HOXA10及相關微小RNA在子宮內膜異位癥中的研究進展

李崑瑜，湯小晗，盧美松

子宮內膜異位癥（endometriosis，EMs）好發(fā)于育齡期女性，是指子宮內膜組織（腺體和間質）出現在子宮體以外的部位繼而引起盆腔疼痛（包括慢性盆腔痛、痛經和性交痛等）、月經異常及不孕等癥狀的婦科疾病，由于其臨床表現復雜多變且復發(fā)率高，給女性的身心健康帶來了極大的挑戰(zhàn)[1]。自1860 年病理學家Rokiramsky 首次描述該疾病至今，先后提出了多種病因學說，包括最先提出的經血逆流學說、上皮化生學說、在位內膜學說，以及近年在EMs 中引起重視的表觀遺傳學等。表觀遺傳學在不改變DNA序列的基礎上，通過DNA 甲基化、組蛋白修飾和微小RNA（microRNA，miRNA）調控等機制來調節(jié)基因，致基因表達水平發(fā)生變化[2]。同源盒基因A10（HOXA10）是DNA 甲基化靶向調控的基因之一，其是同源盒基因（homeobox gene，HOX）中的一員，在正常子宮內膜的腺體和基質中均有表達，并且其表達與子宮內膜周期性變化有關，同時在雌性生殖系統(tǒng)發(fā)育以及成年后發(fā)揮功能中起著關鍵作用，已有研究表明HOXA10 參與EMs 的發(fā)生發(fā)展及EMs相關性不孕[3]。近年研究發(fā)現HOXA10 與miRNA之間存在相關性，本文主要對EMs 中HOXA10 及相關miRNA 在EMs 中的研究進展進行綜述。

1 HOX 及HOXA10

人體內有一種按照胚胎發(fā)育期的前-后軸（anterior-posterior axis），即A-P 方式排列表達的基因稱為HOX，其是HOX 家族中的一員。HOX 家族龐大，他們具有一個共同的特點，即均含有一段約180個堿基對構成的保守序列，進而通過轉錄翻譯等過程形成具有轉錄調控作用的蛋白質，該蛋白質中具有螺旋-轉角-螺旋這種空間結構的多肽區(qū)域，稱為同源結構域（homeodomain，HD），可以識別特異序列的DNA 并與之結合，從而發(fā)揮作用。目前發(fā)現的39個HOX 基因在人體內成簇排列，分為A、B、C 和D 4個基因簇，不同基因簇之間的基因具有功能補償性，故在突變或缺失的情況下避免發(fā)生劇烈的變化[3]。

HOXA10 是HOXA 簇中的一員，不僅在雌性生殖系統(tǒng)的發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，成年后HOXA10的持續(xù)表達還參與卵泡成熟、調節(jié)子宮內膜容受性、胚胎著床、胎盤植入、子宮內膜基質細胞的蛻膜化和調節(jié)母體的免疫耐受等，以保證成功妊娠[3]。

Taylor 等[4]通過RNA 印跡分析（Northern blotting）、原位雜交和細胞培養(yǎng)等發(fā)現HOXA10 的表達雖然在月經周期中的各個階段均有表達，但在與著床時間相對應的分泌中期表達顯著增加，而且其表達受雌孕激素調控，提示HOXA10 可能在胚胎著床和調節(jié)月經周期子宮內膜發(fā)育中具有重要作用。小鼠中Hoxa10 基因的缺失表現為子宮向輸卵管的同源性轉化，即子宮體近端部分轉變成類似于輸卵管的管狀狹窄結構[3]。靶向破壞小鼠體內的Hoxa10 基因將會導致子宮性的不孕，即Hoxa10 缺陷的小鼠可正常排卵，但形成的胚胎在子宮內無法存活，只能在正常野生型小鼠子宮內著床發(fā)育，提示Hoxa10 在賦予子宮內膜容受性方面是必不可少的，其缺失可能導致著床失敗[3-5]。以上研究證實了HOXA10 在雌性生殖系統(tǒng)中的重要性，其在EMs 中也發(fā)揮著舉足輕重的作用。

2 HOXA10 與EMs

HOXA10 參與調節(jié)苗勒管向生殖器官結構分化，主要表達于子宮，Browne 等[6]發(fā)現HOXA10 不僅在在位及異位內膜中表達，而且在EMs 患者的肺實質和卵巢子宮內膜異位囊腫中也有低水平表達，進一步提出HOXA10 可能是子宮內膜在子宮內外重新發(fā)育的必要條件，HOXA10 的表達相繼在人的腹膜、卵巢、直腸乙狀結腸EMs 以及小鼠的遠端小腸EMs 組織中的發(fā)現為該理論提供了支持。

