miRNA對(duì)哺乳動(dòng)物卵巢的作用

李眾

卵巢是雌性動(dòng)物的生殖器官，主要作用為卵泡的發(fā)育、成熟、排卵以及激素的合成和分泌，從而維持動(dòng)物正常生理和生殖功能。卵巢發(fā)揮正常功能和卵泡生長(zhǎng)發(fā)育是復(fù)雜的多因素調(diào)控的過程。miRNA是一類長(zhǎng)約21～24個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA，一般通過作用于靶基因mRNA的3非翻譯區(qū)引起靶mRNA降解或者翻譯受阻，從而在轉(zhuǎn)錄后參與基因的表達(dá)調(diào)控。許多miRNA高度保守，其表達(dá)具有組織特異性，它可以調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、代謝等一系列生物過程。miRNA的成熟需要三個(gè)中間體，pri-miRNA、pre-miRNA、miRNA/miRNA復(fù)合體。首先，RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄生成pri-miRNA;其次，RNA酶III Drosha連同RNA結(jié)合蛋白DGCR8識(shí)別并切割pri-miRNA生成pre-miRNA;最后，pre-miRNA被Exportin5轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被RNA酶III Dicer進(jìn)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(fā)育、成熟以及卵巢激素合成和分泌等多種生物學(xué)過程，能夠維持卵巢的正常生長(zhǎng)發(fā)育及其功能的發(fā)揮。

1.卵巢中miRNA的研究 多種miRNA都可在卵巢組織中表達(dá)。目前，利用基因芯片和克隆技術(shù)，已經(jīng)檢測(cè)出卵巢中上百種miRNA的表達(dá)。其中Let-7家族在卵巢組織中的表達(dá)量較高。研究發(fā)現(xiàn)，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(dá)量最豐富的，其中mmu-miR-503、mmu-miR-672和mmu-miR-465優(yōu)先在卵巢中表達(dá)。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(xì)胞系Dicer基因敲除后，這些小鼠失去了生育能力，證明了miRNA對(duì)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(dá)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(nèi)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(nèi)則無法妊娠，說明這種生育缺陷源于卵巢。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，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(dá)量、細(xì)胞色素量、催乳素受體的表達(dá)量等都出現(xiàn)了下降。

2.miRNA對(duì)卵泡發(fā)育的影響 哺乳動(dòng)物卵泡的發(fā)育是一個(gè)高度復(fù)雜且受到精密調(diào)控的過程，需要在基因表達(dá)以及信息傳遞等方面保持精準(zhǔn)。顆粒細(xì)胞在卵母細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育過程中起營養(yǎng)作用，并促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟。顆粒細(xì)胞和膜細(xì)胞的相互作用是卵泡發(fā)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(shí)驗(yàn)證明，在不同發(fā)育階段的小鼠卵泡顆粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞中存在miR-383的表達(dá)，其通過靶向使RBMS1（單鏈結(jié)合蛋白1）或部分使c-Myc（RBMS1的下游基因）失活來促進(jìn)雌激素的生成;此外，在各級(jí)卵泡的顆粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞中，存在miR-320的表達(dá)，在顆粒細(xì)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(xì)胞增殖和雌激素的生成，因此miR-320的表達(dá)與卵泡的發(fā)育呈負(fù)相關(guān)。Donadeu FX等人報(bào)道，在卵泡發(fā)育過程中，miR-224、miR-378和miR-383調(diào)控芳香化酶的表達(dá);此外miR-21可以提高排卵期卵泡細(xì)胞的成活率。Guijun Yan報(bào)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(dá)，進(jìn)而抑制顆粒細(xì)胞的增殖。

