存在miR-320的表達，在顆粒細胞中miR-320通過靶向使SF-1（類固醇生成因子1）和E2F1失活，可以顯著抑制顆粒細胞增殖和雌激素的生成，因此miR-320的表達與卵泡的發育呈負相關。Donadeu FX等人報道，在卵泡發育過程中，miR-224、miR-378和miR-383調控芳香化酶的表達;此外miR-21可以提高排卵期卵泡細胞的成活率。Guijun Yan報道，miR-145參與了卵泡生成過程，通過靶向抑制活化素受體IB（ACVRIB）的表達，進而抑制顆粒細胞的增殖。

3.miRNA對卵母細胞成熟的影響 卵母細胞成熟根據形態學分類可分為GV期、MI期以及MII期。卵母細胞未經過這些減數分裂過程則無法成熟并且不具備受精能力。Yong Jin Kim等人報道，miRNA可以調控卵母細胞的成熟率，并且在MI期和MII期，mmu-let-7b、mmu-let-7c、mmu-miR-27a和mmu-miR-322的相對表達量差異顯著，其中MII期顆粒細胞中mmu-miR-27a和mmu-miR-322的表達量顯著下降。這些結果說明，與MI期卵母細胞相比，這些miRNA的候選目標RNA對MII期卵母細胞的影響更顯著。這與之前的研究，let-7、miR-27a是細胞周期信號通路的調節因子;miR-322能夠調節卵巢發育、卵泡生成以及細胞分化的結果相符合。MII期卵母細胞中miR21的表達量與GV期相比增長約4倍;此外，在卵母細胞體外成熟過程中，抑制miR21的表達，則卵母細胞成熟率從55.4±3.6%下降到33.7±3.6%。

4.miRNA對卵巢性腺激素的影響 卵巢雌激素和孕酮的分泌對各種雌性生殖活動，例如排卵、受精以及胚胎著床等都起著至關重要的作用。研究表明，miRNA可以通過與卵巢性腺激素之間的相互作用，進而調節雌性生殖活動。Hossain MM等人報道，多種miRNA與哺乳動物性腺體細胞的功能調節有關，能夠調節顆粒細胞或卵丘細胞中類固醇激素的合成。Anyi Dai等人報道，Foxl2表達于顆粒細胞內并調節類固醇生成;而miR-133b參與了FSH誘導的雌激素生成。但miR-133b能夠下調Foxl2在顆粒細胞中的表達，從而抑制Foxl2促進雌激素的合成作用。Yao N等人報道，體外培養小鼠顆粒細胞并暴漏于FSH環境中12小時后，17種miRNA表達上升，14種miRNA表達下降。Stephanie Fiedler等人報道，排卵期LH/hCG峰可以使多種miRNA表達量上升，其中顆粒細胞壁中的miR-132和miR-212表達量顯著升高。

5.miRNA對卵泡閉鎖的影響 卵泡閉鎖是指卵巢中只有少量的卵泡能夠發育成優勢卵泡并成熟排卵，在卵泡發育的不同時期，超過99.9%卵巢卵泡都會出現退化。顆粒細胞的凋亡是導致卵泡閉鎖的重要原因。目前，鮮見miRNA對卵泡閉鎖影響的報道。豬卵巢中表達的miRNA超過400種，其中23個表達差異的miRNA與卵泡閉鎖有關。其中miR-26b在卵泡閉鎖過程中表達量上升，并增加了DNA鏈斷裂的數量，其通過靶向抑制共濟失調毛細血管擴張突變基因（ATM），促進顆粒細胞凋亡進而導致卵泡閉鎖。

此外，miRNA在人類女性卵巢病理變化方面也起著重要的調控作用。一系列研究都證實了miRNA可能通過調控癌基因或抑癌基因的表達來啟動卵巢癌的發生。例如，提高let-7在細胞內的表達水平，則有可能達到治療卵巢癌的目的;在卵巢早衰女性血漿中，10個miRNA的表達顯著上升，而let-7c和miR-144的表達顯著下降。因此，了解miRNA的具體調控機制對畜牧業生產和女性生殖健康都有著重大意義。但目前對miRNA的研究還只是冰山一角，缺乏系統的、宏觀的研究，許多奧秘還鮮為人知，需要人們進一步探索。