早在1999 年Taylor 等[5]通過比較經子宮內膜活檢證實的EMs 患者及正常月經周期女性的子宮內膜組織發(fā)現HOXA10 在EMs 患者分泌期中晚期的表達水平顯著低于對照組（P＜0.01），但是EMs 患者HOXA10 基因表達水平下調的機制尚不明確。2005年Wu 等[7]首先采用實時逆轉錄聚合酶鏈反應（RTPCR）對通過腹腔鏡確診的EMs 組及非EMs 組中HOXA10 的表達水平進行檢測，隨后對HOXA10 基因2 個區(qū)域的3 個片段進行甲基化特異性PCR 和亞硫酸氫鹽測序，檢測甲基化模式的差異，首次發(fā)現HOXA10 基因的異常甲基化可能是EMs 患者子宮內膜中HOXA10 基因表達異常的原因。這一發(fā)現在后來的研究中得以證實，Lee 等[8]利用小鼠構建了EMs 動物模型，證實了EMs 中HOXA10 基因的下調和高甲基化。另有研究發(fā)現了DNA 甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）在EMs 中異常表達，為EMs 可能是一種表觀遺傳學疾病再次提供了有力的證據[9]。5-氮雜-2′-脫氧胞苷（5-aza-2′-deoxycytidine，AZA）是一種DNMT 抑制劑，研究發(fā)現AZA 通過抑制啟動子甲基化上調HOXA10 的表達，繼而提高子宮內膜容受性[10]。這些研究提示異常甲基化可能參與了EMs 患者HOXA10 基因表達水平下調。

HOXA10 的表達水平在伴有不孕癥的EMs 患者中顯著下調，結合HOXA10 的表達高峰出現在著床窗口，提示其可能與子宮內膜容受性有關，因此該基因表達降低可能與子宮內膜相關不孕有直接或間接的關系[11]。此外，HOXA10 基因具有激活或者抑制下游的某些基因的能力，如Wnt 家族基因、空通氣孔同源框2（empty spiracles homeobox 2，EMX2）、調節(jié)整合素β3、胰島素生長因子結合蛋白和前列腺素受體等，而這些基因在EMs 相關性不孕中發(fā)揮了重要的作用。因此HOXA10 不僅參與EMs 的發(fā)生發(fā)展，也與EMs 患者的不孕有關。

3 EMs 中與HOXA10 相關的miRNA

miRNA 是一類參與調控基因的高度保守的小分子RNA，通過沉默靶基因的表達，參與轉錄后調控基因表達[12]。近年隨著二代測序技術的快速發(fā)展，有學者發(fā)現miRNA 在EMs 患者的內膜組織、血清、卵泡液及腹腔液中存在差異表達[13-15]，同時miRNA在EMs 中的作用也逐漸引起關注。多數學者認為黏附-侵襲-血管形成是EMs 發(fā)生發(fā)展的病理生理過程，miRNA 在其中均發(fā)揮重要的作用[16-18]，同時miRNA 能夠促進細胞增殖和抑制凋亡，繼而促進EMs 的發(fā)展[19-20]。此外，miRNA 在卵子成熟、卵泡發(fā)育、黃體形成、胚胎植入以及早期胚胎發(fā)育等生殖領域也具有調控作用[21]。越來越多的研究表明HOXA10在EMs 患者中的異常表達與miRNA 有關。

3.1 與HOXA10 相關的miR-135miR-135 的表達與子宮內膜容受性及著床有關，同時該表達還與某些基因的表達有關，如HOXA10。miR-135 包括miR-135a 和miR-135b 兩種亞型，在正常子宮內膜和EMs 女性的月經周期中，miR-135 表達譜存在顯著差異。Petracco 等[22]發(fā)現與未發(fā)生EMs 的女性相比，EMs 患者增殖期子宮內膜中miR-135a 表達顯著升高，miR-135b 在增殖期和分泌期都有較高表達且變化較小。該研究還發(fā)現HOXA10 基因在EMs 患者內膜組織中的表達受到抑制，提示miR-135 與HOXA10 之間存在相關性。轉染miR-135 抑制劑后發(fā)現HOXA10 mRNA 和蛋白的表達水平升高，隨后通過熒光素酶報告基因檢測證實miR-135 可以通過與HOXA10 DNA 3′非編碼區(qū)結合，抑制HOXA10 mRNA 及蛋白的表達，從而進一步完成調控，揭示了miR-135 在EMs 女性子宮內膜中異常調控HOXA10。但是Cho 等[23]比較EMs 患者與非EMs 患者血清樣本，發(fā)現EMs 患者循環(huán)中miR-135a 表達明顯降低。關于miR-135 在EMs 患者組織和血清中水平之間的差異尚未有明確的解釋，可能是由于在不同的環(huán)境和組織類型中，miR-135 的表達水平不同并且具有不同的功能。

有研究表明子宮內膜缺陷導致著床失敗與增殖期和分泌期的缺陷均有關[24]。EMs 患者在月經增殖期miR-135a 表達水平較高，同時能夠下調其靶基因HOXA10 的表達，這一發(fā)現證實了EMs 患者在增殖階段存在缺陷，并提示了可能的表觀遺傳機制[25]。另有研究發(fā)現EMs 患者在種植窗期，miR-135b 與HOXA10 的表達呈負相關（r=-0.607，P=0.021），這可能是EMs 患者不孕癥發(fā)病率高的原因[26]。因此，miR-135a 和miR-135b 可能都調節(jié)了EMs 患者增殖期HOXA10 表達的減少，而miR-135b 則在分泌期特異性地改變了該基因的表達。