3.miRNA對(duì)卵母細(xì)胞成熟的影響 卵母細(xì)胞成熟根據(jù)形態(tài)學(xué)分類可分為GV期、MI期以及MII期。卵母細(xì)胞未經(jīng)過這些減數(shù)分裂過程則無法成熟并且不具備受精能力。Yong Jin Kim等人報(bào)道，miRNA可以調(diào)控卵母細(xì)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(duì)表達(dá)量差異顯著，其中MII期顆粒細(xì)胞中mmu-miR-27a和mmu-miR-322的表達(dá)量顯著下降。這些結(jié)果說明，與MI期卵母細(xì)胞相比，這些miRNA的候選目標(biāo)RNA對(duì)MII期卵母細(xì)胞的影響更顯著。這與之前的研究，let-7、miR-27a是細(xì)胞周期信號(hào)通路的調(diào)節(jié)因子;miR-322能夠調(diào)節(jié)卵巢發(fā)育、卵泡生成以及細(xì)胞分化的結(jié)果相符合。MII期卵母細(xì)胞中miR21的表達(dá)量與GV期相比增長(zhǎng)約4倍;此外，在卵母細(xì)胞體外成熟過程中，抑制miR21的表達(dá)，則卵母細(xì)胞成熟率從55.4±3.6%下降到33.7±3.6%。

4.miRNA對(duì)卵巢性腺激素的影響 卵巢雌激素和孕酮的分泌對(duì)各種雌性生殖活動(dòng)，例如排卵、受精以及胚胎著床等都起著至關(guān)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(jìn)而調(diào)節(jié)雌性生殖活動(dòng)。Hossain MM等人報(bào)道，多種miRNA與哺乳動(dòng)物性腺體細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)有關(guān)，能夠調(diào)節(jié)顆粒細(xì)胞或卵丘細(xì)胞中類固醇激素的合成。Anyi Dai等人報(bào)道，F(xiàn)oxl2表達(dá)于顆粒細(xì)胞內(nèi)并調(diào)節(jié)類固醇生成;而miR-133b參與了FSH誘導(dǎo)的雌激素生成。但miR-133b能夠下調(diào)Foxl2在顆粒細(xì)胞中的表達(dá)，從而抑制Foxl2促進(jìn)雌激素的合成作用。Yao N等人報(bào)道，體外培養(yǎng)小鼠顆粒細(xì)胞并暴漏于FSH環(huán)境中12小時(shí)后，17種miRNA表達(dá)上升，14種miRNA表達(dá)下降。Stephanie Fiedler等人報(bào)道，排卵期LH/hCG峰可以使多種miRNA表達(dá)量上升，其中顆粒細(xì)胞壁中的miR-132和miR-212表達(dá)量顯著升高。

5.miRNA對(duì)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(fā)育成優(yōu)勢(shì)卵泡并成熟排卵，在卵泡發(fā)育的不同時(shí)期，超過99.9%卵巢卵泡都會(huì)出現(xiàn)退化。顆粒細(xì)胞的凋亡是導(dǎo)致卵泡閉鎖的重要原因。目前，鮮見miRNA對(duì)卵泡閉鎖影響的報(bào)道。豬卵巢中表達(dá)的miRNA超過400種，其中23個(gè)表達(dá)差異的miRNA與卵泡閉鎖有關(guān)。其中miR-26b在卵泡閉鎖過程中表達(dá)量上升，并增加了DNA鏈斷裂的數(shù)量，其通過靶向抑制共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因（ATM），促進(jìn)顆粒細(xì)胞凋亡進(jìn)而導(dǎo)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(diào)控作用。一系列研究都證實(shí)了miRNA可能通過調(diào)控癌基因或抑癌基因的表達(dá)來啟動(dòng)卵巢癌的發(fā)生。例如，提高let-7在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平，則有可能達(dá)到治療卵巢癌的目的;在卵巢早衰女性血漿中，10個(gè)miRNA的表達(dá)顯著上升，而let-7c和miR-144的表達(dá)顯著下降。因此，了解miRNA的具體調(diào)控機(jī)制對(duì)畜牧業(yè)生產(chǎn)和女性生殖健康都有著重大意義。但目前對(duì)miRNA的研究還只是冰山一角，缺乏系統(tǒng)的、宏觀的研究，許多奧秘還鮮為人知，需要人們進(jìn)一步探索。