3.2 與HOXA10 相關的miR-196b位于HOX 基因簇中的miR-196 家族在胚胎發(fā)生過程中發(fā)揮作用，并在多種疾病中異常表達，包括EMs、卵巢癌和骨肉瘤等。MiR-196 家族已經發(fā)現了3 個miR-196基因，包括miR-196a-1、miR-196a-2 和miR-196b[27]。miR-196b 參與了許多生物學過程，有研究發(fā)現在骨髓間充質干細胞移植中miR-196b 可能負性調節(jié)HOXA10，HOXA10 進一步作用于血管內皮生長因子、白血病抑制因子（LIF）等子宮內膜容受性相關蛋白，從而在一定程度上治療大鼠薄型子宮內膜[28]。Guo 等[29]發(fā)現miR-196b 通過抑制其轉錄靶點促分裂原激活的蛋白激酶1（mitogen-activated protein kinase kinase kinase 1，MAP3K1）而抑制人絨癌細胞的增殖、遷移和侵襲等，但關于miR-196b 具體作用機制尚未有系統(tǒng)的闡述。有學者通過基因芯片分析了miRNA 在異位和在位子宮內膜組織中的表達，發(fā)現了22 個差異表達的miRNA，miR-196b 是異位子宮內膜組織中8 個下調的miRNA 之一[30]。Abe等[31]通過miRNA 微陣列分析發(fā)現EMs 患者子宮內膜異位囊腫基質細胞（endometriotic cyst stromal cell，ECSC）中miR-196b 表達下調，過表達miR-196b 后發(fā)現ECSC 中c-myc 和B 淋巴細胞瘤2（Bcl-2）mRNA的表達下調，提示miR-196b 能夠靶向調控c-myc和Bcl-2 的表達，抑制ECSC 的增殖并誘導其凋亡，為EMs 的治療提供了新思路。同時該研究表明miR-196b 與HOXA10 表達之間存在顯著相關性，結合miR-196b 基因位于人類染色體第7 號染色體（7p15.2）中HOXA9 和HOXA10 基因高度進化保守的區(qū)域，提示這兩個分子在ECSC 中的轉錄可能受到類似的調控機制的控制，隨后通過進一步研究發(fā)現miR-196b 和HOXA10 在ECSC 中被高甲基化，DNA 去甲基化劑的處理恢復了二者在ECSC 中的表達。這些研究表明，異常的miR-196b 表達作為表觀遺傳機制的一部分參與了EMs 的發(fā)生發(fā)展。

3.3 其他與HOXA10 相關的miRNAMoga 等[32]基于既往發(fā)表的相關英文綜述研究EMs 中血清miRNA 的失調情況，提出miR-200、miR-143、miR-20a、miR-199a 和miR-145 是EMs 中最常見的失調的miRNA。國內有學者發(fā)現miR-143 和HOXA10 在ECSC 中的表達顯著降低，進一步用miR-143 轉染后可顯著上調HOXA10 蛋白的表達，提示miR-143通過促進HOXA10 表達抑制EMs 的發(fā)生[33]。Rekker等[34]發(fā)現miR-139-5p 在子宮內膜異位細胞中上調且過表達miR-139-5p 能夠抑制HOXA9 和HOXA10的表達。Zhou 等[35]鑒定了EMs 相關不孕婦女的在位子宮內膜基質細胞和未發(fā)生EMs 的可育婦女的正常子宮內膜基質細胞中分離的外泌體，發(fā)現了49 個表達顯著差異的miRNA，其中有12 個上調的miRNA被預測靶向HOXA10 和（或）LIF-3′UTR，如hsa-miR-494-3p、hsa-miR-10b-3p 和hsa-125b-2-3p，表明這些外泌體miRNA 可能參與了來自EMs 相關不孕癥患者的在位子宮內膜基質細胞中HOXA10 和LIF 表達的下調，影響了EMs 相關不孕婦女的子宮內膜容受性。以上研究表明miRNA 可以靶向調控HOXA10，進而影響EMs 的發(fā)生發(fā)展及EMs 相關性不孕，未來有望通過靶向干擾miRNA 來調節(jié)HOXA10 的表達，從而達到治療疾病的目的。

4 結語與展望

EMs 自發(fā)現以來由于尚未闡明的發(fā)病機制、多樣化的臨床表現以及較高的復發(fā)率等情況一直困擾著廣大患者及醫(yī)務工作者，臨床上尚未找到有效的治療手段，近年來隨著二代測序技術的發(fā)展以及表觀遺傳學的順利開展，使得miRNA 與HOXA10 在EMs 中的作用成為研究熱點，目前已經發(fā)現miRNA、HOXA10 在EMs 中差異表達同時在其發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮著重要作用，與此同時miRNA 可以靶向調控HOXA10 的表達而影響EMs 的發(fā)生。今后可以將miRNA 在EMs 中的調控以及表觀遺傳抑制劑的應用作為研究方向，從而為及時的診斷及恰當的個體化治療提供新途徑。